|
 |
Esquema básico del mecanismo del botijo.
|
|
|
|
Corte geológico de tierras arcillosas
|
|
|
|
Mina de arcilla, c. 1906 KIRCHNER, Ernst Ludwig. Óleo sobre cartón. Colección Carmen Thyssen-Bornemisza
|
|
|
|
Moldeo manual en torno de un botijo |
|
|
 | Histórico alamcén de botijos
|
| Durante las mediciones
|
| Aparatos empleados en el test de la Fundación Tierra: un termómetro laser, un termohigrómetro y un termómetro de varilla
|
|
|
|
|
|
|
|
| Redacción Terra.org.
El botijo es un instrumento técnico preindustrial que roza la
perfección. La física, la termodinámica, la respuesta de los materiales
minerales transformados, las condiciones climáticas y ambientales, la
eficiencia energética, las virtudes saludables de servicio, la eco
efectividad y otros aspectos intervienen o se relacionan de forma
directa en el funcionamiento del botijo. También aspectos culturales le
confieren valor social, enorme en tiempos pasados y ejemplarizante en
los actuales, el botijo ofrece servicios efectivos para la modernidad
ecológica y lo hace con un balance que podemos considerar muy positivo.
En el botijo podemos encontrar una frescura rústica y el sabor
nutritivo de los minerales desde la visión poética de ese compendio de
arte y técnica donde también la belleza está presente en este humilde
artefacto de arcilla cocida porosa, sus orgánicas formas proceden de la
arquitectura oblonda, que por su parecido a la esfera, puede y porqué
no, tener un carácter simbólico de la perfección. |
|
Algunas de sus definiciones para empezar
|
Aportamos aquí algunas definiciones para concretar sobre el utensilio
al que nos referimos. Un botijo, que tiene otras denominaciones según
las regiones como puede ser pipo, pipote, piporro, pimporro. búcaro, barrila, piche, es esencialmente:
• Una vasija de barro poroso, destinada a contener agua para beber, que
por efecto de la filtración y evaporación, se mantiene fresca. Del
latín tardío butticula, diminutivo de buttis, tonel.
• Un cántaro de barro con pitorro y asa
• Una vasija de barro poroso que se usa para refrescar agua
• Un botijo es una vasija de barro cocido que se usa para refrescar
agua. Tiene una base redonda y un vientre abultado que se estrecha en
la parte superior donde se encuentra el asidero por el que se agarra el
botijo. A un lado del asa se encuentra la boca por la que se procede al
llenado mientras que en el lado opuesto se halla el pitorro o pitón por
el que se desliza el chorro de agua al beber de él.
• Sebastián de Covarrubias en el año 1611, describe "botija", como "vaso
de tierra ventrudo con la boca y cuello angosto. Los niños cuando están
para llorar hinchan los carrillos y a esto le llaman embotijarse".
• Wikipedia: un botijo es un envase o recipiente de barro
cocido, poroso, con un vientre ancho para darle capacidad y uno o
varios orificios de entrada llamado boca, por el que se llena y uno o
varios de salida llamado pitón o pitorro (existen diferencias entre
regiones) por el que se bebe. El botijo es un elemento típico de la
cultura española. De hecho, difícilmente nos encontraremos una comarca
que no tenga su botijo, que variará en formas, colores, cerámicas, etc.
Después de conocer algunas de sus
definiciones proponemos hacer un viaje por la historia, saber sobre el proceso de
fabricación, sus materiales, las características de las arcillas,
tiempo y temperaturas, y unas observaciones de su balance energético. Y
como el mecanismo del botijo
desde el año 1994 dispone de sus ensayos de laboratorio y ecuaciones,
presentamos sus conclusiones y los actores que las elaboraron. Una
parada en la componente fisiológica sobre la temperatura del agua de
servicio del botijo no podemos pasarla por alto por ser de importancia
para la salud humana, al igual que las ventajas ambientales que desde
la modernidad cumple a la perfección en gran parte de la franja
mediterránea el artefacto que nos ocupa.
Desde la Fundación Terra, la consigna de predicar con el ejemplo nos ha
llevado a realizar nuestro propio test con medios
sencillos pero que evidencia el destacado servicio que el botijo puede
ofrecer a una parte de la gran familia humana que goza de un clima
privilegiado y que puede convertir este calor en refrescante efecto
para saborear el agua a un temperatura agradable y saludable. En uno de
los momentos de la historia donde precisamente el clima de la biosfera
cambia con rapidez el botijo puede ser un buen utensilio para ahorrar
energía de refrigeración del agua de boca. |
|
Historia, materiales, procesos
|
Recopilamos
un breve resumen de La cerámica del agua y su relación con la
aridez (documento linkado) de una lección magistral sobre la
termodinámica del botijo del climatólogo Alberto Linés Escardó, que
cedió derechos de publicación a RAM, la revista de los aficionados a la
meteorología. Para los interesados en profundizar en el conocimiento
recomendamos la lectura íntegra del artículo que puede obtenerse en el numero 27 de RAM.
|
| Como funciona un botijo |
Gabriel Pinto y José Ignacio Pinto lo expresan como sigue:
El enfriamiento por evaporación es debido a la porosidad de la
cerámica, que exuda agua, que al evaporarse toma el calor latente de
vaporización del agua de su interior, consiguiendo que ésta se enfríe.
La temperatura más baja a la que puede llegar el aire de evaporización
del agua en su seno o temperatura de bulbo húmedo, determinará la
temperatura mínima teórica a la que puede llegar el agua por
evaporización, de esta manera, para que un botijo sea eficiente,
requiere transpirar el agua y encontrarse en un ambiente seco.
José I. Prieto
comenta que lo adecuado de un botijo es dejarlo en un lugar oreado a la
sombra. Allí la evaporación espontánea transporta la parte más cálida e
inquieta del agua hasta lo alto del recipiente, donde el vapor sufre
distintas suertes: una parte es absorbida (que así se dice) por la
superficie interior arcillosa de la vasija, prosigue su viaje por los
capilares de la materia sólida hasta asomarse al exterior y saltar al
cálido aire circundante. Otra parte de lo evaporado opta por la salida
directa de aquel encierro oscuro: por la boca y el pitón, pitorro.
Las formas redondas hacia fuera favorecen la ventilación. El aire
cálido y seco reemplaza a buen ritmo el húmedo en el interior, evita la
saturación sobre la superficie líquida y anima la evaporación. A cada
gramo evaporado lo acompañan casi seiscientas calorías, para alivio
térmico del sediento. La eficacia enfriadora del botijo decrece con la
humedad del aire en torno. Para humedad del 50% un buen diseño genera
una diferencia de temperaturas de ocho grados, que mantiene la
evaporación del agua. En esas condiciones la potencia consumida por el
botijo es de casi un vatio, lo que lo convierte en la nevera más
económica. El vatio lo regala el aire circundante, y sirve para
evaporar unos 30 gramos de agua al día. La temperatura del agua es el
punto de rocío para el aire, y con una excelente ventilación, sería
posible refrescar el agua hasta los 10º con aire caliente a 30ºC y seco
al 20%.
Alberto Borrás,
en base a los cálculos de la ecuación del botijo por parte de Gabriel
Pinto y José Ignacio Pinto, argumenta que la temperatura, humedad
ambiental, velocidad del aire, tamaño del botijo y su porosidad, son
factores todos que nos proporcionan su capacidad de enfriamiento, o
sea, la diferencia de temperaturas entre su agua y el exterior.
El botijo enfría el agua al evaporarse la que resuda por su superficie,
alcanzando una temperatura de equilibrio más baja que la del ambiente –
descenso crioscópico – sin quedar excesivamente fría y acomodada a la
humedad del aire. Es la temperatura ideal más fisiológica para beberla.
Sugiere las siguientes observaciones:
1- El botijo clásico, entre la parte lateral mas o menos tronco-cónica
y la cúpula superior donde están el asa, el pitorro y el gollete (boca)
tienen una curvatura variable que recuerda una hipérbola.
2- El botijo está hecho de arcilla especial, y para que sea muy poroso
ha sido sometido a un proceso de horneado a baja temperatura.
Así, sus partículas no se funden del todo: se ablandan y quedan
pegadas, dejando poros por donde se cuela el agua que rezuma. El
material arcilloso queda impregnado de agua. Los billones de
partículas de esta arcilla presentan una enorme superficie de contacto
arcilla/agua, la cual, en un botijo mediano, puede llegar a algunos
centenares de metros cuadrados. Esta agua, en los huecos mínimos que se
comunican por un efecto de superficie, adquiere una estructura especial
que la hace más idónea para captar y almacenar las propiedades
transmitidas por la arcilla, un silicato de aluminio con estructuras
tetraédricas y las propiedades escalares del silicio.
3- Escoger preferentemente botijos de arcilla blanca o caolín, los
cuales son más porosos, procurando que entre la parte lateral y la
cúpula tengan una curvatura más o menos hiperbólica, además de
estéticamente son más armoniosos
En Wikipedia, el principio de funcionamiento del botijo es el siguiente: el agua se
filtra por los poros de la arcilla y en contacto con el ambiente seco
exterior (característica del clima mediterráneo), se evapora,
produciendo un enfriamiento (2,219 kilojulios por gramo de agua
evaporada). La clave del enfriamiento está pues en la evaporación del
agua exudada ya que disipa la energía térmica del agua del botijo.
|
|
| La ecuación del botijo |
En
el mes de agosto de 1994 un artículo en la prensa presenta que dos
profesores de Química de la Escuela Técnica Industriales de la Universidad
Politécnica de Madrid descubren la fórmula del enfriamiento del agua en el
popular recipiente del botijo e integran en una sola fórmula todas las
variables que actúan para que este tipo de recipiente enfríe el agua,
en dos ecuaciones diferenciales.
La historia es algo así: Gabriel Pinto, uno de los docentes, en 1990
comentaba que hacía tres años compró un botijo y se dispuso, a ratos
libres, a recoger la temperatura del agua para comprobar que realmente
enfriaba. Puso el botijo lleno de agua dentro de una estufa de
laboratorio que mantenía la temperatura a 40 grados, e introdujo un
termómetro en la boca del recipiente, por donde se le echa, el líquido.
Pinto, comprobó, que a medida que se evaporaba el agua la que quedaba
almacenada en el recipiente se iba enfriando. Es el mismo procesó
físico que el de la sudoración, empleado por nuestro cuerpo para
regular la temperatura. Pero lo que verdaderamente perseguía Pinto era
la fórmula matemática, la ecuación o conjunto de ecuaciones que
integraran las distintas variables y que fueran capaces de prever la
capacidad de enfriamiento de cualquier botijo. Comentaba en aquel
artículo que comprobó que el botijo, con tres litros de agua, en 15
minutos perdía 20 gramos de líquido y conseguía que la temperatura
descendiera 2 grados; en una hora ya eran 8 grados menos, y en tres
horas, 13 grados. Después, a partir de siete horas y media, la
temperatura comenzaba a subir, debido a que ya se había evaporado medio
litro de agua. Pinto se puso manos a la obra, pero tropezó, una y otra
vez, con el mismo problema: la ecuación resultante confería al botijo,
teóricamente, la facultad de enfriar el agua eternamente, cosa que
cualquier usuario sabe que no es cierta. Había contado con las fórmulas
que relacionaban el volumen y la forma geométrica del botijo, con las
del aporte de calor que llega al recipiente desde el exterior y con las
de la tendencia no dejarse enfriar. Tampoco había olvidado las que
rigen el descenso de temperatura del agua almacenada por el proceso de
evaporación del líquido perdido. A pesar de todo no encontraba el quid.
Un tiempo después conoció en la escuela a José Ignacio Zubizarreta, al
que interesó el experimento. Descubrió que todo lo que había hecho
Pinto estaba bien pero faltaba un detalle: no se había contado con el
calor de radiación que aporta el aire que encierra el recipiente según
se va vaciando de agua. Añadieron una última fórmula a la
ecuación y los números resultantes coincidieron con los datos que había
obtenido Pinto en un principio. Lo que fue una investigación con
carácter pedagógico, lo recogieron internacionalmente en la revista Chemical
Engineering Education vol.29 de 1995.
Resultados experimentales
Los dos profesores publicaron los siguientes resultados experimentales:
En un botijo clásico se introdujeron 3,2 litros de agua a 39ºC y se
sometió a un ambiente con esa misma temperatura y humedad relativa del
42%. Cada cierto tiempo se midió la masa total del botijo (para evaluar
así la masa perdida por evaporación) y la temperatura del agua. Se
observó que, en unas 7 horas el agua se enfría 15ºC, alcanzando los
24ºC. A partir de ese momento, el agua empieza a calentarse muy
lentamente y, en la fase final, al cabo de tres días, la temperatura de
las últimas gotas que quedan de agua es prácticamente la temperatura
del ambiente.
Las ecuaciones
El modelo seguido, que se encontró válido para explicar los resultados
experimentales, supone una geometría esférica para el botijo, y se basa
en procesos de transferencias de calor y masa bien conocidos. El
esquema del modelo seguido es el de la figura 2 de este artículo:
Dos ecuaciones diferenciales describen el proceso que tiene lugar:
Esquema del modelo de las fuerzas que intervienen en el mecanismo del botijo.
Donde las magnitudes implicadas son:
V, volumen o masa de agua
CP, capacidad calorífica del agua
T ó q, temperatura del agua
t, tiempo
hC, coeficiente de convección
a, superficie externa del agua
TG ó qG, temperatura del aire
TS ó qS, temperatura de la superficie del agua
Fe s, coeficiente de radiación de calor
4p r2, superficie total del botijo
s, superficie del agua en contacto con el aire
U, coeficiente de transmisión de calor del agua
l W, calor de vaporización del agua
K', coeficiente de transferencia de masa para el agua
HS, humedad de saturación
H, humedad del aire
|
|
| Test termodinámico de la Fundación Tierra |
Durante
un día del mes de julio de 2007 se realizó un seguimiento de
funcionamiento de un botijo de arcilla blanca instalado en un piso
situado en Manresa, Barcelona. El método empleado fue la medición
continua de los valores temperatura y humedad relativa utilizando un
termo higrómetro. Con un termómetro láser se midió de forma consecutiva
la temperatura ambiente sobre la pared vertical cercana al botijo y a
la misma altura de este y seguidamente se midió la superficie exterior
del botijo en zona de presencia de agua producto de exudación, variable
a lo largo del día conforme se va consumiendo el agua contenida. Un
termómetro de varilla sonda se utilizó para verificar / contrastar la
temperatura interior del agua contenida en el botijo.
La vivienda cuenta con una orientación principal suroeste, y dispone de
una conexión de ventilación cruzada con la orientación opuesta
noroeste. El botijo está ubicado en un pasillo interior que está
expuesto a la corriente de aire cruzado y está colgado del techo en
base a la propuesta de la campaña, Botijos contra el cambio climático,
utilizando el kit recomendado, quedando a la altura de 1 metro sobre el
nivel del suelo cuando la carga de volumen de agua es completa. El
botijo utilizado es de arcilla blanca, pesa 1,6 kg y tiene una
capacidad de 2,5 litros.
Los resultados obtenidos fueron de un gradiente térmico de 10 Cº de
diferencia entre la temperatura ambiental envolvente y la temperatura
del agua contenida en el interior del botijo. La variable de temperatura ambiental osciló entre los 22 y 30ºC y la
humedad relativa entre 31 y 84%. La temperatura ambiental máxima,
recogida en las horas de mayor necesidad de consumo de agua refrescada
fue de 30ºC y la temperatura media durante esos momentos del agua
contenida en el botijo fue de 20ºC.
Test de usabilidad del kit de colgado propuesto por Fundación Tierra
La vivienda modelo está ocupada por tres miembros, dos adultos y un
adolescente. La altura elegida para ubicar el botijo con carga plena ha
sido de 1 metro de altura desde el suelo, que coincide algo a la baja
con la altura del usuario de menor altura. El cordón elástico trenzado
con hilo de poliéster de alta tenacidad y 6 mm de grueso permite el
levantamiento del botijo con el mínimo esfuerzo muscular al recuperar
la tensión el cordón, haciendo muy cómodo el uso y retorno del botijo.
Conforme el volumen de agua interior va mermando la altura del botijo
sobre el suelo va incresendo.
|
|
Mapa
