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Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid desvelan por qué se derrama el contenido de un botellín de cerveza cuando se golpea con otro
Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desvelado el fenómeno físico que explica la rápida transformación de estado líquido a espumoso de la cerveza tras un impacto. Esta investigación encuentra aplicaciones en ingeniería naval o en estudios relativos a la predicción de gases en erupciones volcánicas.
Según han explicado los científicos, esta investigación surgió en la barra de un bar al ver cómo se derramaba la espuma de una cerveza después de que alguien hiciera la broma de golpear el cuello de una botella con la base de otra. "Cada uno de los que estábamos allí comenzamos a lanzar hipótesis y teorías acerca de la causa de ese fenómeno, pero no nos convenció ninguna y decidimos llevarlo al laboratorio para investigarlo mediante experimentos controlados y en condiciones bien definidas para analizar qué fenómenos físicos hay detrás de la aparición de esta espuma", ha apuntado uno de los autores, Javier Rodríguez.
El estudio, que ha sido presentado en la última conferencia anual sobre mecánica de fluidos de la Sociedad de Física Americana, detalla que, tras recibir el golpe, la cerveza pasa un proceso con tres fases bien definidas. En primer lugar, aparecen ondas de expansión y compresión que avanzan por dentro del líquido y producen la rotura de las cavidades de gas (las burbujas) en el fondo de la botella. Después, se forman pequeñas bolitas de espuma porque las burbujas se rompen en otras aún más pequeñas.
Finalmente, dado que pesan menos que el líquido que las rodea, esas burbujas suben tan rápidamente que el resultado final se asemeja a una explosión. "De hecho esas nubes de espuma se parecen mucho al hongo que causa una detonación nuclear, ha indicado el investigador, que ha apuntado que "en un segundo, casi toda la cerveza sale disparada".
Espuma
La espuma aparece porque en las bebidas gaseosas se pone más dióxido de carbono (CO2) de lo que el agua -componente principal- es capaz de mantener en disolución. Rodríguez ha señalado que, "habitualmente el CO2 escapa muy despacio, pero esa cadena de fenómenos provocados por el golpe en la botella multiplican la pérdida de gas por un factor tremendamente alto". "Una botella puede perder en segundos el gas que le costaría horas perder si simplemente la dejáramos abierta sobre la mesa", ha explicado.
Para demostrar la validez de su teoría, cuya primera versión ha sido publicada en 'Arvix', los investigadores idearon un sistema para estudiar a cámara lenta el fenómeno. En primer lugar, apuntaron con un láser pulsado de alta energía hacia la base de la botella para provocar la aparición de una burbuja y, a continuación, dieron un golpe en el cuello y grabaron todo con una cámara de alta velocidad que les permite obtener más de 50.000 fotogramas por segundo.
Gracias a ello han sido capaces de describir al detalle el proceso que está detrás de esta reacción en cadena: la cavitación. Se trata de un efecto hidrodinámico similar a la ebullición, en lo que se refiere a la formación de burbujas, pero que aparece cuando desciende la presión en un líquido.
Aplicaciones
Lejos de ser una curiosidad, esta investigación puede tener aplicaciones muy serias. "Una de las aplicaciones de este proyecto es la predicción de la cantidad de gases que se producen tras la erupción de un volcán", ha apuntado otro de los autores, Daniel Fuster. En este sentido, ha indicado que, en 1986, el lago camerunés de Nyos, que descansa sobre un volcán, liberó entre 100.000 y 300.000 toneladas de CO2 de forma explosiva. El gas se expandió a 100 kilómetros por hora, expulsando el oxígeno de un área de 25 kilómetros a la redonda y causando la muerte de 1.700 personas y miles de animales por asfixia.
Del mismo modo, ha precisado que comprender mejor el fenómeno de la cavitación puede ayudar a mejorar el diseño de las hélices de los barcos, que están muy expuestas a la erosión provocada por las burbujas, a optimizar la protección de las estructuras frente a explosiones o determinadas ondas de choque, o favorecer las reacciones químicas por medio de la implosión de burbujas.
"Esa es una de las grandes ventajas de la investigación básica. Aprendes física a bajo coste en el laboratorio, con sistemas tan sencillos como una botella de cerveza, y esto luego te ayuda a entender e intentar solucionar otros grandes problemas", ha concluido Rodríguez.
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