Source: The Conversation – (in Spanish) – By Juan José Borrás Almenar, Catedràtic de Química Inorgànica, Universitat de València
El fuego es uno de los fenómenos naturales más fascinantes y, probablemente, uno de los más decisivos de la historia de la humanidad. Mucho antes de la aparición de la agricultura, las ciudades o la escritura, nuestros antepasados aprendieron a controlar una fuerza natural que transformaría profundamente la relación con su entorno. Este dominio no fue inmediato ni trivial: implicó observación, experimentación y la transmisión de conocimientos a lo largo de generaciones.
El fuego proporcionó calor en ambientes fríos, permitió habitar regiones antes inaccesibles y ofreció protección ante los depredadores. Sin embargo, uno de sus impactos más significativos fue la transformación de los alimentos. La cocción supone un cambio físico y químico que modifica la estructura de proteínas y carbohidratos, y facilita la digestión. Este proceso reduce el esfuerzo metabólico necesario para obtener energía y aumenta su disponibilidad. Diversas hipótesis sugieren que este incremento de energía pudo contribuir al desarrollo de cerebros más grandes y complejos en la evolución humana.
Además, el fuego tuvo una dimensión profundamente social. Las hogueras, que estos días son también protagonistas de la celebración de San Juan, se convirtieron en puntos de reunión donde no solo se compartía alimento, sino también conocimiento, lenguaje y cultura. Alrededor del fuego probablemente nacieron muchas formas de narración y transmisión oral que constituyen el origen de la cultura humana. En este sentido, el fuego no solo transformó la materia, sino también la vida social.
El triángulo del fuego o ingredientes de una hoguera
Desde una perspectiva científica, el fuego es la manifestación visible de un conjunto de reacciones químicas conocidas como reacciones de combustión. Implican la oxidación rápida de un combustible, generalmente rico en carbono e hidrógeno, en presencia de un comburente, normalmente oxígeno molécula (O₂). Durante este proceso se libera, por un lado, energía en forma de calor y radiación electromagnética. Por otro, diversos productos gaseosos. Dependiendo de la naturaleza del combustible, también se pueden generar residuos sólidos: las cenizas.
Para que una combustión se produzca, es necesario reunir tres factores fundamentales: combustible, comburente y energía de activación. Este modelo se conoce como el “triángulo del fuego”. Si uno de estos elementos no está presente o se elimina durante el proceso, o no se puede iniciar la combustión o se extingue. Este principio es la base de las estrategias modernas de prevención y extinción de incendios.
Aunque el concepto general de combustión es relativamente sencillo, su desarrollo real implica procesos extremadamente complejos a escala molecular.
Por qué dentro del Artemis las llamas serían esféricas
La llama es una región del espacio donde tienen lugar, simultáneamente, múltiples procesos físicos y químicos. No es un objeto sólido ni una sustancia, sino un sistema dinámico en el que se combinan reacciones químicas, transferencia de calor, movimiento de gases y emisión de radiaciones.
En su interior se pueden distinguir diferentes zonas: primero, una zona de precalentamiento, donde el combustible se calienta y comienza a descomponerse. Segundo, una zona de reacción, donde se producen las reacciones químicas más intensas. Y, por último, una zona de postcombustió, donde se estabilizan los productos finales.
En condiciones normales de gravedad, los gases calientes ascienden a causa de su menor densidad y generan la forma alargada característica de la llama. En cambio, en condiciones de microgravedad, la ausencia de convección provoca que las llamas adopten formas esféricas, dominadas por procesos de difusión.
El origen de las llamas verdes y violetas
Una de las propiedades más llamativas del fuego es su capacidad para emitir luz, que puede hacer que una habitación se ilumine de tonos rojos, azules o naranjas. La luz visible se corresponde con una fracción muy pequeña del espectro electromagnético, con longitudes de onda de entre aproximadamente 400 y 700 nanómetros. La emisión de luz puede tener dos orígenes principales:
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La excitación electrónica. A altas temperaturas, los electrones de los átomos y las moléculas pueden absorber energía y excitarse. Cuando vuelven a un estado de menor energía, la liberan en forma de fotones. La energía de los fotones determina el color de la luz emitida.
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La incandescencia. En las combustiones incompletas se forman partículas sólidas de carbono (hollín) que pueden calentarse hasta emitir radiación térmica continua, un fenómeno conocido como incandescencia. Este proceso es el responsable de los tonos amarillos y anaranjados de muchas llamas.
Por tanto, el color de una llama depende tanto de la temperatura como de las especies químicas presentes:
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Es rojo a 600–800 °C, temperaturas relativamente bajas.
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Es amarillo y naranja a 800–1200 °C, cuando se da una combustión incompleta y se produce la formación de hollín.
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Es azul a 1 300–1 600 °C, temperaturas a las que se produce una combustión eficiente, con una mezcla adecuada de combustible y oxígeno.
Además, algunos elementos químicos pueden emitir colores característicos cuando se excitan térmicamente: por ejemplo, el sodio produce un amarillo intenso; el potasio, el fuego de color violeta, y el cobre, una llama de color verde.
Cómo construir una hoguera eficiente
Cuando encendemos la madera, el proceso no comienza directamente con la combustión. Antes tiene lugar la pirólisis, una descomposición térmica de los componentes de la madera, como la celulosa o la lignina.
Durante la pirólisis, se liberan gases inflamables que, al reaccionar con el oxígeno, producen la llama. A medida que avanza el proceso, se liberan gases volátiles que alimentan la combustión, se forma un residuo sólido rico en carbono (brasas) y, finalmente, queda la ceniza, formada por óxidos, carbonatos, fosfatos, etc.
Las brasas pueden continuar liberando calor durante mucho tiempo a causa de reacciones de oxidación más lentas.
Pero ¿de qué depende la eficiencia de una combustión? O, dicho de otra manera, ¿cómo hacer una buena hoguera? Primero, es imprescindible seleccionar combustible seco. Tenemos que empezar con materiales finos hasta favorecer la circulación de aire. Cuando el fuego ya está hecho, tenemos que alimentarlo progresivamente y aprovechar las brasas.
Intentamos hacer fuego, pero solo sale humo
El humo es una mezcla visible de gases y partículas sólidas o líquidas en suspensión en el aire (aerosoles). Se forma, principalmente, cuando la combustión es incompleta, es decir, cuando no hay suficiente oxígeno o cuando la mezcla de reactivos no es adecuada.
En condiciones ideales, los productos de la combustión son dióxido de carbono y vapor de agua, ambos incoloros. A pesar de ello, en condiciones reales, pueden generarse también: partículas de carbono (hollín), responsables del humo negro; monóxido de carbono, un gas tóxico; o hidrocarburos no quemados o compuestos como el formaldehido (HCHO).
El humo blanco, por su parte, suele estar asociado a la condensación del vapor de agua en pequeñas gotas que dispersan la luz.
Comprender el fuego
El fuego es una manifestación extraordinaria de la química y la física en acción. Desde su descubrimiento, por parte de nuestros antepasados, hasta sus aplicaciones modernas, ha sido un elemento central en la evolución humana.
Cada llama es el resultado de una compleja red de procesos microscópicos en los que la materia se transforma en energía. Comprender el fuego nos permite no solo utilizarlo de manera más eficiente y segura, sino también apreciar la sofisticación de un fenómeno que, a pesar de ser tan cotidiano, esconde una enorme complejidad.
Juan José Borrás Almenar no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.
– ref. La ciencia de las llamas, el humo y la sofisticación del fuego en la noche de San Juan – https://theconversation.com/la-ciencia-de-las-llamas-el-humo-y-la-sofisticacion-del-fuego-en-la-noche-de-san-juan-285864