Fabricación de gas ciudad o de alumbrado

Con el nombre de gas de alumbrado, y en algunos países gas de ciudad, se designa mezclas de gases combustibles que arden con llama luminosa y que se forman por destilación seca del carbón de piedra o hulla, al abrigo del aire a temperaturas de unos 1.200°C a 1.300 °C. También podemos obtenerlo a partir de otros materiales como, por ejemplo, la madera.
El empleo del gas de hulla en la iluminación nació en el siglo XIX y alcanzó su plenitud al final del mismo; después decayó con el progreso de la iluminación eléctrica, pero siguió empleándose como combustible para la calefacción doméstica e industrial, hasta la incorporación del gas natural, que da menos problemas que el gas ciudad. Tiene la siguiente composición: hidrógeno, 45 %; metano, 35 %; etileno, 4 %; monóxido de carbono, 8 %; dióxido de carbono, 2 %; nitrógeno, 5,5 % y oxígeno, 0,5%.
Para fabricarlo, la hulla se destila en retortas horizontales, verticales o inclinadas, de material refractario, a temperaturas comprendidas entre 1.200°C y 1.300°C y sin contacto con el aire. Los productos volátiles, constituidos por gases y vapores, pasan de las retortas al interior de un colector, llamado barrilete, que contiene alquitrán y agua. En las retortas queda, como residuo, coque, producto secundario que se comercializa o que podemos utilizar para obtener mas gas, haciendo pasar una corriente de aire o vapor de agua recalentado sobre el coque incandescente para obtener gas de agua o de aire, respectivamente, que se añade al gas añadido anteriormente, que va al barrilete. En el barrilete, los gases y vapores destilados dejan, por condensación, cierta cantidad de agua y alquitrán. Después, aún impuros y calientes, pasan a otros condensadores, donde abandonan el resto del alquitrán y amoníaco. En las fábricas modernas, después de separar de los gases la totalidad de alquitrán, se hacen pasar por unos dispositivos lavadores, llamados scrubbers, donde se elimina algo del sulfuro de hidrógeno contenido en aquellos como así también otras impurezas. Finalmente, se pasan por purificadores, donde se elimina totalmente el sulfuro de hidrógeno y demás impurezas.
El gas procedente de las fábricas se almacena en grandes depósitos cilíndricos llamados gasómetros, de donde, regulada su presión, pasa a las cañerías para el consumo.
Entre los principales subproductos de la fabricación del gas de hulla se cuentan: el alquitrán de hulla, el coque y el amoníaco, que como hemos dicho anteriormente con el coque, se pueden comercializar.

Fabricación de cemento portland

El cemento se produce a partir de alúmina, sílice, carbonato cálcico y óxido de hierro. Los depósitos calcáreos naturales son la fuente de carbonato cálcico. La sílice, alúmina y óxido de hierro se encuentra en distintas menas, como en la arena, arcillas o mineral de hierro. También se puede utilizar cenizas de centrales térmicas, escorias de altos hornos y otros residuos de procesos industriales como sustitutos parciales de materias primas.

El proceso Portland, que representa, con gran diferencia, la mayor parte de la producción mundial de cemento (el 97% del cemento utilizado para fabricar hormigón es este tipo de cemento). Se descubrió en 1824. Recibió ese nombre debido al parecido con la piedra Pórtland, utilizada en Inglaterra para la construcción.
Comprende dos etapas: a) la fabricación del clinquer, y b) el molido de la misma.
a) Las materias primas se mezclan y se muelen en seco (proceso seco), o con agua (proceso húmedo). La mezcla pulverizada se calcina en hornos inclinados rotatorios o verticales a una temperatura alrededor de 1.450 ºC. Los hornos del proceso húmedo, por ejemplo, deben ser mas largos para secar la mezcla húmeda con la que se alimenta. Los hornos del proceso seco generan gases de salida con mayores temperaturas, que pueden utilizarse en la producción de electricidad. Los demás procesos incluyen el secado y el precalentamiento, con evaporación de agua y deshidratación de las arcillas, el calcinado con descomposición de los compuestos que contienen carbono, y su tratamiento a elevadas temperaturas para fundir los materiales calcinados.
Los nódulos de cemento fundido formados en un horno rotario de producción de cemento se conoce con el nombre de clinquer. El clinquer al salir del horno se enfría rápidamente en contacto con el aire (para evitar la conversión del silicato tricálcico (3CaO·SiO₂), principal ingrediente del cemento Portland, en silicato bicálcico (2CaO·SiO₂) y óxido de cal (CaO)).

b) Una vez enfriado el clinquer , se mezcla con un 4-6% de yeso y se muele en un molino y se criba para obtener un polvo homogéneo y fino, el cemento Portland, que se envía al área de almacenamiento, desde donde se carga en camiones o vagones a su transporte.

El Proceso Leblanc para la obtención de sosa

Fue el primer proceso para obtener artificialmente carbonato de sodio (sosa).Haciendo reaccionar sal común (HCl)con ácido sulfúrico (H₂SO₄) para dar sulfato de sodio (Na₂SO₄)(1), que posteriormente se quema con carbón y piedra caliza para obtener carbonato de sodio (Na₂SO₄) (2), que por extracción de agua lo podemos separar del sulfuro de calcio (CaS), ya que el primero es soluble y el segundo es insoluble.

(1) H₂SO₄ + NaCl → NaSO₄ + HCl
(2) Na₂SO₄ + 2C + CaCO₃ → Na2CO₃ + CaS + 2CO₂

Durante muchos años el proceso Leblanc sólo obtuvo un producto útil, la sosa o carbonato de sodio, y dos residuos contaminantes, ácido clorhídrico (HCl)y sulfuro de calcio(CaS), que daba grandes problemas de contaminación medioambiental, y que a la larga condenó este proceso.
Gosaage (1836) desarrolló unas torres de absorción de HCl en agua.
Chance (1882-1887) mejoró un método propuesto por Gossage para recuperar el S. Inyectaba en el galligú (el residuo que contenía CaS), desprendiéndose H₂S; mediante un proceso de enriquecimiento obtenía un gas rico en ácido sulfhídrico (H₂S), que se sometía al proceso Claus (para obtener azufre elemental). El S obtenido se empleaba en la producción de H₂SOH₄.

CaS + H₂O + CO₂ → CaCO₃ + H₂O
CaS + H₂S → Ca(HS)₂
Ca(HS)₂ + CO₂ + H₂O → CaCO₃ + 2H₂O

El proceso Solvay de obtención de sosa

Fresnel (1810) desarrolló un método de obtención de sosa (carbonato de sodio, Na₂CO₃) a partir de la sal común. Pasaba dióxido de carbono (CO_2), que se obtenía calentando caliza y produciéndose también CaO (1), sobre salmuera saturada con amoniaco (NH₃), con lo que precipitaba NaHCO₃ (2), que podía transformarse en sosa calentando suavemente (3).

(1) CaCO₃ → CaO + CO₂
(2) NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NH₄Cl + NaHCO₃
(3) 2NaHCO₃ → Na₂CO₂ + CO₂ + H₂O (calentando)
(4) 2NH₄Cl + CaO → CaCl₂ + 2NH₃ + H₂O

(reacción global) CaCO₃ + 2NaCl → Na₂CO₃ + CaCl₂

El CO₂ y el NH₃ debían de reutilizarse para que el proceso fuera viable desde el punto de vista económico, el NH₄Cl se hacía reaccionar con CaO, obtenido de calentar la caliza (1), y obtenemos otra vez amoniaco (NH₃) (4). El único residuo obtenido era CaCl₂. Pero las dificultades practicas sólo las resolvieron los hermanos Solvay entre 1861 y 1867, con la invención de la Torre Solvay de carbonatado (que era donde se inyectaba la corriente de CO₂ sobre la salmuera (NaCl) saturada de amoniaco).
Era un proceso mas eficiente y barato que el proceso Leblanc, para la obtención de sosa anhidro (carbonato de sodio o sosa Solvay), y que a la larga lo sustituyó.

Química, Ferrocarril e Historia

Le he puesto este título a este artículo, por que lo voy a explicar en estas líneas tres áreas del conocimiento en las cuales siempre he estado muy interesado y que me han apasionado. La Química debido a que es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios que esta experimenta durante los procesos de reacción (lo digo porque es lo que estudiado en la universidad, soy licenciado en ciencias químicas. El ferrocarril ha sido la mas grande mis aficiones, y que me ha servido, con la gente que he conocido en la aficion, ha ser mucha mejor persona. Y la historia, siempre yo he sido muy estudioso de ella (aunque todo lo relacionado con las asignaturas de letras no haya sido mi fuerte). Pero todas ellas están relacionadas entre sí con área económica muy importante que es la industria (más concretamente con el área de conocimiento que la estudia: la ingeniería) .
La Química industrial (área que relaciona la química y la industria, y que es una rama de la Química), se encarga de aplicar los conocimientos químicos a la producción de forma económica de materiales y productos químicos especiales con el mínimo impacto adverso sobre el medio ambiente
Ferrocarril se encarga del transporte de materias primas (ya sea combustibles, materias primas), desde los centros de extracción hasta las fábricas, las maniobras en las propias instalaciones de las mismas (si tiene un ramal conecta a la línea general) o como ocurre con ciertas corporaciones industriales que tienen hasta sus propias líneas férreas.
La Historia también se encarga del estudio y evolución de las industrias y su impacto ha tenido en área local, en la economía (principalmente se encarga del estudio y el impacto que ha tenido un sector o una fábrica, que se encarga la Historia de la Economía), en la sociedad e incluso en la cultura. También debo comentar que dentro de la ingeniería y de la ciencia en general (e incluyo la química) hay un área que se encarga de la evolución de los avances tecnológicos a lo de la Historia.
Hay una nueva ciencia que apareció hace poco años que también se encarga del estudio de las industrias (es una rama de la arqueología, y por tanto esta también relacionada con la historia), se trata de la arqueología industrial, que trata se dedica al estudio de los sitios, los métodos y la maquinaria utilizada por la industria (surge en 1955 a raíz de un artículo publicado por Michael Rix de la Universidad de Birmingham en Inglaterra y va parejo al concepto de patrimonio industrial), aunque también se ha incluido posteriormente la comprensión del desarrollo tecnológico y la evolución de la sociedad industrial. Se trata pues de una plataforma de encuentro interdisciplinario, donde la historia, la arqueología, la sociología, la arquitectura, el urbanismo, la geografía o la tecnología comparten un mismo interés, el de la industria.
Como hemos podido ir viendo el termino de arqueología industrial lleva parejo otro termino asociado, patrimonio industrial, se compone de los restos de la cultura industrial que poseen un valor histórico, tecnológico, social, arquitectónico o científico. Estos restos consisten en edificios y maquinaria, talleres, molinos y fábricas, minas y sitios para procesar y refinar, almacenes y depósitos, lugares donde se genera, se transmite y se usa energía, medios de transporte (aquí incluimos los ferrocarriles) y toda su infraestructura, así como los sitios donde se desarrollan las actividades sociales relacionadas con la industria, tales como la vivienda, el culto religioso o la educación.
A partir de esos estudios e investigaciones hechos por la Arqueología Industrial se comenzaron a generar los primeros intentos de recuperación y revalorización de los espacios industriales abandonados o subaprovechados, transformándolos en ecomuseos, incorporándolos a circuitos turísticos, etc. Que ha sido una manera de revitalizar y volver a incorporar otra vez al paisaje donde estaban, dándole un nuevo uso y que nos e perdiese esos espacios y la esencia que tenía para otros usos arrasando con todos los restos existentes.
Para terminar voy a poner un ejemplo de arqueología industrial, en la figura del valenciano Demetrio Ribes, con dos de sus construcciones:
La Estación del Norte de Valencia (que podría entrar dentro de la arqueología industrial, por lo que se refiere a los transportes, mas concretamente en la rama de los ferrocarriles) siendo una de las grandes construcciones hechas en estilo modernista.
La Fábrica de Abonos Campo Crespo (la fachada tiene cierto aire a la de la Estación del Norte), que se ha rehabilitado hace poco tiempo, y que estuvo unos años en estado de prácticamente abandono, y que ahora es el polideportivo municipal “La Creu del Grau”.