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Cecilia GarraffoJuan Carlos GilGastón GiribetFrancis VillatoroBorja Tosarnúmero adimensional similar reynoldsflujo materia agua sobresaturada carbonatosdisipación energía precipitación químicapatrón autosemejante formación hielonúmero de ReynoldsJuan Carlos GilGastón Giribetcarbono-14carbono-12carbono-13Herbert Frankenúmero de DamköhlerH2CO3IUPACcarbono 14carbono 12carbono 13SerbiaCueva de Ceres MosniaFigura 16Floss Ferry
Flujo materia Agua sobresaturada carbonatos
Ep530: Estalagmitas; Deepmind; Entrelazamiento y Gravedad; Gravitones; Halloween
30 de octubre de 20259 momentos
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Juan Carlos Gil discute sobre un número adimensional similar al número de Reynolds, explicando cómo describe el problema de formación de estalactitas o hielo, implicando un balance entre flujo de materia y disipación de energía.
…como del tiempo característico, o sea que es un problema más de forma, más geométrico, más que tenga que ver con scale independientemente. O sea, ¿hay alguna noción de universalidad en esto que estás contando? ¿Te has cargado un tercio de lo que voy a contar? Perdón, hay un número adimensional que va a describir el problema, semejante al número de Reynolds. Y sí, tal cual lo explicas, hay una especie de balance entre el flujo de materia, que aquí es agua sobresaturada en carbonatos en el hielo o esa agua helada que está a cero grados o sobre enfriada y de repente encuentra un núcleo, un punto de nucleación y cristaliza, o en la turbulencia, pues es una competencia entre el avance del flujo y la disipación de energía o de precipitación química y se forma, bueno, lo has explicado mejor tú que yo, una suerte de patrón autosemejante. En distintos medios, y el hielo en particular es equivalente completamente al de las estalactitas No en las estalagmitas, y es lo curioso de este artículo, pero las estalactitas siguen esa ley de los cuatro tercios posiblemente por una relación, llamala,…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica el origen del dióxido de carbono que impulsa el ciclo químico del carbonato en las estalagmitas, señalando que proviene de la respiración de raíces, hongos y microorganismos presentes en el suelo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10 · Palabras #5dióxido de carbono respiración raícespresión parcial dióxido carbono sueloagua de lluvia dióxido biogénicoestalactitas actividad biológica planetariadióxido carbono ácido carbónico formacióncarbonato calcio bicarbonato solubilidadnomenclatura iupac hidroxinodocarbonato calcio…y bueno, es un artículo publicado en PINAS muy recientemente. Se aceptó el 6 de septiembre y apareció el 16 de octubre de 2025. Juan Carlos. Sí, pues quería mencionando un fact que muchísima gente no conoce y que a mí me parece muy chulo sobre este asunto de. Los espeliotemas, luego digo lo que es, y es que el dióxido de carbono que impulsa el ciclo químico del carbonato, el dióxido de carbono que está ahí en el subsuelo no viene del magma ni de fuentes geológicas sino del suelo vivo: es la respiración de las raíces, los hongos, los microorganismos y la descomposición de toda la materia orgánica que hay por ahí, que produce CO2, que es el que se acumula en el suelo y, por tanto, el suelo en general tiene una presión parcial de dióxido de carbono muy alta entre una centésima y una décima de bar, que viene a ser 25 o 250 veces más que en la atmósfera, a pesar de que ya estamos a 430 partes por millón y nos empeñamos fuerte en seguir subiéndola. Cuando el agua de lluvia cae sobre el suelo, se filtra y alcanza este dióxido de carbono biogénico. estoy diciendo que en planetas donde no haya vida no debería haber estalactitas. Es sorprendente cuando veo la estalactita colgando, bueno, pues puedes recordar que es como una especie de huella fósil pétrea del hecho de que tenemos actividad biológica. Entonces cuando el agua de lluvia se cuela y disuelve, perdón, y se lleva por delante este dióxido de carbono, forma ácido carbónico; es la primera reacción que ocurre, H2CO3, aumenta claro el pH, es un ácido débil, pero es suficiente para disolver la caliza del subsuelo. La caliza es carbonato de calcio. Se genera bicarbonato de calcio o hidroxinodocarbonato de calcio en nomenclatura IUPAC que sí es soluble; carbonato de calcio es muy poco soluble. Y es este bicarbonato el que se ve arrastrado por el agua y está por ahí disuelto, y este agua cargada de bicarbonato puede entrar en una Cueva, encuentra una atmósfera; las cuevas tienen atmósfera. Si estuviese en el vacío no habría stalagmitas tampoco; encuentra una atmósfera. La presión parcial del dióxido de carbono es mucho menor, típicamente entre una milésima y una centésima de bar, 10…
Juan Carlos Gil explica la existencia de dos formas estables del carbonato de calcio: calcita y aragonito. Menciona las condiciones específicas bajo las cuales el carbonato de calcio puede cristalizar en aragonito.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #14carbonato calcio disuelto en calizaprecipitación cristalina cuevasminerales impurezas carbonato calcioaragonito bajo condiciones básicascalcita estable a presiones decentescarbonato de calcio cristaliza en aragonitofloss ferry preciosas agujas radiantes…una desgasificación; el dióxido de carbono se libera en la cueva, con lo cual el equilibrio de la disociación del bicarbonato se desplace hacia la izquierda y por tanto el carbonato de calcio precipita en forma sólida y esto es lo que forman las estalactitas. Decía que el subsuelo tiene caliza, la caliza es una roca, una roca sedimentaria, ¿recordáis? La roca era un conjunto de minerales, bueno, es fundamentalmente carbonato de calcio pero tiene otras impurezas. Sin embargo, al precipitar en el interior de las cuevas, lo hace tan despacito que da tiempo a que se precipite de forma cristalina y el carbonato de calcio cristalino ya no es caliza, es una roca, sino un mineral, de hecho dos. porque hay dos polimorfos estables del carbonato de calcio, la calcita y el aragonito La calcita es la normal, la que es estable a presiones decentes, pero a veces, bueno, si hay muchísimo magnesio o si el pH es especialmente básico o cuando la desgasificación esta que os contaba es muy rápida En algunas condiciones raras, este carbonato de calcio puede cristalizar en Aragonito, que da lugar a unas preciosísimas agujas finas, radiantes, así como un sol, que se llaman Floss Ferry Flores de hierro, que no tienen nada que ver con el hierro elemento, pero se llaman así porque se descubrieron asociadas a minas de hierro en el pasado. Recomiendo buscar Floss Ferry y sí, como todos podríais esperar, el Aragonito debe su nombre a Molina de…
Juan Carlos Gil explica cómo las estalactitas crecen dentro de un pequeño conducto durante miles de años, hasta que una obstrucción o cambio en el flujo de agua altera su crecimiento.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12 · Palabras #13estalactitas crecimiento miles añosobstrucción flujo agua estalactitascambio composición afecta estalactitasmovimiento tierra altera crecimiento estalactitas…Aires, pajita es pajita, y bombilla es la del mate. No hay otra. Exactamente, yo recordaba la bombilla del mate, pero como ha dicho eso Juan Carlos. Sí, pero puede ser, puede ser que en algún otro lado. Yo también. Si hay alguien de Mendoza que me corrige. Bueno, pues estábamos viendo cómo crecieron las estalactitas y de esta forma por el interior del tubito, pues se puede crecer muchísimo tiempo, miles de años. Bueno, eventualmente aquello se tiende a obstruir, un cambio en el flujo de agua o el cambio de la composición, o se mueve físicamente por un movimiento de tierra, y entonces se produce un cambio en el régimen del crecimiento y el agua empieza a fluir por el exterior. Esta láctima pasa de ser hueca a maciza y entonces sí empieza a tomar la forma cónica más típica porque esta estrechita de pajita solamente se forma dependiendo de cuando se atore en los primeros miles de años. Bueno, este proceso que os he contado está resuelto teóricamente. En 2005, una serie de trabajos por Short, Baigets y Goldstein desarrollaron un modelo de frontera libre. Esto significa que la frontera entre el líquido y el sólido forma parte del problema; no está fija, sino que se mueve y hay que resolverlo. Combinaron los…
Juan Carlos Gil discute sobre un número adimensional similar al número de Reynolds, explicando cómo describe el problema de formación de estalactitas o hielo, implicando un balance entre flujo de materia y disipación de energía.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1número adimensional similar reynoldsflujo materia agua sobresaturada carbonatosdisipación energía precipitación químicapatrón autosemejante formación hielo…como del tiempo característico, o sea que es un problema más de forma, más geométrico, más que tenga que ver con scale independientemente. O sea, ¿hay alguna noción de universalidad en esto que estás contando? ¿Te has cargado un tercio de lo que voy a contar? Perdón, hay un número adimensional que va a describir el problema, semejante al número de Reynolds. Y sí, tal cual lo explicas, hay una especie de balance entre el flujo de materia, que aquí es agua sobresaturada en carbonatos en el hielo o esa agua helada que está a cero grados o sobre enfriada y de repente encuentra un núcleo, un punto de nucleación y cristaliza, o en la turbulencia, pues es una competencia entre el avance del flujo y la disipación de energía o de precipitación química y se forma, bueno, lo has explicado mejor tú que yo, una suerte de patrón autosemejante. En distintos medios, y el hielo en particular es equivalente completamente al de las estalactitas No en las estalagmitas, y es lo curioso de este artículo, pero las estalactitas siguen esa ley de los cuatro tercios posiblemente por una relación, llamala,…
Juan Carlos Gil explica cómo el proceso de caída del agua desde una estalagmitas marca un punto de transición donde se pierde dióxido de carbono y el agua se vuelve menos ácida.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #8caída del agua dióxido de carbonoagua menos ácida carbonato calcioestalactitas etapa química limitante…y las estalagmitas, si las miráis, no tienen formas especulares, no es lo mismo, no ocurre lo mismo En estalactitas es fácil, cuatro tercios, está resuelto, pero en estalagmitas pasa otra cosa, la gota se desprende de una estalagmita y cae Y ahí sufre Un proceso durante el aire y la caída que marca un punto de transición, ya es distinto. Durante esta caída se pierde dióxido de carbono, el agua se vuelve menos ácida, está más saturada en carbonato de calcio y mientras que en las estalactitas la etapa química limitante de las que os hablaba antes muy rápidamente, salvo que seáis químicos supongo. ¿Que no lo habréis aprendido? Bueno, era en estalactitas el balance entre ácido carbónico y dióxido de carbono. En las estalactitas, la etapa relevante es la precipitación de carbonato de calcio y que, pensando en las mismas coordenadas que antes, con el…
Juan Carlos Gil explica que las estalagmitas, a diferencia de las estalactitas, no habían sido resueltas analíticamente hasta 1965, cuando Herbert Franke propuso un modelo para describir su crecimiento.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #3modelo herbert franke estalagmitasiones calcio concentración desaturaciónpelícula agua sobresaturada carbonato calciogoteo alimentación estalagmita…un lío que desmorona completamente la posible naive simetría entre estalactitas y estalagmitas. Esto es un sistema acoplado, efectivamente, la estalactita es la madre de la estalagmita, pero su química física es diferente. Tan es así que el modelado teórico De las estalagmitas, las del suelo, no se había resuelto analíticamente, mientras que el de las estalactitas os había dicho que sí. En 1965 Herbert Franke propuso un modelo, un modelo para las estalagmitas que describe su crecimiento, suponiendo una tasa local de deposición que es proporcional al exceso de iones calcio, es decir, a la concentración local respecto de la desaturación; supone una fina película de agua uniforme, homogénea, sobresaturada en este carbonato de calcio que cubre la cabeza de la estalagmita y que está alimentada y mantenida por el goteo. La geometría de este modelo se describe en la figura 2 del artículo que voy a contar luego, ¿quién le quiere echar un vistazo? Está muy chulo. Y Franke postuló con este modelo que si las condiciones de la cueva permanecen constantes, tras un tiempo muy largo,…
Juan Carlos Gil explica cómo los autores del artículo definen un radio máximo para el crecimiento de las estalagmitas y presentan un parámetro de control adimensional basado en el número de Damköhler, una magnitud ya conocida en ingeniería química.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4radio máximo estalagmita carbonato calcionúmero damköhler ingeniería químicaparámetro control adimensional gastónnúmero damköhler reactor químicoprecipitación carbonato calcio estalagmitaecuación 9 dancolacaudal volumétrico reacción sostenida…estalagmita ZDR a un tiempo dado menos la posición del ápice sea independiente del tiempo. Eso produce el efecto del crecimiento invariante y esta relación está escrita in line en el texto entre las ecuaciones 4 y 5. Eso da lugar a su vez a la ecuación 7, que define un radio donde la sobresaturación de carbonato de calcio desaparece y por tanto hay un radio máximo para la estalagmita. Más allá ya no hay suficiente carbonato de calcio y deja de crecer en radio. La segunda contribución importante que hacen los autores para resolver el modelo matemático es la identificación de un Gastón parámetro de control adimensional. El número de Damkola, un químico alemán que ya se conocía pero no estaba aplicado a este problema, es una magnitud clásica, yo lo estudié en su día de la ingeniería química Un número adimensional que relaciona la velocidad de Una reacción en el numerador con la velocidad del transporte de reactantes o de productos para poder mantener la reacción de forma sostenida en un reactor que no ocurra y acabe, sino en un reactor químico queremos mantenerla sostenida. En el caso que nos ocupa este parámetro DA, de Dancola, esta es la ecuación 9 y en el numerador tenemos K por R al cuadrado; K es la velocidad de precipitación de carbonato de calcio, el fenómeno químico del que estamos hablando y R al cuadrado da cuenta del área de la base de la estalagmita, el sitio efectivo donde podemos precipitar y el denominador es Q, el caudal volumétrico; por eso arriba es la reacción, precipitación de carbonato de calcio multiplicado por el área efectiva donde podemos precipitar dividido por el flujo, caudal volumétrico en. este caso. En la ecuación 9, si la miráis, parece que falta un factor pi, pi r cuadrado, la superficie de un círculo y no aparece, bueno me llevo un rato encontrarlo, está escondido en la definición de Q, que es un caudal volumétrico por unidad de ángulo,…
Juan Carlos Gil explica cómo, en las estalagmitas cónicas, el aporte abundante de agua impide que las gotas se equilibren en cuanto a su contenido de dióxido de carbono.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #12dióxido carbono en estalagmitas cónicasaporte abundante agua estalagmitascinética no controlada carbonato calcio…de alcohóler menor que 1, representa estas lagmitas cónicas que también las hay. Los autores proponen, en este caso, que mientras las otras columnares y décima plana crecen en un régimen en el que la química está limitada por la precipitación de carbonato. De calcio, como os contaba antes, en las cónicas ocurre que el aporte de agua es tan alto que las gotas no tienen tiempo de equilibrar su contenido de dióxido de carbono durante la caída. Y por tanto la cinética ya no está producida, no está controlada por la deposición del carbonato, como ocurre en el resto de las estalagmitas que son más tranquilas, sino por la conversión, el otro paso que os comentaba al principio, la conversión de ácido carbónico en dióxido de carbono. ¿Y qué ocurría eso? ¿Dónde ocurría eso? Que os lo conté al principio, habéis hecho, habéis estado escuchando. En las estalactitas, así que estas sí, estas estalagmitas sí que podrían llamarse estalactitas invertidas de alguna forma. Aquí sí que tenemos esta…
Juan Carlos Gil explica que el carbono-12 y carbono-13 son relevantes para entender el comportamiento químico del carbono en las estalactitas, aunque su fracción es muy pequeña.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2estalactitas estalagmitas registro químicodefracción isotópica carbono superficie cuevaisótopos carbono 12 y 13carbono 14 datación espeleotemasmasa dióxido carbono calciocarbono 12 carbono 13 estalactitasfracción pequeña carbono 12 carbono 13comportamiento químico carbonocarbono 14 formación estalagmitabalance carbono 12 carbono 13 formaciónfigura 16 desplazamiento carbono 13estalactita cueva de ceres mosnia…naturales del clima pasado a lo largo de miles y decenas de miles de años, semejante a los núcleos de hielo del subsuelo que se extraen ahí a grandes profundidades o de alguna forma los anillos de los árboles, aunque esto es claro a mucho menor escala. Las estalamitas y las estalamitas con el proceso que he contado en la cara del programa pues suponen un registro de la química que ocurre en la parte superior, en la superficie y en el subsuelo por encima de la cueva y en particular hay un efecto que se llama defraccionación isotópica del carbono que hace cambiar cómo se deposita las pequeñas diferencias en la forma en la que se depositan los distintos isótopos del carbono, el 12 y el 13. Porque tienen ligerísimas diferencias en cómo se precipita el carbonato De calcio y cómo se libera el dióxido de carbono. En función de su masa, pequeñísimas diferencias en la masa provocan esas diferencias que comentas. Exacto, y aparecen, luego lo comento. El carbono 14, que nos suena a todos, es radiactivo; bueno, esa es una de sus utilidades. Podría servir para datar las espeleotemas, pero solamente en las razonablemente recientes porque llega a unos 40.000 años y no recuerdo mal, era subida media. Pero vamos, que no sirve para ver dinámicas, que es la gracia que va a tener el carbono 12 y carbono 13 porque su fracción es muy pequeña del orden estrazas, del orden de 10 a la menos 12 y por tanto no es relevante para el comportamiento químico del carbono. O sea, el carbono 14 de alguna forma nos puede informar de cuándo se formó una estalagmita, mientras que el balance entre carbono 12 y carbono 13 nos podría informar de alguna forma de cómo se formó. Esto se ve en la figura 16, que compara el desplazamiento del carbono 13, es decir, la diferencia respecto del carbono 12 en tanto por mil, medido en una estalactita concreta que han sacado de Serbia, en la cueva de Ceres Mosnia y con las predicciones del modelo. Y bueno, la solución del modelo de este artículo es la línea roja; reproduce muy bien, está ajustada, como no, el radio, el caudal, etc. Reproduce perfectamente el desplazamiento constante que se ve hasta un radio de unos 9 centímetros, mientras que los…