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• Diego A Vanegas

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CARBONO AMORFO

Carbón amorfo, así se conoce al carbón, hollín y otras formas impuras de este elemento, el carbono amorfo es un tipo de carbono cuya estructura no es cristalina, debido a que tiene un bajo grado de cristalización. En el por ser un material vítreo, puede haber un orden de corto alcance, pero no tiene patrones de largo alcance de la posición de los átomos. Además de ser una de las formas más comunes de encontrar el carbono, sus átomos tienen una estructura irregular y desordenada debido a ser el producto de la descomposición a través del tiempo de restos de seres vivos en un procesos conocido como carbonificación que consiste en la trasformación de los materiales orgánicos por migración paulatina de a temperaturas moderadas y alta presión en turbas y carbones gracias a la deshidrogenación incompleta. Todo esto pasa en dos grandes etapas, la primera que es en la cual se lleva a cabo la descomposición de la materia orgánica, por medio de bacterias aeróbicas las cuales habitan en lechos húmedos, al cabo de esta etapa la materia orgánica, ahora desechos orgánicos tienen una reducción significativa en cuanto a su volumen, los cuales pueden llegar hasta un 50% de su volumen inicial, esta etapa finaliza con la muerte de dichas bacterias por la falta de oxígeno. Lo cual le da inicio a la segunda etapa de transformación, esta se lleva acabo con la ayuda de baterías anaeróbicas las cuales generan ácidos, que a la larga determinaran la aniquilación de las mismas lo cual le da origen a lo que conocemos como turba, como resulta evidente, en estado natural continua este procesos, por lo cual de manera continua se deposita más turba sobre la anterior, luego vemos un incremento paulatino de la temperatura hasta llegar a los 100°C, con el paso del tiempo, la alta presión y la temperatura, el mineral de carbón se va concentrando dando así origen al lignito y luego a la antracita. También puede obtenerse al quemar un material que contiene carbono sin oxígeno suficiente, para permitir una combustión completa. En la naturaleza encontramos diferentes tipos de carbones minerales, los cuales se clasifican dependiendo del grado de carbonificación que haya tenido la materia vegetal que origino el carbón. Esto va desde el menos evolucionado en el cual la materia vegetal muestra poca alteración este es la Turba, hasta el más

evolucionado conocido como la antracita. Dicha evolución depende de la edad del carbón además de la profundidad y las condiciones de presión, temperatura, entorno, etc., en las que se encontraba dicha materia vegetal, la cual dio paso a su evolución, formando así el carbón mineral.

HOLLIN

Son partículas sólidas casi microscópicas, las cuales están compuestas en su mayoría por carbono impuro y pulverizado. Por lo general presenta colores oscuros o negruzcos, los cuales se dan por la combustión incompleta de madera o carbón, tiene un aspecto similar a la ceniza pero es un poco más oscuro. Comúnmente se ven en grandes cantidades en las chimeneas de las calderas, en las cuales cuando tienen los captadores de hollín, almacenan grandes cantidades de este. Se produce industrialmente bajo el nombre de negro de humo, el cual es un tipo de negro de carbón, que es producido por la combustión incompleta de combustibles ricos en compuestos aromáticas, lo cuales son quemados en recipientes planos. Su principal característica es que tiene una amplia distribución de tamaños de partículas de hasta 100nm. Para la producción de negro de humo, se parte de una materia a base de aceite de petróleo, el cual es aspirado en una cámara de combustión, especialmente adaptada y calentada hasta llegar alrededor de los 950°C. En este proceso se lleva a cabo un “rompimiento” del petróleo en el cual se produce un gas y polvo de carbono. Este polvo, con agua, crea gránulos más grandes, después son secados industrialmente y son acondicionados para el uso.

TURBA

La turba es la primera etapa del proceso mediante el cual la vegetación se transforma en carbón mineral. Su formación se debe a la putrefacción y carbonificación parcial de la vegetación en el agua acida de pantanos, marismas y humedales (en general en zonas con poca circulación de agua donde no es fácil la vida de los microorganismos). Su formación es relativamente lenta como consecuencia de la poca actividad microbiana, debida a la acidez el agua o la baja concentración de oxígeno. Fresco puede alcanzar una humedad del 98%, pero una vez seco puede usarse como combustible.

Encontramos dos tipos de turbas: -

Turbas rubias, estas tienen un mayor contenido en materia orgánica y están menos descompuestas, son comúnmente usadas para cultivos sin suelos ya que tienen una alta retención de agua y una buena aireación. Turbas negras, tienen un menor contenido de materia orgánica y una mayor cantidad de minerales, usada en los cultivos como “abono”.

Su formación se da principalmente en regiones nórdicas con pantanos por una masa esponjosa y ligera, en la cual aún se aprecia los componentes vegetales

LIGNITO

El lignito es un carbón mineral el cual se forma mediante la compresión de la turba, tornándose como una sustancia desmenuzable en la que aún se pueden reconocer algunas estructuras vegetales. La formación de yacimientos de lignitos, se pudo realizar por dos modalidades, autóctona y alóctona. La autóctona también llamada “in situ”, la vegetación que dio origen al lignito se encontraba en zonas que eran afectadas por inundaciones periódicas, en época de sequía crecían grandes árboles, al llegar las inundaciones los árboles mueren y sus troncos caen, aunque los tocones subsisten, como se puede apreciar en algunos yacimientos, y en estos sitios se dieron los procesos para la carbonificación. La formación alóctona se da cuando los restos vegetales son llevados por corrientes de agua, llegando a un remanso donde terminan sufriendo el proceso de carbonificación. Tiene un color negro o pardo y frecuentemente presenta una textura similar a la del material orgánico de la cual procede. Su concentración en carbón varía entre el 60% y el 75% y tiene un contenido menor en agua que la turba. Es un combustible de mediana calidad, fácil de quemar por su alto contenido en volátiles, pero con un poder calorífico relativamente bajo, entre 10 y 20 MF/kg. Una de sus variedades el azabache es usado para la joyería por su dureza puede ser pulido para lograr ciertos acabados.

HULLA

La hulla es un tipo de carbón mineral, está en un grado de evolución menor que la antracita y mayor que el lignito, lo cual lo lleva a ocupar una posición intermedia en la escala de carbonificación. Tiene una concentración de carbono entre 45% y 85%. Es dura y quebradiza, estratificada, de color negro y brillo mate o graso. Se forma debido a la compresión del Lignito, mayormente en la Era primara, durante los periodos carbonífero y pérmico. Este material se da como resultado de la descomposición de la materia vegetal de los bosques primitivos procesos que ha requerido millones de años Es el más común de los carbones. La hulla es muy utilizada en la industria, y entre ella se distingue tres tipos: -

hulla grasa, usada en la producción de gas alumbrado y coque, tiene un valor energético de 8300 a 8600 cal/kg. Hulla seca, usada en los hornos de arrabio y en la producción de coque metalúrgico, tiene un valor energético de 7500 cal/kg. Hulla magra, desprende pocas materias volátiles y tiene un valor energético de 7900 a 8370 cal/kg.

Todos los tipos de hulla son de color negro o gris oscuro La hulla es usada principalmente como combustible en centrales eléctricas. Fue usado intensamente como combustible de locomotoras a vapor, es usado para la fabricación de coque para la elaboración de arrabio en el alto horno.

ANTRACITA

La antracita es un carbón mineral el cual es el más evolucionado, pues es último en la escala de carbonificación, su apariencia es oscura con tonalidades azules brillantes, suele ser usado en la fundición de los metales especialmente el hierro. De los carbones minerales en el que tiene mayor porcentaje de carbón por encima del 90% y tiene un poder calorífico entre 23 y 33 MJ/kg. Se usa fundamentalmente para obtener energía eléctrica en centrales térmicas de carbón, también tiene otros usos menores de micrófonos y aditivos de coque. La antracita empieza en los periodos carbonífero y pérmico de la era primaria, alrededor de unos 250 millones de años, al ser el carbón más evolucionado presenta el mayor porcentaje de carbono, a pesar de esto tiene una difícil ignición, pero cuando arde, da una llama azul corta y con poco humo.

SU USO EN LA INGENIERIA

Se cree que el carbón empezó a ser usado comercialmente en china. Hay indicios de una mina en el noreste de China, de la cual se cree, se sustraía carbón para llevar a cabo fundiciones de cobre y para la fabricación de monedas, hacia el año 1000 AC. Los tipos de carbón mineral mencionados anteriormente tienen diversos usos en la industria, principalmente en el área de la ingeniería, pues todos ellos son usados en su estado natural o se les lleva a cabo cierto tratamiento para mejorar su rendimiento o para obtener otros resultados. La turba es principalmente usada en los cultivos como, para mejorar las propiedades de la tierra y además puede ser usada para cultivar directamente en ella. Al ser la turba tan rica en minerales, es usada para la reforestación en bosques los cuales han sido arrasados por incendios, además de los campos acabados como alimento en la ganadería. Se le usa también para el diseño de jardines, además para el césped de campos de golf, campos deportivos e hipódromos. El lignito es usado en la industria de la fundición de acero, después de llevarle a cabo un tratamiento, una vez tratado, el lignito mejorado ayuda ahorrando en gran parte coque metalúrgico. La hulla es el principal combustible en plantas eléctricas, además de ser usada en el auge de las locomotoras a vapor. Uno de sus derivados el alquitrán de hulla tiene una gran variedad de usos que va desde la construcción de carreteras hasta los medicamentos para eliminar la caspa y los piojos, la brea de hulla es usada para tratamientos en la piel. Por sus propiedades dieléctricas también es usado en la fabricación de electrodos, por ultimo al ser destilado da origen a varios compuestos químicos, uno de ellos el benceno, el cual es muy usado en la industria. La antracita, el carbón más evolucionado en la industria, es usado en las fundiciones tanto ferrosas como no ferrosas, ya que por su alto porcentaje de carbón tiene un alto poder calorífico, también podemos encontrarlo en algunos saunas, en los calderos para la generación de vapor, ya sea en piscinas temperadas y baños turcos, además tiene un uso del cual la mayoría hemos sido ayudados por este, usado para filtrar agua potable.

Uno de los usos más destacados es el micrófono de carbón, también llamado micrófono de botón de carbón o transmisor de carbón. Este consta de un compartimiento en el cual hay dos placas de metal separadas por gránulos de carbón (normalmente antracita o a veces grafito), en el cual al hacer pasar corriente en el sistema crea variaciones en la intensidad. Estas diferencias en intensidad se pueden transmitir por medio de un sistema de teléfono, o por otros sistemas electrónicos, que convierten el sonido en señales eléctricas. El hollín o negro de humo, tiene varios usos uno de ellos es en pinturas y recubrimientos además de tintas. Uno de los usos más vistos es en las llantas de los automotores, este uso fue descubierto accidentalmente, pues antes las llantas eran de un color claro, por ello en la compañía B.F. Goodrich decidieron añadir negro de humo a la mezcla del caucho para las llantas y así evitar que se vieran sucias, produciendo llantas negras, pero al probarlas se dieron cuenta que las llantas negras tenían una duración 5 veces mayor a las llantas de caucho tradicionales. Otra aplicación se vio en el papel carbón, el cual se usaba para hacer varias copias de un documento a máquina, además en las mismas cintas de ellas,

Bibliografía

http://paidostic.org/qorganica/carbono_amorfo.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono_amorfo

http://www.oviedocorreo.es/personales/carbon/curiosidades/negro%20de%20carbon.htm

http://www.oviedocorreo.es/personales/carbon/carbon_mineral/carbon%20mineral.htm

http://www.continental-industrie.com/es/aspiracion_centralizada.html