Lucha contra la noche (II)

1990/12/01 Mujika, Alfontso - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

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La primera revolución en la historia de la iluminación: el gas

XVIII. A finales del siglo XX se produjo una rápida revolución con la aparición de un nuevo combustible en la iluminación artificial, el gas. Veamos cómo ocurrió.

En 1680 Johann Joachim Becher descubrió que al hacer la destilación seca de la hulla, es decir, al calentar la hulla en un recipiente sin aire, la hulla era un gas. Al quemar este gas vio que daba una llama bastante viva y le llamó luz filosófica. En los años siguientes se sucedieron otros intentos, como por ejemplo en 1739 Clayton también obtuvo gas a partir de la hulla.

En 1783 Jan Pieter Minckeler, profesor de química en la universidad belga de Lovaina, iluminó su sala de conferencias con luz de gas, pero estas sesiones aisladas no tuvieron consecuencias prácticas. Philippe Lebon investigó la madera en 1786 en recipientes cerrados y demostró que el gas así producido servía para calefacción e iluminación.

Gas de iluminación

Antes de dar continuidad a la historia definamos este gas:

El gas de iluminación es una mezcla de gases que se quema con llamas vivas brillantes. No tiene color, pero sí olor especial. Su densidad oscila entre 0,44 y 0,62 gramos por litro, dependiendo de la temperatura de producción de carbón. Se puede extraer de muchas materias primas (madera, turba, hulla, resina, petróleo, etc.) mediante destilación sin aire. Estas materias primas están formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, que tras sufrir una destilación seca, producen diferentes compuestos volátiles. Algunas de ellas, cuando se enfrían, se condensan y licúan, como el agua y el alquitrán, mientras otras no dejan de ser gases.

William Murdock, inventor inglés que llevó el gas de iluminación del laboratorio a la industria y a las calles.

Estas últimas son las que, una vez purificadas, forman el gas de iluminación. Son principalmente hidrógeno, metano, óxido de carbono, bencol, etileno, ácido carbónico y nitrógeno. Al rodear un objeto a 500ºC esta mezcla de gases se endurece. La intensidad lumínica de la llama depende en primer lugar de la proporción de hidrocarburos pesados –etileno, benzol– presentes en la mezcla gaseosa. Estos hidrocarburos, a la temperatura de la llama, se disocian liberando el carbono en pequeñas fracciones. Estas fracciones de carbono dan a la llama un color amarillo especial al elevarse.

En segundo lugar, depende de la proporción de metano, que no genera llama viva cuando se quema, pero que aporta una alta temperatura a la llama, ya que sirve para elevar la fracción de carbono. Por último, la intensidad luminosa de la llama depende de la cantidad de aire que se añada para la combustión. La baja aportación de aire provocará la fuga a la atmósfera de ciertos hidrocarburos sin que se quemen totalmente, en detrimento de la vitalidad de la llama. La llama será azul, como la que se produce al quemar alcohol. Por otra parte, la adición excesiva de aire impide la disociación del carbono y la pérdida de brillo de la llama.

Y el gas llegó a las calles urbanas

Retomemos la historia. Tras varios intentos sin influencias prácticas claras, el escocés William Murdock fue uno de los principales impulsores del carbón, con la denominación que se le dio en aquella época. Cogía una vejiga de buey, la llenaba de gas de carbón y la soplaba (como hoy se inflan los balones) y metía en el agujero el extremo de un estrecho tubo y encendía el fuego en el otro extremo del tubo, logrando una bonita llama. Empezó a hacer este tipo de sesiones y para 1792 iluminó su casa y su fábrica con gas de hulla.

En 1.803 Boulton y Watt (James Watt, inventor de la máquina de vapor) iluminaron sus fábricas en el barrio londinense de Soho. Un seguidor de William Murdock, Samuel Clegg, mejoró la tecnología de producción de gas, inventando equipos para la condensación de vapores de alquitrán y descubriendo un sistema de lavado de gas con cal. Murdock y Clegg crean una sociedad para el despliegue de las instalaciones de gas.

Imagen esquemática del quemador Auer. La lámpara Auer es incandescente. El gas no produce luz, la combustión del gas produce calor y calienta la cartera. Cuando la funda se eleva emite radiaciones luminosas.

Se iluminó una pequeña tienda con gas en Londres y los ciudadanos se creaban y se quedaban a la vista. En 1810 el Ayuntamiento de Londres autorizó la instalación de alumbrado público en varias calles. Una vez ejecutados los trabajos y teniendo todo listo para la inauguración, en el último momento el Ayuntamiento procedió a retirar la autorización. Éste pidió previamente a un grupo de científicos que le asesorara sobre la seguridad de las instalaciones de gas y los científicos afirmaron que una pequeña fuga de gas en la tubería podría provocar una explosión y destruir el barrio en caso de incendio.

Entonces a Clegg se le ocurrió algo. El alcalde de Londres y todos los concejales fueron invitados a comer. El comedor estaba dotado de iluminación a gas, pero no era casualidad para las autoridades municipales. Tras la comida, Clegg apareció de repente con un piquillo en las manos y les dijo: "Antes de irse quiero enseñaros algo sobre la opinión científica que habéis pedido". Se acercó a la tubería de gas y empezó a golpear con la picota. Cuando consiguió perforar el tubo, rodeó el fuego al agujero. A su vista, los concejales, asustados, se dirigieron hacia la puerta del comedor, pero la puerta estaba cerrada con llave. Sin embargo, la explosión que esperaban no se produjo, sino que sólo se expulsó del agujero una llama pacífica. Así demostraron la seguridad de la instalación y por supuesto recuperaron la autorización.

En 1814 se inauguró el alumbrado público de gas de Londres y se extendió rápidamente por Europa. Después de Londres vino de París en 1817; en Hannover en 1825, Berlín en 1826, Francfort en 1828, Viena en 1833, Barcelona en 1842, Hamburgo en 1846, etc. En cuanto a América, cabe mencionar que ya en 1801 Henfrey iluminó una gran sala de Baltimore con gas extraído del lignito y que el alumbrado público de gas de Baltimore se inauguró en 1816. En Estados Unidos se expandió tan rápido como en Europa.

Se expandió rápidamente, pero no hay que olvidar que el gas es peligroso. De hecho, cuando el gas y el aire se unen en determinadas proporciones, un volumen de gas de 6 a 10 volúmenes de aire, se produce una mezcla explosiva. El riesgo de explosión no es el único riesgo para el gas. Como es sabido, el gas es tóxico; una proporción de gas del 3% en el aire de una habitación sería suficiente para matar a las personas que están en ella. Sin embargo, la presencia de gas es fácilmente perceptible por el olor, para lo que su proporción en el aire es del 0,0001%. Por lo tanto, en un principio se produjeron varias explosiones y accidentes, ya que se trataba de una nueva tecnología, pero sin embargo, sus ventajas respecto a las velas y las lámparas de aceite fueron claramente superiores a la peligrosidad que llevaba consigo.

Como se ha dicho, la iluminación a gas se impuso rápidamente en el alumbrado público de las ciudades. a lo largo de la primera mitad del siglo XX, extendiéndose sucesivamente a la iluminación interior. Sin embargo, decir que la iluminación de gas se expandió rápidamente no significa que no encontrara enemigos en el camino. De hecho, el avance respecto a los sistemas de iluminación hasta entonces fue difícil, se abrieron nuevas posibilidades y hay que pensar que afectaría bastante al estilo de vida de la sociedad de entonces.

Entonces la ciencia se reencontró con la religión, aunque la fuerza de la Iglesia ya no era la misma en la época del Galileo. Los integristas religiosos utilizaron razones teológicas contra la técnica: Fue Dios quien fundó la noche para eliminar el cansancio del trabajo del día mediante el descanso y el sueño. Por lo tanto, luchar contra la noche era luchar contra Dios. XIX. En los periódicos y revistas de principios de siglo se publicaron escritos muy extraños contra la iluminación a gas, pero, como hemos visto, fue un intento fallido.

Mejoras en las lámparas de gas

La lámpara Auer compitió con la eléctrica. A finales del siglo pasado aparecían en los periódicos anuncios como éste.

La iluminación a gas tuvo un desarrollo intenso y rápido, no sólo geográficamente, sino también en cuanto a la calidad de la iluminación y de los equipos. Desde el primer momento las mejoras se enfocaron a incrementar el rendimiento de las lámparas. La pieza más importante en las lámparas de gas es el quemador, que debe dar la forma adecuada a la llama, ya que de lo contrario el chorro de gas que sale por la boca del tubo se mezclará poco aire y provocará una llama hita que se formará hollín.

Los quemadores se fabricaban con hierro, latón, porcelana o esteatita. Los no metálicos eran mejores, no absorbían tanto calor y no se obstruían por los óxidos. Los primeros quemadores tenían un único orificio circular y daban una llama en forma de flecha, no eran muy adecuados. Después se inventó el quemador cortado o la mariposa. Es un botón esférico y el gas sale de una ranura estrecha, dando una llama lisa, más ancha que larga y de gran superficie. Por otra parte, en las viviendas fue muy utilizado el quemador tipo corona o el quemador Argand, que se denominó por analogía con la lámpara Argand, en el número anterior: es circular, tiene entre 12 y 24 orificios de los que sale el gas formando una llama circular. Así, el aire pasa por el exterior y por el interior de la llama, mejorando la combustión.

Posteriormente apareció la segunda generación de quemadores. El brillo de la llama es una función exponencial de la temperatura. Por ello, conviene maximizar la temperatura de la llama. Al calentar el aire a 500ºC se observó que la potencia luminosa de los quemadores se duplicaba. Conscientes de ello, se diseñaron nuevas lámparas precalentando el aire y el gas que había que utilizar en la combustión. Así lo hizo por primera vez el famoso inventor alemán Siemens cuando inventó la lámpara que lleva su nombre: para darle la misma intensidad de luz tenía un tercio menos de consumo de gas que el resto de quemadores.

Hoy en día las lámparas Auer siguen siendo muy utilizadas en lugares donde no llegan las líneas de energía eléctrica, como tiendas de campaña, bordas, etc. Las lámparas Auer más recientes que se pueden encontrar a la venta en tiendas utilizan gas propano y disponen de un mechero piezoeléctrico sincronizado con el grifo de gas, siendo el encendido automático. Es más barato y de mayor rendimiento lumínico que la linterna eléctrica. Además, la intensidad de luz puede regularse.

Además de la mejora de los quemadores, se realizaron varios intentos de mejora del propio gas para aumentar la capacidad lumínica del gas. Sin embargo, todos estos programas se suspendieron en el XIX. Cuando a finales del siglo XX Auer inventó la lámpara incandescente, el quemador Auer o la lámpara Auer, iniciando los quemadores de tercera generación, ya que en esta lámpara no se tiene en cuenta la capacidad luminosa del gas. En este quemador, la llama está rodeada por una funda o camisa, compuesta por un 99% de óxido de torio y un 1% de óxido de cerio.

La combustión del gas eleva la cartera y las reacciones químicas que se producen en sus componentes emiten radiación visible. Por lo tanto, la lámpara Auer supuso un cambio cualitativo importante respecto a todas las fuentes de luz existentes hasta entonces. De hecho, en todas las lámparas anteriores —antorchas, lámparas de aceite, velas, lámparas de gas— el elemento que se elevaba era el carbono. En la lámpara Auer son otros elementos. Las fundas incandescentes requieren un largo y complicado proceso de fabricación, pero el rendimiento de esta lámpara es muy elevado.

Hay que saber que para cuando Auer lanzó su lámpara, Edison había inventado la lámpara eléctrica y que durante años dos lámparas estaban en competencia. Y hoy en día, cuando nos dirigimos al monte o a algún lugar con la tienda de campaña, no hay duda de que el denominado "lumigas", es decir, la lámpara Auer, da más luz y más barata que el alumbrado eléctrico.

Por último, en una tabla se presenta el avance realizado por la iluminación a gas, es decir, la intensidad lumínica obtenida por metro cúbico de gas quemado en función del quemador utilizado:

Quemador simple Quemador Argand Quemador Siemens Quemador incandescente Auer