Un innovador estudio realizado por científicos de la Universidad de Santiago de Chile y la Universidad de O’Higgins ha sido publicado en la reconocida revista “Physical Review Letters” de la American Physical Society. La investigación se centra en el fenómeno de rebote de las botellas de agua y ha sido seleccionada como Editor’s Suggestion, destacando su relevancia en el campo de la física.

El estudio ha sido coliderado por el Dr. Leonardo Gordillo Zavaleta, académico del Departamento de Física y director del Programa de Doctorado en Ciencia con Mención en Física,  y revela la razón por la cual algunas botellas, al ser agitadas y soltadas no rebotan, sino que quedan prácticamente pegadas al suelo. 

Esta investigación, según narró el académico, surge en 2018 a partir del famoso reto de redes sociales “water bottle flip challenge o el reto de la botella”, que consistía en lanzar una botella con un poco de agua en su interior buscando que esta cayera de pie. 

“Estuvimos buscando una manera alternativa de agitar el agua dentro de la botella, que fuera reproducible, y nos dimos cuenta que hacer un movimiento de giro orbital, como cuando uno airea una copa de vino, funcionaba súper bien, era fácil de rehacer y además estimar cuánto rebotaría la botella tras caer al suelo”, recuerda.

Intrigados, decidieron investigarlo en profundidad y desarrollar un sistema experimental para controlar las variables con un impacto significativo en el rebote, incluso adhirieron a la botella una pelota de goma para favorecer y exagerar el efecto del rebote. Sin embargo, “basta tan solo girar un poco de agua en el interior de la botella y dejarla caer, para que deje de rebotar. Incluso con la pelota de goma adherida, “esto es más impresionante; se puede pasar fácilmente de un metro de rebote, a milímetros. Es como si el girar el contenido de agua hiciera que a la botella le creciera un velcro en la base, y que por ello quedara absolutamente pegada al suelo”, explicó el Dr. Gordillo.

A través de experimentos y el uso de cámaras rápidas, los investigadores pudieron observar el proceso en detalle y descubrieron una serie de fenómenos que ocurren dentro de la botella al ser girada y soltada. Después de hacerla girar, el agua se desplaza hacia las paredes debido a la fuerza centrífuga. Cuando la botella toca el suelo, el agua en las paredes busca continuar descendiendo, pero se encuentra con la base de la botella, formando un chorro concentrado en el centro que  la presiona contra el suelo. Este chorro gira a medida que se forma y, al posteriormente tocar la parte superior de la botella, explota en burbujas y gotas microscópicas, creando una apariencia blanca, bloqueando difusamente la luz a través del agua incluso.

De esta forma, el equipo de investigación ha logrado demostrar que el efecto de pegado al suelo depende de la velocidad de rotación y la cantidad de agua en el interior de la botella. Estos descubrimientos tienen implicancias prácticas, ya que podrían servir de fundamento para hacer ingeniería en variados rubros industriales, como el espacial, particularmente en el diseño de tanques de combustible donde la falta de gravedad presenta desafíos para mantener los objetos en su lugar.

Fueron parte del equipo de investigación: Klebbert Andrade, exalumno cuya tesis de Ingeniería Física describe en detalle el problema; Javiera Catalán, estudiante del mismo programa; Juan Marín, postdoctorado Usach, actualmente académico de la UTEM y Pablo Gutiérrez, coinvestigador principal y director del Instituto de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de O’Higgins.

En el proyecto también colaboraron Enriko Granadoz, alumno de intercambio de Massachusetts Institute of Technology (MIT); Tomás Cerda, estudiante de Ingeniería Física y Francisco Olea titulado de la misma carrera.

El proyecto

En cuanto a los beneficios concretos de este descubrimiento, el Dr. Gordillo dijo que hasta la fecha es poco lo que se conoce sobre lo que sucede cuando chocan objetos compuestos por una parte líquida y otra sólida.

“Nuestro trabajo da un paso importante en dilucidar qué es lo que ocurre con estos sistemas compuestos de una parte líquida y otra sólida, y nos enseña que podemos tener comportamientos inesperados. Uno puede pensar en aplicaciones, en formas de absorber impactos usando líquidos: por ejemplo, en contenedores que los transportan”, sostuvo.                                        

Consultado acerca de cómo un experto en formación de tsunamis, cráteres y erosiones, llega a interesarse en un tema que involucra "sólo agua dentro de una botella", el investigador indicó que no son asuntos tan distintos. 

“Los tsunamis son generados por un fondo rígido en movimiento, los cráteres son producto de la erosión generada por un líquido golpeando un sólido. El problema de la botella con agua, que es sumamente simple, es un muy buen ejemplo de la riqueza dinámica que se da cuando fluidos y sólidos interactúan en situaciones más extremas.”, aseguró.

El proyecto fue principalmente realizado en el Laboratorio de Estructuras Delgadas del Departamento de Física de la Usach y en periodo de pandemia, “lo que hizo que nos uniéramos mucho como grupo. Haber sido aceptados en Physical Review Letters y elegidos como Editor’s Suggestion, corona de cierta forma este enorme esfuerzo realizado”, concluyó el investigador.

Gracias a sus indagaciones sobre tecnologías disruptivas para su tesis doctoral, Constanza Richards Yáñez, académica de la Facultad de Derecho de la Usach, fijó su mirada en la antropología, la filosofía de la ciencia y la filosofía antigua. Con esta óptica, la investigadora ha revisitado el concepto de ser humano para abordar el desarrollo de nuevas tecnologías, su principal área de interés, y el lugar desde el cual se sitúa para abordar las problemáticas que arrastra esta área.

Al escribir sobre nuestra permanencia en la Tierra y la conservación de la especie, la académica llegó a participar de las Jornadas Internacionales de Derecho Natural, organizadas por su director de tesis, Dr. Raúl Madrid Ramírez en la Facultad de Derecho UC, donde interactuó con expertos en ciberseguridad, tecnología blockchain e inteligencia artificial.

“Estas nuevas tecnologías disruptivas estaban recién apareciendo en el día a día. A raíz de eso fue que empecé a familiarizarme con esta investigación y volví nuevamente a los desafíos que se presentan al Derecho, ya sea en inteligencia artificial, blockchain u otras tecnologías, como por ejemplo los autos autónomos, Siri o Alexa, donde nos preguntamos quién es el ser humano y quién es el sujeto de derecho. O quién puede ser sujeto de derechos”, puntualizó la académica.

Estas preguntas no son antojadizas. El bullado caso de Sophia, la primera robot reconocida como ciudadana en Arabia Saudita en 2017, levantó un inusitado revuelo. “Fue muy polémico, porque es un país que no suele reconocer los derechos de las mujeres, mientras que a Sophia se le reconocen derechos cívicos y se le entrevista. Era un tópico muy interesante y a la vez desafiante”, añadió.

Exposiciones internacionales

Tras culminar algunos de los avances de su tesis doctoral, la académica presentó sus evidencias en el extranjero. “En 2019 fui a una conferencia sobre tecnologías disruptivas que organizó la Universidad de Brunel de Londres, donde tuve la oportunidad de exponer mi investigación doctoral. Allá conocían mi trabajo en tecnología autónoma que había sido presentado en la Universidad Nova de Lisboa, en medio de un congreso sobre tecnología y sociedad. En este aspecto, la Universidad de Brunel ha sido bastante pionera en desarrollar postgrados en un centro interdisciplinario en inteligencia artificial que da un Máster en Ciencias en Estrategias de Inteligencia Artificial”, comentó.

Tras vincularse con el Dr. Stelios Andreadakis, el académico de la Universidad de Brunel la invitó a dar una clase sobre gobierno corporativo e inteligencia artificial desde un punto de vista teórico.

“Este espacio trató sobre incorporar una perspectiva en inteligencia artificial (IA) a estos principios y a algunos casos de gobierno corporativo. También abordamos la IA desde el ejercicio profesional, porque ese es el enfoque que están trabajando en el mundo de la ingeniería y el diseño de software, que están desarrollando herramientas tecnológicas y que están utilizándose. Fue sumamente enriquecedora la interacción y ese trabajo”, señaló.

¿Quién se responsabiliza?

En el caso de las nuevas tecnologías disruptivas, que cuentan con mayores grados de autonomía y poder de decisión controlado, también salta a la luz el principio de responsabilidad que recae en su uso.

“En mi experiencia, trabajando con programadores de software e ingenieros, ellos tienen mucho más claro que los abogados, que la distribución de riesgo y responsabilidad debería permanecer tanto en el fabricante como en el dueño del aparato tecnológico”, puntualizó la profesora Richards.

A esto, agregó que “para ellos, siempre es el diseñador el que debe tener en consideración esto y ahí viene el principio de responsabilidad y el principio de precaución, que es el que más trabajo en mi investigación filosófica del derecho”.

Para la investigadora, uno de los pilares de esta arista es “tener la capacidad de prever efectos adversos en el futuro, o bien abstenerse de actuar en caso de que no podamos tener mediana certeza sobre los posibles efectos en el futuro de los desarrollos tecnológicos que estamos teniendo”.

Perspectiva desde América Latina

Usualmente, esta temática se encuentra ligada a discusiones provenientes desde el norte global, tanto porque las grandes corporaciones que desarrollan estas tecnologías provienen de Estados Unidos, como por las regulaciones pioneras que han marcado pauta, como el Reglamento General de Protección de Datos elaborado por la Unión Europea y que es aplicado desde 2018 en este continente, pero que alcanza un impacto global.

En la mirada de la profesora Richards, “si hay una ventaja en esta área es justamente que, al tratarse de algo nuevo estamos prácticamente en igualdad de condiciones para desarrollar investigación en esto. Quizás tengamos menos recursos y menos infraestructura para desarrollar nuevos softwares de inteligencia artificial, pero no así para reflexionar sobre su impacto en la sociedad. (...) Lo que se requiere es una reflexión principalmente antropológica. La tecnología se vuelve un espejo cuando ves que esta herramienta te permite realizar o llegar a ámbitos donde no te imaginabas”.

En el marco de la Ley REP (Responsabilidad Extendida del Productor), el Centro de Innovación en Envases y Embalajes (Laben  Chile) está liderando un trabajo colaborativo con la industria alimenticia, que permitirá guiarla en la implementación de un modelo productivo más sostenible y con bajo impacto ambiental.

A través de la investigación aplicada “Guía/Plataforma de diseño para la reciclabilidad de envases de productos alimenticios (piloto regional)”, se busca establecer pautas claras y sencillas para contribuir a la mejora de forma integral de la selección, gestión y valorización de los materiales plásticos a utilizar.

El proyecto es financiado por el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) de ANID, y cuenta con la participación de la Oficina de Economía Circular del Ministerio de Medio Ambiente; el Pacto Chileno por los Plásticos de Fundación Chile; la Asociación Nacional de la Industria del Reciclaje (ANIR) y la consultora Vínculo Verde.

También es apoyado por la Dirección de Gestión Tecnológica (DGT), perteneciente a la Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Creación (Vriic).

La iniciativa partió en junio de 2022 y culminará a fines de 2023, donde el foco estará puesto en “elaborar una guía técnica práctica y una plataforma web, que permitirán al usuario tomar decisiones respecto a materiales o envases plásticos adecuados para sus productos, en función de las necesidades de protección del alimento envasado, además de la gestión y valorización de residuos, y las capacidades instaladas en el país”, explicó la Dra. Alejandra Torres, académica e investigadora de Laben Chile y quien lidera la investigación junto a un equipo experto de este mismo centro.

Aportando con una industria más sostenible

Esta colaboración de la Universidad con el Gobierno y el mundo privado es especialmente importante, considerando el triple impacto económico, social y ambiental que puede abarcar.

“Lo que queremos es aportar con las estrategias que está implementando el Ministerio del Medio Ambiente para aumentar la tasa de reciclaje en el país, la cual en el año 2020 fue de un 9,6% del consumo total de plásticos, según la información entregada por la Asociación Gremial de Industriales del Plástico (Asipla)”, explicó la Dra. Torres.

Detalló que en Chile “no existe una infraestructura adecuada para el reciclaje de varios materiales plásticos, y por otra parte, muchos fabricantes desarrollan productos, ocupando materiales que no son adecuados para ello”.

Tampoco hay una guía de reciclaje totalmente apegada a la realidad chilena y las existentes son muy generales en cuanto a diseño, pues exponen los materiales que más se ocupan a nivel global, sostuvo la académica.

Impactar en aumento de reciclaje

En la actualidad, el equipo de investigación de Laben Chile junto con las organizaciones asociadas, se encuentran levantando información sobre los tipos de familias de productos que más generan residuos plásticos, y la cantidad de material proveniente de envases y embalajes que se reciclan, entre otros más.

Una vez recolectada y ordenada dicha información, se presentará una selección de aquellos materiales aptos para reciclar, de acuerdo con las capacidades existentes en la Región Metropolitana.

Esta última parte se realizará en colaboración con entidades como el Pacto Chileno por los Plásticos de Fundación Chile, el cual se vincula con empresas y ONGs, con quienes se trabajará para definir los materiales plásticos para la fabricación de envases.

“Si bien la selección de las familias de productos con que se iniciará el trabajo en la plataforma web se realizará junto con todo el equipo, nuestra tarea como centro de investigación será realizar los análisis necesarios para determinar si los materiales cumplen con las prestaciones necesarias para envasar los productos seleccionados”, sostuvo la investigadora.

Finalmente, esperan que la guía y la web sean utilizados no sólo por “usuarios y productores de envases y embalajes, sino también por vendedores, comercios pequeños y consumidores en general, que quieran saber qué tipos de materiales se están reciclando a nivel nacional”.

Si quieres conocer más sobre los proyectos de investigación aplicada USACH, puedes visitar la sección Noticias de la web de la Dirección de Gestión Tecnológica

En el marco de la Ley REP (Responsabilidad Extendida del Productor), el Centro de Innovación en Envases y Embalajes (Laben  Chile) está liderando un trabajo colaborativo con la industria alimenticia, que permitirá guiarla en la implementación de un modelo productivo más sostenible y con bajo impacto ambiental.

A través de la investigación aplicada “Guía/Plataforma de diseño para la reciclabilidad de envases de productos alimenticios (piloto regional)”, se busca establecer pautas claras y sencillas para contribuir a la mejora de forma integral de la selección, gestión y valorización de los materiales plásticos a utilizar.

El proyecto es financiado por el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) de ANID, y cuenta con la participación de la Oficina de Economía Circular del Ministerio de Medio Ambiente; el Pacto Chileno por los Plásticos de Fundación Chile; la Asociación Nacional de la Industria del Reciclaje (ANIR) y la consultora Vínculo Verde.

También es apoyado por la Dirección de Gestión Tecnológica (DGT), perteneciente a la Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Creación (Vriic).

La iniciativa partió en junio de 2022 y culminará a fines de 2023, donde el foco estará puesto en “elaborar una guía técnica práctica y una plataforma web, que permitirán al usuario tomar decisiones respecto a materiales o envases plásticos adecuados para sus productos, en función de las necesidades de protección del alimento envasado, además de la gestión y valorización de residuos, y las capacidades instaladas en el país”, explicó la Dra. Alejandra Torres, académica e investigadora de Laben Chile y quien lidera la investigación junto a un equipo experto de este mismo centro.

Aportando con una industria más sostenible

Esta colaboración de la Universidad con el Gobierno y el mundo privado es especialmente importante, considerando el triple impacto económico, social y ambiental que puede abarcar.

“Lo que queremos es aportar con las estrategias que está implementando el Ministerio del Medio Ambiente para aumentar la tasa de reciclaje en el país, la cual en el año 2020 fue de un 9,6% del consumo total de plásticos, según la información entregada por la Asociación Gremial de Industriales del Plástico (Asipla)”, explicó la Dra. Torres.

Detalló que en Chile “no existe una infraestructura adecuada para el reciclaje de varios materiales plásticos, y por otra parte, muchos fabricantes desarrollan productos, ocupando materiales que no son adecuados para ello”.

Tampoco hay una guía de reciclaje totalmente apegada a la realidad chilena y las existentes son muy generales en cuanto a diseño, pues exponen los materiales que más se ocupan a nivel global, sostuvo la académica.

Impactar en aumento de reciclaje

En la actualidad, el equipo de investigación de Laben Chile junto con las organizaciones asociadas, se encuentran levantando información sobre los tipos de familias de productos que más generan residuos plásticos, y la cantidad de material proveniente de envases y embalajes que se reciclan, entre otros más.

Una vez recolectada y ordenada dicha información, se presentará una selección de aquellos materiales aptos para reciclar, de acuerdo con las capacidades existentes en la Región Metropolitana.

Esta última parte se realizará en colaboración con entidades como el Pacto Chileno por los Plásticos de Fundación Chile, el cual se vincula con empresas y ONGs, con quienes se trabajará para definir los materiales plásticos para la fabricación de envases.

“Si bien la selección de las familias de productos con que se iniciará el trabajo en la plataforma web se realizará junto con todo el equipo, nuestra tarea como centro de investigación será realizar los análisis necesarios para determinar si los materiales cumplen con las prestaciones necesarias para envasar los productos seleccionados”, sostuvo la investigadora.

Finalmente, esperan que la guía y la web sean utilizados no sólo por “usuarios y productores de envases y embalajes, sino también por vendedores, comercios pequeños y consumidores en general, que quieran saber qué tipos de materiales se están reciclando a nivel nacional”.

Si quieres conocer más sobre los proyectos de investigación aplicada USACH, puedes visitar la sección Noticias de la web de la Dirección de Gestión Tecnológica