Producción de fuego: fósforos, sopletes y llamas

Llamas

Cuando un combustible gaseoso arde, lo hace con llama, hecho conocido por todos. Hay combustibles sólidos que dan llama al arder. En este caso están la estearina y la cera de las velas, el carbón de piedra, el mismo carbón vegetal cuando está recién encendido, etc. Lo que sucede es que estos combustibles sólidos al ser calentados se descomponen y dan productos volátiles que son los causantes de la llama. En realidad, toda llama se debe a la combustión de productos gaseosos, que pueden provenir, como en los casos citados, de la volatilización de compuestos inicialmente sólidos.

La luminosidad de una llama se debe a la presencia en ella de pequeñas partículas sólidas incandescentes. En este caso está el carbón que existe en muchas llamas, debido a que parte de las sustancias que queman lo hacen de un modo incompleto.

Las diversas llamas presentan distintas zonas características. En todo mechero o pico de gas es importante la regulación de la "entrada de aire", pues el rendimiento calorífico del combustible y la naturaleza de la llama obtenida dependen de la relación en que se hallen, en la mezcla que arde, el combustible y el aire.
Con los mecheros comunes de gas no se llega a las temperaturas ordinarias en la industria. Para conseguir éstas se utilizan los sopletes) aparatos donde se usa oxígeno en lugar de aire. La mezcla del oxígeno y del combustible se hace antes de que los gases salgan por el orificio del aparato. Los combustibles que se utilizan son el gas de alumbrado, el hidrógeno y el acetileno, principalmente estos dos últimos, en los sopletes oxhídricos y oxiacetilénicos, respectivamente.

Los gases, tanto el O2 como el combustible, se tienen comprimidos en cilindros de acero, de donde se van usando. El C2H5 se usa en cilindros en los cuales está disuelto en acetona.
 

El fósforo

Tan importante como el mantenimiento de la combustión es su iniciación. Hoy no es ningún problema serio, pues las "cajas" de cerillas fosfóricas, o, como se dice también, las "cajas" de "fósforos", están prácticamente al alcance de cualquiera; pero no siempre fué así. El pedernal y la yesca constituyeron elementos utilísimos, aunque de manejo difícil, en épocas no muy lejanas de la actual. La cerilla, o el fósforo, como decimos también, es un producto del siglo XIX, y tal como lo conocemos hoy, de fines de ese siglo y principios del nuestro.
El elemento químico que ha hecho posible la fabricación de cerillas como se hace en la actualidad, es el fósforo, de símbolo P, cuyo nombre ha pasado a designar las cerillas mismas.

Este interesante elemento fue descubierto accidentalmente por un alquimista en el año 1669. Su nombre era Hennig Brandt, y buscaba la piedra filosofal en la orina. Como en dicho líquido hay compuestos de fósforo, al destilarlo Brandt, éstos se descomponían, y con gran asombro vió el alquimista que el refrigerante se llenaba de una luz pálida, pero bien visible. Junto con el fósforo descubrió Brandt una de sus propiedades más importantes: la de oxidarse en el aire a temperaturas ordinarias emitiendo luz.

En la actualidad el fósforo se prepara a partir del (P04hCa3 (fosfato tricálcico) contenido en los huesos y en el mineral llamado fosforita. Para esto se calienta el (P04hCa3 a temperaturas elevadas en hornos eléctricos, mezclado con arena (Si02) y C.

A la temperatura del horno, el P se volatiliza, destila y se recoge fuera del mismo. El P así obtenido es el llamado fósforo incoloro o blanco; pero existe otra forma del mismo llamada fósforo rojo o violeta. Ambos "fósforos" son sólidos. Entre estos dos "fósforos" existe la misma relación que entre el azufre a y el azufre, por una parte, y el diamante y el grafito por otra. Por sus propiedades químicas y sus valencias (3 y 5) el P figura, junto con el N, el As, el Sb y otros elementos, en el grupo v de la clasificación periódica.

El fósforo incoloro es mucho más activo que el rojo. Arde espontáneamente en contacto con el O2 del aire, razón por la cual es necesario mantenerlo debajo del agua (fuera del contacto del aire). Es tóxico, y como resultado de una intoxicación crónica produce una terrible enfermedad llamada necrosis de los huesos. En cambio, el P rojo no arde espontáneamente, no es tóxico y, en general, es mucho menos activo.

Las primitivas "cerillas fosfóricas" consistían en una astilla de madera impregnada de azufre y con una "cabeza" de cierta pasta que contenía fósforo blanco, sustancias combustibles y sustancias oxidantes. Al frotar la cerilla, el fósforo blanco ardía vigorosamente, comunicando el fuego a las sustancias combustibles de la cabeza, que quemaban fácilmente debido a las sustancias oxidantes que las acompañaban (CIOsK, o NOsK). El fuego se transmitía a la astilla de madera en virtud del azufre que la recubría. Estos fósforos tenían muchos inconvenientes: solían arder espontáneamente causando incendios; cuando se encendían chisporroteaban peligrosamete; eran tóxicos; daban olor desagradable debido al azufre (S02 de olor picante y molesto); cuando se arrojaban seguían ardiendo, y, sobre todo, los obreros de  las fábricas, que respiraban los vapores de P producidos al fabricar la pasta, operación que se hacía en caliente, estaban condenados a la terrible necrosis. Estas dificultades se fueron eliminando progresivamente.

El fósforo blanco fue sustituido por un compuesto del, el trisulfuro S3P 4' que sirve lo mismo que el P blanco en los fósforos a fricción, pero no es tóxico ni arde espontáneamente. El S se sustituyó por parafina y luego por estearina, que al quemar desprenden un olor no tan. desagradable como el del S02. Para evitar que sigan ardiendo, las astillas se impregnan con una solución de fosfato de amonio. En algunos países la astilla de madera se ha sustituido por una mecha de algodón o papel retorcido impregnada de estearina.

Los "fósforos de seguridad" poseen en su cabeza sólo los materiales oxidantes y combustibles (goma arábiga, dextrina), junto con una pequeña porción de vidrio molido. Para encenderlos hay que frotarlos en una superficie apropiada que contiene fósforo rojo con algo de goma arábiga o cola. Al frotar el fósforo rojo, éste se calienta en el lugar frotado, se transforma en blanco, arde, y comunica el fuego a la cabeza. Si la cabeza de estos fósforos se frota enérgicamente contra una superficie bien seca, también pueden encenderse. El P blanco se usa también en la guerra, en ciertos tipos de bombas incendiarias y en la producción de cortinas de humo.

 

Prevención de incendios

 

No siempre el fuego es aliado del hombre, pues en ocasiones se transforma en uno de los "elementos" más destructores. Resulta así que se ha desarrollado una técnica de impedir y apagar incendios tan importante como la de producir fuego. Los métodos que podríamos llamar preventivos se basan casi exclusivamente en el empleo de aleaciones metálicas de muy bajo punto de fusión.

Así, suele usarse un sistema de riego, colocado contra el techo de los locales protegidos, con tapones de aleaciones fusibles, o con llaves sujetas con alambres de esos materiales. Al producirse un incendio incipiente aumenta la temperatura del aire, funden los tapones o los alambres que sujetan las llaves, y cae al suelo, entonces, una abundante lluvia de agua que apaga el fuego. Otro sistema consiste en colocar puertas de materiales incombustibles suspendidas con alambres fusibles. Al calentarse y fundir éstos, las puertas cierran las aberturas, con lo cual se consiguen dos cosas: aislar el local y evitar así la propagación del fuego a otros locales, y, además, impedir la penetración de aire, sin cuyo oxígeno la combustión resulta, en general, imposible.
Por otro lado existen los sistemas de extinguir incendios.

El extintor más usado es el agua, que actúa enfriando el material combustible, impidiendo así que siga ardiendo. Pero a veces el agua es impotente y hasta de resultado contrario. En efecto: supongamos que se está incendiando un local donde existe C2Ca ("carburo" de calcio). Al entrar esta sustancia en contacto con el agua se produce acetileno, que es un gas combustible, con lo cual el fuego se hace más intenso. Por este motivo, el método más conveniente, en general, para extinguir incendios de cualquier clase, es evitar el contacto del aire con el material combustible. La arena es uno de estos extintores; pero los más usados hoy, y que se exigen reglamentariamente en algunos locales, son los extintores que producen CO2. Siendo esta sustancia gaseosa, no combustible y más densa que el aire, se interpone entre éste y el material que arde, cOn lo cual se evita la combustión. Casi todos esos extintores son de amplio uso en la industria.

Otra sustancia que suele usarse para formar capas que impiden ese contacto es el Cl4C (tetracloruro de carbono), líquido no combustible. Con dicho propósito se fabrican unas ampollas de vidrio cerradas a la lámpara, o se provocan lluvias con CI4C. Al arrojar una de esas "bombas" contra un lugar donde hay fuego, el vidrio se rompe y el Cl4C se vaporiza casi instantáneamente formando una cortina protectora de vapor.