BOTIJOS Y LANZADERAS ESPACIALES

INSTITUTO DE CERÁMICA Y VIDRIO (ICV) – CSIC
BOTIJOS Y LANZADERAS ESPACIALES
JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS
Como en anteriores ocasiones, desde que se celebra la Feria Madrid por la Ciencia, el Instituto de
Cerámica y Vidrio ha estado presente en esta V edición dando a conocer una pequeña muestra de
las actividades que se desarrollan en sus laboratorios.
En esta ocasión se realizaron en la Feria algunas demostraciones sencillas, se mostró una selección de productos y aplicaciones tecnológicas de cerámica y vidrio, así como algunos métodos de
preparación, caracterización y estudio de materiales cerámicos y vidrios.
Una vez más, la arcilla, su preparación como materia prima cerámica y los procedimientos para
darle forma han estado presentes en nuestro stand. Los más pequeños se han divertido de nuevo modelando todo tipo de pequeños objetos y los mayores han podido probar su destreza
intentando modelar piezas en el torno de alfarero.
INVESTIGADORES
ÁNGEL CARVAJAL FERNÁNDEZ
JOSÉ JIMÉNEZ GARCÍA
MARÍA DEL CARMEN LÓPEZ VARA
ALBERTO PÉREZ DE COS
FERNANDO PRIEGO PÉREZ-VICO
JUAN JULIÁN VARGAS CÓRDOBA
ÁNGEL DE PABLOS
RAFAEL MARTÍNEZ CÁCERES
ÁNGEL CABALLERO CUESTA
MUESTRA DEL PRIMER CONCURSO DE FOTOGRAFÍA CIENTÍFICA
DEL INSTITUTO DE CERÁMICA Y VIDRIO
Se expusieron en la Feria algunas de las fotografías del Primer Concurso de Fotografía Científica sobre Cerámica y Vidrio realizado recientemente.
El concurso tenía dos modalidades. En la primera de ellas se premiaban microfotografías
realizadas con cualquier procedimiento microscópico, como el microscopio óptico o
el microscopio electrónico, de barrido o de
transmisión.
El primer premio recayó en la foto titulada
MARAÑA DE LÁMINAS, realizada con un microscopio electrónico de barrido por Alicia
Salazar López, de la Universidad Politécnica
de Madrid.
La micrografía muestra la microestructura laminar de un material cerámico superconductor con fibras de unas 0,2 µm de espesor y
100 µm de longitud.
En la segunda modalidad, de fotografía general sobre cerámica y vidrio, el primer premio
correspondió a la foto de José María Navarro
Llorente, de La Granja, Segovia, titulada ALTA
TENSIÓN, en la que se observa un disco aislador eléctrico de vidrio, mediante la luz polarizada por un polariscopio.
¿CÓMO FUNCIONA UN BOTIJO?
¿QUÉ TIENE QUE VER CON LAS LANZADERAS ESPACIALES?
Desarrollo
En el stand del ICV en la V Feria de la Ciencia
del 2004 se explicó el sencillo “mecanismo del
botijo”, que contesta a la pregunta: ¿Por qué
el botijo enfría el agua de su interior, incluso
cuando lo ponemos a pleno sol?
Cuando un fluido pasa del estado líquido al gaseoso necesita consumir una cantidad de calor
que se denomina calor de vaporización. El agua
tiene un alto calor de vaporización. Un mol de
agua necesita, aproximadamente, una energía
de unos 40,7 kilojulios en forma de calor para
evaporarse, lo que equivale a 540 calorías por
gramo de agua evaporada.
En el sencillo experimento expuesto en la Feria
se pudo ver cómo el agua contenida en un botijo de barro cocido, un material cerámico poroso,
atraviesa por capilaridad las paredes del botijo y
se evapora en la superficie exterior.
Esta evaporación consume gran
cantidad de calor. En el experimento, una parte de ese calor
necesario para la evaporación es
producido por una lámpara de
incandescencia (que, en nuestro
ejemplo, hace el papel del Sol cayendo a plomo sobre un botijo
a la intemperie). Otra parte importante del calor necesario procede de la masa de agua del interior del botijo, que se enfría
algunos grados por debajo de la
temperatura ambiente manteniendo el agua fresca, a pesar de
estar el botijo “al sol”. En la demostración hemos utilizado un
botijo común de arcilla cocida
y termómetros electrónicos para
saber la temperatura ambiente,
la de un vaso de vidrio lleno de
agua y la del agua del interior del
botijo.
Además, hemos usado una lámpara de incandescencia y una balanza monoplato para comprobar cómo se va perdiendo agua poco a poco
con la evaporación.
Pero ¿qué tiene esto que ver con las lanzaderas espaciales?
Las naves espaciales, debido a la gran velocidad
con la que tiene lugar el regreso a la Tierra, se
ven sometidas a un enorme rozamiento al en-
trar en contacto con la atmósfera. Este rozamiento produce un fuerte calentamiento, que
puede dañar el fuselaje, provocando dramáticas
perforaciones e incluso la destrucción de la nave.
Para evitar este problema, se recubre el aparato
con un “escudo térmico”, que protege el exterior
de la nave, especialmente en las zonas de mayor rozamiento como, en el caso de las lanzaderas, el morro y los bordes delanteros de las
alas. Este escudo está formado por miles de placas de materiales compuestos que, al modo de
las piezas de un tejado de pizarra, cubren la superficie del fuselaje. Durante la entrada en la
atmósfera, esas placas se funden y volatilizan parcialmente. Así, se disipa el calor producido, y se
impide que llegue al interior, de forma similar a
como se enfría el agua en el botijo, evitándose
los daños para la nave y sus tripulantes.
Pero no acaba aquí la similitud con el botijo. Las
placas con las que está construido el escudo térmico de las lanzaderas espaciales están hechas,
en muchas ocasiones, con materiales cerámicos
especiales.
Como muchas de estas placas cerámicas se volatilizan o se destruyen durante la reentrada, tienen que ser revisadas y sustituidas en cada nuevo vuelo de la lanzadera.