Los más jóvenes puede que no hayan bebido jamás de un botijo, pero la mayoría de nosotros ha bebido de alguno e incluso posee uno en casa, ya que es un elemento típico de la cultura española, especialmente por el sur de nuestro país. Este dispositivo representa una de las obras de ingeniería más simples y efectivas, ya que sin ningún tipo de aporte de energía es capaz de enfriar el líquido que se encuentra en su interior.
Para que os hagáis una idea de su potencial, si dejamos el botijo colocado en una temperatura ambiente de unos 30 grados centígrados, es capaz de enfriar el agua de su interior hasta 10 grados. De hecho, enfría la temperatura con cierta velocidad ya que normalmente es capaz de disminuir estos 10 grados en menos de una hora. Veamos cómo funciona.
Un botijo es un recipiente de arcilla cuyo objetivo es almacenar agua y enfriarla. El orgien de este término se remonta a los romanos, que lo denominaban “buttis”. Actualmente suele recibir diferentes nombres en función de la localidad: en Andalucía se conoce como “búcaro”, en Cataluña como “càntir”, etc.
Se utiliza la arcilla porque el funcionamiento del botijo se basa en la porosidad de su superficie. Es decir, el material no está totalmente cerrado y el agua de su interior puede salir a la superficie. Este efecto se conoce normalmente como sudar, ya que literalmente parece que el botijo suda el agua de su interior y se enfría. Podéis ver este fenómeno en cualquier botijo que esté lleno de agua.
El proceso de fabricación de estos poros se realiza a la hora de calentar la arcilla moldeada. En función de la temperatura a la que calentemos el recipiente en un horno, su superficie será más o menos porosa. En cualquier caso, también se podrían eliminar estos poros pintando su superficie o barnizándola, pero el botijo perdería todo su potencial y sólo nos serviría como un gran pisapapeles.
¿Y por qué enfría el agua el botijo sólo por tener ciertos poros? Lo primero que tenemos que tener en mente es que cuando un líquido se encuentra caliente, es decir tiene cierta energia, sus moléculas se mueven de un lado a otro. Cuanta más energía tiene el líquido (más caliente está), más se desplazarán las moleculas y más se chocarán unas con otras. Cuando introducimos agua caliente en un botijo, las moléculas de agua se desplazan unas sobra las otras, tanto en la parte inferior de éste, como en su superficie. En concreto, en la superficie existen moléculas que están en contacto con otras moléculas de su alrededor y con el aire que está encima. Al ser golpeada por las moléculas vecinas, una molécula que se encuentre en la superficie puede saltar hacia arriba y mezclarse con el aire, formándose una fina nube de vapor de agua en torno a la superficie.
Esta molécula que se ha escapado consigue que haya menos energía en el agua, ya que se la ha llevado consigo. Podéis verlo de esta forma. Esa molécula que acababa de recibir un “impacto” no va a golpear a las moléculas de su alrededor, ya que se ha escapado a la superficie, por lo que la “energía total” del conjunto se ve disminuida. Otra forma de verlo es imaginar cientos de bolas de ping-pong encerradas en un recipiente y chocando entre sí. Si vamos quitando bolas, cada vez habrá menos choques, y por tanto menos energía.
Ya hemos visto el mecanismo por el cual una molécula de agua salta al aire del exterior convirtiéndose en vapor de agua. Sin embargo hay que tener en cuenta otro factor. ¿No podría ese vapor de agua volver a la superficie de líquido y volver a calentarlo? ¿No habría que retirar ese vapor de agua para facilitar que nuevas moléculas “salten” hasta arriba y continúen enfriando el líquido? Esto es exactamente lo que hay que hacer. Si dejásemos un recipiente lleno de agua en una habitación hermética cerrada, el vapor de agua formado por las moléculas que han escapado llegarían a un equilibrio, y el líquido no continuaría enfriándose. Tendríamos que ventilar la habitación y sacar ese vapor de agua. Para eso necesitamos los poros del botijo, para que las moléculas de agua puedan abrirse paso hacia la superficie.
Sin embargo, hace falta un ingrediente más: que exista una corriente de aire seco en el exterior que se lleve este vapor de agua alrededor del botijo. Es el mismo mecanismo por el que ponemos la ropa a tender. Si el ambiente exterior es seco, la ropa se secará antes. Así, en localidades donde el ambiente es menos húmedo, los botijos tienen un mayor rendimiento y pueden descender la temperatura del líquido hasta 13 grados centígrados.
Como dato curioso, unos investigadores españoles de la Universidad Politécnica de Madrid (Gabriel Pinto y José Ignacio Zubizarreta) estudiaron recientemente el modelo físico de este proceso y plantearon sus ecuaciones dinámicas para un botijo esférico.
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