jueves, 22 de octubre de 2009

¡Vísteme despacio que tengo prisa!


Actualización: pensando sobre la derrota que sufrí hace unos días cuando escribí esta entrada, he hallado una solución a mi problema. Si las partículas que componen el fluído son mucho (pero mucho) más pequeñas que el orificio por el que deben salir, cuanto más inclines la botella, más rápido saldrá el agua. Pero en el caso de las salidas de emergencia y las personas, no tenemos esa condición, por lo que pueden formarse atascos. El ejemplo que se me ocurrió fue el de una botella llena de canicas: las canicas tienen un tamaño del orden del tamaño de la boca de la botella, así que si inclinas mucho la botella con intención de que se vacié de canicas antes, puede ocurrir que obtengas lo contrario. Se atascan varias en la boca de la botella y no salen.

No tengo canicas, así que no lo puedo hacer, pero recuerdo que de pequeño si tenía y sí pasaba lo que os he contado. Supongo que es un símil para lo que dice el artículo que comento en la entrada.



En la página de Scientific American (versión on-line) de Agosto me encontré con un artículo bastante curioso. Pero no tuve tiempo para dedicarle, así que ahora os lo sirvo un poco frío, pero sigue siendo interesante. El artículo hace referencia a un paper publicado en Physical Review E. , revista que trata de procesos de física estadística, caóticos, dinámica de fluídos, física del plasma, ect. Una especie de cajón de sastre bastante interesante, o eso me parece.

En cuanto al artículo, que se titula "Introduction of frictional and turning function for pedestrian outflow with an obstacle", el estudiante de graduado Daichi Yanagisawa y colegas, estudiaron cómo disminuir el tiempo de evacuación en las salidas de emergencia, y cómo reducir los cuellos de botella que se producen en las evacuaciones con gran cantidad de gente. El artículo se consigue bajo pago, y no tengo dinero, pero el anlace a Scientific American donde está la reseña es éste. La conclusión que saco de lo que viene en el enlace anterior es que, básicamente, aplicaron dinámica de fluídos. Calcularon coeficientes de fricción, vorticidad, etc. todo típico de los problemas en los que intervienen fluídos.

Lo cierto es que tiene sentido: podemos pensar en las personas como en las partículas de un fluído, que intenta salir a través de una abertura (salida de emergencia en este caso).

A priori, podríamos pensar en un fluído muy simple, en el que fuesen "bolas" rígidas que chocasen elásticamente (sin perder energía), y sin interacción. Pero se podría ir mejorando el modelo: habría que introducir un término de interacción (el pánico de la gente, el "ansia" por salir, sería la "fuerza" de interacción, pero a ver quién es el guapo que lo modeliza); también se vería que sería un fluído no newtoniano, es decir, que sus partículas pueden comprimirse dependiendo de las condiciones (cerca de la puerta habría más densidad de partículas/personas que en medio de un pasillo); habría remolinos y demás situaciones típicas de los fluídos.

Pues eso han hecho (aparentemente) Yanagisawa & co. La conclusión es que colocando obstáculos en sitios estratégicos cerca de las salidas de evacuación, se mejora el flujo de gente hacia afuera, y se incremente la velocidad. Han encontrado que los obstáculos deben estar, preferentemente, en las zonas laterales de las vías de evacuación. Es decir, que esas gigantescas puertas de emergencia con un amplio espacio alrededor, en realidad siguen provocando aglomeraciones, cuando hay mucha gente. ¿Por qué? Bueno, pues porque como la gente puede llegar a la puerta desde cualquier lado, hay más facilidad para llegar a ella, se llena de gente, y es entonces cuando no caben todos a la vez por la misma. Situando estos obstáculos, tales como columnas, se puede "guiar" a la masa hacia la puerta de forma más moderada, sin que llegue a colapsarse porque haya demasiada gente.


El símil que se me ocurre es el de una botella de agua llena: si la das la vuelta, el agua saldrá a borbotones, porque tiene que entrar el mismo volumen de aire que volumen de agua sale, y la boca es demasiado estrecha; sin embargo, si la vas inclinando lo máximo posible, sin que llegue a ocurrir lo anterior, vacias antes la botella de agua. Desgraciadamente no ocurre así: haciendo el experimento, con una botella de Aquabona de 50 cl, cuando le das la vuelta tarda 3.2 s en vaciarse, y cuando intentas evitando que "haga borbotones" tarda algo más de 4 s en vaciarse. Así que mi gozo (o símil) en un pozo (o sea, la basura).

Después de esta derrota lamentable en mi propio blog, no tengo nada más que decir al respecto, salvo que se hizo un estudio similar con respecto al tráfico. La idea creo que es parecida. Echadle un ojo si queréis, porque además está en una sección de postcast de la Scientific American, que a más de uno le gustará.

Intentaré conseguir el artículo desde la facultad, que igual está suscrita, pero si alguien puede conseguirlo, por favor que me lo envíe, porque me parece muy interesante cómo han modelizado a una turba frenética, jeje.

Galletas a todos!

7 comentarios:

Cerdo dijo...

Mmmm yo creo que NO has sido derrotado. Si consideras la potencia a la que se ha vaciado la botella en el "caso cuidadoso" has conseguido mayor rendimiento. Supongo que dependerá de la botella, pero sea como sea (siempre y cuando no sea de Klein jejejeje) no aprovechas el valor completo de la gravedad hasta que no la pones boca abajo, y como la vacías con menos aceleración no te encuentras en las mismas condiciones. En ambos casos la 'g' evidentemente es la misma, pero la "repartes" de modos que no son igual de efectivos. En el caso turbulento todo el agua sale porque "cae". En el otro hay más agua saliendo por empuje horizontal del resto del agua que por estar situada directamente encima de la boca. Ese factor se tiene que notar un huevo, seguro que normaliza ese 4 por debajo del 3.2. Eso sí, das valores sin error, te mereces ser confundido con un químico ¡ALBOROTADOR! ¡BÁRBARO!

En resumen: a igual inclinación está claro que es más rápido desalojar sin formar borbotones. Puedes obtener empíricamente un valor próximo al del factor ese de reparto vaciando la botella con una pajita metida dentro para que el aire no entre jodiendo.

De todos modos que nadie tome esto como información científica, soy un despistado de mierda, escribo de memoria y los fluidos no son mi fuerte. Que sólo divago, ¡eh!

G de Galleta dijo...

Pues sí, la apreciación es buena. Pero mi idea era otra, y el ejemplo que usé (el del agua) era malo, porque el tamaño de la partícula es muchísimo menor que la boca o salida. En la actualización que he metido, creo que aclaro en lo que estaba pensando. Ya lo discutiremos por la facultad.

Y sí, siempre deseé dar cifras sin error experimental ni nada... es excitante!!

emulenews dijo...

G de Galleta, el artículo de Yanagisawa et al. lo puedes encontrar gratis en ArXiv: http://arxiv.org/abs/0906.0224

No conocía tu blog. Muy interesante.

Por cierto, conoces el libro "Cómo mojar una galleta. La ciencia de la vida cotidiana," de Len Fisher, Premio Ig Nobel de Física en 1999 (en español lo editó Mondadori).

emulenews dijo...

En España hay varios grupos de investigación trabajando en medios granulares. Yo destacaría el de la Univ. de Navarra (que ha aplicado su conocimiento a los encierros de San Fermín):

http://fisica.unav.es/granular/

G de Galleta dijo...

Gracias emulenews! Al final conseguí descargarme el paper desde la facultad, pero no se me ocurrió mirar en ArXiv. En cualquier caso, como puedes ver, no me lo he leído aún (podría justificar que es por estudios y tal, pero la pereza influye mucho).

Miraré el enlace que me cuentas, a ver qué más me aporta. Un saludo!

jaime dijo...

Creo que no te has equivocado, lo que creo es que no era un buen experimento. El quid está, aparte del tamaño de la abertura, en la rigidéz de la botella. Si has utilizado una botella de plástico, el caudal de aire que entra no tiene que ser igual al que sale en cada instante, ya que la botella se comprimirá con la presión, mientras sale el agua y y se expandirá repentinamente (llegados a cierto punto) absorbiendo aire a mucha velocidad; y vuelta a empezar.
Ahora no me digas que has probado con una botella de cristal...
Jaime

G de Galleta dijo...

Nop. Fue de plástico. Además lo hablé contigo, también influirá el tamaño de las partículas con respecto al tamaño de la boca de la botella. En el ejemplo que pongo de las canicas (y de las personas), el tamaño con respecto al orificio de salida es apreciable, cuando en el caso de la botella de agua no es así. Por tanto, supongo que cambiará la dinámica. Tengo que leerme un par de artículos (y hacer unos 6 exámenes, ya ves que cosa) y escribiré una continuación o conclusión de esto. Saludos!