Seguramente no conoceréis o no habréis oído hablar acerca del punto de Leidenfrost, pero estoy seguro de que sí que habéis visto el clásico vídeo de un señor que pasa la mano por un flujo de hierro líquido y no se quema (os lo dejo aquí). Pues el porqué de esto es debido al punto de Leidenfrost.
Lo que no se observa en el vídeo es como el hombre introduce su mano en agua antes de realizar esa arriesgada maniobra, porque de lo contrario habríamos presenciado una espeluznante imagen. El efecto Leidenfrost es un fenómeno físico que ocurre al entrar un líquido en contacto con una superficie extremadamente caliente (unos 220°C para el caso del agua). El líquido, al entrar en contacto con la superficie, se evapora instantáneamente, generando una capa de gas entre el líquido y la superficie que mantienen aislado al resto del líquido (os dejo un vídeo por aquí del antiguo programa Cazadores de Mitos que lo explica genial).
Pero esto, más allá de ser un efecto, es un verdadero problema para la industria, y para explicarlo os debo presentar el siguiente diagrama:
En este diagrama tenemos dos ejes. El eje horizontal hace referencia a la diferencia entre la temperatura de saturación del líquido y la temperatura de la superficie, y, en el eje vertical, está el calor que se aporta desde la superficie al fluido. En el primer tramo recto, desde el origen hasta la letra A, el líquido absorbe calor de la superficie como cuando hierbes agua en la olla. Si continuamos aumentando la temperatura de la superficie alcanzamos el Critical Heat Flux (CHF), un punto que nos puede acarrear problemas en la industria. Hasta este punto las burbujas de vapor, en el caso del agua, se elevan rápidamente dejando espacio para que se formen burbujas buenas. Pero, a partir del CHF, esas burbujas de vapor no se desprenden de la superficie, y eso es un gran problema, porque el vapor es peor conductor que el líquido, y el calor no se cede al fluido, si no que lo absorbe la tubería. Esto puede provocar graves problemas como que se funda la tubería debido a que se seca el fluido que circula por el seno de esta. De echo, esto ocurrió en el accidente de Chernóbil, por un problema en la refrigeración se elevó demasiado la temperatura de las tuberías y toda el agua de su interior se convirtió en vapor, por lo que la tubería se calentó hasta que se fundió.
Y ahora viene la pregunta interesante, ¿Cómo resolvemos esto? Pues muy sencillo, monitorizando continuamente la superficie de la tubería para que no sobrepase el CHF. El principal problema, es que es extremadamente complejo ser capaces de predecir el tipo de flujo que nos encontramos en el interior, es decir, no sabemos si dentro hay demasiado vapor. Y actualmente, hay una gran cantidad de departamentos investigando y desarrollando potentes programas de cálculo que sean capaces de predecir este problema. Este problema es realmente estudiado por las personas que se dedican al diseño de las centrales nucleares, dado que es un problema que puede suponer un grave problema en esta industria.
Espero que os haya gustado el post de esta semana, un poco distinto a lo que estamos acostumbrados, y como siempre os digo, si tenéis alguna duda o pensáis que hay algo incorrecto podéis hablarme a través de Twitter o correo electrónico.