Un nuevo modelo matemático ha terminado con ese momento incómodo a la hora de coger una botella casi desocupada de salsa de tomate y salpicar todo. Este hecho tan cotidiano, y del que casi ninguno nos hemos salvado, ha sido solucionado por científicos de la Universidad de Oxford. ¿Por qué y cómo hacer para que no salpique?
La investigación liderada por el profesor, Chris MacMinn, del Departamento de Ciencias de Ingeniería de la Universidad de Oxford, no solamente impactaría nuestras vidas a la hora de echarle salsa a nuestra comida favorita y no ensuciarnos o salpicar la mesa, sino que podrían tener implicaciones importantes para otros campos,como por ejemplo, el desplazamiento de un fluido con un gas, incluido el almacenamiento de dióxido de carbono capturado en acuíferos, la comprensión ciertos tipos de erupciones volcánicas, volver a inflar los pulmones colapsados o diseñar mejores celdas de combustible.
¿Por qué sucede?
El científico explica que cuando exprimimos una botella de salsa, el aire que está dentro de la parte superior del recipiente se comprime como un resorte, empujando el líquido incompresible por delante. Esta fuerza hacia abajo es resistida por la viscosidad (o arrastre) del líquido contra las paredes del tubo. El equilibrio de estas dos fuerzas determina la velocidad a la que sale el líquido.
Para llegar a esta conclusión el profesor Cuttle, realizó varios experimentos. Inyecto aire en una jeringa en un tubo capilar lleno de aceite y así pudo determinar por qué un flujo suave de líquido, como la salsa de tomate, puede convertirse abruptamente en una chorro de agua a presión. “Nuestro sistema experimental es simple, pero replica todos los parámetros esenciales de un sistema más complicado, como una botella de ketchup exprimible”, explicó.
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Pareciera que este experimento es sencillo y trivial, sin embargo, contestar la pregunta de por qué este flujo suave cambia a una salpicadura, tuvo que ser analizado desde una rama de las matemáticas conocida como dinámica no lineal.
Basado en este modelo matemático el científico determinó que el cambio ocurre “en un umbral crítico, que depende de muchos factores, incluida la cantidad de aire, la tasa de compresión y el diámetro de la boquilla. A medida que el líquido se drena por completo, la resistencia desaparece efectivamente. La fuerza impulsora se desvanece exactamente al mismo tiempo y el flujo finaliza suavemente. La fuerza motriz se desvanece más lentamente que la resistencia y el aire se sobrecomprime. Esta fuerza actúa como un resorte reprimido, haciendo que la última gota de líquido sea expulsada en un estallido”, explica el profesor.
¿Cómo evitar que la salsa de tomate salga como un volador?
El estudio revela que las salpicaduras de salsa pueden evitarse. Lo primero que debes evitar hacer es apretar la botella con fuerza, así “producirá una salpicadura en lugar de un flujo constante de líquido”.
Lo ideal es apretar lentamente, ya que esta acción sencilla reduciría la velocidad a la que se comprime el gas. No obstante, el cambio más efectivo sería diseñar botellas con boquillas más anchas para reducir la cantidad de arrastre viscoso.
Pero esta solución estaría en manos de las empresas de alimentos o los diseñadores industriales. Cuttle, señala que el principal problema son las botellas modernas que tienen una válvula de goma en el pico.
“Estas válvulas empeoran el problema de las salpicaduras al obligarte a acumular una cierta cantidad de presión antes de que la salsa pueda comenzar a escaparse. Estas válvulas ayudan a evitar fugas, pero desde el punto de vista de las salpicaduras, quitarlas tendría mucho sentido”. señala el profesor.
Por último, el investigador señala que mientras no haya un sistema en la válvula, lo mejor que puedes hacer cuando se acerque el final de la salsa es “simplemente retirar la tapa y exprimir el líquido restante del cuello más ancho. Es de sentido común, pero ahora existe un marco matemático riguroso para respaldarlo”.
