¿Cómo evitar que las botellas estallen en el congelador?
¿Por qué se rompen las botellas en el congelador? No es solo por la expansión del agua: un misterioso fenómeno de presión extrema puede hacer añicos incluso el vidrio más resistente.
Por Enrique Coperías
Secuencia de fotos del proceso de congelación de agua teñida de azul en 42 minutos. Tras 34 minutos, el hielo transparente rodea una bolsa de agua aún líquida y azul. Cuando esta bolsa se congela minutos después, la presión generada es suficiente para romper el vidrio. Crédito: Menno Demmenie (UvA).
Seguramente alguna vez en tu vida has metido una botella de agua en el congelador y horas después te has encontrado con que estaba rota o hecha añicos.
Para evitar limpiezas tediosas, investigadores de la Universidad de Ámsterdam, en los Países Bajos, han estudiado por qué ocurre esto y cómo prevenirlo. Descubrieron que, mientras el agua se congela, pueden quedar bolsas de líquido atrapadas en el hielo. Cuando estas bolsas finalmente se congelan, la expansión repentina genera una presión extrema, suficiente para romper el cristal.
«A Newton le cayó una manzana en la cabeza. Yo encontré mi congelador lleno de cristales rotos», bromea Menno Demmenie, primer autor del estudio publicado en Scientific Reports, en una nota de prensa de la Universidad de Ámsterdam.
También explotan las medio llenas
«La explicación habitual de los daños por heladas es que el agua se expande al congelarse, pero esto no explica por qué las botellas medio llenas también explotan en nuestros congeladores —comenta Demmeni. Y añade—: Nuestro estudio muestra cómo el hielo puede romper un recipiente de vidrio incluso cuando hay espacio para expandirse».
Para comprender este fenómeno, los investigadores utilizaron un tinte especial, el azul de metileno, para rastrear el proceso de congelación en recipientes de vidrio cilíndricos abiertos. Este tinte se disuelve en agua y se torna azul, pero cuando el agua se congela, el tinte es expulsado de los cristales de hielo, volviéndose transparente. Así, los científicos pueden identificar con precisión dónde y cuándo se forma el hielo.
Después de grabar múltiples muestras de agua teñida congelándose a -30 °C, los investigadores resolvieron el misterio: el hielo rompe el vidrio cuando la superficie superior del agua, expuesta al aire, se congela primero. Luego, el resto del agua se congela de afuera hacia adentro, atrapando así una bolsa de líquido. Cuando esta bolsa finalmente se congela, la presión extrema que genera puede romper el cristal de la botella.
Dos formas de evitar que las botellas se rompan en el congelador
Se estima que la presión ejercida por el hielo en estos experimentos alcanza los 260 megapascales, suficiente para abollar el acero de alta resistencia, y cuatro veces superior a la resistencia de los viales de vidrio usados en el estudio.
Los investigadores probaron recipientes de vidrio de distintos tamaños y con diferentes revestimientos superficiales. Descubrieron dos formas clave de reducir el riesgo de botellas rotas en el congelador.
① Enfriar el agua antes de que empiece a congelarse
Aunque el agua se congela a 0 °C, es posible que permanezca en estado líquido a temperaturas bajo cero, un fenómeno conocido como sobreenfriamiento. Si el agua sobreenfriada se congela, lo hace de manera distinta al agua convencional, ya que genera una estructura con dendritas o ramificaciones en forma de dedos.
En los experimentos, este tipo de congelación acabó formando burbujas de aire atrapadas, que parecen aliviar la presión y evitar la fractura del vidrio. «El vínculo entre las burbujas de aire y la congelación del agua sobreenfriada fue una sorpresa», señala Demmenie, que espera investigar más sobre esto en el futuro.
El sobreenfriamiento es más común en botellas estrechas, ya que su mayor superficie en relación con el volumen permite un enfriamiento más rápido, lo que aumenta la posibilidad de que el agua se enfríe por debajo de 0 °C antes de comenzar a congelarse.
② Evitar que la superficie superior del agua se congele primero
Otra forma de prevenir la ruptura del vidrio es asegurarse de que la congelación comience en el fondo del recipiente y no en la parte superior. Si la superficie superior permanece líquida, el hielo simplemente se expandirá hacia arriba en el espacio disponible.
El equipo descubrió que la forma de la superficie del agua juega un papel crucial. En los recipientes de vidrio sin tratar o con revestimientos hidrofílicos, la superficie del agua se curva hacia el cristal, facilitando así la congelación temprana en los bordes.
En cambio, los recipientes con revestimientos hidrófobos tienen una superficie de agua plana, lo que favorece la congelación desde el fondo hacia arriba, y reduce el riesgo de botellas rotas en el congelador.
Dos muestras de agua teñida de azul en botellas de vidrio se congelan simultáneamente. La botella derecha (en verde en el gráfico) se congela de forma convencional, atrapando una bolsa de agua líquida que, al congelarse, genera suficiente presión para romper el vidrio. En cambio, la botella izquierda (en azul) experimenta sobreenfriamiento hasta -13 °C antes de congelarse de golpe, formando hielo dendrítico con burbujas de aire, lo que reduce la presión y evita la fractura.
Botellas más pequeñas y con repelentes del agua
Si no quieres encontrar tu congelador lleno de cristales rotos, elige botellas más pequeñas y con superficies que repelan el agua. Muchos plásticos, como las botellas de PET de refrescos o el plástico duro PP de las botellas reutilizables, son más resistentes a la congelación que el vidrio.
Además de evitar desastres en la cocina, estos descubrimientos ayudan a comprender y prevenir los daños por heladas en infraestructuras, como edificios, carreteras y monumentos históricos. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Ámsterdam
Fuente: Demmenie, M., Kolpakov, P., van Casteren, B. et al. Damage due to ice crystallization. Scientific Reports (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-86117-5
