Leonardo da Vinci, hace más de 500 años, quedó perturbado al darse cuenta de que las burbujas no siempre ascienden en línea recta cuando se encuentran en un fluido. Desde luego, esto no pasa en una todas las bebidas gaseosas y aquello era lo llamativo. Las burbujas tienen que ser suficientemente grandes para que empiecen a comportarse de manera más errática, ascendiendo en espiral o zigzag.
Aquello fue bautizado como la ‘paradoja de Leonardo’. Y la desviación se puede medir. El pasado enero, el experto en mecánica de fluidos Miguel Ángel Herrada (Universidad de Sevilla) descubrió junto al profesor Jens Eggers (Universidad de Bristol, Reino Unido) un mecanismo que explica el movimiento inestable de las burbujas que se elevan en el agua.
En concreto, ese desvío se produce si las burbujas superan los 0,926 milímetros de radio. La burbuja, entonces, empieza a inclinarse y cambia la curvatura. Al momento, se altera la velocidad de ascenso y la burbuja empieza a bambolearse. La curvatura aumenta y el lado de la burbuja se inclina hacia arriba.
En cierto modo, es como cuando una peonza cabecea. A medida que el fluido se mueve más deprisa y la presión desciende en la parte más curvada de la burbuja, el desequilibrio de presión la devuelve a su posición original. Y vuelta a empezar, haciéndose más probable el zigzagueo. Las burbujas de Leonardo tienen explicación 500 años después… pero no todas.
¿Y por qué las burbujas de la cerveza o el cava dejan una estela frente a lo que observó Leonardo?
Leonardo no fue conocido por ser aficionado a la cerveza o a otros fermentados de burbuja fina. Pero las del cava, el champán u otras bebidas carbonatadas sí que ascienden de manera recta, a diferencia de aquellas con un radio superior a esos 0,926 mm a partir de los cuales se vuelven locas.
En ocasiones, las burbujas más finas ascienden en forma de columna. Cada una genera una especie de estela tras de sí, a medida que sube. La ‘aguja fina’. Otras burbujas entrar como en este ‘carril’. Otras, pueden terminar golpeadas por esta estela. Sin embargo, en el champán o la cerveza, las burbujas se las apañan para subir desde el fondo de una copa en columnas verticales constantes sin ser sacadas de su curso. Este comportamiento de las burbujas es distinto al observado por Leonardo. Pero ha intrigado a parte de la comunidad científica.
Leonardo dibujó las incomprensibles trayectorias erráticas de las burbujas grandes hacia 1510.
En concreto, Roberto Zenit, de la Universidad de Brown (EE.UU.), y sus colegas hicieron un experimento: eliminaron el gas de bebidas de agua carbonatada, cerveza y champán. Luego vertieron los líquidos en un artilugio propio de Leonardo o de un concurso de TV: un tanque con una aguja en la parte inferior.
A través de un inflador, bombearon ráfagas de aire a través de la aguja y registraron cómo subían las burbujas a cámara lenta. Las burbujas grandes, elípticas, tendían a formar remolinos. Hasta ahí, como en la paradoja de Leonardo. Pero lo que verdaderamente fomenta la formación de estelas con columnas como carriles de ascenso es la química del fluido.
La importancia de los tensioactivos
El equipo estadounidense ha publicado ahora sus resultados en Phisical Review Fluids. En ella, exponen que es clave la concentración de unas moléculas llamadas tensioactivos. Por ejemplo, los ácidos grasos que le dan al champán sus notas afrutadas o las proteínas que contribuyen al sabor de la cerveza. Al adherirse a las burbujas, estas moléculas pueden cambiar el grado de movimiento en su ascenso.
Los tensioactivos, presentes también en detergentes, impiden golpes laterales. Las burbujas se elevan en cadenas verticales estables, una encima de la otra. Las del champán, suelen ser tan pequeñas que normalmente no forman columnas constantes, pero gracias a los ácidos grasos en el vino espumoso, lo hacen de manera ordenada, en fila. Esto también ocurre en la cerveza, pero en una copa de esta bebida es más interesante.
Según si es una caña o una cerveza embotellada, así será su proporción de CO₂, el gas carbónico que se desprende. También el tamaño de la burbuja. En ocasiones, se pueden observar los dos tipos de esferas: las más finas, como de cava, ‘impregnadas’ en esas moléculas surfactantes. Y otras burbujas más gordas, sometidas a cierto bamboleo como el observado por Leonardo.
¿Para qué sirven estos estudios? El movimiento de las burbujas puede cambiar la concentración de los tensioactivos al esparcirlos en el líquido, dice Stéphane Dorbolo, de la Universidad de Lieja en Bélgica. Información como la proporcionada por el nuevo estudio también podría tener implicaciones para las bebidas no carbonatadas como el whisky, donde los expertos comerciales ya estiman el contenido de alcohol al agitar las botellas y ver cómo burbujean, dice.
Su colega Gérard Liger-Belair, de la Universidad de Reims Champagne-Ardenne en Francia, asegura que comprender el comportamiento de los grupos de burbujas también es importante para procesos industriales como la flotación por espuma. El burbujeo se usa para separar diferentes partículas mezcladas con agua. Estos ingenios de la industria del siglo XXI con las burbujas harían las delicias de Leonardo.
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