Episode 1: ¿Qué es el humo y el gas butano y como detectarlo?

00:00:00 - Universidad Pedagógica Nacional, Facultad de Ciencia y Tecnología, Instrumentación

00:00:07 - Robótica para la Experimentación en Ciencias, Guía de Enseñanza, Guía para saber la física detrás del humo, del gasbutano y cómo detectarlo, Grupo Objetivo, Grado Décimo, Educación media bachillerato. Metodología Podcast presentado por el alumno José Luis Murcio Gallego.

00:00:35 - Ok, iniciamos jóvenes estudiantes. Para la problemática de estudio de este taller vamos a generar un estudio que nos muestre y nos enseñe de qué está compuesto el humo y el gasbután.

00:00:59 - Todos los jóvenes tenemos una ventaja frente al aprendizaje con medios tecnológicos por lo tanto cuando tenemos presencia de algún medio electrónico como un sensor o algún tipo de computadora o microchip, la facilidad de aprendizaje es superior. Por lo tanto, captamos mejor la idea que quieran expresarnos. El objetivo de esta serie principalmente es ver y entender gases que vemos en el día a día. Para ello vamos a estudiar el humo producido por alguna combustión, el gas que se utiliza diario en nuestras cocinas, que es el gas butano, lo utilizamos para preparar nuestros alimentos. En evidencia pues de este tipo de gases y todos los diferentes tipos de humo, podemos denotar una relación entre el humo, el gas, la química y la física. Todos estos procesos físicos y químicos se pueden estudiar de forma muy efectiva mediante el uso de un sensor el cual será utilizado por el docente guía de este taller. Inicialmente para el estudio del humo y del gas butano, es necesario conocer las diferencias entre los gases que se producen mediante la combustión normal de cualquier material y que como resultado pues tiene flamas, calor y humo y por otro lado el estudio de un gas incoloro e inodoro el cual es el gas botán el cual se produce como un derivado del combustible como un derivado del petróleo que todos conocemos a diario es muy famoso este gas porque es con el que cocinamos como mencionaba anteriormente entendido esto podemos dar inicio explicando qué es el humo porque claro muchachos. Lo vemos a diario, en los incendios, en el proceso de combustión de los automóviles, entonces es preciso que lo entendamos desde el punto de vista físico y químico. ¿Cómo lo haremos? Con un sencillo experimento que mencionaré más adelante. Es primero de mi interés que ustedes aprendan qué es el humo, cómo se produce. Al humo siempre lo relacionamos con el fuego, no en todos los casos es igual porque claro hay humo que se produce sin necesidad de una flama pero claro el humo se produce cuando se mezclan varios gases producto siempre de una combustión puede tener partículas pequeñas muy pequeñas y partículas grandes. Se puede ver un ejemplo cuando incineramos leña, algún papel o algún material orgánico e inorgánico, claro está. Este proceso se llama combustión, normalmente va a producir llamas, un intenso calor, una intensa de radiación y el objeto de estudio de este taller el cual es el humo inicialmente quiero darles una breve explicación de que se trata la combustión la combustión es una reacción química y física esta se produce entre la reacción entre un carburante que puede ser por ejemplo el papel y un elemento reductor del cual puede ser el combustible desde el punto de vista de la física la combustión se refiere a reacciones de oxidación que se producen de forma rápida de materiales llamados combustibles, formados fundamentalmente por carbono y por hidrógeno, en algunos casos por azufre, en presencia de la combustión del oxígeno en donde se genera un gran desprendimiento de calor. Esta es una información que muchas veces nosotros obvíamos pero la encontramos en materiales de referencia como wikipedia esta información también la ha sacado de esta enciclopedia y esta nos dice por ejemplo que si nos centramos en la química se llama la combustión la reacción que se produce entre un material oxidable y el oxígeno el cual se revela como combustión mediante la liberación de energía y llamas. Entonces el fuego se hace visible porque implica la oxidación de un elemento de oxidación y otro elemento químico del cual es el oxígeno. Siempre va produciendo desprendimiento de energía en modo de luz y calor muy importante desde el aspecto físico que este desprendimiento de energía lo vemos y lo sentimos. Lo vemos mediante la la luz que produce la flama y lo sentimos mediante la radiación que produce el calor.

00:06:02 - Entonces el proceso de combustión produce humo, en cualquier caso este humo tiene diferentes colores y está compuesto por diferentes gases y diferentes partículas, cierto?

00:06:14 - Pero bueno, el humo nos va a indicar la cantidad de oxígeno que hay en el aire en el momento el proceso de la combustión. Entonces todos hemos visto humo de diferentes colores, negro, gris, blanco, amarillo, son los más usuales. El humo blanco quiere decir que hay una alta cantidad de oxígeno. En el aire circundante hay también una alta cantidad de oxígeno de el carburante, un color negro o gris muestra una falta de oxigeno en el carburante, un ejemplo podría ser cuando queman una llanta podremos ver que el humo es completamente negro, también podemos ver un humo amarillo o inclusive verdoso y este es producido por sustancias químicas que en su composición tengan materiales por ejemplo como azufre o sus derivados, estos son los más usuales que podemos ver también puedo mencionar contarles que la combustión también es de dos tipos está la combustión lenta y la combustión rápida la combustión lenta no produce llamas pero si produce un una radiación en forma de calor que puede ser evidente normalmente sucede por las caces de aire y este tipo de por así decirlo de combustión lenta es bastante peligroso, porque en presencia de aire se puede acelerar de una forma exponencial, es el proceso de combustión y llegar a generar radiación en forma de flamas y calor en muy poco tiempo, haciéndolo bastante peligroso. Ahora para la combustión rápida puedo mencionarles que se produce inmediatamente una llama visible una emisión bastante alta de calor y también vamos a poder ver partículas que salen del humo y la llama que usualmente llamamos ojin cierto creo que solo hemos escuchado alguna vez entendido esto hablemos del gas butano cierto porque ya estamos hablando de humo bastante ahora hablemos de gas butano que es la otra parte de esta guía de este podcast entendiendo que vamos a hablar de gas butano tenemos que preguntarnos cuando aparece resulta que este gas es el resultado de un proceso mediante el cual el petróleo es refinado es un gas que utilizamos en casa y es de fundamental importancia para las familias porque mediante este gas se realiza el proceso de cocinado de nuestros alimentos para nuestro experimento es fundamental el entendimiento de estos dos tipos de gases el humo y el gas butano sabiendo en sí que hay cientos de tipos de gases miles de tipos de humos derivados de gases pero el objeto estudio de esta guía se basa en estos dos entendiendo esto tenemos que preguntarnos cómo vamos a detectar gases como por ejemplo el butano si en realidad no podemos verlo o humus de combustiones lentas los cuales no podemos ver para ello utilizamos sensores y aquí viene la parte tecnológica el docente encargado de este taller tiene en sus manos un sensor de humo y un sensor de gas butano el cual es capaz de detectar cualquiera de los dos por más pequeña que sea la cantidad de humo o de gas y que nuestra vista y nuestra fata no sean capaz de detectarlos para que aprendamos a detectar diferentes tipos de humo que no son visibles a simple vista y gases muy peligrosos como lo son el gas butano por ejemplo cuando hay una fuga cierto hemos oído bastantes casos de ellos es indispensable el uso de este medio pero bueno muchachos vamos a hablar de uno de los gases de estudio de este taller podcast si es el gas butano este gas no produce humo como tal si no hay una pirólicis en su combustión de aquí en marco que la pirólicis es el momento mediante el cual la combustión genera una flama y una radiación de calor es en forma de liberación de energía el gas butano comercial es un gas licuado obtenido por la destilación del petróleo como mencionaba anteriormente está compuesto principalmente por butano normal, por propano en una proporción de un 9% isobutano y etano, tenemos que entender que el gas butano como tal es incoloro e inodoro, ¿qué quiere decir esto?

que no se puede oler ni se puede ver, por eso este gas se impregna con un químico llamado isobutano isopropano, el cual produce este fuerte olor de este gas para evitar accidentes, si no se tiene un detector generalmente es lo que le confiere ese olor desagradable y la fusión de estos gases se llama mercaptano si no sería imposible para una persona normal detectar una fuga de este gas ya que pues no se puede ver y por lo menos podemos olerlo mediante este tratamiento que se le hace a este gas normalmente se utiliza solamente para poder detectar las fugas es muy volátil tiene una propiedad particular que puede acumularse, puede acumularse en sitios bajos porque su densidad es menor a la del aire entonces tiene el comportamiento de un líquido invisible, puedo resaltar que para este taller se eligió este gas porque es de fundamental importancia que lo entendamos para explicarlo a nuestras madres a nuestros tutores nuestros cuidadores las personas que nos pueden ofrecer un alimento porque es un gas bastante peligroso y con el que hay que tener bastante respeto. Si lo entendemos desde el punto de vista físico y químico, posiblemente tengamos una postura más responsable mediante el uso de estos gases.

00:12:44 - Para estudiar este problema se eligió un experimento el cual será dirigido en el laboratorio de química y física del respectivo colegio. Para esta actividad es muy sencillo entender todos los procesos que he venido hablando en este podcast para desarrollar la actividad es preciso tener algunos materiales a la mano los cuales voy a mencionar a continuación para realizar este experimento los cuales son tres hojas de papel de diferente tipo la primera papel bond la segunda un papel plástico la tercera un papel de tipo craft de madera lo siguiente va a ser una botella de litro de la que podemos comprar cuando la edad que obtenemos cuando compramos agua, completamente limpia, seca y vacía. Necesitamos un bisturío cuter, también un encendedor del tipo mechera, necesitamos fundamentalmente un tapabocas, necesitamos que el docente encargado de este taller tenga la mano, estos materiales y él únicamente él tenga una de las estufas de gas, de las que utilizamos en el laboratorio y el sensor de gases, sensor de gas butano y el sensor de gas humo, el cual se dio para que el docente pueda realizar este experimento que está basado en un sensor Arduino. Bueno, inicialmente, ponemos nuestro tapa a boca esperando que lo tengamos puesto ya en estas épocas de pandemia, es normal tenerlo, pero lo vamos a utilizar para evitar la respiración de estos gases que son nocivos para la salud.

00:14:16 - Siguiente, vamos a estar aproximadamente un metro del docente el cual inicia el experimento en el cual vamos a emplear la botella que menciona anteriormente y los tres tipos de papel.

00:14:28 - Con cada uno de ellos vamos a formar una especie de rollo, una especie de cigarro de papel con nada por dentro solamente el papel.

00:14:35 - Con la botella vamos a realizar un orificio con el visturio cuter en el centro de la botella.

agujero por el cual vamos a introducir el cilindro de papel que acabamos de hacer, hasta la mitad, que la mitad quede por fuera y la otra mitad quede por dentro de la botella, la botella tiene que tener tapa, estar completamente tapa. Luego procederemos con el mechero a encender el papel, veremos el humo que sale por la combustión del papel, utilizaremos el sensor arduino para humo y y verificaremos que realice el alarma de humo, aunque no haya presencia en este momento nos daremos cuenta que no todos los humos son visibles a pesar de que estén en un escro aire circundante, resulta que el sensor es un poco más eficaz que quizás nuestro aparato respiratorio, que sigue lo que sigue posteriormente mediante la superficie del encargado del laboratorio en docente, tomará la estufa de gas de laboratorio y abrirá la llave de gas por un breve periodo de dos segundos y luego la volverá a cerrar, colocando el sensor detector de gas butano en la parte inferior, el sensor evidentemente empezará a sonar la alarma de gas butano, a pesar de que nosotros no podamos ver ni oler nada, esto indicará la presencia del gas butano en el medio ambiente, también podremos ver que el gas que produce el humo entre la botella va a tener un comportamiento bastante particular, el cual llevaremos a nuestras hojas de notas, y es un comportamiento licuado, un comportamiento de un líquido.

00:16:08 - Entre la botella y el gas de humo se comportará de forma diferente al gas que está por fuera de la botella, es algo que anotaremos en nuestra cuadro comparativo.

00:16:18 - Recuerdo que la operación de la estufa de gas será únicamente por parte del instructor o docente encargado de este laboratorio y está por más que decirlo, profundamente prohibido que los alumnos operen la estufa de gas del laboratorio para evitar cualquier accidente que este experimento sea eficaz y que podamos verificar los resultados de este experimento. En conclusión, para finalizar este podcast, podemos concluir que una relación bastante evidente entre la física y la química cuando hacemos un trabajo experimental y no por demás de mencionar la electrónica y la robótica en una relación que trabajan en armonía para el entendimiento de diferentes aspectos químicos y físicos de la vida para lograr diferenciar el humo según el carburante y sus cualidades físicas y químicas también de evitar importancia la identificación del tipo de gas butano entendiendo sus cualidades físicas y químicas y sus peligros para que no tenga el conocimiento y el manejo de este tipo de gas también lograremos identificar que según el área del foco de combustión menor o mayor será la concentración de gases y esto lo vimos mediante la diferencia de gas entre la botella. Algo fundamental de entendimiento de este taller es la concentración de su densidad, de que el gas putano su densidad es mayor a la del aire y siempre va a tener el comportamiento como el del humo entre la botella. Va a tener un comportamiento líquido, un comportamiento de un gas licuado y va a extenderse por el sueldo como un líquido el cual puede acumularse en en zonas bajas, se pueden posar como un líquido invisible y puede producir deficiencia de oxígeno y de ahí su peligro real, espero que todos hayan disfrutado de este podcast staggers que hayamos logrado realizar el experimento y que logremos entender un poco más la importancia de el entendimiento de este tipo de gases en la vida cotidia, no siendo mal me despido y agradezco a todos por la atención prestada en este podcast, muy amables y espero que tengan un feliz resto de día, muy amables.