La botella y la bodega de avión (4)
2013-07-24
Continuamos con los artículos sobre lo que pasaría con una botella cerrada y llena de algún líquido al transportarla en la bodega de un avión. Vimos que el principal problema es aguantar el salto de presión entre el ambiente de la bodega (inferior a la que hay en tierra porque la presurización es limitada) y la del interior de la botella (similar a la que había al cerrarla en tierra). Esta diferencia de presión puede estar en el entorno de los 25 kPa.
Ya estudiamos lo que sucede con un tapón de corcho en una botella de vidrio. Ahora podemos preguntarnos si un un tapón de rosca, quizá acompañado de un sello, podría resistir la diferencia de presión. Aquí hay mucha variedad, tanto en materiales para la pared de la botella como, para el tapón, así como geometrías para la rosca (cómo se ajustan los perfiles del tapón y la botella). La estanqueidad del cierre es algo difícil de prever si no disponemos de información detallada que es difícil de medir. Probablemente, lo mejor que podemos hacer es un pequeño experimento en el que provocamos la sobrepresión deseada y verificamos que no hay fugas para poder afirmar con seguridad que el cierre cumplirá su objetivo dentro de la bodega del avión en vuelo.
Caso a estudiar
Para fijar ideas, vamos a trabajar sobre la hipótesis de que tenemos una botella de 2 dm3 de capacidad llena de agua. La densidad del agua es de unos 1,0 Mg m−3, así que la masa de la botella llena supera los 2,0 kg. Si el cuerpo de la botella es más o menos cilíndrico circular de unos 10 cm de diámetro, el agua ocupa una altura de unos 25 cm. Si invertimos la botella, la columna de agua es más alta debido al estrechamiento del cuello, pero supondremos que se mantiene todavía en el entorno de los 25 cm. En cuanto a la sobrepresión a modelar, buscamos unos 25 kPa, que son lo que habría de esperar de diferencia entre la presión al cerrar la botella en tierra y la presión en la bodega con el avión en la tropopausa.
El experimento
Si invertimos la botella para que quede con el tapón por debajo, la dejamos caer y la frenamos más o menos rápidamente, podemos provocar una sobrepresión que sea equivalente o superior a la que hay en vuelo. Si la botella es pequeña y manejable, a lo mejor basta con agitarla con las manos. Si no, podemos montar un arnés y agarrarla con una cuerda a un anclaje rígido para después dejarla caer. Este segundo método tiene como ventaja que es posible controlar la aceleración de frenada con cierta precisión difícil de alcanzar a mano. En función de los materiales disponibles, es posible que el montaje con la cuerda con un anclaje rígido provoque sobrepresiones excesivas y haya que buscar una solución más flexible.
Montaje experimental para provocar una sobrepresión.
En los próximos artículos realizaremos un pequeño análisis que permitirá diseñar el experimento.
Otros artículos de la serie
- Introducción.
- Resistencia de la pared.
- Estabilidad de un tapón de corcho.
- Experimento para medir la capacidad del tapón: caso de frenada instantánea.
- Experimento para medir la capacidad del tapón: caso de frenada gradual.
- Primer diseño del experimento.
- Diseño prometedor del dispositivo experimental.
Categorías: Física
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