¿Alguna vez ha notado que, al agitar un frasco de frutos secos, las nueces más grandes (como las nueces de Brasil) terminan arriba? Este comportamiento aparente “contrario a la intuición” es conocido como efecto nuez de Brasil y está relacionado con la convección granular: un fenómeno donde materiales granulares vibrados muestran movimientos parecidos a corrientes de convección

Este fenómeno puede estudiarse en COMSOL Multiphysics^® y el módulo adicional (add-on) Granular Flow Module, basado en el método de elementos discretos (DEM) y que se incluye como novedad en la versión 6.4 (Figura 1). Esta técnica numérica rastrea el movimiento y las colisiones de cada partícula para capturar el comportamiento colectivo de mezclas de partículas de distinto tamaño.

Figura 1. Nuevo módulo de flujo granular (Granula Flow Module) disponible en la versión 6.4 de COMSOL Multiphysics®.

Lo más interesante: incluso cuando las partículas más grandes son más densas y pesadas, las simulaciones muestran que tienden a ascender en un lecho de partículas más pequeñas bajo vibración, gracias a mecanismos combinados de:

• Percolación: las partículas pequeñas se filtran hacia abajo a través de los huecos.
• Efectos inerciales: las partículas grandes resisten moverse hacia abajo.
• Corrientes de convección granular: vibraciones generan flujos ascendentes en el centro y descendentes en los bordes del contenedor.

Este tipo de modelado no solo ayuda a entender un fenómeno cotidiano, sino que también es clave en industria y ciencia para prever y controlar la segregación de partículas en procesos como almacenamiento de granos, mezclado de polvos o transporte de materiales. La Figura 2 muestra un ejemplo 2D en el que se utiliza el módulo de flujo granular en COMSOL Multiphysics^®.

Figura 2. Modelo 2D en COMSOL Multiphysics® versión 6.4 utilizando el módulo de flujo granular.

El módulo de flujo granula (Granular Flow Module) es útil para estudiar aplicaciones como:

• Descarga en tolvas
• Almacenamiento en silos.
• Transporte por canaletas.
• Extendido de polvos.
• Procesos de mezclado.
• Densidad de empaquetamiento.
• Compactación de granos.
• Efectos de segregación

Puede encontrar más información sobre este nuevo producto en el post titulado “Understanding Granular Convection and the Brazil Nut Effect” publicado en el blog de COMSOL Multiphysics®.

Referencias

[1] V. Krisshna, COMSOL Blog 2025. “Understanding Granular Convection and the Brazil Nut Effect”