{"id":373896,"date":"2025-09-25T09:13:40","date_gmt":"2025-09-25T15:13:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=373896"},"modified":"2025-09-25T09:13:45","modified_gmt":"2025-09-25T15:13:45","slug":"cientificos-de-novosibirsk-descubren-como-hierve-un-liquido-en-el-espacio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=373896","title":{"rendered":"Cient\u00edficos de Novosibirsk, descubren c\u00f3mo hierve un l\u00edquido en el espacio"},"content":{"rendered":"
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Novosibirsk, Novosibirsk, Rusia, Asia.- Investigadores han descubierto c\u00f3mo hierve un l\u00edquido en el espacio. Resulta que, en gravedad cero, las burbujas que se forman durante la ebullici\u00f3n en la superficie del calentador crecen durante un tiempo prolongado (m\u00e1s de 9 segundos) y alcanzan varios cent\u00edmetros de di\u00e1metro, pero no flotan. En la Tierra, en cambio, las burbujas se forman, se separan de las paredes y flotan hacia la superficie.<\/p>\n\n\n\n

Debido a que los mecanismos de ebullici\u00f3n en gravedad cero no se han estudiado lo suficiente, los sistemas bif\u00e1sicos de extracci\u00f3n de calor m\u00e1s eficientes, donde el trabajo principal lo realiza la transici\u00f3n de fase del refrigerante de l\u00edquido a vapor, no se han utilizado para refrigerar naves espaciales. Los nuevos datos, as\u00ed como el modelo anal\u00edtico de ebullici\u00f3n que est\u00e1n desarrollando los autores, ser\u00e1n \u00fatiles para el desarrollo de sistemas de refrigeraci\u00f3n modernos para dispositivos el\u00e9ctricos en la Estaci\u00f3n Espacial Internacional y otras estaciones y naves espaciales. Los resultados del estudio, financiado con una subvenci\u00f3n de la Fundaci\u00f3n Rusa para la Ciencia (RSF), se publicaron en las revistas Physics of Fluids e Applied Thermal Engineering.<\/p>\n\n\n\n

Para eliminar el calor de los dispositivos y evitar su sobrecalentamiento, las naves espaciales suelen utilizar sistemas de refrigeraci\u00f3n monof\u00e1sicos. Un l\u00edquido (normalmente agua, amon\u00edaco o etilenglicol) circula por tubos adyacentes a los dispositivos, absorbiendo calor debido a su propia capacidad calor\u00edfica; es decir, porque el refrigerante se calienta y enfr\u00eda el dispositivo. En la Tierra, se utilizan sistemas bif\u00e1sicos, en los que la sustancia existe tanto en forma l\u00edquida como en vapor. Utilizan la evaporaci\u00f3n de un refrigerante, como el agua, que circula dentro del sistema. El l\u00edquido se transforma en vapor, absorbiendo una gran cantidad de calor, y luego se condensa en otra parte del dispositivo. Estos sistemas son m\u00e1s eficientes que los que se utilizan actualmente en el espacio. Sin embargo, para implementarlos, por ejemplo, en la Estaci\u00f3n Espacial Internacional (EEI), es necesario comprender c\u00f3mo hierve el l\u00edquido en gravedad cero.<\/p>\n\n\n\n

Investigadores del Instituto de Termof\u00edsica S.S. Kutateladze de la Academia Rusa de Ciencias (Novosibirsk) y la Universidad Estatal de Novosibirsk, junto con colegas, realizaron un experimento y desarrollaron un modelo num\u00e9rico que explica c\u00f3mo hierve el l\u00edquido en gravedad cero. Los autores examinaron inicialmente c\u00f3mo crecen las burbujas en el l\u00edquido a temperatura de saturaci\u00f3n (ebullici\u00f3n) y luego ampliaron su estudio explicando c\u00f3mo se produce la ebullici\u00f3n en condiciones de subenfriamiento, es decir, cuando la temperatura del l\u00edquido es varios grados inferior a la temperatura de saturaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Los cient\u00edficos realizaron una prueba en la Estaci\u00f3n Espacial Internacional (ISS) calentando perfluorohexano (un l\u00edquido especial utilizado para enfriar componentes electr\u00f3nicos) desde abajo, en un contenedor cerrado equipado con c\u00e1maras de alta velocidad y otros sensores. El perfluorohexano se desgasific\u00f3 previamente para estudiar el proceso de ebullici\u00f3n con la mayor precisi\u00f3n posible. El perfluorohexano es conveniente para la investigaci\u00f3n porque su punto de ebullici\u00f3n es de tan solo 56 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Result\u00f3 que, sin gravedad, las burbujas de vapor no ascienden, sino que crecen en el calentador y no se desprenden. Se forma un \u00abpunto seco\u00bb debajo de cada burbuja, una zona de la que no se disipa el calor. Esto crea un riesgo de sobrecalentamiento para los dispositivos electr\u00f3nicos, lo que significa que, para garantizar el funcionamiento seguro de los dispositivos en el espacio, dichas burbujas deben eliminarse de la superficie.<\/p>\n\n\n\n

Los investigadores tambi\u00e9n calcularon d\u00f3nde y con qu\u00e9 intensidad se disipa el calor de la burbuja y descubrieron que la mayor transferencia de calor se produce donde la burbuja toca la pared del calentador. Los autores dividieron las zonas de evaporaci\u00f3n en varias regiones, determinaron sus tama\u00f1os y evaluaron su eficiencia en la disipaci\u00f3n del calor. Result\u00f3 que la regi\u00f3n m\u00e1s peque\u00f1a (la l\u00ednea de contacto con la pared) disipaba la mayor cantidad de calor.<\/p>\n\n\n\n

En condiciones de subenfriamiento, los investigadores descubrieron un efecto inusual: la burbuja resultante no se condens\u00f3 en el l\u00edquido subenfriado, m\u00e1s fr\u00edo, y su tama\u00f1o fue mayor que el previsto por el modelo num\u00e9rico. Esto se debi\u00f3 a que, a pesar de una desgasificaci\u00f3n preliminar exhaustiva, aproximadamente el 1% de los gases disueltos permaneci\u00f3 en el l\u00edquido, que no se condens\u00f3. Los autores modificaron el modelo para tener esto en cuenta. Utilizando este modelo, determinaron que la convecci\u00f3n termocapilar (el movimiento del l\u00edquido debido a las diferencias de tensi\u00f3n superficial causadas por las diferencias de temperatura) estimula el movimiento del l\u00edquido desde la pared caliente hasta la punta de la burbuja, intensificando a\u00fan m\u00e1s la transferencia de calor. Por lo tanto, al dise\u00f1ar sistemas de refrigeraci\u00f3n, los ingenieros deben prestar mayor atenci\u00f3n a los gases disueltos en el l\u00edquido, que permiten que las burbujas persistan incluso en la capa de perfluorohexano, m\u00e1s fr\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

En el futuro, planeamos abordar casos m\u00e1s complejos (grandes flujos de calor y subenfriamiento de l\u00edquidos) y continuar estudiando la influencia de los gases no condensables en el proceso de ebullici\u00f3n. Actualmente, no existen modelos que describan la influencia del subenfriamiento ni de los gases no condensables en dicho proceso. Su desarrollo nos permitir\u00e1 predecir la eficiencia de los sistemas de enfriamiento y calcular la cantidad de calor que pueden eliminar. Tambi\u00e9n estudiaremos c\u00f3mo cambia el \u00e1ngulo de contacto durante la ebullici\u00f3n. Este \u00e1ngulo determina c\u00f3mo la burbuja toca la superficie y c\u00f3mo se ve afectada por la evaporaci\u00f3n. Dado que la eliminaci\u00f3n de calor es m\u00e1s eficiente cerca de la l\u00ednea de contacto, es importante considerar los cambios en el \u00e1ngulo de contacto durante la ebullici\u00f3n al dise\u00f1ar sistemas de enfriamiento\u00bb, explica Fyodor Ronshin, doctor en F\u00edsica y Matem\u00e1ticas, investigador principal del Laboratorio de Tecnolog\u00edas de Eficiencia Energ\u00e9tica para Aplicaciones Terrestres y Espaciales del Instituto de Termof\u00edsica Kutateladze de la Academia de Ciencias de Rusia y director del proyecto financiado con una beca de la Fundaci\u00f3n Rusa para la Ciencia.<\/p>\n\n\n\n

En el estudio tambi\u00e9n participaron cient\u00edficos de la Universidad Libre de Bruselas (B\u00e9lgica), la Universidad de Aix-Marsella y el Instituto de Mec\u00e1nica de Fluidos de Toulouse (Francia).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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