Loita contra a noite (II)

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

• Fisika
• Historia

A primeira revolución na historia da iluminación: o gas

XVIII. A finais do século XX produciuse una rápida revolución coa aparición dun novo combustible na iluminación artificial, o gas. Vexamos como ocorreu.

En 1680 Johann Joachim Becher descubriu que ao facer a destilación seca da hulla, é dicir, ao quentar a hulla nun recipiente sen aire, a hulla era un gas. Ao queimar este gas viu que daba una chama bastante viva e chamoulle luz filosófica. Nos anos seguintes sucedéronse outros intentos, por exemplo en 1739 Clayton tamén obtivo gas a partir da hulla.

En 1783 Jan Pieter Minckeler, profesor de química na universidade belga de Lovaina, iluminou a súa sala de conferencias con luz de gas, pero estas sesións illadas non tiveron consecuencias prácticas. Philippe Lebon investigou a madeira en 1786 en recipientes pechados e demostrou que o gas así producido servía paira calefacción e iluminación.

Gas de iluminación

Antes de dar continuidade á historia definamos este gas:

O gas de iluminación é una mestura de gases que se queima con chamas vivas brillantes. Non ten cor, pero si cheiro especial. A súa densidade oscila entre 0,44 e 0,62 gramos por litro, dependendo da temperatura de produción de carbón. Pódese extraer de moitas materias primas (madeira, turba, hulla, resina, petróleo, etc.) mediante destilación sen aire. Estas materias primas están formadas principalmente por carbono, hidróxeno e osíxeno, que tras sufrir una destilación seca, producen diferentes compostos volátiles. Algunhas delas, cando se arrefrían, se condensan e licúan, como a auga e o alcatrán, mentres outras non deixan de ser gases.

William Murdock, inventor inglés que levou o gas de iluminación do laboratorio á industria e ás rúas.

Estas últimas son as que, una vez purificadas, forman o gas de iluminación. Son principalmente hidróxeno, metano, óxido de carbono, bencol, etileno, ácido carbónico e nitróxeno. Ao rodear un obxecto a 500ºC esta mestura de gases endurécese. A intensidade lumínica da chama depende en primeiro lugar da proporción de hidrocarburos pesados –etileno, benzol– presentes en mestúraa gasosa. Estes hidrocarburos, á temperatura da chama, se disocian liberando o carbono en pequenas fraccións. Estas fraccións de carbono dan á chama unha cor amarela especial ao elevarse.

En segundo lugar, depende da proporción de metano, que non xera chama viva cando se queima, pero que achega una alta temperatura á chama, xa que serve paira elevar a fracción de carbono. Por último, a intensidade luminosa da chama depende da cantidade de aire que se engada paira a combustión. A baixa achega de aire provocará a fuga á atmosfera de certos hidrocarburos sen que se queimen totalmente, en detrimento de a vitalidade da chama. A chama será azul, como a que se produce ao queimar alcol. Por outra banda, a adición excesiva de aire impide a disociación do carbono e a perda de brillo da chama.

E o gas chegou ás rúas urbanas

Retomemos a historia. Tras varios intentos sen influencias prácticas claras, o escocés William Murdock foi un dos principais impulsores do carbón, coa denominación que se lle deu naquela época. Collía una vejiga de boi, enchíaa de gas de carbón e soprábaa (como hoxe ínflanse os balóns) e metía no buraco o extremo dun estreito tubo e acendía o lume no outro extremo do tubo, logrando una bonita chama. Empezou a facer este tipo de sesións e paira 1792 iluminou a súa casa e a súa fábrica con gas de hulla.

En 1.803 Boulton e Watt (James Watt, inventor da máquina de vapor) iluminaron as súas fábricas no barrio londiniense de Soho. Un seguidor de William Murdock, Samuel Clegg, mellorou a tecnoloxía de produción de gas, inventando equipos paira a condensación de vapores de alcatrán e descubrindo un sistema de lavado de gas con cal. Murdock e Clegg crean una sociedade paira o despregamento das instalacións de gas.

Imaxe esquemática do quemador Auer. A lámpada Auer é incandescente. O gas non produce luz, a combustión do gas produce calor e quenta a carteira. Cando a funda elévase emite radiacións luminosas.

Iluminouse una pequena tenda con gas en Londres e os cidadáns creábanse e quedaban á vista. En 1810 o Concello de Londres autorizou a instalación de iluminación pública en varias rúas. Una vez executados os traballos e tendo todo listo paira a inauguración, no último momento o Concello procedeu a retirar a autorización. Este pediu previamente a un grupo de científicos que lle asesorase sobre a seguridade das instalacións de gas e os científicos afirmaron que una pequena fuga de gas na tubaxe podería provocar una explosión e destruír o barrio en caso de incendio.

Entón a Clegg ocorréuselle algo. O alcalde de Londres e todos os concelleiros foron convidados a comer. O comedor estaba dotado de iluminación a gas, pero non era casualidade paira as autoridades municipais. Tras a comida, Clegg apareceu de súpeto cun piquillo nas mans e díxolles: "Antes de irse quero ensinarvos algo sobre a opinión científica que pedistes". Achegouse á tubaxe de gas e empezou a golpear coa picota. Cando conseguiu perforar o tubo, rodeou o lume ao buraco. Á súa vista, os concelleiros, asustados, dirixíronse cara á porta do comedor, pero a porta estaba pechada con chave. Con todo, a explosión que esperaban non se produciu, senón que só se expulsou do buraco una chama pacífica. Así demostraron a seguridade da instalación e por suposto recuperaron a autorización.

En 1814 inaugurouse a iluminación pública de gas de Londres e estendeuse rapidamente por Europa. Despois de Londres veu 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 canto a América, cabe mencionar que xa en 1801 Henfrey iluminou una gran sala de Baltimore con gas extraído do lignito e que a iluminación pública de gas de Baltimore inaugurouse en 1816. En Estados Unidos expandiuse tan rápido como en Europa.

Expandiuse rapidamente, pero non hai que esquecer que o gas é perigoso. De feito, cando o gas e o aire únense en determinadas proporcións, un volume de gas de 6 a 10 volumes de aire, prodúcese una mestura explosiva. O risco de explosión non é o único risco paira o gas. Como é sabido, o gas é tóxico; una proporción de gas do 3% no aire dunha habitación sería suficiente paira matar as persoas que están nela. Con todo, a presenza de gas é facilmente perceptible polo cheiro, paira o que a súa proporción no aire é do 0,0001%. Por tanto, nun principio producíronse varias explosións e accidentes, xa que se trataba dunha nova tecnoloxía, pero con todo, as súas vantaxes respecto das velas e as lámpadas de aceite foron claramente superiores ao perigo que levaba consigo.

Como se dixo, a iluminación a gas impúxose rapidamente na iluminación pública das cidades. ao longo da primeira metade do século XX, estendéndose sucesivamente á iluminación interior. Con todo, dicir que a iluminación de gas expandiuse rapidamente non significa que non atopase inimigos no camiño. De feito, o avance respecto dos sistemas de iluminación até entón foi difícil, abríronse novas posibilidades e hai que pensar que afectaría bastante ao estilo de vida da sociedade de entón.

Entón a ciencia reencontrouse coa relixión, aínda que a forza da Igrexa xa non era a mesma na época do Galileo. Os integristas relixiosos utilizaron razóns teolóxicas contra a técnica: Foi Divos quen fundou a noite paira eliminar o cansazo do traballo do día mediante o descanso e o soño. Por tanto, loitar contra a noite era loitar contra Deus. XIX. Nos xornais e revistas de principios de século publicáronse escritos moi estraños contra a iluminación a gas, pero, como vimos, foi un intento errado.

Melloras nas lámpadas de gas

A lámpada Auer competiu coa eléctrica. A finais do século pasado aparecían nos periódicos anuncios como este.

A iluminación a gas tivo un desenvolvemento intenso e rápido, non só xeograficamente, senón tamén en canto á calidade da iluminación e dos equipos. Desde o primeiro momento as melloras enfocáronse a incrementar o rendemento das lámpadas. A peza máis importante nas lámpadas de gas é o quemador, que debe dar a forma adecuada á chama, xa que pola contra o chorro de gas que salgue pola boca do tubo mesturarase pouco aire e provocará una chama fita que se formará hollín.

Os quemadores fabricábanse con ferro, latón, porcelana ou esteatita. Os non metálicos eran mellores, non absorbían tanta calor e non se obstruían polos óxidos. Os primeiros quemadores tiñan un único orificio circular e daban una chama en forma de frecha, non eran moi adecuados. Despois inventouse o quemador cortado ou a bolboreta. É un botón esférico e o gas salgue dunha ranura estreita, dando una chama lisa, máis ancha que larga e de gran superficie. Por outra banda, nas vivendas foi moi utilizado o quemador tipo coroa ou o quemador Argand, que se denominou por analogía coa lámpada Argand, no número anterior: é circular, ten entre 12 e 24 orificios dos que salgue o gas formando una chama circular. Así, o aire pasa polo exterior e polo interior da chama, mellorando a combustión.

Posteriormente apareceu a segunda xeración de quemadores. O brillo da chama é una función exponencial da temperatura. Por iso, convén maximizar a temperatura da chama. Ao quentar o aire a 500ºC observouse que a potencia luminosa dos quemadores duplicábase. Conscientes diso, deseñáronse novas lámpadas precalentando o aire e o gas que había que utilizar na combustión. Así o fixo por primeira vez o famoso inventor alemán Siemens cando inventou a lámpada que leva o seu nome: paira darlle a mesma intensidade de luz tiña un terzo menos de consumo de gas que o resto de quemadores.

Hoxe en día as lámpadas Auer seguen sendo moi utilizadas en lugares onde non chegan as liñas de enerxía eléctrica, como tendas de campaña, bordas, etc. As lámpadas Auer máis recentes que se poden atopar á venda en tendas utilizan gas propano e dispoñen dun chisqueiro piezoeléctrico sincronizado coa billa de gas, sendo o aceso automático. É máis barato e de maior rendemento lumínico que a lanterna eléctrica. Ademais, a intensidade de luz pode regularse.

Ademais da mellora dos quemadores, realizáronse varios intentos de mellora do propio gas paira aumentar a capacidade lumínica do gas. Con todo, todos estes programas suspendéronse no XIX. Cando a finais do século XX Auer inventou a lámpada incandescente, o quemador Auer ou a lámpada Auer, iniciando os quemadores de terceira xeración, xa que nesta lámpada non se ten en conta a capacidade luminosa do gas. En leste quemador, a chama está rodeada por unha funda ou camisa, composta por un 99% de óxido de torio e un 1% de óxido de cerio.

A combustión do gas eleva a carteira e as reaccións químicas que se producen nos seus compoñentes emiten radiación visible. Por tanto, a lámpada Auer supuxo un cambio cualitativo importante respecto de todas as fontes de luz existentes até entón. De feito, en todas as lámpadas anteriores —fachos, lámpadas de aceite, veas, lámpadas de gas— o elemento que se elevaba era o carbono. Na lámpada Auer son outros elementos. Fúndalas incandescentes requiren un longo e complicado proceso de fabricación, pero o rendemento desta lámpada é moi elevado.

Hai que saber que paira cando Auer lanzou a súa lámpada, Edison inventara a lámpada eléctrica e que durante anos dúas lámpadas estaban en competencia. E hoxe en día, cando nos diriximos ao monte ou a algún lugar coa tenda de campaña, non hai dúbida de que o denominado "lumigas", é dicir, a lámpada Auer, dá máis luz e máis barata que a iluminación eléctrica.

Por último, nunha táboa preséntase o avance realizado pola iluminación a gas, é dicir, a intensidade lumínica obtida por metro cúbico de gas queimado en función do quemador utilizado:

Quemador simple Quemador Argand Quemador Siemens Quemador incandescente Auer