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.

Tipos de industria

La industria es un sector complejo, pero se pueden distinguir tres tipos básicos: la industria pesada, la industria de equipo y la industria ligera.

Se entiende por industria pesada aquella que trabaja y trata los productos en su origen en gran cantidad, con exclusión de los agrícolas, para convertirlos en productos semielaborados y que serán posteriormente utilizados para la fabricación de otros bienes destinados al consumo final. Trata grandes cantidades de productos brutos, pesados, para transformarlos en productos semielaborados. La industria pesada necesita de grandes instalaciones, y es muy contaminante. Su ubicación habitual se encuentra cerca de los recursos o en su caso cerca de un puerto mercante al que pueden llegar grandes cantidades de materia prima.
Podemos distinguir, como industrias principales, la metalurgia y la química.
La industria metalúrgica tiende a ubicarse siempre cerca de los recursos, menos en el caso del aluminio. Necesita grandes espacios para instalar sus sistemas productivos: altos hornos, trenes de laminación, lugares de almacenamiento, transporte interno, etc. Son plantas que exigen grandes inversiones y sus procesos de elaboración son muy complejos. Proporciona lingotes, forjados, tubos, planchas de acero, hierro, aluminio u otro metal, etc.
Esta industria permite tener asociadas otras formas de rendimiento, como la producción de energía eléctrica en los altos hornos o la obtención de cemento. Son las llamadas plantas de cogeneración. Esta es una actividad económica básica.
Durante mucho tiempo fue el índice por el que se medía el desarrollo de un país.
La industria química es mucho más variada ya que utiliza una gama muy grande de materias primas: combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, pirita, cal, sales, productos vegetales y animales, etc.
La elaboración de productos químicos es más compleja, y su nivel tecnológico mayor, por lo que dependen menos de una localización cercana a los recursos. Los trabajadores de estas empresas tienen que estar altamente cualificados, lo que dificulta su traslado.
Los productos químicos precisan de unas condiciones de transporte y almacenamiento especiales, ya que pueden ser muy contaminantes para el medio. Al igual que la metalurgia, las plantas ocupan mucho suelo industrial.
Los productos más comunes son: fertilizantes, colorantes, explosivos, plásticos, gomas, caucho, detergentes, aislantes, fibras artificiales, productos fotográficos, productos farmacéuticos, etc. Su dependencia de la tecnología implica que se localicen principalmente en los grandes países industriales.
Un tipo de industria química diferenciado es la refinería de petróleo, esencial para la economía capitalistas desarrollada. Son industrias que se sitúan cerca de los grandes puertos de entrada del petróleo o cerca de los yacimientos.

Entendemos como industria de equipo la que elabora la infraestructura y los bienes económicos necesarios como base para el desarrollo de los distintos sectores económicos.
Se dividen en dos grandes grupos: las industrias de construcción y las metalúrgicas de transformación.
Las industrias de construcción van desde la construcción de viviendas a las grandes infraestructuras: pantanos, carreteras y autopistas, centrales hidroeléctricas, puentes, ferrocarriles, etc.; pero también entra aquí la fabricación de productos cerámicos y vidrios, desde azulejos a botellas, que se emplean en otros procesos industriales.
Las industrias metalúrgicas de transformación son todavía más complejas. Simplificando, se pueden distinguir las industrias productoras de herramental industrial; la fabricación del material para los transportes pesados: construcción naval y ferrocarril; la fabricación de automóviles, aviones y material agrícola; y la fabricación de material eléctrico para otros usos.
En definitiva, esta industria genera bienes que serán utilizados en otros procesos, bien como producto que se ha de elaborar, bien como maquinaria necesaria para la producción.

Y por último, tenemos la industria ligera, que es aquella que fabrica bienes de uso y consumo particular. Para ello utiliza materias primas y productos semielaborados. Aunque la industria alimentaría moviliza grandes cantidades de productos. El destino de estos bienes es el mercado al por menor.
Entre ellas destacan: la alimentación, el textil, el mueble, la química ligera, los electrodomésticos, etc., pero su variedad es tan grande como los artículos que encontramos en el mercado. Todos ellos son mercancías de alto valor añadido, y su localización depende, sobre todo, de la cercanía de un mercado consumidor.
En general consumen poca energía en el proceso de producción, la necesidad de suelo industrial es menor y su tasa de contaminación más baja.
Por lo común, el mercado de la industria pesada son otras industrias, mientras que el mercado de la industria ligera es el público. La prosperidad de la industria ligera depende de la tasa de consumo interno del mercado. Esta es la causa de que sean las primeras en sentir las crisis económicas, aunque luego las repercuten en la industria pesada al demandar de esta menos mercancía.