Si usted tiene un refrigerador con una máquina de hielo incorporada, probablemente se haya acostumbrado bastante al lujo de llenar un vaso con hielo recién hecho por su refrigerador. Es un lujo que solo ha sido posible recientemente, y la historia de ese electrodoméstico aparentemente común tiene más giros y vueltas de lo que podría haberse imaginado.
Antiguos comienzos
Las capas polares existen desde hace millones de millones de años --no sabemos exactamente cuántos--, pero se ha descubierto evidencia que sugiere que el eje de rotación de la Tierra estaba en un lugar diferente hace millones de años, un fenómeno llamado "verdadero desplazamiento polar" el que habría desplazado a Groenlandia hacia el Círculo Polar Ártico, lo que puede haber contribuído al inicio de la última Edad de Hielo importante, hace 3.2 millones de años.
Desde ese entonces, la primera “maquina de hielo” fué inventada por un doctor norteamericano de nombre John Gorrie, quien presentó su dispositivo en una bochornosa celebración al aire libre en el Día de la Bastilla en 1851; pero el uso y distribución de hielo en forma doméstica, comenzó en la década de 1840. Una de las primeras personas en tratar de capitalizar la creciente demanda de hielo, fué Frederic Tudor, un hombre de Nueva Inglaterra ahora conocido como "El Rey de Hielo", según muchos registros históricos, incluído en un padrón de la Sociedad Histórica de Nueva Inglaterra.
El cambio de posición del eje de la Tierra
La mayor parte de nuestro planeta está hecha de roca fundida debajo de la dura corteza exterior. Flotando y moviéndose sobre este océano de magma hay placas tectónicas, que son las que forman nuestros continentes y el fondo del océano. En algunos lugares sin embargo, el magma alcanza la superficie de la corteza y se filtra, lo que se llama un "punto caliente". Estas áreas tienen mucha actividad volcánica: en los EE.UU., hay puntos calientes debajo del parque nacional Yellowstone y los hay también en Hawaii. Estos puntos también se mueven en relación con el núcleo interno de la Tierra, pero no tan "rápido" como se desplazan las placas tectónicas.
Cuando una placa tectónica se desplaza sobre un punto de acceso, esculpe un camino a su paso. Por ejemplo, los restos del movimiento de la placa del Pacífico sobre el punto de acceso hawaiano, son mucho más largos que las islas (el archipiélago de Hawaii) que crearon los volcanes del punto de acceso. La ruta completa marcada por volcanes inactivos submarinos, se extiende a lo largo de 3.600 millas a través del Pacífico desde Hawaii hasta las islas Aleutianas de Alaska.
Los geólogos pueden utilizar senderos como éste para ver, no solo cómo se ha movido la placa sobre el punto de acceso, sino también cómo se ha movido el punto de acceso con el tiempo. Esto permite usar las ubicaciones de los puntos de acceso en todo el mundo como una base consistente para mapear los movimientos del eje de rotación de la Tierra. Cuando el eje de rotación de la Tierra cambia, tendría que cambiar de posición en relación con los puntos calientes, y no solo en relación con las placas tectónicas en constante movimiento.
Cambio ecuatorial
La primera evidencia que se encuentra de un eje de giro cambiante, fué que un cambio de posición del ecuador en el pasado, puede distinguirse en el registro geológico. Con certeza podemos desenmascarar en qué lugares ha estado el ecuador gracias a algo que se denomina: la fuerza Coriolis. Estos cambios ocurren debido al giro de la Tierra, que crea vientos que empujan las aguas del océano hacia el norte en el hemisferio norte y hacia el sur en el hemisferio sur.
Esto conduce a un déficit de agua superficial a lo largo del ecuador en el océano. El océano se ordena absorbiendo más agua de las profundidades. Esta absorción de agua de las profundidades transfiere nutrientes adicionales a la superficie, lo que significa que más fitoplancton, plancton y varias otras criaturas marinas pueden subsistir y perdurar en esas aguas. Cuando estos organismos mueren, sus cuerpos se depositan como sedimentos en el fondo del mar, a lo largo del ecuador.
Nota del autorEn física, la fuerza Coriolis es una fuerza inercial o ficticia que actúa sobre objetos que están en movimiento dentro de un marco de referencia que gira con respecto a un marco inercial. En un marco de referencia con rotación en el sentido de las agujas del reloj, la fuerza se efectúa a la izquierda del movimiento del objeto. En un cuerpo con rotación en sentido opuesto a las manecillas de un reloj, la fuerza actúa hacia la derecha. La desviación de un objeto debido a la Fuerza Coriolis se denomina: efecto Coriolis. La fórmula matemática de la fuerza Coriolis se publicó en un artículo en el año 1835 por científico francés Gaspard-Gustave de Coriolis, en relación con la teoría de las ruedas hidráulicas. A principios del siglo XX, el término fuerza Coriolis comenzó a usarse en relación con la meteorología.
Estos depósitos sedimentarios adicionales son una señal inequívoca de dónde ha estado el ecuador anteriormente. Como sabemos que la Placa Tectónica del Pacífico se ha estado desplazando constantemente hacia el norte, hay que mirar cada vez más hacia el norte para encontrar depósitos de sedimentos del ecuador cada vez más antiguos.
Pero cuando le restamos el movimiento anterior a la placa del Pacífico, la trayectoria de estos registros del ecuador muestra algo inesperado: el ecuador no estaba donde está ahora desde hace ya 48 millones de años hasta hace unos 12 millones de años atrás. En otras palabras, el ecuador se desplazó otra vez hace unos 12 millones de años. La única forma para que se mueva el ecuador, es que el eje de rotación de la Tierra, es decir los polos, cambie de posición. ¿Qué cosas, no?
Evidencia magnética
La siguiente pieza de este multifacético rompecabezas geológico vino del océano, pero esta información nueva, se obtuvo de los campos magnéticos registrados por barcos y aviones que inspeccionaban los adalpelágicos(1) fondos marinos.
(1) Zona Hadal. La zona hadal (llamada así por el reino de Hades, el inframundo en la mitología griega), también conocida como zona hadopelágica, es la región más profunda del océano que se encuentra dentro de las trincheras oceánicas. La zona abisal se encuentra desde una profundidad de alrededor de 6.000 a 11.000 metros, y existe en depresiones topográficas en forma de V, en extensiones largas pero estrechas.
La Tierra está magnéticamente polarizada debido a su núcleo magmático fundido, y la orientación exacta de este imán gigante cambia con el tiempo. Los polos magnéticos norte y sur siempre están ligeramente descentrados con respecto a los polos geográficos que forman el eje de giro, pero sus ubicaciones promedian alrededor de los polos geográficos a lo largo del tiempo.
Con la última posición de este campo magnético se pueden obtener medidas en el fondo oceánico actual. Eso se debe a que cuando se forma una nueva corteza en el fondo del océano, ésta mantiene la firma magnética de la ubicación de los polos en el momento de su formación. Debido a la escala de estos registros, el desplazamiento de los polos magnéticos se promedia, lo que significa que los polos magnéticos son una representación precisa de los polos geográficos. Los paleocientíficos Woodworth y Gordon usaron estos campos magnéticos en el fondo del mar para ubicar dónde estaban los polos geográficos en diferentes momentos durante los últimos 50 millones de años.
La conexión climática
En su nuevo estudio publicado en Geophysical Research Letters acerca de paleolatitud, Woodworth y Gordon explican que todos los signos apuntan a un fenómeno llamado "verdadero desplazamiento polar", en el que el eje de rotación de la Tierra cambia de ubicación en relación con la superficie de nuestro planeta.
Descubrieron que hace entre 48 millones y unos 12 millones de años, el eje de rotación de la Tierra y, por lo tanto, sus polos geográficos norte y sur, estaban en un lugar diferente al actual. Hace mucho tiempo, el Polo Norte habría estado más cerca de Groenlandia de lo que está ahora, y el Polo Sur se habría desplazado de manera similar hacia el oeste. En algún lugar hace unos 12 millones de años, los polos se trasladaron a donde están ahora.
Este cambio podría haber tenido efectos graves en el clima de la Tierra, lo cual es particularmente interesante dado que la última edad de hielo comenzó hace unos 3.2 millones de años. El cambio habría trasladado a Groenlandia al círculo polar ártico, lo que podría haber afectado la acumulación de hielo en ese momento. Aunque se necesita más investigación para resolver los mecanismos de cómo esto habría afectado el cambio climático en ese momento, Gordon, profesor de geofísica, espera que esto pueda agregar información sobre un cambio climático pasado de una manera que pueda informar la ciencia climática actual.
De vuelta al hielo
Avances históricos
Hasta hace dos siglos atrás, el hielo era solo un efecto secundario del invierno y de los casquetes polares de la tierra. Antes del advenimiento de la tecnología moderna de refrigeración y congelación, las personas de todo el mundo utilizaban una variedad de formas ingeniosas de obtener, almacenar y fabricar hielo. Los persas inventaron una brillante instalación llamada “Yakhchal”, el refrigerador indígena del Medio Oriente según STSTW Media.
Alrededor del año 400 antes de la Era Común, los persas habían inventado una nevera que les permitía almacenar hielo a través de todo el año. Este frigorífico se conoce con el nombre de Yakhchāl, que es una palabra persa que consta de dos palabras, "yakh" que significa hielo, y "chāl" que significa pozo. Una vez que se le agregaba el agua al Yakhchāl, esta se congelaba rápidamente debido a la baja temperatura en el interior. ¿Qué cosas, no?
La estructura del Yakhchāl se divide en dos partes: una por encima de la superficie, y otra por debajo de ella. Sobre la superficie, la cónica torre de los yakhchāls podría elevarse hasta una altura de 18 metros. Desde la distancia, el Yakhchal se percibe como una estructura de adobe con forma de cúpula. El espacio de almacenamiento se encuentra debajo de la superficie con un volumen de almacenamiento de unos 5.000 metros cúbicos. La gente usaba esto para almacenar hielo, agua e incluso artículos perecederos, tales como verduras y frutas.
Esta circumbirúndica* estructura cónica se utilizó para almacenar y fabricar hielo desde alrededor del año 400 antes de la Era Común. Los egipcios solían colocar vasijas de barro llenas de agua para congelarlas en las noches frías y así tener un sistema de refrigeración más eficiente. En otras partes del mundo, la gente recolectaba hielo natural, a veces en condiciones increíblemente peligrosas, y lo almacenaba en pozos subterráneos. Todo esro a una gran distancia ablativa* de las futuras civilizaciones.
Mecánicas
Entre otras, la principal razón por la que Yakhchāl funcionaba con enorme eficacia radica en su singular diseño, el que está basado en principios aerodinámicos. El Yakhchāl es una estructura cónica con un agujero en la parte superior. Este agujero permite que una corriente de aire helado entre por la parte superior del Yakhchāl, y se desplome hacia el fondo de la estructura, guiado por las leyes de termodinámica. La arquitectura cónica del Yakhchāl permite que el aire caliente suba a la cima y escapea, mientras que al aire más helado se mantenga en el fondo del interior.
Los materiales utilizados para la construcción de Yakhchāl juegan un papel trascendental. Las paredes del "refrigerador del desierto" estaban construídas con materiales dieléctricos.* En estos pseudo-refrigeradores se utilizó un mortero tradicional llamado Sarooj, empleado muy frecuentemente en los hábitos de la construcción iraní. El Sarooj se elabora mezclando arcilla, arena, cal, claras de huevo, ceniza y pelo de cabra en una proporción fija. Este mortero especial proporcionó el máximo aislamiento para refrigerio.
Nota del autor:El puente de Cal y Canto fué un puente construído en la ciudad de Santiago, capital de Chile, sobre un hediondo, insalubre y mefítico hilillo de agua de asequia y alcantarillado al que los santiaguinos llaman generosamente: ¡río! El río Mapocho. Ésta fué una obra arquitectónica del corregidor Don Luis Manuel de Zañartu, y está considerada una de las mayores obras barodinámicas* de la historia de la ciudad, y fué símbolo de ella hasta su demolición en 1888. Su estructura estaba hecha de una mezcla determinada de cal y de rocas traídas de las canteras del cerro Blanco, en la que se utilizaron miles de huevos para aglutinar estos elementos (se estima que se utilizaron alrededor de 500,000 huevos).
En algunos Yakhchāl, se utilizaron torres de captura de viento (o aire) para dirigir el céfiro hacia dentro de esta nevera del desierto. Normalmente, el espacio de abarrotamiento estaba circundado por murallas de hasta dos metros de espesor, y este sitio estaba astutamente ubicado debajo de la superficie.
Más hielo
En nuestro sistema Solar, el hielo es muy abundante y se origina de forma natural desde tan cerca del Sol como el planeta Mercurio, y hasta tan lejos como los objetos de la Nube de Oort. La nube de Oort fué definida por primera vez en el año de 1950 por el astrónomo holandés Jan Oort. Esta es una propuesta nube teórica compuesta predominantemente de hielos planetesimales, nube que rodea el Sol a distancias que oscilan entre 0,03 a 3,2 años luz.
Esta supuesta nube se divide en dos regiones principales: una nube de Oort interior en forma de disco (o nube Hills), y una nube de Oort exterior esférica. Ambas regiones se encuentran más allá de la heliósfera y en el espacio interestelar. El cinturón de Kuiper y el disco disperso --estos otros dos depósitos de objetos transneptunianos; están a menos de una milésima parte lejos del Sol que la nube de Oort. ¿Qué cosas, no?
El hielo más allá del Sistema Solar, ocurre como hielo interestelar. Es abundante en la superficie de la Tierra, particularmente en las regiones polares y por encima de la línea de nieve(2), y, como forma común de precipitación y deposición, juega un papel clave en el ciclo del agua y el clima de la Tierra. Cae como copos de nieve y granizo u ocurre como escarcha, carámbanos o picos de hielo y agregados de la nieve como glaciares, capas de hielo. Pero creo que usted ya sabe esto.
(2) La línea de nieve climática es el límite entre una superficie cubierta de nieve y una superficie libre de nieve. La línea de nieve real puede ajustarse estacionalmente y tener una elevación significativamente mayor o menor. La línea de nieve permanente es el nivel por encima del cual habrá nieve durante todo el año.
El avance de las máquinas de hielo integradas
Después del descubrimiento de Freón en 1928 por Thomas Midgley, los fabricantes pudieron experimentar de manera más segura con las máquinas de hacer hielo. En la década de 1950, una empresa llamada Servel estaba fabricando un refrigerador que tenía una máquina de hielo incorporada en la parte del congelador. En 1965, Frigidaire introdujo un modelo con la máquina incorporada directamente en la puerta, una característica que ahora es común en los frigoríficos de todo el mundo.
Cronología del frío
1820 Primer hielo creado artificialmente en experimentaciones.
1824 Michael Faraday descubrió los principios para el tipo de absorción calorífica de refrigeración.
1834 Jacob Perkins inventó la primera máquina de fabricación de hielo artificial, que más tarde conduciría hasta nuestros sistemas modernos.
1902 Willis Haviland Carrier inventó el primer aparato de aire acondicionado para controlar la temperatura y la humedad de una compañía de impresión. Esto marcó el primer esfuerzo de para controlar la temperatura del ambiente. Es verdaderamente el comienzo de la historia del aire acondicionado, aunque aún no se llamara así a la máquina.
1906 Stuart W. Cramer popularizó el término por el que llamamos actualmente al electrodoméstico.
1913 Se llevó a cabo la primera exposición internacional de la refrigeración, en Chicago.
1928 Llegó el descubrimiento del refrigerante de freón, por Thomas Midgley, Jr.
1930 El aire acondicionado llega a La casa blanca.
1946 La demanda del aparato comenzó a aumentar de forma masiva, con más de 30.000 unidades producidas a lo largo de este año. La venta de modelos domésticos superó el millón de unidades en 1953. Este es otro hito clave en la historia del aire acondicionado.
1957 Llega al mercado el primer compresor rotatorio, permitiendo la fabricación unidades de aire acondicionado más pequeños y más eficientes.
1977 Las bombas de calor fueron implantadas en algunos modelos pioneros, permitiendo además de la refrigeración la calefacción de ciclo, usando la misma máquina que puede utilizarse para proporcionar refrigeración en verano y calefacción durante el invierno.
1987 Se firmó el protocolo de Montreal (Canadá), para proteger la capa de ozono. El protocolo establece la cooperación internacional en el cuidado de la capa de ozono, limitando las sustancias refrigerantes usadas, incluyendo los refrigerantes de tipo clorofluorocarbonos (CFC).
1990 Sistemas novedosos de control de microprocesador se utilizan en todas las áreas de refrigeración y de aire acondicionado, debido a la nueva tecnología de semiconductores disponibles.
1995 La fabricación de CFC’s en los Estados Unidos termina el 31 de Diciembre.
1997 El protocolo de Kyoto surge para proteger el clima, mediante la reducción de gases de efecto invernadero que se cree que está causando el cambio climático.
1998 Los acondicionadores de aire unitarios y las bombas de calor establecieron un récord de ventas, de más de 6 millones de unidades durante un solo año.
Para terminar, quisiera recordarles algo muy importante que siempre hay que tener en cuenta. Si ven a una mujer con mucho frío y le preguntan: ¿cuánto es 5x5?, y responde: 25; entonces sabrá que ésta una mujer fría y calculadora.
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Et sub Glossarium Glossarium – (Cum amore legentibus)
Ablativo – Indicando dirección desde o tiempo cuando
Algor – Frialdad; ataque de escalofríos
Barodinámica – Ciencia del soporte y mecánica de puentes
Circumbirúndico – Este término diccional o vocablo de facundia es de particular territorialidad, y es usado principalmente en Chile por algunas clases sociales connaturalmente desheredadas de una germanía ilustrada y apta, y es una aleatoria fusión de los inuendos del significado de las palabras: asombroso, secreto, misterioso, inexplicable y prodigioso. Así que cuando usted quiera expresar su admiración por algo, o por algún asunto que confine el significado conceptual de estas varias palabras de la lengua Castellana; simplemente use este práctico vocablo chileno y refiérase al asunto en cuestión como: "circumbirúndico".
Dieléctrico – Aislante
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Post scriptum et quorumdam suggestionibus pro futurum: Si hay algún tema sobre el cual usted quisiera leer mis traumáticas y ligeramente psicopatísticas opiniones, por favor sugiéralo a: rguajardo@rguajardo.us.
Caveat: Mis opiniones personales pueden resultarle ácidas, demasiado honestas, corrosivas, irreverentes, insultantes, altamente irónicas, acerbas, licenciosas, mordaces y de una causticidad filosófica sin límites conocidos por el ser humano, y quizá no le apetezcan o acomoden intelectualmente; pero es lo que habrá disponible basado en su pedido. Gracias.
El Loco
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