Tema: Acumular energía congelando agua

Iniciado por carlos6025

Pero lo más importante es otra cosa:
- He realizado la siguiente experiencia. Una botella con la sonda del termómetro dentro, la dejo en reposo que alcance unos -4ºC. Acto seguido la sacudo para que se congele, y en cuestión de 5-8 segundos se congela toda el agua. Miro el termómetro y veo que la temperatura ha pasado de -4ºC a -1,5ºC en cuestión de esos 5 segundos.
Según he leído, es un fenómeno físico de lo más normal. Explicándolo a lo simple se podría decir que el agua super enfriada libera energía térmica cuando se congela de repente. Esa energía es la que hace subir la temperatura del propio hielo. Como la temperatura final es menor que la de congelamiento del agua, 0ºC, no hay problema en que toda el agua se convierta en hielo de una forma rápida.

Pero ¿qué pasa si el agua es super enfriada a -1ºC y acto seguido se intenta congelar con una agitación brusca? pues que al intentar cambiar de estado y liberar energía, la temperatura final es mayor que los 0ºC necesarios para la congelación.
Y no es teoría, pues lo he visto con mis propios ojos esta tarde. He puesto un bote con agua, y cuando la temperatura era sobre los -1,5ºC, la he agitado enérgicamente con un palito. Me ha costado, pero curiosamente se ha congelado el agua que tocaba las paredes del bote, formando como un fino anillo de hielo, con el centro sin congelar, y el agua de ese centro del bote ha subido la temperatura a entre 0ºC y +0,3ºC aproximadamente. Y ya digo que ha necesitado un fuerte agitación para conseguir un poco de hielo.
El problema está en que, en ese caso, el agua tiende a congelarse de fuera hacia dentro, formando una capa de hielo que disminuye la conductividad térmica, con lo que a la botella le va a costar bastante más congelarse por completo, pues sabemos que el hielo es muy mal conductor del calor.

Como ya dices, esto es física. El agua, al pasar de la fase líquida a la fase cristalina, libera energía (calor). Es una transición de fase exotérmica. Eso no tiene que preocuparte.
Tambien es lógico, que al agitar la botella con agua super fria, ésta empieze a congelarse "de fuera hacia dentro", pues en el plástico de la botella encuentra núcleos de cristalización.
El problema de que el hielo es mal conductor del calor, en la mayoría de los casos no molesta. Es que, en la mayoría de las veces, el agua de una botella llegará a la temperatura de -4 grados, estando líquida, es decir, super fría. Es en este estado, cuando pasa a la fase cristalina. Se congelará completamente y la temperatura dentro de la botella subirá a -1 grado, o algo asi. No influye, si el hielo conduce bien o mal.
Y si no fuera asi, tampoco no pasa nada. Si el agua de una botella empieza a congelarse empezando por la pared de la botella, no tardará mucho en congelarse por completo, estando dentro del arcón. Es que una vez empezada la cristalización, tiende a seguir a toda costa, y aunque el hielo no conduzca tan bien, siempre le bastará para congelarse del todo. Supongo que nunca (o muy pocas veces) habrás sacado una botella con el agua a medio congelar?

Iniciado por carlos6025

Yo buscaba algo sencillo de aplicar.

Estoy muy de acuerdo. Las soluciones sencillas suelen ser las mejores.
Has leido lo que ha escrito oxid, lo de las botellas y las garafas? Cuanto más pequeña la botella, antes se congelará el contenido!!!
Prueba con unas botellas de 500ml. Posiblemente basta cambiar a estas botellitas pequeñas, para solucionar el problema.

Iniciado por carlos6025

... hay algo muy sencillo de aplicar para ganar eficiencia (que lo dejaré para el año que viene). La bomba sumergible que está inmersa en el arcón, como cualquier motor eléctrico, libera energía térmica. Esa energía tiene que liberarse. Si saco la bomba fuera, ganaré en eficiencia. Eso es para mi "algo sencillo de aplicar".

Eso será bueno. El calor que desprende la bomba molesta. La bomba será de 400W o 600W, supongo. Eso es bastante calor.

Iniciado por carlos6025

¿y lo que aprende uno haciendo experimentos?

Mucho!
En primer lugar ya sabes muchas cosas que no han funcionado. Eso es aprender.
En segundo lugar, yo no daría el ultrasonido por perdido. Creo que es muy eficaz en evitar el super enfriamiento. Si no resulta el experimento con las botellas pequeñas, yo experimentaría con ultrasonido. Es elegante y relativamente fácil.

Iniciado por carlos6025

Lo ideal sería encontrar un compuesto que congelase a 5ºC , pero veo que eso es muy difícil, por no decir imposible.

Todo eso de los líquidos especiales lo descartaría por ser demasiado complicado o caro o difícil de conseguir - o hasta peligroso.

Iniciado por oxid

También he leído por algun sitio un experimento con acetato de sodio, obtenido con vinagre y bicarbonato sódico. El acetato se mezcla en agua muy caliente muy sobresaturado, y se deja enfriar. Al sacarlo de la nevera, con sólo tocarlo se solidifica. No sé si los productos PCM positivos se parecerán a ese, pero es curioso el experimento.

Este fenómeno es parecido al del agua super fria. Tienes una disolución sobresaturada a una temperatura por debajo de su punto de solidificación. En cuanto haya un pequeño movimiento, se solidifica.


Resumiendo (lo que haría yo):
1. Probaría lo de las botellas pequeñas
2. Si no da resultado, sacaría la bomba fuera (esto será conveniente en todo caso)
3. Si aún no satisface, experimentaría con ultrasonido.

Suerte!

Iniciado por carlos6025

Lo ideal sería encontrar un compuesto que congelase a 5ºC , pero veo que eso es muy difícil, por no decir imposible.
Saludos

Como dije en #89, el benzol (benceno) puede ser otra posibilidad, aunque perdiendo bastante capacidad térmica frente al agua/hielo.

Iniciado por Hlebtomane

Como dije en #89, el benzol (benceno) puede ser otra posibilidad, aunque perdiendo bastante capacidad térmica frente al agua/hielo.

Lo tengo en cuenta. Aunque me tira para atrás que es muy inflamable.
El etanol que he usado para bajar el punto de congelación del agua, también es muy inflamable, pero al diluirse son el agua, no hay peligro. He probado arrimar una cerilla y ni siquiera se prende.

Iniciado por oxid

No obstante, yo creo que no es lo mismo la vibración ( a frecuencias relativamente bajas ) que lo que producen los ultrasonidos, es distinto como del día a la noche: ... Página 3, punto 3.1

Tienes mucha razón, oxid, el ultrasonido tiene efectos peculiares, que el sonido audible no tiene.
El artículo es muy interesante y muy relacionado al tema. Confirma que el ultrasonido efectivamente sirve para reducir el fenómeno del super enfriamiento. Pero tambien indica que podría ser bastante sofisticado conseguirlo.

Iniciado por el_cobarde

Estoy muy de acuerdo. Las soluciones sencillas suelen ser las mejores.
Has leido lo que ha escrito oxid, lo de las botellas y las garafas? Cuanto más pequeña la botella, antes se congelará el contenido!!!
Prueba con unas botellas de 500ml. Posiblemente basta cambiar a estas botellitas pequeñas, para solucionar el problema.

Poner botellas de 500ml fue mi idea primaria, pero me costó mucho conseguirlas. Las de 1,5l. las conseguí en seguida. De hecho, creo que tengo algunas unidades metidas al fondo del arcón. Pero no hay quien meta la mano más de 5 segundos con el agua a -2ºC !! Para hacer cualquier cambio o modificación en ese sentido, tengo que volver a vaciar el arcón de botellas y el anticongelante...un rollo...

Posíblemente sea la solución. Tengo que conseguir botellas de 500ml, peor me harán falta así como 200.

Por otra parte, ¿qué otro tipo de envase podría utilizar, pero incluso mas pequeño que las de 500ml? lo ideal serían unidades de unos 50-100ml

Iniciado por el_cobarde

Eso será bueno. El calor que desprende la bomba molesta. La bomba será de 400W o 600W, supongo. Eso es bastante calor.

Exactamente consume 300W, que estando unas 6 horas al día, más o menos, ya es calor.

Iniciado por carlos6025

Poner botellas de 500ml fue mi idea primaria, pero me costó mucho conseguirlas. ... peor me harán falta así como 200.

Que tal si buscas en los contenedores de reciclaje?

Iniciado por carlos6025

Para hacer cualquier cambio o modificación en ese sentido, tengo que volver a vaciar el arcón de botellas y el anticongelante...un rollo...

No se arregla eso con unos guantes y unos cuantos cubos / bidones?

Iniciado por el_cobarde

Que tal si buscas en los contenedores de reciclaje?

No se arregla eso con unos guantes y unos cuantos cubos / bidones?

Me pondré manos a la obra...con guantes...

Iniciado por carlos6025

Me pondré manos a la obra...con guantes...

Ja, ja! Tu apodo será "Carlos, el que busca en la basura"
Que pesques mucho! Pero antes de acumular (y limpiar) 200 botellitas, probaría con unas cuantas ...

Iniciado por el_cobarde

El problema de que el hielo es mal conductor del calor, en la mayoría de los casos no molesta. Es que, en la mayoría de las veces, el agua de una botella llegará a la temperatura de -4 grados, estando líquida, es decir, super fría. Es en este estado, cuando pasa a la fase cristalina. Se congelará completamente y la temperatura dentro de la botella subirá a -1 grado, o algo asi. No influye, si el hielo conduce bien o mal.
Y si no fuera asi, tampoco no pasa nada. Si el agua de una botella empieza a congelarse empezando por la pared de la botella, no tardará mucho en congelarse por completo, estando dentro del arcón. Es que una vez empezada la cristalización, tiende a seguir a toda costa, y aunque el hielo no conduzca tan bien, siempre le bastará para congelarse del todo. Supongo que nunca (o muy pocas veces) habrás sacado una botella con el agua a medio congelar?

Si te refieres a sacar una botella del arcón a medio congelar, creo que no, siempre las he sacado congeladas, pero porque parten de un super enfriamiento de -4ºC.

Si te refieres a una botella del frigorífico de casa, tampoco las saco a medio congelar, pero porque el congelador de casa es capaz de enfriar a ¡¡-30ºC!!, cosa que no sucede con el arcón.

Yo no estoy tan seguro de que sea "fácil" congelar la botella entera partiendo el hielo desde la superficie exterior hacia el centro.
Hace tiempo hice lo siguiente:
- En un arcón congelador que tengo en casa metí un cubo de agua. Solo el cubo de agua y el aire interior. El arcón es capaz de llegar a unos 30-35ºC bajo cero. Después de algunas horas de funcionamiento, vi que se formaba un anillo interior de hielo en el cubo. Poco a poco fue congelándose todo el cubo, de fuera hacia dentro. PERO tardó así como un par de días o tres, creo recordar. Y eso que la temperatura que era capaz de alcanzar eran -35ºC. Imagínate si sólo fuese capaz de llegar a -4ºC o -5ºC, que es la temperatura del anticongelante en el caso que nos ocupa.

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Iniciado por el_cobarde

Ja, ja! Tu apodo será "Carlos, el que busca en la basura"
Que pesques mucho! Pero antes de acumular (y limpiar) 200 botellitas, probaría con unas cuantas ...

Ya intuía yo que, tarde o temprano, tendría que salir el temita...jajaja
Bueeeeno, todo sea por la ciencia...

Iniciado por carlos6025

Si te refieres a sacar una botella del arcón a medio congelar, creo que no, siempre las he sacado congeladas, pero porque parten de un super enfriamiento de -4ºC.

Si, me refiero a sacar botellas de tu arcón atómico ese. No las sacarás a medio congelar, porque ...
1. ... el agua ya está totalmente convertido en hielo
2. ... el agua está en estado super frio: Agua líquida, pero a -4 grados. Agitando un poco, se congela completamente.
La razón es, porque una vez que se ha formado algo de hielo, hay tantos núcleos de cristalización que el agua ya no "quiere" parar de congelarse. Y la (poca) calor que puede escaparse por la capa de hielo ya formada, basta para seguir enfriando el agua líquida que queda. El tiempo en que una botella contenga agua "a medio congelar" será mas bien corto.

Iniciado por carlos6025

Hace tiempo hice lo siguiente:
- En un arcón congelador que tengo en casa metí un cubo de agua ...

Estas experiencias tuyas no contradicen lo dicho. El problema es el volumen del cubo (y la pared de plástico del cubo). El agua del cubo se enfría y congela lentamenta (con capa de hielo o sin ella), aunque el entorno esté a -30 grados. Son 10 litros de agua y la pared de plástico (mucho mas gruesa que la de una botella) aísla bastante bien.

Venga, vete ya en busca de botellas de 500ml y cuéntanos los resultados.

Iniciado por maxlinux2000

Enhorabuena por mi parte también!!

tienes más fotos?

He colgado tu invento en mi foro italiano para que puedan replicarlo.
Batterie di ghiaccio Fai da te - Fai da te & OffGrid

ciao
MaX

Se me pasó de largo tu post.

Ya he visto el foro italiano, parece que les gusta

No tengo más fotos, pero es que realmente tampoco hay mucho más que ver.

saludos

Hola,

con el calor me ha venido una idea a la cabeza, que a lo mejor es una solemne tontería, pero,

¿ Os habéis fijado en las máquinas de hacer granizado, que baten constante la mezcla para evitar que queden solidificadas ?
¿ No podría ayudar eso en conseguir un enfriamiento sin llegar a ser 'superenfriamiento' ?

Iniciado por oxid

Hola,

con el calor me ha venido una idea a la cabeza, que a lo mejor es una solemne tontería, pero,

¿ Os habéis fijado en las máquinas de hacer granizado, que baten constante la mezcla para evitar que queden solidificadas ?
¿ No podría ayudar eso en conseguir un enfriamiento sin llegar a ser 'superenfriamiento' ?

Lo más probable, porque es "inyectar energía" desde 0ºC, para favorecer la nucleación, de la misma forma que agitar una botella superenfriada.

Pero debería hacerse en un solo gran recipiente, con un solo agitador.


Hoy he metido un par de botellas de 500ml, y la misma historia, hasta que no supera los -4ºC (más bien -5ºC), no se forma hielo.



La parte buena de todo esto es que, una vez que se han congelado las botellas, ya no necesitan estar a menos de -4ºC o -5ºC para volver a congelarse. Es decir, que una vez congeladas, con el uso del AA veo que se descongelan de fuera hacia el centro. Como no se llegan a descongelar del todo (queda un núcleo central de hielo bastante grueso), el equipo trabaja a -1,5º o -2,5ºC (el anticongelante no sube de esa temperatura hasta que no se congelan practicamente todas las botellas) y la parte de hielo que ahora es agua, se vuelve a congelar.
Eso de momento, que hago muy poco uso del AA, porque cuando llegue el pleno verano y haga más uso de él, probablemente se lleguen a descongelar del todo la mayoría de las botellas, y entonces si que van a volver a necesitar más de -4ºC.

Iniciado por carlos6025

Hoy he metido un par de botellas de 500ml, y la misma historia, hasta que no supera los -4ºC (más bien -5ºC), no se forma hielo.

Vaya sorpresa desagradable, me esperaba más de las botellas de 500ml
Bueno, te queda lo de sacar la bomba fuera del arcón - eso sí que debería dar resultado.

Y si aumentas la concentración de alcohol en el agua del arcón?

Iniciado por carlos6025

Como no se llegan a descongelar del todo (queda un núcleo central de hielo bastante grueso) ...

Esto ocurre tanto con las botellas de 500ml como con las de litro y medio? Debería ser más pronunciado con las botellas grandes. A ver si conviene trabajar con las botellas de litro y medio?

Iniciado por el_cobarde

Y si aumentas la concentración de alcohol en el agua del arcón?

No entiendo. ¿Que utilidad tendría?

La concentración que hay ahora es la suficiente para que el evaporador no se congele con los -5ºC necesarios para congelar el agua de las botellas.
Tengo la sonda de un termostato pegado al evaporador. He comprobado que a partir de unos -8ºC (temperatura de esa sonda, pero no la del anticongelante, que siempre es menor) empiezan a aparecer cristales de hielo pegados al evaporador. A los -12ºC, el hielo ya es suficiente como para taponar casi del todo el paso del anticongelante, por eso lo tengo programado para que el compresor se desconecte a esa temperatura.
El otro día se me estropeó la sonda del termostato que desconecta el compresor. Estuvo toda la mañana en marcha sin parar (no estaba en casa). Cuando llegué, todo el evaporador era un enorme bloque de hielo. Sin embargo, la temperatura del anticongelante no pasaba de -6ºC.

Iniciado por el_cobarde

Esto ocurre tanto con las botellas de 500ml como con las de litro y medio? Debería ser más pronunciado con las botellas grandes. A ver si conviene trabajar con las botellas de litro y medio?

Pues no lo se, no he podido comprobarlo. Pero imagino que las botellas pequeñas se descongelarán completamente antes que las grandes.

Iniciado por carlos6025

La concentración que hay ahora es la suficiente para que el evaporador no se congele ...

Comprendo. Ha sido una idea equivocada mía. Perdón.

He estado meditando que pudiera ser que las pocas botellas que no se congelan, o que les cuesta mucho hacerlo, sea porque le haya entrado algo de anticongelante, pues he visto que los tapones tienen unas pequeñas rajas. Parece que el hielo hace bien su trabajo de expansión.

Iniciado por carlos6025

He estado meditando que pudiera ser que las pocas botellas que no se congelan ...

Te entiendo bien que son pocas las botellas a las que les cuesta mucho congelarse, y que siempre son las mismas - las que tienen los tapones en estado dudoso?
De ser asi, esto cambiaría bastante la situación. Entonces te aconsejo no buscar más líquidos ni ultrasonidos (de momento), sino reemplazar dichas botellas por unas nuevas. A ver si asi solucionas algo.
Y en cuanto puedas, sustituir la bomba actual por una que esté fuera del arcón.

P.D.: Si no estás seguro si siempre son las mismas botellas, márcalas con un punto rojo (o algo asi) y lo sabrás.

Son las mismas botellas, habrá unas 4 o 5. Como están boca abajo, no me había fijado en los grietas de los tapones. Esta tarde las cambio por nuevas.

Cambiando de tema. Estoy pensando en cambiar la bomba del arcón, sacándola fuera. Necesito una bomba con unas determinadas características, pero por más que busco no la encuentro. A ver si me echáis una mano.

La bomba tiene que ser:
- Sobre todo, de poca potencia, cuanto menos mejor. No más de 300-350W. A 230V. Tiene que funcionar por las noches y las baterías no son grandes.
- Altura mínima de 8m. No importa el caudal a esa altura.
- Caudal mínimo a 0m, unos 4000l/hora.
- Que NO sea sumergible.
- Y que sea BBB.

A ver si sabéis de alguna.

Por qué no usar una bomba de achique (sumergible), es decir, la que tienes?
Parece que este tipo de bombas son las que ofrecen los mejores caudal y altura con los mínimos watios. Y son BBB.
Lo veo bastanta fácil (teniendo en cuenta tu habilidad) de construir un circuito cerrado con la bomba que tienes.
Si no me equivoco, basta un tubo que sale del arcón hacia un recipiente estanco, en el que va acoplado tu bomba (solo la parte de abajo, donde chupa). El recipiente estanco tiene que estar a un nivel más bajo que el arcón, para que el circuito funcione bien.
Posiblemente tengas que construir algún tipo de refrigeración, para que la bomba no se sobrecaliente (por no estar sumergida).

Sí, ya había pensado en algo parecido. En vez de un recipiente estanco, hacer un acople tipo tubo a la bomba por la parte inferior, así me evito hacer el recipiente.
Lo más probable es que al final lo haga así.

Por cierto, con los calores de anoche (30ºC a las 22:00 de la noche), tuve el AA toda la noche encendido. Esta mañana quedaban pocas botellas con hielo

Iniciado por carlos6025

Por cierto, con los calores de anoche (30ºC a las 22:00 de la noche), tuve el AA toda la noche encendido. Esta mañana quedaban pocas botellas con hielo

Esperemos que habiendo sacado la bomba fuera del arcón te queden más botellas con hielo (y que se congelen más fácilmente)

Qué pasa con las botellas de tapón dudoso?

En cuanto a la bomba: Sigue empleando la tuya asi como hemos dicho. Habrá que forzar la refrigeración de la bomba, pero lo solucionarás. Es que las bombas de regadío o de piscina son caras y de más potencia (supongo que será por la refrigeración con aire, que es más complicada).

Iniciado por el_cobarde

Esperemos que habiendo sacado la bomba fuera del arcón te queden más botellas con hielo (y que se congelen más fácilmente)

Y además, me cabrán algunas más.

Iniciado por el_cobarde

Qué pasa con las botellas de tapón dudoso?

Todavía no he podido comprobar, porque no lo he tenido en marcha el tiempo suficiente. Ayer tarde estaba algo nublado y no lo puse en marcha. Espero que hoy se complete el ciclo de congelación. Pero estoy seguro que les entró algo de anticongelante porque el tapón estaba roto.

Iniciado por el_cobarde

Habrá que forzar la refrigeración de la bomba.

Eso es lo que me preocupa...

Iniciado por carlos6025

Eso es lo que me preocupa...

Entonces haz lo que he dicho: Un recipiente estanco a un nivel más bajo que el arcón.
Pero esta vez con el recipiente más grande, para que quepa toda la bomba.
Claro que de esta forma el calor que desprende la bomba tambien va al líquido del arcón y lo calienta.
Pero lo calienta después de haber congelado el agua de las botellas ...
Lo digo bien ?
O no sirve de nada, porque el íquido vuelve al arcón más caliente y las botellas ven la misma temperatura, al igual que si la bomba estuviera dentro del arcón?

Temo que lo segundo sea cierto, a no ser que hagas pasar el tubo por una nevera - pero para eso no hace faltar sacar la bomba.

En este caso, te aconsejo construir un segundo circuito de agua -independiente- para refrigerar la bomba.
Para el segundo circuito podrías usar una bombita de este tipo:
Mini-bomba de achique GARDENA ADAPT TALADRAD 2400L/H Ref. 244643 - Leroy Merlin
o algo parecido, por ejemplo, una bomba para acuario.