La carbonización es un proceso químico de combustión incompleta de ciertos sólidos cuando se someten a altas temperaturas . La destilación por calor elimina el vapor de agua y los compuestos orgánicos volátiles ( gas de síntesis ) de la matriz. El material de carbono negro residual es carbón , a diferencia de la ceniza de color más claro . Por la acción del calor, la carbonización elimina el hidrógeno y el oxígeno del sólido, de modo que el carbón restante se compone principalmente de carbono . [1] Los polímeros como los termoestables , o la mayoría de los compuestos orgánicos sólidos como la madera o el tejido biológico , exhiben un comportamiento de carbonización. En términos no científicos, carbonizar significa quemar parcialmente para ennegrecer la superficie. [1]
La carbonización puede ser el resultado de procesos naturales como el fuego; también es una reacción deliberada y controlada que se utiliza en la fabricación de ciertos productos. El mecanismo de carbonización es parte de la combustión normal de ciertos combustibles sólidos como la madera. Durante la combustión normal, los compuestos volátiles creados por la carbonización se consumen en las llamas dentro del fuego o se liberan a la atmósfera, mientras que la combustión del carbón puede verse como brasas o brasas rojas incandescentes que arden sin la presencia de llamas.
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Tanto el coque como el carbón vegetal se producen mediante carbonización, ya sea a escala industrial o mediante la combustión normal de carbón o madera. La combustión normal consume el carbón y los gases producidos en su creación, mientras que los procesos industriales buscan recuperar el carbón purificado con una pérdida mínima por combustión. Esto se logra quemando el combustible original (madera o carbón) en un entorno con poco oxígeno o calentándolo a una temperatura alta sin permitir que se produzca la combustión. En la producción industrial de coque y carbón vegetal, los compuestos volátiles que se desprenden durante la carbonización suelen capturarse para su uso en otros procesos químicos.
Una fragua de herrero que quema carbón produce el calor necesario para trabajar el metal a alta temperatura mediante la producción y el consumo continuos de coque dentro de un fuego cuidadosamente controlado. Un anillo interior de coque ardiente proporciona calor que convierte el carbón circundante en coque, que luego se introduce en el centro del fuego para proporcionar el calor necesario y crear más coque; el carbón por sí solo es incapaz de producir el calor necesario para algunas operaciones de herrería.
La carbonización es un proceso importante en la ignición de combustibles sólidos y en la combustión sin llama . En la construcción de edificios de madera maciza, la formación predecible de carbonización se utiliza para determinar la clasificación de resistencia al fuego de las vigas de soporte y es una consideración importante en la ingeniería de protección contra incendios . Si una columna de madera tiene un diámetro lo suficientemente grande, durante un incendio estructural su superficie expuesta se convertirá en carbonización hasta que el espesor de la carbonización proporcione un aislamiento suficiente para evitar una carbonización adicional. Esta capa sirve entonces para proteger el núcleo de madera estructuralmente sólido restante, que puede seguir soportando las cargas del edificio si se diseña adecuadamente. [ cita requerida ]
La carbonización también es una técnica utilizada para la conservación de la madera . En Japón, esta técnica tradicional se denomina yakisugi o shō sugi ban . [2]
La carbonización tenía un significado especial en el derecho consuetudinario de Inglaterra . En ese sistema, el delito de incendio provocado requería la carbonización de una vivienda (daño real a la fibra del material con el que estaba construida la estructura) y no meramente "quemaduras" o daños a la superficie o a los revestimientos superficiales, como alfombras y papel tapiz.