Us parlava a la última entrada d’una proposta del professor Gabriel Pinto per a comprovar la diferent conductivitat del grafit dels llapis en funció de la seva duresa. Vaig recordar-me en aquell moment de que fa 30 anys aquest científic, juntament amb J. Ignacio Zubizarreta, va publicar l’article An ancient method for cooling water explained by means of mass and heat transfer en el que explicaven la física que hi ha darrera el funcionament tan “simple” del càntir.

No és que la meva memòria sigui excel·lent, és que en aquell moment me va semblar interesantíssim i desprès he utilitzat sistemàticament les seves ensenyances quan he hagut d’explicar determinats aspectes de termologia als meu alumnes.

En aquell moment la premsa es va fer ressò de la recerca i des de llavors hi ha aparegut desenes de pàgines i vídeos a internet parlant del tema. Entre elles us proposo la pàgina dels autors de la investigació, Enfriamiento del agua contenida en un botijo, on expliquen les seves conclusions, però també fan referència a altres informacions i publicacions sobre els càntirs i la seva utilitat. En resum, un pàgina molt completa, però si voleu una altra complementària podria ser ¿Cuál es el mecanismo de un botijo?

Respecte a vídeos, hi ha un que fins i tot ha guanyat un premi en el certamen Reacciona de la Real Sociedad Española de Química a València. El va fer al 2015 el cineasta castellanomanxec Arturo Mombiedro.

El meravellós funcionament del càntir

Resumint el que heu pogut llegir o escoltar en els enllaços previs tenim que el càntir funciona per l’evaporació de l’aigua que en passar a gas absorbeix energia en forma de calor del seu entorn.  Com sabeu el càntir està fet d’un material porós que permet que petites quantitats d’aigua es filtrin cap a la superfície exterior.

Quan l’aigua arriba a la superfície del càntir, comença a evaporar-se a causa de la temperatura ambient. Per evaporar-se, les molècules d’aigua necessiten energia per superar les forces que les mantenen en estat líquid. Aquesta energia s’obté de la calor de les pròpies molècules de l’aigua que queden dins del càntir i de la calor dels voltants. Aquesta energia (Q) es calcula quantitativament com el producte de la massa evaporada (m) per la Calor latent d’evaporació (L):   Q = m · L

L’aigua té una Calor latent d’evaporació, és a dir, una energia perquè l’aigua passi de líquid a vapor prou elevada, d’aproximadament 2,26×10⁶ J/kg a temperatura ambient, el que vol dir que evaporant-se una mica d’aigua és capaç de refrigerar molta.

Una vegada l’aigua a la superfície exterior del càntir s’evaporarà menys o més ràpidament en funció de la temperatura i la humitat ambient i si corre o no l’aire. Si la temperatura és elevada i la humitat baixa l’evaporació de l’aigua serà ràpida i el càntir funcionarà bé, ara bé, si la humitat és elevada com passa a les platges el càntir tindrà un rendiment molt baix.

Per exemple, els professors Pinto i Zubizarreta van trobar que a 39º de temperatura ambient i amb un 42% d’humitat un càntir amb aproximadament tres litres l’aigua passava de 39º a 24º en unes 7 hores perden uns 400 mL d’aigua. Des de la Fundación Terra expliquen que amb els càntirs han obtingut de mitjana un gradient tèrmic de 10º de diferència entre la temperatura ambiental i la temperatura de l’aigua continguda a l’interior.

Aquesta velocitat de refredament no només depèn de les condicions ambientals i la temperatura de l’aigua del càntir, si més no també de la quantitat d’aigua i la geometria del recipient.

La porositat del fang el permet transpirar més o menys en funció de la terra argilosa de partida i de l’ofici de l’alfarer. Si el càntir és molt porós i sobre tot si la humitat ambient és molt elevada el càntir regalimarà molt i és imprescindible col·locar un plat a sota seu per a recollir l’aigua (bé, per si de cas, sempre és recomanable el plat a sota)

En el cas que faci fred tampoc s’evaporarà l’aigua però és que en aquest cas ja no cal el càntir 😉

Torres de refrigeració

I què tenen a veure els càntirs amb les centrals elèctriques?. Doncs bé, salvant les diferències, el funcionament del càntir s’assembla al de les torres de refrigeració per pluja d’aigua (humides) de tir natural que sempre m’ha fascinat: que aquestes construccions sense cap maquinaria especial més enllà d’una bomba per a pujar l’aigua siguin capaces de refredar-la només deixant-la caure.

Les antigues torres de refrigeració humides de tir natural són aquelles estructures gegants que semblen xemeneies i que són comunes a centrals tèrmiques i nuclears com la d’Ascó. Aquestes torres s’utilitzen per refredar el gran volum d’aigua que s’escalfa en la centrals i que s’ha de reciclar per a no fer molt de mal al riu del que s’agafa l’aigua. Funcionen igual que els càntirs usant el principi de refredament evaporatiu: l’aigua calenta se refreda (perd calor) quan part d’ella s’evapora.

Aquestes torres tenen forma de hiperboloide (com un rellotge de sorra) buit per dins de manera que la seva base ampla permet que entri per baix una gran quantitat d’aire que s’accelera a la part central més esteta per l’efecte Venturi. Per últim, la part superior torna a ser més ampla i facilita la sortida de l’aire calent cap a l’atmosfera.

Alhora l’aigua escalfada pel procés industrial entra a la torre com a un terç de la base, es distribueix per tota la secció i es deixa caure en forma de gotes, com pluja. Mentre les gotes d’aigua cauen es freguen amb l’aire ascendent de manera que una part de l’aigua s’evapora en entrar en contacte amb l’aire sec.

L’aigua que no s’ha evaporat, ara més freda, es recull en un dipòsit a la base de la torre i l’aire que ha absorbit la calor i la humitat s’enfila cap a dalt ajudat pel tir natural (l’aigua humida i calenta és menys densa que l’aire fred de fora) i s’allibera a l’atmosfera. Quan l’aire ben humit surt per dalt es troba amb aire més fred i el vapor d’aigua es condensa formant núvols blancs, que és el que es veu de lluny.

Les torres de refrigeració humides d’avui en dia, encara que tenen els mateixos principis físics de funcionament, són més sofisticades, tenen ventilació forçada, l’aigua en caure passa per xarxes de plàstic o altres retardadors de la caiguda, etc., el que permet que els dispositius s’hagin pogut reduir de grandària i semblin de fora un contenidor metàl·lic plantat.

---