Fuego

El fuego es una combinación de luz y calor que resulta de la rápida combinación del oxígeno, o en algunos casos de cloro gaseoso, con otros materiales

EL FUEGO

El fuego es una combinación de luz y calor que resulta de la rápida combinación del oxígeno, o en algunos casos de cloro gaseoso, con otros materiales. La luz se presenta en forma de llama, y se compone de partículas resplandecientes del material en combustión y ciertos productos gaseosos que se iluminan con el calor producido.

Para que se produzca el fuego es necesaria la existencia de una condición imprescindible: la presencia de una sustancia combustible, a una temperatura suficientemente alta para provocar la combustión, y la presencia de oxígeno o cloro suficientes para mantenerla.

En un principio, el fuego se obtenía por dos métodos elementales: rozamiento y percusión. Por el rozamiento logramos elevar la temperatura de un material combustible (leña) hasta lograr la temperatura de ignición. Con el método de percusión, en cambio, generamos chispas que encienden el material.

En muchas culturas se sigue utilizando el método de fricción.

Métodos para hacer fuego

-Si frotamos un palo en la ranura de un trozo de madera, estaremos utilizando el método del palo y la ranura.

-Si hacemos girar a gran velocidad un palo en un pedazo de madera fijo, empleamos el método del taladro. Esto se logra frotando el palo entre las palmas de las manos o moviendo adelante y atrás un arco de madera en cuya cuerda se enrolla el palo.

-El método de percusión consiste en golpear dos trozos de piedra, o también pedernal contra un pedazo de pirita. Con el tiempo, la pirita sustituyó al pedernal. Este método predominó en el mundo civilizado hasta cerca del año 1827.

-En el método de fricción se utiliza la misma para alcanzar la temperatura a la que se encienden los productos químicos existentes en la cabeza del fósforo o cerilla.

-Usando una lente o un reflector curvo para concentrar los rayos del Sol sobre el material combustible también puede hacerse fuego.

Etapas en el desarrollo del fuego

El uso del fuego se desarrolló en cuatro etapas.

-Primera etapa: se usó la observación de las fuentes naturales del fuego, como los volcanes o los árboles ardiendo por la acción de los rayos.

-Segunda etapa: el hombre conseguía el fuego de sus fuentes naturales y lo empleaba para calentarse, como iluminación y como protección frente a los depredadores.

-Tercera etapa: aprendió a hacer fuego cada vez que lo necesitaba.

-Cuarta etapa: llegó a controlarlo para usos como la fundición de metales, cocción de cerámica y otras muchas aplicaciones que supusieron nuevos avances y tecnologías.

LA COMBUSTIÓN

Es el proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz. El agente oxidante puede ser ácido nítrico, ciertos percloratos e incluso cloro o flúor.

El proceso consiste (en el caso de los combustibles comunes), en una reacción química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido y monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible. La mayoría de los procesos de combustión liberan energía (casi siempre en forma de calor), que se aprovecha en los procesos industriales para obtener fuerza motriz o para la iluminación y calefacción domésticas. La combustión también resulta útil para obtener determinados productos oxidados, como en el caso de la combustión de azufre para formar dióxido de azufre y ácido sulfúrico como producto final. Otro uso corriente de la combustión es la eliminación de residuos.

La energía liberada durante la combustión provoca una subida de temperatura en los productos. La temperatura alcanzada dependerá de la velocidad de liberación y disipación de energía, así como de la cantidad de productos de combustión. El aire es la fuente de oxígeno más barata, pero el nitrógeno, al constituir tres cuartos del aire en volumen, es el principal componente de los productos de combustión, con un aumento de temperatura considerablemente inferior que en el caso de la combustión con oxígeno puro.

Relación aire combustible

En toda combustión sólo se precisa añadir una mínima porción de aire al combustible para completar el proceso. Sin embargo, con una mayor cantidad de aire, la combustión se efectúa con mayor eficacia y aprovechamiento de la energía liberada. Por otra parte, un exceso de aire reducirá la temperatura final y la cantidad de energía liberada.

Entonces, la relación aire-combustible se establece en función de la temperatura y del grado de combustión deseados. Se puede utilizar aire rico en oxígeno, o incluso oxígeno puro para lograr altas temperaturas. El grado de combustión se puede aumentar partiendo el material combustible para aumentar su superficie y de este modo incrementar su velocidad de reacción. También se consigue dicho aumento añadiendo más aire para proporcionar más oxígeno al combustible. Cuando se necesita liberar energía de modo instantáneo, como en el caso de los cohetes, se puede incorporar el oxidante directamente al combustible durante su elaboración.

Combustibles sólidos

Los combustibles sólidos más comunes son: el carbón, el coque, la madera, el bagazo de caña de azúcar y la turba. La combustión de estos materiales provoca la descomposición del combustible y la formación de materias volátiles como el gas. Para que estos combustibles ardan se precisa una temperatura en la superficie que oscile entre 400 y 800 °C, que se puede conseguir por la radiación del calor procedente de un objeto o medio de temperatura elevada. Al quemar combustible en una chimenea, el aire debe ir atravesando el combustible sólido, y la temperatura necesaria se mantiene por radiación entre las partículas. Con el objeto de lograr una combustión más rápida, al carbón se le añade aire y se lo trata en un horno. La relación aire-combustible necesaria dependerá fundamentalmente del tipo de combustible empleado.

Combustibles líquidos

Los combustibles líquidos más comunes son: el fuel, la gasolina y las naftas derivadas del petróleo.

A través de unas boquillas, en los hornos fijos se introduce fuel poco volátil en la cámara de combustión, ya sea en presencia de vapor y aire o sin éstos.

Los combustibles volátiles como la gasolina o las mezclas de alcohol y gasolina (gasolina reformada) se evaporan en un motor de combustión interna y la mezcla penetra en el cilindro del motor, donde la combustión se provoca con una chispa.

En los motores diesel, el combustible se introduce en forma de lluvia atomizada en la cámara de combustión, donde el aumento de temperatura asociado con el nivel de compresión de dichos motores, es suficiente para provocar el encendido.

Combustibles gaseosos

Los principales son: el gas natural, el gas refinado o los gases manufacturados, a los que se les añade aire antes de la combustión para proporcionarles una cantidad suficiente de oxígeno.

El quemador expulsa una mezcla de aire y combustible a una velocidad mayor que la de la propagación de la llama; de esta manera se evita el retroceso de ésta al quemador, pero la llama se mantiene en el mismo.

Estos combustibles arden con llamas relativamente frías y humeantes ante la inexistencia de aire.

Cuando el gas natural arde en el aire alcanza temperaturas que superan los 1.930°C. Para los cohetes espaciales se suele utilizar combustibles líquidos como el kerosene y la hidracina, con oxidantes como el oxígeno líquido, el ácido nítrico o el peróxido de hidrógeno.