Efecto Coriolis y desagües

Es una creencia muy extendida que el agua de un desagüe girará en un sentido en el hemisferio norte y en el sentido contrario en el hemisferio sur. Y en el ecuador… pues no sé, en el ecuador no gira, baja recta. Los que quieren ir un poco más lejos y han tenido retentiva para aprenderse el nombre normalmente lo atribuyen a un misterioso efecto Coriolis. Aunque seguramente no serán capaces de explicar en qué consiste, el hecho de que se le relacione con una teoría científica parece que ya le da verosimilitud sin llegar a comprobar si esa relación es real, aunque cualquiera podemos probarlo en casa: basta con abrir el grifo y mirar por donde cae el agua.

La demostración… o no

De hecho se pueden ver exhibiciones en la línea del ecuador que así pretenden demostrarlo: vacían una pileta encima de la línea del ecuador y el agua baja recta por el desagüe. Después se mueven unos metros hacia uno de los hemisferios y el agua baja por el desagüe haciendo círculos en un sentido. Por último, se vuelven a mover unos metros cruzando el ecuador hacia el otro hemisferio y el agua gira en sentido contrario.

El primer problema que me encuentro para creerme este experimento es que tendría que asumir que la línea que está pintada en el suelo marca la separación entre los hemisferios norte y sur con una precisión de aproximadamente un metro, ya que con solo moverse un par de metros ya se aprecia esa supuesta diferencia entre norte y sur.
Aparte de que ese cambio tan radical de que el agua gire siempre en un sentido y con solo cruzar el ecuador se comporte totalmente distinto y gire en el otro suena casi como a magia, ¿verdad?

Pero bueno, vamos a ser condescendientes y olvidarnos de este punto. El segundo problema es que los tres ensayos no se realizan en las mismas condiciones. Para comprobar que una determinada variable es la causa que produce un efecto hay que mantener constantes los demás factores que también puedan influir en el resultado, y eso no se está haciendo en este experimento. Aparte de la ubicación de la pileta, hay otro importante factor que se está modificando: el estado de reposo o movimiento inicial del agua. Vemos que en el primer ensayo, el que realizan «encima» del ecuador, el agua está en reposo (más o menos); en el segundo, a medida que va echando el agua, va desplazando el cubo hacia la izquierda (en sentido horario); y en el tercero, echan el agua moviendo el cubo hacia la derecha (sentido antihorario).

Nótese también que echan unas hojas al agua para que puedas ver que el agua cae por el desagüe en el sentido predicho. Pero las echan después de abrir el desagüe ya que si las echaran antes delataría que el agua ya estaba en movimiento antes de abrir el desagüe. Por ese mismo motivo, retiran todas las hojas antes de hacer el siguiente ensayo, para que no se note ese movimiento inicial que se le aplica al agua.

Y ese movimiento inicial que le aplican es justo el mismo que tiene el agua al caer por el desagüe. El agua simplemente se está limitando a mantener el movimiento que se le aplicó inicialmente, y al disminuir la circunferencia de la rotación según se acerca al desagüe, se va a acelerando (conservación del momento angular).

Bien, ya vemos que en esta demostración típica hay trampa, pero eso no quiere decir que si no hubiese el mismo movimiento inicial no se produciría el mismo resultado. ¿Lo habéis comprobado? ¿Le habéis preguntado a quien os lo dijo si lo había comprobado? ¿En todos los desagües de vuestra casa el agua gira siempre en el sentido predicho por la hipótesis? Fijaos que he enfatizado «todos» y «siempre» pues la leyenda urbana dice que el agua de los desagües en el hemisferio norte gira siempre en un sentido y en el sur siempre en el sentido contrario, como una especie de ley física «explicada» por el inexplicado efecto Coriolis, por lo tanto, encontrar un simple caso en el que no se cumple invalidaría la hipótesis.

Yo mismo he hecho la misma prueba y, oh, sorpresa, sin moverme de mi septentrional morada en el noroeste español he conseguido que el agua gire en sentido horario, cuando se supone que en el hemisferio norte debería ser siempre antihorario:

Por si todavía quedan dudas, también he conseguido que gire en sentido antihorario:

Es decir, sin cambiar de hemisferio, he conseguido que gire en ambos sentidos. ¿No se suponía que el agua debería girar siempre en el mismo sentido si no cambiamos de hemisferio? ¿Cómo lo he hecho? Pues como se puede ver en los vídeos, usando la misma trampa que en los vídeos iniciales: aplicarle un movimiento inicial en el sentido que me interese.

Si no le aplicamos el suficiente movimiento inicial (en un experimento «de andar por casa» como este es inevitable introducir perturbaciones al sacar el tapón), apenas se aprecia movimiento en el desagüe, algo que supuestamente solo pasa en el ecuador:

¿Gira por tanto el agua siempre en el mismo sentido en cada uno de los hemisferios cuando se va por el desagüe? Pues no. Unas veces girará en un sentido y otras veces en otro, dependerá de varios factores como la forma y posición de la pileta, la posición del grifo, el estado inicial del agua, …
Bien, ¿entonces qué? ¿Es mentira el efecto Coriolis? ¿No existe? No, el efecto Coriolis existe y es muy importante por ejemplo en viajes en avión, tormentas o mareas. En menor medida también influiría teóricamente en el desagüe del agua, pero su influencia es tan débil que se ve anulada por los demás factores y, aunque consiguiéramos anular los demás factores, la influencia del efecto Coriolis es tan débil que sería imperceptible:

La pregunta, entonces, es si el Efecto Coriolis podría detectarse en el agua de mi pileta. La respuesta es sí, y de hecho se ha logrado. Si uno tuviese una bacha circular de más de un metro de diámetro llena de agua totalmente quieta (excepto, claro, por la rotación de la Tierra) con un pequeñísimo agujero en su preciso centro geométrico obstruido por un tapón practicable desde abajo a efectos de no introducir movimientos espurios en el líquido, y tuviese todo el sistema en una zona no sísmica y totalmente libre de vibraciones, podría hacer la prueba. Hay que dejar asentar el agua al menos por una semana (o, mejor, por un mes) para que las moléculas pierdan todo movimiento propio y luego retirar cuidadosamente el tapón inferior. El agua comenzará a fluir por el pequeño orificio, vaciando el tanque, y, si el proceso se prolonga durante 14 ó 20 horas, veremos que poco a poco la rotación terrestre comienza a introducir pequeñas desviaciones en el flujo del fluido hasta lograr un movimiento circular. El mismo es de tipo claramente ciclónico, y rota en el sentido de las agujas del reloj en nuestro hemisferio austral y en el contrario en el boreal.
Dos Santos, Marcelo. «La “verdad” mentirosa». Axxón. Núm. 139 (junio de 2004)

El efecto Coriolis

No es mi intención dar una explicación muy precisa y profunda del tema, en primer lugar porque entonces tendría que darla otro y en segundo lugar porque este artículo no está orientado a licenciados en física sino al público general en el que existe la creencia generalizada de que el agua gira en sentidos distintos en cada hemisferio.
Por eso mismo, se usarán algunos términos que pueden chirriar a los más ortodoxos pero que facilitarán su comprensión, como que la Tierra «se escapa» de los aviones después de «empujarlos» o que la Tierra rota a distintas velocidades dependiendo de la latitud. En esto último, obviamente me refiero a velocidad lineal, pero por claridad consideraré implícita esta aclaración a partir de ahora.

Podríamos describir el efecto Coriolis como la desviación aparente de la trayectoria recta que percibe un observador situado en un sistema en rotación cuyo eje de rotación es perpendicular a dicha trayectoria recta.

Como siempre, todo se entiende mejor con un ejemplo:

Vale, está bien, ese vídeo solo lo puse porque es divertido, pero no explica muy bien el efecto Coriolis.

En este podemos ver cómo hay un objeto realizando una trayectoria recta, el rotulador. Sin embargo, un observador situado en la circunferencia que hace un movimiento rotacional vería al rotulador describiendo una trayectoria curva: la línea dibujada sobre la circunferencia.

El ejemplo que se suele poner y con el que yo creo que se entiende muy rápido cómo funciona el efecto Coriolis es el del tiovivo.
En este vídeo, además, lo explican muy bien porque muestran la trayectoria vista por un observador externo al sistema en rotación y por un observador dentro del sistema en rotación. Por lo tanto, se puede ver claramente como el objeto describe una trayectoria recta aunque el observador en rotación la perciba como curva.

En estos casos la desviación producida por el efecto Coriolis es enorme comparada con la producida en la Tierra ya que en los ejemplos la velocidad angular del sistema es mucho mayor que la de la Tierra y la trayectoria a examinar abarca de un extremo al otro del sistema.
Esto, en nuestro caso, no es así, claro. Si tuviéramos un desagüe que abarcara casi de un extremo a otro de una Tierra que tardase solo varios segundos en dar la vuelta sobre sí misma sí que podríamos apreciar el efecto Coriolis en ese desagüe.

Para entender por qué no apreciamos el efecto Coriolis en nuestros minúsculos desagües sobre nuestra lenta Tierra, volvamos al tema de los aviones.
Más arriba comentaba que el efecto Coriolis sí es perceptible en aviones. Y de hecho es muy importante: si no lo tuviéramos en cuenta, puede que jamás llegáramos a nuestro destino.

En esta animación podemos ver qué es lo que pasa:

El avión comienza su vuelo en línea recta porque quiere llegar a un punto que tiene «enfrente», pero a medida que va a avanzando, debido a la rotación de la Tierra, el destino «se le escapa» hacia un lado, así que tiene que ir corrigiendo la trayectoria y al final hace una línea curva.
Esto es así porque la velocidad lineal de rotación no es la misma en todos los puntos del planeta. La Tierra tarda un día en dar la vuelta sobre sí misma en cualquier punto del planeta, pero la circunferencia que tiene que describir es mucho menor en un polo que en el ecuador. Es decir, en el ecuador recorre mucha más distancia en el mismo tiempo, por eso podemos decir que a medida que nos acercamos al polo disminuye la velocidad (lineal) de rotación.
El avión comienza su trayectoria «empujado» por la velocidad lineal de la rotación de la Tierra en el momento en el que hizo el despegue, pero, como hemos visto, a medida que nos acercamos al polo esa velocidad lineal de rotación va disminuyendo, por lo que la Tierra se va «quedando atrás» con respecto al avión. La Tierra no gira tan rápido (ojo, insisto, hablamos de velocidad lineal) en el punto al que pretende llegar el avión como en el punto del que partió, por eso el destino no está «donde esperábamos».

Bien, como decíamos, esto se produce porque, a medida que disminuye el diámetro de la circunferencia de rotación de la Tierra en la zona en la que estemos, disminuirá la velocidad a la que rota para realizar una vuelta completa en un día. Creo que con esto ya podemos darnos cuenta de que la diferencia de la circunferencia de rotación de la Tierra en los distintos puntos de un desagüe no es suficiente para poder apreciar el efecto Coriolis.

Pero si mi demostración empírica con explicación «de andar por casa» no os parece suficiente y queréis saber más sobre el tema con sus ecuaciones que demuestren cómo (no) afecta realmente el efecto Coriolis, hay amplia información en la red sobre el tema, por ejemplo en los blogs The Túzaro, El Tamiz y la ya citada revista Axxón.

One comment on “Efecto Coriolis y desagües

  1. Pingback: Efecto Coriolis y desagües, otra vez - chuso.net

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