Naiker
02/09/2010, 13:50
Dos profesores de Química de la Escuela Técnica de Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid han ocupado sus sabias investigaciones a desmentir el dicho “eres más simple que el mecanismo de un botijo”. Las variables que actúan en este recipiente para enfriar el agua son muchas y han sido resumidas en dos ecuaciones diferenciales que se aplican a todos los botijos.
Un docente de la Universidad, Gabriel Pinto, tuvo la idea y explicaba como “hace tres años compré un botijo y me dispuse, a ratos perdidos, a anotar la temperatura del agua para comprobar que realmente enfriaba”.
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/31-botijo.jpg
En 1990 ubicó el botijo sobre una estufa que mantenía el exterior a 40 grados. Mediante un termómetro en la boca del recipiente comprobó que, a medida que el agua se evaporaba, la que quedaba dentro del recipiente se enfriaba mediante un sistema parecido al que utiliza nuestro cuerpo en la sudoración para mantener la temperatura corporal.
“Comprobé que nuestro botijo, con tres litros de agua, en 15 minutos perdía 20 gramos de líquido y conseguía que la temperatura descendiera 2 grados; en una hora ya eran 8 grados menos, y en tres horas, 13 grados. Después, a partir de siete horas y media, la temperatura comenzaba a subir, debido a que ya se había evaporado medio litro de agua” cuenta Pinto.
Teniendo en cuenta estas fórmulas el botijo acabaría enfriando constantemente, lo cual era imposible, puesto que, si este fuera el caso, llegaría un momento en el que el agua se congelaría.
Al año siguiente, José Ignacio Zubizarreta, de 48 años, se interesó por el experimento. Descubrió que todo lo que había hecho Pinto estaba bien pero faltaba un detalle: no se había contado con el calor de radiación que aporta el aire que encierra el recipiente según se va vaciando de agua.
En 1995 publicaron sus averiguaciones en un artículo de la revista estadounidense Chemical Engineering Education (vol. 29) bajo el título “An ancient method for cooloring water explained by means of mass and heat transfer”.
Las ecuaciones que demuestran el “efecto botijo” son las siguientes:
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-01.jpg
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-02.jpg
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-03.jpg
Las magnitudes corresponderían:
V, volumen o masa de agua
CP, capacidad calorífica del agua
T ó q, temperatura del agua
t, tiempo
hC, coeficiente de convección
a, superficie externa del agua
TG ó qG, temperatura del aire
TS ó qS, temperatura de la superficie del agua
fe s, coeficiente de radiación de calor
4p r2, superficie total del botijo
s, superficie del agua en contacto con el aire
U, coeficiente de transmisión de calor del agua
l W, calor de vaporización del agua
K’, coeficiente de transferencia de masa para el agua
HS, humedad de saturación
H, humedad del aire
Un docente de la Universidad, Gabriel Pinto, tuvo la idea y explicaba como “hace tres años compré un botijo y me dispuse, a ratos perdidos, a anotar la temperatura del agua para comprobar que realmente enfriaba”.
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/31-botijo.jpg
En 1990 ubicó el botijo sobre una estufa que mantenía el exterior a 40 grados. Mediante un termómetro en la boca del recipiente comprobó que, a medida que el agua se evaporaba, la que quedaba dentro del recipiente se enfriaba mediante un sistema parecido al que utiliza nuestro cuerpo en la sudoración para mantener la temperatura corporal.
“Comprobé que nuestro botijo, con tres litros de agua, en 15 minutos perdía 20 gramos de líquido y conseguía que la temperatura descendiera 2 grados; en una hora ya eran 8 grados menos, y en tres horas, 13 grados. Después, a partir de siete horas y media, la temperatura comenzaba a subir, debido a que ya se había evaporado medio litro de agua” cuenta Pinto.
Teniendo en cuenta estas fórmulas el botijo acabaría enfriando constantemente, lo cual era imposible, puesto que, si este fuera el caso, llegaría un momento en el que el agua se congelaría.
Al año siguiente, José Ignacio Zubizarreta, de 48 años, se interesó por el experimento. Descubrió que todo lo que había hecho Pinto estaba bien pero faltaba un detalle: no se había contado con el calor de radiación que aporta el aire que encierra el recipiente según se va vaciando de agua.
En 1995 publicaron sus averiguaciones en un artículo de la revista estadounidense Chemical Engineering Education (vol. 29) bajo el título “An ancient method for cooloring water explained by means of mass and heat transfer”.
Las ecuaciones que demuestran el “efecto botijo” son las siguientes:
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-01.jpg
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-02.jpg
http://www.futurofinito.com/noticias/wp-content/uploads/2010/08/formula-botijo-03.jpg
Las magnitudes corresponderían:
V, volumen o masa de agua
CP, capacidad calorífica del agua
T ó q, temperatura del agua
t, tiempo
hC, coeficiente de convección
a, superficie externa del agua
TG ó qG, temperatura del aire
TS ó qS, temperatura de la superficie del agua
fe s, coeficiente de radiación de calor
4p r2, superficie total del botijo
s, superficie del agua en contacto con el aire
U, coeficiente de transmisión de calor del agua
l W, calor de vaporización del agua
K’, coeficiente de transferencia de masa para el agua
HS, humedad de saturación
H, humedad del aire