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Lámpara de carburo

Una lámpara de minero de gas acetileno Una lámpara de carburo o lámpara de gas acetileno es una lámpara simple que produce y quema acetileno (C₂H₂ ) , que se crea por la reacció...

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Una lámpara de minero de gas acetileno

Una lámpara de carburo o lámpara de gas acetileno es una lámpara simple que produce y quema acetileno (C₂H₂ ) , que se crea por la reacción del carburo de calcio ( CaC₂ ) con agua (H₂O ) . [ 1 ]

Las lámparas de gas acetileno se utilizaban para iluminar edificios, como faros y como luces delanteras en automóviles y bicicletas . Las lámparas portátiles de gas acetileno, que se llevaban en el sombrero o en la mano, se usaban mucho en la minería a principios del siglo XX. Todavía las utilizan espeleólogos , cazadores y aficionados a los catafilos .

Historia

Una lámpara de gas acetileno de fabricación francesa, de alrededor de 1910, montada en una bicicleta.

En 1892, Thomas Willson descubrió un proceso económicamente eficiente para crear carburo de calcio en un horno de arco eléctrico a partir de una mezcla de cal y coque . El horno de arco proporciona la alta temperatura necesaria para impulsar la reacción. [ 2 ] La fabricación de carburo de calcio fue una parte importante de la revolución industrial en química, y fue posible en los Estados Unidos como resultado de las enormes cantidades de energía hidroeléctrica barata producida en las Cataratas del Niágara antes del cambio del siglo XX. [ 3 ] En 1895, Willson vendió su patente a Union Carbide . La iluminación doméstica con gas acetileno se introdujo alrededor de 1894 y las lámparas para bicicletas a partir de 1896. En Francia, Gustave Trouvé , un ingeniero eléctrico parisino, también fabricó lámparas de acetileno domésticas y gasómetros .

La primera lámpara de bicicleta de carburo desarrollada en Estados Unidos fue patentada en Nueva York el 28 de agosto de 1900 por Frederick Baldwin. [ 4 ] Otro diseño de lámpara temprana se muestra en una patente de Duluth, Minnesota, del 21 de octubre de 1902. [ 5 ] A principios del siglo XX, Gustaf Dalén inventó la lámpara Dalén . Esta combinaba dos de las invenciones anteriores de Dalén: el sustrato de agamasán y la válvula solar . Las invenciones y mejoras en las lámparas de carburo continuaron durante décadas. [ 6 ]

Después de que las llamas abiertas de las lámparas de carburo se vieran implicadas en el desastre de la mina de carbón de Moweaqua en 1932 , una explosión de gas metano en una veta de carbón de Illinois que mató a 54 mineros, [ 7 ] el uso de lámparas de carburo disminuyó en las minas de carbón de Estados Unidos. Continuaron usándose en las minas de carbón de otros países, especialmente en la Unión Soviética , y en la minería de oro en California.

Casco de minero de oro de la década de 1940 con lámpara de carburo

Mecanismo

Generador de gas acetileno de carburo, tipo goteo (Manual del Autocar, novena edición)

Una lámpara de minería o espeleología tiene carburo de calcio en una cámara inferior, el generador. El depósito superior se llena con agua. Una válvula roscada u otro mecanismo controla el caudal de agua que gotea en la cámara que contiene el carburo de calcio. Al controlar el caudal de agua, se controla la producción de gas acetileno. Esto, a su vez, controla el caudal del gas y el tamaño de la llama en el quemador, y por lo tanto, la cantidad de luz que produce.

Este tipo de lámpara generalmente tiene un reflector detrás de la llama para ayudar a proyectar la luz hacia adelante. Una lámpara alimentada con gas acetileno produce una luz brillante y amplia. Muchos espeleólogos prefieren este tipo de luz difusa, ya que mejora la visión periférica en la oscuridad total. La reacción del carburo con el agua es exotérmica y produce una cantidad considerable de calor independientemente de la llama. En cuevas frías, quienes usan lámparas de carburo pueden aprovechar este calor para prevenir la hipotermia. [ 8 ]

El acetileno se produce mediante la reacción: [ 9 ]

CaC 2( s ) + 2H 2 O ( l ) → C 2 H 2 ( g ) + Ca(OH) 2 ( aq )

El acetileno arde fácilmente en la atmósfera :

2 C 2 H 2 + 5O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O + Δ H = −1300 kJ/mol 

Cuando todo el carburo de la lámpara ha reaccionado, la cámara de carburo contiene una pasta húmeda de cal apagada ( Ca(OH) ₂ ) que puede utilizarse para fabricar cemento . Esta pasta se desecha en una bolsa y la cámara se puede volver a llenar.

Usos

Sistemas de iluminación

Anuncio de iluminación doméstica con gas acetileno, 1922.

La iluminación con carburo se utilizaba en zonas rurales y urbanas de Estados Unidos que carecían de electricidad . Su uso comenzó poco después de 1900 y se prolongó hasta después de 1950. Se colocaban gránulos de carburo de calcio en un recipiente fuera de la casa, al que se le suministraba agua mediante tuberías, la cual goteaba sobre los gránulos liberando acetileno. Este gas se canalizaba hasta las luminarias dentro de la casa, donde se quemaba, creando una llama muy brillante. La iluminación con carburo era económica, pero propensa a fugas de gas y explosiones.

Los primeros modelos de automóviles, motocicletas y bicicletas utilizaban lámparas de carburo como faros . El gas acetileno, derivado del carburo, permitía a los primeros automóviles circular con seguridad por la noche. Espejos cóncavos gruesos, combinados con lentes de aumento, proyectaban la luz de la llama de acetileno. Este tipo de luces se utilizó hasta que se dispuso de baterías y dinamos fiables, y los fabricantes pasaron a la iluminación eléctrica.

Las lámparas de acetileno también se usaban en barcos fluviales para la navegación nocturna. El Museo Nacional de Australia posee una lámpara fabricada alrededor de 1910 que se usó a bordo del PS Enterprise  , un barco de vapor de paletas que ha sido restaurado y puesto en funcionamiento, y que también forma parte de la colección del museo. [ 10 ]

Espeleología

Lámpara de carburo en una mina de carbón
Una lámpara de carburo de la década de 1900 en el Museo del Ferrocarril de Flåm , Noruega.
Aunque las luces eléctricas LED han sustituido en gran medida a las lámparas de carburo, algunos todavía prefieren el método tradicional de usar lámparas de carburo durante las excursiones recreativas a cuevas.

Los primeros aficionados a la espeleología , que aún no contaban con la ventaja de la iluminación eléctrica ligera, introdujeron la lámpara de carburo en su afición. [ 11 ]

Muchos espeleólogos prefieren las lámparas de carburo por su durabilidad y calidad de iluminación. Antiguamente, se las prefería por su iluminación relativa por masa de combustible en comparación con los dispositivos alimentados por batería. Antes de la llegada de la iluminación LED de alta intensidad con baterías de iones de litio, el carburo también tenía dos ventajas importantes sobre la alternativa de las lámparas eléctricas de minero. Las lámparas de minero estaban diseñadas para durar lo que duraba una jornada laboral estándar, mientras que las grandes exploraciones de cuevas podían ser mucho más largas, por lo que el carburo podía reponerse durante el viaje. Las expediciones que implicaban acampar durante varios días en regiones remotas podían no tener acceso a electricidad para recargar. Las lámparas utilizadas en tales circunstancias consistían en un generador de gas montado en el cinturón, conectado mediante un tubo flexible a unos auriculares.

La reacción que produce acetileno es exotérmica , lo que significa que el recipiente del reactor de la lámpara se calentará bastante al tacto; esto puede usarse para calentar las manos. El calor de la llama también puede usarse para calentar el cuerpo, permitiendo que los gases de escape fluyan bajo una camisa o un poncho extendidos, una técnica descubierta casi de inmediato por los mineros del carbón y apodada por los espeleólogos como el "horno Palmer".

A veces se les llama "apestosas" a las lámparas debido a su olor. [ 12 ]

Reducción del deslumbramiento

Las pequeñas lámparas de carburo, llamadas "velas de carburo" o "ahumadores", se utilizan para ennegrecer las miras de los rifles y reducir el deslumbramiento. A veces se las denomina "ahumadores" debido a la llama humeante que produce el acetileno. [ 13 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Patnaik, Pradyot (2003). Manual de compuestos químicos inorgánicos . McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
  2. ↑ Morehead, JT; de Chalmot, G. (1896). "La fabricación de carburo de calcio" . Journal of the American Chemical Society . 18 (4): 311– 331. Bibcode : 1896JAChS..18..311M . doi : 10.1021/ja02090a001 .
  3. ↑ Freeman, Horace (1919). "Fabricación de cianamida" . The Chemical News and the Journal of Physical Science . 117 : 232.
  4. ↑ Patente estadounidense 656,874
  5. ↑ Patente estadounidense 711,871
  6. ↑ Por ejemplo, el 10 de marzo de 1925, a Andrew Prader de Spokane, Washington, se le concedió la patente estadounidense 1,528,848.
  7. ↑ Quincuagésimo primer informe anual sobre el carbón de Illinois, 1932, Departamento de Minas y Minerales. Journal Printing Co.: Springfield, Illinois, 1933
  8. ↑ Matthews, CE (1996). Una reacción esclarecedora. The Science Teacher, 63(5), 30.
  9. ↑ "Características químicas del carburo de calcio y su reacción con el agua" . MEL Science . Consultado el 16 de mayo de 2018 .
  10. ↑ "Barco de vapor Enterprise, Museo Nacional de Australia" . Archivado del original el 23 de septiembre de 2018. Consultado el 30 de enero de 2012 .
  11. ↑ Equipo y cultura de espeleología (de Te Ara: La enciclopedia de Nueva Zelanda )
  12. ↑ "Jerga de espeleólogos " . www-sop.inria.fr
  13. ↑ Uso del Super Smoker . Consultado el 11 de octubre de 2015 .

Referencias

  • Clemmer, Gregg (1987). Lámparas de carburo para mineros estadounidenses: Guía para coleccionistas de lámparas de carburo para minas estadounidenses . Westernlore Publications. ISBN 978-0870260643.
  • Pohs, Henry (1995). El libro de la luz de la llama de los mineros . Flame Publishing. ISBN 978-0964116504.
  • Card, Peter W. (octubre de 2004). Iluminación de vehículos antiguos . Shire Publications . ISBN 978-0-7478-0585-4.
  • Thorpe, Dave (2005). Carbide Light: The Last Flame in American Mines . Bergamot Publishing. ISBN 978-0976090526.
  • acethylene.com Una guía completa para el cuidado y mantenimiento de lámparas de gas acetileno.
  • Guía del usuario para lámparas con tapa de carburo. Contiene muchas buenas fotos y vídeos.
  • Experimento de demostración con lámpara de carburo : Instrucciones y vídeo
  • El espeleólogo de carburo: Un sitio web sobre la historia, la restauración y el uso de lámparas de carburo para la espeleología.