Filtración

En física , química y ciencia de los materiales , la percolación (del latín percolare  'filtrar, dejar pasar') se refiere al movimiento y filtrado de fluidos a través de materiales porosos. Se describe mediante la ley de Darcy . Desde entonces se han desarrollado aplicaciones más amplias que cubren la conectividad de muchos sistemas modelados como redes o gráficos, análogas a la conectividad de los componentes de la red en el problema de filtración que modula la capacidad de percolación.

Durante las últimas décadas, la teoría de la percolación , el estudio matemático de la percolación , ha aportado nuevos conocimientos y técnicas a una amplia gama de temas en física, ciencia de los materiales, redes complejas , epidemiología y otros campos. Por ejemplo, en geología , la percolación se refiere a la filtración de agua a través del suelo y las rocas permeables. El agua fluye para recargar el agua subterránea en el nivel freático y los acuíferos . En lugares donde se planean cuencas de infiltración o campos de drenaje séptico para eliminar cantidades sustanciales de agua, se necesita una prueba de percolación de antemano para determinar si es probable que la estructura prevista tenga éxito o fracase. En la red cuadrada bidimensional, la percolación se define de la siguiente manera. Un sitio está "ocupado" con probabilidad p o "vacío" (en cuyo caso se eliminan sus bordes) con probabilidad 1 - p; el problema correspondiente se llama percolación del sitio, consulte la Figura 2.

La percolación suele mostrar universalidad . Los conceptos de física estadística , como la teoría de escala, la renormalización , la transición de fase , los fenómenos críticos y los fractales, se utilizan para caracterizar las propiedades de la percolación. La combinatoria se emplea habitualmente para estudiar los umbrales de percolación .

Debido a la complejidad que implica obtener resultados exactos a partir de modelos analíticos de percolación, se suelen utilizar simulaciones por ordenador. El algoritmo más rápido actual para la percolación fue publicado en 2000 por Mark Newman y Robert Ziff. ^[1]

• Percolación del café (ver Fig. 1), donde el solvente es agua, la sustancia permeable son los posos de café y los constituyentes solubles son los compuestos químicos que le dan al café su color, sabor y aroma.
• Movimiento de material meteorizado hacia abajo a lo largo de una pendiente bajo la superficie de la tierra.
• Agrietamiento de los árboles con la presencia de dos condiciones, luz solar y presión.
• Colapso y robustez de las capas de virus biológicos ante la eliminación aleatoria de subunidades (fragmentación de virus verificada experimentalmente). ^{[2] [3] [4]}
• Transporte en medios porosos.
• Propagación de enfermedades. ^{[5] [6]}
• Rugosidad de la superficie. ^{[ cita requerida ]}
• La percolación dental aumenta la tasa de caries debajo de las coronas debido a un entorno propicio para mutantes de estreptococos y lactobacilos.
• Los sitios potenciales para sistemas sépticos se prueban mediante la " prueba de percolación ". Ejemplo/teoría: se cava un hoyo (generalmente de 6 a 10 pulgadas de diámetro) en la superficie del suelo (generalmente de 12 a 24 pulgadas de profundidad). Se llena el hoyo con agua y se mide el tiempo para una caída de una pulgada en la superficie del agua. Si la superficie del agua cae rápidamente, como se ve generalmente en arenas mal clasificadas, entonces es un lugar potencialmente bueno para un " campo de lixiviación " séptico. Si la conductividad hidráulica del sitio es baja (generalmente en suelos arcillosos y limosos), entonces el sitio no es deseable.

• Kesten, Harry ; "¿Qué es la percolación?", en Avisos de la AMS , mayo de 2006.
• Sahimi, Muhammad; Aplicaciones de la teoría de la percolación , Taylor & Francis, 1994. ISBN 0-7484-0075-3 (tela), ISBN 0-7484-0076-1 (papel).  
• Grimmett, Geoffrey ; Percolación (2. ed.). Springer Verlag, 1999.
• Stauffer, Dietrich ; y Aharony, Ammon; Introducción a la teoría de la percolación , Taylor & Francis, 1994, segunda edición revisada, ISBN 9780748402533 . 
• Kirkpatrick, Scott; "Percolación y conducción", en Reseñas de física moderna , 45, 574, 1973.
• Rodrigues, Edouard; Propiedades notables de los peones en un tablero hexagonal Archivado el 9 de diciembre de 2021 en Wayback Machine.
• Bollobás, Béla ; Riordan, Oliver ; Percolación , Cambridge University Press, 2006, ISBN 0521872324 . 
• Grimmett, Geoffrey; Percolación , Springer, 1999