La termodinámica de un botijo

Con ustedes, el botijo

Desde la prehistoria el hombre ha utilizado el barro para fabricar vasijas de todo tipo, cántaros, vasos, ollas, botijos, etc, destinados, entre otras cosas, a guardar el agua y los alimentos. El ejemplo del que vamos a tratar aquí es el botijo. 

 Según lo define el diccionario un botijo es “una vasija de barro poroso utilizada para refrescar agua”. 

 El botijo, ese instrumento para almacenar y refrescar agua tan español (pero también de muchos otros países mediterráneos) posee una historia que se remonta a las antiguas culturas mesopotámicas, donde se encontraron los primeros restos de recipientes con formas similares a los actuales. Sin embargo, se cree que ya en el Neolítico los antiguos prehistóricos utilizaron envases naturales, como huevos de avestruz o de otras aves, a guisa de botijos.

 La procedencia etimológica de su nombre es romana, concretamente del término del latín tardío buttis (odre). De este mismo derivan también “bota” (la de beber), “botija” y, finalmente, “botella”.

Su funcionamiento es sencillo: el agua se filtra por los poros de la arcilla y en contacto con el ambiente exterior se evapora, produciendo un enfriamiento. La clave del enfriamiento está en la evaporación del agua.

Refrigeración por evaporación

El proceso es muy simple cuando el agua se evapora necesita energía para que se produzca el cambio de estado de líquido a gas. Esa energía puede tomarla del ambiente, pero también del propio sistema (el agua). Así cuando se evapora una parte de agua extrae energía del sistema y el agua remanente, por tanto, disminuye la temperatura.

La teoría cinética nos permite interpretar también el fenómeno de refrigeración por evaporación desde el punto de vista microscópico o molecular. Así, nos encontramos que las partículas de un sólido, líquido o gas se están moviendo o agitando continuamente. La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas, mayor velocidad de éstas implica mayor temperatura y viceversa. En un líquido las partículas  se mueven deslizándose unas sobre otras, las más veloces se acercan a la superficie libre del líquido y si tienen energía suficiente pueden escapar de él, produciéndose la evaporación. Este cambio de estado (líquido ---> vapor) provoca un enfriamiento del sistema, ya que precisamente desaparecen las partículas más energéticas.

Este efecto podemos notarlo en diferentes situaciones: en verano cuando se riegan las calles para refrescar el ambiente, cuando nos ponemos una compresa de alcohol para disminuir la fiebre, cuando sudamos y al evaporarse el sudor refrigeramos nuestro cuerpo, etc.

¿Qué ocurre en un botijo?

Como decíamos al principio, en un botijo el proceso de evaporación se ve favorecido por el hecho de que el barro es poroso y parte del agua se filtra a través de él.

El grado de enfriamiento depende de varios factores, fundamentalmente del agua que contenga el botijo y de las condiciones ambientales. Si la temperatura ambiente es elevada, el proceso de evaporación será más rápido, no así el proceso de enfriamiento. Si el ambiente es muy húmedo la evaporación se ve dificultada y el botijo no enfriará. En condiciones favorables se puede conseguir una disminución de temperatura de unos 10ºC.

También las cantimploras enfrían Las cantimploras metálicas forradas con una tela de fieltro tienen el mismo fundamento: se moja la tela para que al evaporarse el agua que queda en ella se refresque el agua del interior.

Más aplicaciones del efecto botijo

Aunque el sistema de refrigeración por evaporación es muy antiguo y parece que ha perdido su utilidad frente a los modernos frigoríficos, en países en vías de desarrollo, de clima árido y que no disponen de electricidad tiene su importancia. De hecho la Fundación Rolex concedió uno de sus premios del año 2000 a Mohammed Bah Abba por construir una doble vasija de barro para conservar alimentos perecederos.

El sistema consta de dos vasijas, de distinto diámetro, incluida una en la otra. El espacio que media entre ambas, se rellena con arena, que debe mantenerse constantemente empapada para asegurar la humidificación de sus paredes. Las frutas, hortalizas y demás alimentos se colocan en la vasija interior.

La explicación física del proceso de refrigeración  es sencilla: el agua contenida en la arena que separa ambas vasijas se evapora hacia la parte exterior de la vasija mayor, ventilada por la circulación del aire seco exterior. El proceso de evaporación comporta una reducción de varios grados de la temperatura de la arena, lo que enfría la vasija interior, retarda la reproducción de los agentes de la descomposición y conserva los alimentos. Gracias a este sencillo método, la conservación de berenjenas, por ejemplo, pasó de 3 a 27 días y la de tomates y pimientos, a tres o más semanas. (Información recogida en el artículo “Invento prehistórico en pleno siglo XXI” de Investigación y Ciencia, Marzo de 2001.)

Máquinas frigoríficas

El proceso es igual que el que ocurre en una máquina frigorífica, es decir, extraer el calor de un foco frío para cederlo a otro más caliente. Como este proceso resulta imposible realizarlo espontáneamente, la máquina necesita de un aporte exterior de energía, en el caso que nos ocupa es la energía del sol la que aporta a las partículas ese empuje que necesitan para separarse, que el agua se evapore, y extraer calor de la parte fría.

Podríamos decir que el humilde botijo y vasijas similares son una especie de “frigoríficos sin cable”, baratos, no contaminantes y puede que con un gran futuro.

Puedes experimentar todo esto en: Experimentos con un botijo y una cantimplora

Pero lo más curioso del tema es que, en el año 1990, un profesor de Química en la Escuela Técnica Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid, el señor Gabriel Pinto, se empeñó en parametrizar en una ecuación matemática todas las variables y factores que influyen en el mecanismo refrigerador del botijo. Pinto desarrolló un modelo matemático que iba ajustando mediante datos experimentales. Había considerado multitud de factores, empero, existía algo que seguía sin cuadrar: las ecuaciones le conferían al botijo una capacidad ilimitada de enfriar.

Fue entonces cuando otro profesor de Química, José Ignacio Zubizarreta, aportó el detalle que faltaba, algo que Pinto había pasado por alto: el calor de radiación que aporta el aire que se encuentra en el interior del recipiente. La fórmula estaba terminada. En 1995, ambos profesores publicaron en la revista americana Chemical Engineering Education (en su número 29) el artículo titulado An ancient method for cooling water explained by means of mass and heat transfer. El resultado fue un par de ecuaciones diferenciales que relacionaban todos los parámetros; las que se pueden observar en la imagen siguiente.

Las ecuaciones del botijo; ahí es nada

Donde:

Suponiendo un botijo con geometría esférica perfecta, el siguiente esquema puede ayudar a comprender las ecuaciones.

Gráfico botijero

De ahora en adelante, siempre habremos de mirar a los botijos con otros ojos. 

Y ahora, nada mejor que una clase magistral sobre este singular "artefacto", por supuesto, en clave de humor...

Fuente:http://www.demogracia.com

Breve historia del Museo del Botijo.

Comenzó como se inician estas cosas. "Mi suegra tenía un botijo muy bonito, de corcho y metal -recuerda Pablo Castelo-, que llegó a mis manos como regalo. Lo coloqué en un lugar preferente, pero cuando lo miraba me daba pena verlo tan sólo. Así que me decidí a tener algunos más. Poco a poco, casi sin darme cuenta, logré reunir un centenar y a partir de ahí me convencí de una cosa: coleccionar botijos es caro pero apasionante".

Lo anterior ocurria en el año 70. Con la fiebre de coleccionar botijos de todos los rincones del mundo, Pablo Castelo, sus hijos y por supuesto todos sus amigos, se impusieron la obligación de conseguir para Villena un museo que fuera ejemplar, del que pudieran presumir como un segundo tesoro. 

En el Museo del Botijo hay dos plantas dedicadas a recoger los mil doscientos ejemplares que se exhiben en la actualidad. Están clasificados por países y los nacionales, por zonas y comarcas. Pablo Castelo ha recorrido Rusia, Argentina, Colombia, México, Chile, Paraguay, Perú, Marruecos, Francia, Grecia, Portugal, Italia y Estambul (Turquía) buscando ejemplares raros. Su búsqueda está plagada de cientos de anécdotas: "Un día llamó a mi puerta un religioso de un colegio de Carmelitas de Santiago de Chile. Traía en la mano un botijo y un mensaje. 'Me lo ha entregado un vecino de Villena para que se lo traiga', fueron sus palabras". Uno de los botijos más diminutos de la colección llegó desde México . "El comandante piloto de Aeroméxico visitó mi museo . Al terminar la visita nos fuimos al Villenense a tomarnos una botella de tequila. Con la segunda botella, el piloto me prometió que haría un próximo viaje y me traería un ejemplar. Pasaron muchos meses hasta que volví a tener noticias suyas. Otro piloto de Aeroméxico llegó un día a mi casa y me entregó un paquetito. Me dijo: lleve cuidado, dentro hay un botijo que me ha entregado en México mi compañero para que se lo traiga. Y aquí está".

Hay, cientos de anécdotas. Desde el cónsul de Nador, que envió un precioso y raro ejemplar, hasta el propietario de la firma Lois, que rellenó un cheque, sin poner cantidad, y dijo que pusiera precio por su Museo. "No lo venderé nunca porque el Museo no tiene precio. Hay botijos que me han costaddo hasta 20.000 pesetas. Pero los viajes, las caminatas, las gestiones para encontrar los ejemplares más raros no pueden ser valorados". 

El Museo del Botijo de Pablo Castelo siempre está abierto al público pese a ser privado. Colegios, asociaciones, congresistas, personalidades de la vida política y militar... "Es una aportación que hago al pueblo. Mis colecciones no son mías, son de todos. Siempre están a disposición de quienes quieran verlos".

Video documental del no-do (1974)

 

Curiosidades sobre el botijo:   

Patente curiosa: botijo con caja de música incorporada

Botijo con caja de música incorporada, que esencialmente se caracteriza porque el cuerpo del botijo, utilizable y constituido como tal, presenta inferiormente una pestaña anular, que se proyecta hacia dentro sin solución de continuidad, desde la propia base del mismo, que viene a constituir una proyección de tipo troncocónico, conformando todo ello un alojamiento prácticamente cilíndrico de poca altura, en el que está situada la caja de música, que cuenta con un apéndice proyectado hacia abajo, que se expande al elevar el botijo, y pone en marcha la caja de música, hasta tanto no se apoye de nuevo sobre su superficie de reposo, lo que implica el retraimiento del citado apéndice.

Poesía:
 

A UN BOTIJO

 

Sobre el alféizar en su dulce espera

el botijo contiene la alegría

desde un frío de dentro, y desafía

el calor sofocante del afuera.

 

La humildad de su barro, carcelera

de un agua cantadora en que confía

el pobre campesino en su agonía,

es un lujo de fuente, que libera

 

su garganta reseca en el trabajo.

Y al llegar a su casa y con su pena,

a la sombra, posado en la alacena

 

lo descubre feliz, suelta el alijo

y bebe a chorro igual que un agasajo

el alma refrescante del botijo

Pedro Miguel Lamet