domingo, 31 de marzo de 2013

Condensación en latas: el efecto botijo inverso

En el verano de 2009 descubrí el interés de unos dispositivos, aparentemente ultrapijos, consistentes en un abriguito de neopreno para las latas de bebida. Estas fundas se venden sobre todo como regalo promocional, aunque también se pueden comprar.

Cuando se vive en una zona sometida al régimen de brisas, una de las cosas curiosas que ocurre es que el ambiente está siempre cercano al 100% de humedad. Al menos de día, en toda la fase del ciclo en que el viento viene de mar a tierra: el aire que está sobre el mar se carga con el 100% de agua que puede llevar disuelto.

Ese aire circulante cargado de humedad resulta agresivo. Cualquier pieza de hierro expuesta se oxida a una velocidad llamativa, la comida se arruina: el pan está chicloso, las galletas no crujen, los frutos secos se enrancian... La capacidad de humedecer y oxidar que tiene ese viento cargado de humedad es tremenda.

En cuanto se saca una bebida de la nevera, una botella o una lata, se empizan a formar gotitas de agua en su superficie. Como ya vimos en otra ocasión, la cantidad de agua que cabe disuelta en el aire cambia con la temperatura, y es menor en el aire frío; así el agua sobrante se "desdisuelve" formando gotitas. Como la humedad es mucha, esas gotas engordan enseguida, y escurren hacia abajo: los posavasos se hacen imprescindibles. Pero aparte de la incomodidad de que la bebida quede empapada por el exterior, ocurre que se calienta muy rápidamente. Se trata del "efecto botijo inverso". La clave del funcionamiento del botijo es el hecho de que la evaporación enfía; así al irse evaporando el agua que rezuma por su paredse va refrescando la que queda dentro. Pero recíproca también es cierta: la condensación calienta. Así que toda el agua que se condensa en el exterior de la lata le roba el frescor, la calienta.

Ahí es donde una buena funda de noepreno entra en juego. Al cubrir la superficie de la lata con una material muy aislante el viento no entra en contacto con la superficie fía del metal de la lata y no se condensa. No hay churretes de agua y no hay calentamiento acelerado. Excelente.

Es muy probable que esas fundas de neopreno no tengan un efecto significativo en el tiempo que tarda uno en beberse una cerveza en Soria o en Cáceres (ejemplos de ciudades de interior dónde la humedad del aire rara vez se acerca al 100%), pero en las franjas litorales sometidas al rágimen de brisas, la diferencia es muy significativa: merecen la pena.

Como comentaron en su momento en la entrada del otro blog, el calentamiento total de la lata se deberá en parte al "efecto botijo inverso" (la condensación del agua) y en parte al calentamiento puro, por transmisión, por estar en aire a 38ºC. Cierto, habría que realizar medidas para separar ambos efectos.



El año siguiente intenté cuantificar los efectos, y para ello me llevé medidores de temperatura (no termopares, sino termorresistencias). Luego la pereza hizo que sólo realizara el primer experimento, la comparativa de cómo se calienta la lata con y sin el neopreno. En la figura puede verse el sistema experimental y la gráfica con los resultados. Al aire húmedo y a 38 grados, la lata se pone a temperatura ambiente en una hora, mientras que con el neopreno en ese tiempo aún está a 30 grados, temperatura que alcanzaba la lata desnuda en 20 minutos. El efecto es muy significativo, en esas condiciones resultan muy útiles.

Este diseño experimental requeriría repetir el experimento en un ambiente seco, para ver el efecto de la transmisión de calor sin la contribución de la condensación, y ese segundo experimento se quedó sin hacer.

Afortunadamente otras personas (Dale R. Durran and Dargan M. W. Frierson, concretamente) han retomado la cuestión, haciendo experimentos cuidados y publicando sus resultados en Physics Today (Condensation, atmospheric motion, and cold beer, un título tan genial como el artículo, al que además se puede acceder gratuitamente).
  
En vez de aprovechar el ambiente natural de las vacaciones, han utilizado un sistema de laboratorio, con una cámara climática, un equipo en el que se puede controlar la temperatura y la humedad ambiente en un recinto cerrado. En esa cámara han colocado recipientes re refresco con agua a 0ºC y los han mantenido en unas condiciones concretas durante 5 minutos. Este proceso lo han repetido para diferentes temperaturas y humedades muchas veces. En cada caso, además de ver cuanto subía la temperatura del agua, pesaban el recipiente con precisión. Esa pesada sirve para conocer la cantidad de agua que se ha condensado; con ese dato, conociendo el calor latente de cambio de fase se puede saber la coantidad de calor involucrada en la condensación. De esa forma se puede estimar con bastante precisión que parte del auménto total de temperatura se debe al efecto botijo inverso y cual al calentamiento "normal".

En el sitio web del artículo (el material extra), hay varias gráficas con los datos obtenidos en diferentes condiciones. He copiado aquí el caso de los experimentos hechos en aire a 35ºC (la situación más próxima a mis cutre-experimentos playeros). Con aire a esa temperatura hicieron medidas a muchas humedades diferentes, que es lo que se representa en el eje x de la gráfica. Cada experimento da dos resultados: el calentamiento total (punto relleno) y la parte del mismo que se debe a la condensación (punto hueco). Se ve que la diferencia, que corresponde a la parte debida al calentamiento por transmisión es más o menos constante en todos los casos, mientras que la condensación, como era de esperar, es la responsable de que a mayores humedades del aira más se caliente la lata. Al 90% de humedad el aumento de temperatura es de caso 11ºC de los que 7 se deben a la condensación. 

He sabido de este interesante artículo por el blog Francis (th)E mule Science's News

martes, 12 de marzo de 2013

Tamaños, tierra luna (y un poco más)


La entrada anterior quizá presentaba los datos de una forma muy fría, simplemente comparar cuantas veces una cosa respecto de otra no termina de dar una bunea idea. Aprovecho cosas que se han publicado estos días para mejorar la impresión de tamaños. La figura de arriba muestra los cuerpos del sistema solar. Aparte del sol, que no cabe en la foto si queremos apreciar los pequelos, en orden de izquierda a derecha son: Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, y los planetas enanos Plutón, Haumea, Makemake y Eris.

Respecto de la distancia entre la tierra y la luna, esta comparación me parece que ayuda mucho:

Si pudieras conducir un coche directamente en vertical hacia el cielo, tardarías más o menos una hora en llegar al límite del espacio (~100 km) pero luego necesitarías unos seis meses para alcanzar la Luna (~380.000 km). Y si hubiera una autopista que circundara la tierra, un vuelta te costaría 16,6 días.

La foto procede de Microsiervos (aquí), y la frase también (de aquí), traduciendo este tuit de @SciencePorn, salvo la última frase que es mía.