lunes, 23 de marzo de 2009

ciclo del agua

Posiblemente usted ya sepa cómo el agua está siempre en constante movimiento, a través y sobre la Tierra, cambiando continuamente, de forma líquida a vapor o a hielo. Una buena manera de observar el ciclo del agua, es seguir una gota de agua mientras ésta se mueve. El océano es el mejor lugar para empezar, ya que es en donde se encuentra la mayor parte del agua del mundo.

Si la gota deseara quedarse en el océano, entonces no se quedaría "tomando el sol" sobre la superficie del mar. El calor del sol la encontraría, la calentaría y la evaporaría convirtiéndolaen vapor de agua. Este vapor sería levantado en el aire y continuaría elevándose hasta que vientos fuertes lo llevaran a cientos de kilómetros y lo posaran sobre la tierra. Ahí, ráfagas de viento tibio procedentes de la superficie de la tierra toman la gota (ahora convertida en vapor) y la llevan aún más alto, en donde el aire es muy frío.

Cuando el vapor se enfría, vuelve a cambiar a su forma líquida (condensación). Si la gota estuviese lo suficientemente fría, podría convertirse en pequeños cristales de hielo, como los que forman las nubes que llamamos "aborregadas". El vapor se condensa en pequeñas partículas de polvo, humo y cristales de sal que forman parte de una nube.

Después de un rato, la gota combinada con otras gotas, forman una gota más grande que cae sobre la tierra en forma de precipitación pluvial. La gravedad de la tierra ayudó a atraerla hacia la superficie. Una vez que la gota cae, hay muchos lugares en los cuales puede depositarse. Posiblemente se pose en la hoja de un árbol, en donde se puede evaporar y regresar a las nubes de nuevo. Si no cae sobre una hoja, existen muchos otros lugares en los cuales puede depositarse.

La gota también podría posarse sobre la tierra seca de un terreno plano. En este caso, podría hundirse en la tierra e iniciar su camino hacia la tierra subterránea acuífero como agua subterránea. La gota continuaría moviéndose (principalmente hacia abajo), pero el viaje pudiera tomar decenas de miles de años, como agua subterránea, hasta regresar a la superficie . Después de todo ésto, la gota podría ser bombeada de nuevo fuera de la tierra a través de un pozo de agua y ser regada sobre cosechas en granjas. (en donde podría ya sea evaporarse, o filtrarse de nuevo a la tierra y llegar a un arroyo, o regresar a la tierra subterránea). También podría ocurrir que el agua conteniendo esta gota, terminase en un biberón de un bebé, o destinarse a lavar un automóvil, o a bañar un perro. De todos estos lugares, se regresa nuevamente ya sea al aire, o adentro del drenaje hasta llegar a ríos y eventualmente al océano, o pudiese regresar otra vez a la tierra.

Pero nuestra gota podría "amar la tierra". Mucha de la precipitación pluvial termina sobre la superficie de la tierra como agua superficial . Si la gota cae en una área urbana, podría caer sobre el techo de su casa, o bajar por el desagüe y rodar por la entrada de su automóvil hacia la banqueta. Si un perro o una ardilla no la beben, podría seguir por la orilla de la banqueta hasta llegar a sumergirse dentro de un drenaje de tormenta y terminar en un pequeño riachuelo. El riachuelo fluiría hasta llegar a un río más grande y la gota empezaría de nuevo su viaje hacia el océano.

Si nada interfiriese en este proceso, el viaje de la gota hacia el océano sería rápido, o al menos llegaría a un lago en donde podría evaporarse de nuevo y ser enviada otra vez al aire. Pero, con millones de personas que necesitan agua para casi todo, es muy probable que nuestra gota termine siendo recogida y usada antes de que regrese al mar.

Mucha del agua superficial es usada para irrigación. También mucha más agua es usada por las plantas generadoras de energía para enfriar equipo eléctrico. Desde ahí, la gota podría viajar hasta la torre de enfriamiento para ser evaporada. Esto podría ofrecerle a la gota un viaje rápido otra vez hacia la atmósfera cambiando de nuevo su forma a vapor. Posiblemente un pueblo bombee la gota fuera del río y la lleve adentro de un tanque de agua. Desde ahí, la gota podría ir a ayudarle a usted a lavar sus trastes, ayudar a apagar un incendio, regar una planta de tomates, o ser usada en el sanitario de su baño. También la planta de acero local podría tomar la gota, o terminar ésta siendo usada en un trapeador y limpiar un restaurante elegante. Las posibilidades no tienen fin -- pero ésto no le importa a la gota, porque eventualmente irá a parar de nuevo dentro del ambiente. Desde ahí, continuará su ciclo hacia las nubes y posteriormente de nuevo bajará de ellas y en esa ocasión posiblemente termine en un vaso de agua que el Presidente de los Estados Unidos vaya a beber.

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¿Cuánta agua hay sobre (y dentro) de la Tierra?

La Tierra es un lugar con mucha agua. Cerca del 70 porciento de la superficie de planeta está cubierta de agua. El agua también existe en el aire en forma de vapor y en el suelo como hidratante de la tierra y en los acuíferos. Debido al ciclo del agua el suministro de agua de nuestro planeta está constantemente en movimiento, de un lugar a otro y de una forma a otra. ¡Todas las cosas de la tierra sufrirían deterioro si no existiera el ciclo del agua!

Cuando usted ve el agua a su alrededor, usted ve agua en los arroyos, ríos, y en los lagos. A esta agua se le conoce como "agua superficial." Cuando la lluvia cae, llena estos ríos y lagos. Pero, ¿cómo explicaría usted que sigue fluyendo agua en los ríos después de semanas sin lluvia? ¿Cómo explicaría usted el agua corriendo sobre esta entrada de automóviles en un día que no llovió? La respuesta es que el agua de nuestros suministros es mucha más que el agua superficial, ya que se encuentra gran cantidad de agua subterránea bajo nuestros piés.

Aunque usted observe agua únicamente en la superficie de la Tierra, hay mucha más agua que permanece adentro en la tierra que en la superficie. Es más, una parte del agua que usted vé fluyendo en los ríos, viene de filtraciones del agua subterránea, la cual se deposita en los ríos. El agua de la precipitación pluvial se filtra dentro de la tierra y recarga los mantos acuíferos, y al mismo tiempo el agua de los acuíferos subterráneos recarga a los ríos a través de filtraciones.

A los humanos les gusta que ésto ocurra, porque las personas hacen uso ambos dos tipos de agua. En los Estados Unidos en 1995, la gente usó cerca de 321 miles de millones de galones por día de agua superficial y cerca de 77 miles de millones de galones por día de agua subterránea. Este hecho subestima la importancia del agua subterránea, ya que no sólo el agua subterránea ayuda a mantener nuestros ríos y lagos llenos, sino que también provee agua a personas en lugares donde el agua visible es escasa, como en los pueblos asentados en desiertos en la parte oeste de los Estados Unidos.


Cuánta agua hay sobre (y dentro) de la Tierra? He aquí algunas cifras:

El volumen total de agua del planeta equivale a 326 millones de millas cúbicas (una milla cúbica es un cubo inmaginario (una caja cuadrada) que mide una milla por cada lado). Una milla cúbica de agua equivale a más de un trillón de galones.

Cerca de 3,100 millas cúbicas de agua, la mayor parte en forma de vapor, se encuentra en cualquier momento en la atmósfera. Si todo este vapor se precipitase en forma de agua en toda la Tierra, ésta sería cubierta en su totalidad por solo una pulgada de agua.

Los Estados Unidos reciben un volumen total promedio de 4 millas cúbicas de precipitación pluvial cada día.

Cada día, 280 millas cúbicas de agua se evaporan o transpiran dentro de la atmósfera.

Si toda el agua de la tierra cayese sobre los Estados Unidos, los cubriría con un espesor de 90 millas.

La mayor parte del agua fresca de la Tierra se guarda dentro de ésta, más que la que se encuentra disponible en los lagos y ríos. Más de 2,000,000 millas cúbicas de agua fresca permanecen en la Tierra, la mayor parte se encuentra a milla y media de la superficie. En contraste con las 60,000 millas cúbicas de agua que permanecen como agua fresca en lagos, mares tierra adentro,\ y ríos. Pero si usted realmente quiere encontrar agua fresca, la mayor parte se encuentra depositada en las 7,000,000 millas cúbicas de agua que se encuentran en los glaciares y capas de hielo, principalmente en la región polar y en Groenlandia.

Información sobre esta página se encuentra en "El Ciclo Hidrológico (Panfleto), U.S. Geological Survey, 1984"

¿En dónde se encuentra el agua en la tierra?

Sí, ¡La Tierra está haciendo un acto de balanceo con el Agua!

El agua siempre se está moviendo alrededor, a través y sobre la Tierra en forma de vapor, agua líquida y hielo. Aún más, el agua está continuamente cambiando de forma. La Tierra es un "sistema cerrado," como un invernadero. Esto significa que la Tierra ni gana ni pierde mucha materia, incluyendo agua. Algo de esta materia, como los meteoros del espacio, son capturados por la Tierra, sin embargo, substancias de la tierra no pueden escapar al espacio exterior. Esto es muy cierto con respecto al agua. Esto significa que la misma agua que existía hace millones de años en la Tierra, aún es la misma. Gracias al ciclo del agua, la misma agua está siendo reciclada continuamente alrededor del mundo. Es muy posible que el agua que usted está bebiendo con su comida, fue usada una vez por un dinosaurio al darle un baño a su bebé.

Acción Capilar

Aún cuando usted nunca haya escuchado sobre acción capilar, de todas maneras es importante en su vida. La acción capilar es importante para mover el agua (y todas las cosas que están disueltas en ella). Se define como el movimiento del agua dentro de los espacios de un material poroso, debido a las fuerzas de adhesión y a la tensión de la superficie.

La acción capilar ocurre porque el agua es pegajosa -- las moléculas del agua se pegan unas a otras y a otras substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánico y la tierra. Ponga una toalla de papel dentro de un vaso de agua y el agua se le "pegará" a la toalla de papel. Aún más, empezará el agua a moverse hacia arriba de la toalla hasta que el jalón de la gravedad sea mucho para ella y no pueda continuar.

Esto es más importante de lo que usted piensa:

Cuando usted vierte un vaso de agua en la mesa de la cocina, se forma una tensión superficial que mantiene al líquido en un charquito sobre la mesa, en lugar de una mancha delgada y grande que se extienda hasta el piso. Cuando usted coloca la toalla de papel sobre el agua, el líquido se adhiere a las fibras de la toalla.
Las plantas y los árboles no podrían crecer sin acción capilar. Las plantas ponen las raíces dentro de la tierra y éstas son capaces de llevar agua de la tierra hacia la planta. El agua, que contiene nutrientes disueltos, químicos y minerales se introduce dentro de las raíces y empieza a elevarse por dentro de los tejidos de la planta. Al momento que la molécula de agua #1 empieza a subir, ésta jala a la molécula de agua #2, quien a su vez, por supuesto, jala a la molécula de agua #3, y así sucesivamente.
Piense en los más pequeños vasos sanguíneos de su cuerpo -- sus capilares. La mayor parte de su sangre es agua y la acción capilar ayuda a la acción de bombeo que ejecuta su corazón al mantener su sangre moviéndose dentro de sus vasos sanguíneos.

Sedimento en suspensión

Sedimento en suspensión es la cantidad de tierra que se encuentra moviéndose en un arroyo y depende en gran parte de la velocidad del flujo del agua, ya que la rapidez de la corriente levanta y mantiene suspendida la tierra más que el flujo con velocidad menor. Durante las tormentas, la tierra se escurre de los bancos del río hacia el arroyo. La cantidad que se escurre dentro del río depende del tipo de tierra que se encuentre en la cuenca hidrológica y la vegetación alrededor del río.

Si se remueve tierra a lo largo de un arroyo y no se toman medidas de protección, entonces exceso de sedimiento puede dañar la calidad del agua de un arroyo. Posiblemente usted haya visto esas cercas chicas de plástico que los constructores ponen en los límites de los terrenos en los que se encuentran trabajando. Estas cercas de fango son colocadas para que atrapen el sedimento durante las tormentas y no permitan que se derrame y deposite en un arroyo, ya que el sedimento en exceso puede dañar los riachuelos, arroyos, lagos y depósitos de agua.

Agua dura

La cantidad de calcio y magnesio disueltos en el agua determina su "dureza." La dureza del agua varía de acuerdo a cada región geográfica. Si usted vive en una área en donde el agua es "suave," (que contiene únicamente sólidos pequeños disueltos) entonces la dureza del agua en realidad no es muy importante para usted. Sin embargo, si usted vive en la Florida, New Mexico, Arizona, Utah, Wyoming, Nebraska, South Dakota, Iowa, Wisconsin, o Indiana, en donde el agua es relativamente dura, entonces usted notará que le es difícil obtener espuma cuando se lava sus manos o su ropa. Así mismo, industrias ubicadas en estas áreas, posiblemente tengan que invertir dinero en tratamientos que suavicen el agua que usan, ya que el agua dura puede dañar el equipo que usan. El agua dura ¡también puede acortar la vida de telas y ropa! ¿significa ésto que estudiantes que viven en áreas que tienen el agua dura se visten "a la moda" más frecuentemente ya que tienen que reemplazar su ropa debido a que el agua se las deteriora?

Oxígeno disuelto

Aunque las moléculas del agua contienen un átomo de oxígeno, este oxígeno no está disponible para los organismos acuáticos que viven en nuestras aguas. Una pequeña parte de oxígeno, cerca de diez moléculas por un millón de partes de agua, se encuentra disuelta en el agua. Este oxígeno disuelto es primordial para la vida de los peces y la fauna del plankton.

Un flujo rápido de agua, tal como se encuentra en un arroyo de montaña, o un río grande, tiende a contener mucho oxígeno disuelto, mientras que el agua estancada contiene poco oxígeno. La bacteria existente en el agua puede consumir oxígeno al pudrirse la materia orgánica. Por lo tanto, materia orgánica en exceso en los lagos y ríos puede hacer que se escasee el oxígeno existente en el agua. La vida acuática tiene grandes problemas para poder sobrevivir en agua estancada que tiene materia orgánica pudriéndose, especialmente durante el verano cuando los niveles de oxígeno disuelto se encuentran en sus niveles estacionales más bajos.

Midiendo la turbulencia

Medidores de turbulencia modernos (fotografía de la izquierda) están empezando a ser instalados en los ríos para proporcionar información al instante sobre la turbulencia del agua. La fotografía del lado derecho muestra un acercamiento del medidor. El tubo largo es el sensor de turbulencia; mide la turbulencia del agua encendiendo una luz adentro de la corriente y midiendo cuánta luz se refleja en el sensor. El tubo pequeño contiene un sensor para medir la conductividad de la electricidad en el agua, la cual es influenciada por la materia sólida disuelta (los dos agujeros) y un aparato para medir la temperatura (la varilla de metal).

Turbulencia

La turbulencia indica la cantidad de materia sólida suspendida en el agua y se mide por la luz que se refleja a través de esta materia. A mayor intensidad de luz dispersa, mayor nivel de turbulencia. La materia que causa turbulencia en el agua incluye:

arcilla
fango
materia orgánica e inorgánica pequeña
componentes de color orgánicos solubles
plankton
organismos microscópicos
La turbulencia hace que el agua pierda su trasparencia y sea opaca. La fotografía de la izquierda muestra agua muy turbia de un tributario (en donde probablemente se están llevando a cabo trabajos de construcción) fluyendo hacia agua menos turbia del Río Chattahoochee en Atlanta, GA en los Estados Unidos. La turbulencia se reporta en unidades nefelométricas (NTU por sus siglas en Inglés). Durante períodos de flujo bajo (flujo normal), muchos ríos llevan agua de un color verde claro y las turbulencias son bajas, usualmente menos de 10 NTU. Durante una tormenta, partículas de la tierra de los alrededores se introducen al río, originando que el agua se ponga de color café (por el lodo), lo cual indica que el agua tiene valores de turbulencia altos. Así mismo, durante flujos altos, las velocidades del agua se incrementan igual que los volúmenes del agua, lo cual propicia que la misma velocidad del agua revuelva las materias suspendidas en el fondo del arroyo, causando turbulencias mayores.

Conducción específica

Conducción específica, también conocida como conductividad, es la medición de la habilidad del agua para transportar corriente eléctrica. Depende en gran medida en la cantidad de materia sólida disuelta en el agua (como la sal). Agua pura, como el agua destilada, puede tener muy poca conductividad y en contraste, agua de mar tendrá una conductividad mayor. El agua de lluvia frecuentemente disuelve los gases y el polvo que se encuentran en el aire y por lo tanto, tiene una conductividad mayor que el agua destilada. La conductividad específica es una medida importante de la calidad del agua, ya que indica la cantidad de materia disuelta en la misma.

Frecuentemente en las escuelas los estudiantes llevan a cabo un experimento: Conectan una batería a un foco y dos alambres se conectan desde la batería hasta un recipiente de vidrio que contiene agua. Cuando los alambres se ponen dentro del recipiente conteniendo agua destilada, la luz del foco no se enciende. Pero cuando los alambres se ponen dentro del recipiente conteniendo agua salada (salina), el foco se enciende. En el agua salina, la sal disuelta libera electrones que permiten que el agua sea conductora de corriente eléctrica.

pH

El pH es una medida que indica la acidez del agua. El rango varía de 0 a 14, siendo 7 el rango promedio (rango neutral). Un pH menor a 7 indica acidez, mientras que un pH mayor a 7, indica un rango básico. Por definición, el pH es en realidad una medición de la cantidad relativa de iones de hidrógeno e hidróxido en el agua. Agua que contenga más iones de hidrógeno tiene una acidez mayor, mientras que agua que contiene más iones de hidróxido indica un rango básico.

Ya que el pH puede afectarse por componentes químicos en el agua, el pH es un indicador importante de que el agua está cambiando químicamente. El pH se reporta en "unidades logarítmicas," como la escala de Richter, usada para medir la intensidad de los terremotos. Cada número representa un cambio de 10 veces su valor en la acidez/rango normal del agua. El agua con un pH de 5, es diez veces más ácida que el agua que tiene un pH de seis.

La contaminación puede cambiar el ph del agua, lo que a su vez puede dañar la vida animal y vegetal que existe en el agua. Por ejemplo, el agua que sale de una mina de carbón abandonada puede tener un pH de 2, que representa un nivel alto de acidez, y obviamente ¡dañará a los peces que irresponsablemente se atrevan a vivir en ella! Usando la escala logarítmica, el agua que sale de esta mina puede tener hasta 100,000 veces más acidez que el agua neutral -- por lo tanto, ¡mantángase fuera de minas abandonadas!.

Temperatura del agua

La temperatura del agua no es sólo importante para los que se dedican a la natación o a la pesca, pero también para las industrias y aún los peces y las algas. Mucha agua se utiliza para enfriar las plantas generadoras de energía que producen electricidad Estas plantas necesitan enfriar el agua y generalmente la liberan posteriormente al ambiente más caliente que en su estado normal. La temperatura de esta agua que se regresa, puede dañar la vida acuática. También puede afectar la habilidad del agua para retener oxígeno y la habilidad de los organismos para resistir ciertos tipos de contaminantes.

Significado de la calidad del agua

Los resultados que se obtienen de la medición de una muestra de agua son menos importantes que las variaciones que se pueden observar durante un determinado periodo de tiempo. Por ejemplo, si usted mide el pH de un riachuelo cercano a su casa o su escuela y encuentra que el nivel es de 5.5, usted puede pensar que, "¡esta agua sí está ácida!" Sin embargo, un pH de 5.5 puede ser "normal" para ese riachuelo. Esto es similar a la temperatura corporal, que en mi caso personal lo normal es cerca de 97.5 grados Fahrenheit, sin embargo la temperatura corporal de 98.6 grados Fahrenheit en un niño que cursa el tercer año de primaria es "normal". Igual que en la temperatura corporal, si el pH del riachuelo empieza a cambiar, entonces usted puede sospechar que algo está ocurriendo que afecta la acidez del agua y posiblemente también la calidad. Debido a todo lo anterior, muy frecuentemente los cambios en la medición del agua son en realidad más importantes que los niveles de pH encontrados en determinado momento.

El pH no es la única medición de la calidad del agua que se puede llevar a cabo, también existen otras:

Temperatura pH Conducción específica Turbulencia
Oxígeno disuelto Hardness Sedimento en suspensión

Propiedades Físicas del Agua

El agua es la única substancia natural que se encuentra en sus tres estados -- líquida, sólida (hielo) y gaseosa (vapor) -- a las temperaturas encontradas normalmente en la Tierra. El agua de la Tierra está cambiando constantemente y siempre está en movimiento.
El agua se congela a 0o grados Celsius (C) y hierve a 100o C (al nivel del mar). Los puntos de congelamiento y ebullición son la base para medir la temperatura: 0o En la escala Celsius está el punto de congelamiento del agua, y 100o es el punto de ebullición del agua. El agua en su forma sólida, hielo, es menos densa que en su forma líquida, por eso el hielo flota.
El agua tiene un alto índice específico de calor. Esto significa que el agua puede absorber mucho calor antes de empezar a calentarse. Es por esta razón que el agua es muy valiosa como enfriador para las industrias y para el carburador de su automóvil. El alto índice específico de calor del agua también ayuda a regular el rango de cambio de la temperatura del aire, y ésta es la razón por la cual la temperatura cambia gradualmente (no repentinamente) durante las estaciones del año, especialmente cerca de los océanos.
El agua tiene una tensión superficial muy alta. Esto significa que el agua es pegajosa y elástica y tiende a unirse en gotas en lugar de separarse en una capa delgada y fina. La tensión de la superficie es la responsable acción capilar, de que el agua pueda moverse (y disolver substancias) a través de las raíces de plantas y a través de los pequeños vasos sanguíneos en nuestros cuerpos.
Estas son algunas de las propiedades del agua:
Peso: 62.416 libras por pié cúbico a 0°C
Peso: 61.998 libras por pié cúbico a 38°C
Peso: 8.33 libras/galón, 0.036 libras/pulgada cúbica
Densidad: 1 gramo por centímetro cúbico (cc) a 39.2°F, 0.95865 gramo por cc a 100°C

Las propiedades químicas del agua

Usted probablemente sabe que la descripción química del agua es H2O. Como se muestra en el diagrama de la izquierda, un átomo de oxígeno liga a dos átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se "unen" a un lado del átomo de oxígeno, resultando en una molécula de agua, teniendo una carga eléctrica positiva en un lado y una carga negativa en el otro lado. Ya que las cargas eléctricas opuestas se atraen, las moléculas de agua tienden a atraerse unas a otras, haciendo el agua "pegajosa," como lo muestra el diagrama del lado derecho.

Cuando las moléculas de agua se atraen unas a otras, se unen. Esta es la razón del porqué se forman las gotas. Si no fuese por la gravedad de la Tierra, una gota de agua tendría forma redonda.

Al agua se le llama el "solvente universal" porque disuelve más substancias que cualquier otro líquido. Esto significa que a donde vaya el agua, ya sea a través de la tierra o a través de nuestros cuerpos, lleva consigo valiosos químicos, minerales y nutrientes.

El agua pura es neutral pH. de 7, lo que significa que no es ácida ni básica.

LOS POLÍMEROS

LOS POLÍMEROS

Proteínas, celulosa y almidón son materiales que han estado con el hombre desde siempre, así como en árboles, arbustos y plantas de todo tipo han estado las resinas y la lignina. A pesar de ello el hombre no cobró conciencia de su importancia y tal vez ni siquiera de su existencia, sino hasta hace menos de un siglo. Por esta razón, estos compuestos no fueron protagonistas centrales de esa época de empirismo de los materiales.

Todo parece indicar que estos materiales fueron descubiertos por el hombre cuando éste ya habitaba América. A nuestro continente le correspondió ser el escenario de la aparición de los polímeros.

Se tiene información de que durante su segundo viaje a América, Cristóbal Colón quedó maravillado al ver que los nativos jugaban con una bola negra cuya elasticidad era realmente notoria. Los nativos se referían a este material con un vocablo parecido a "koo-choo", que se transformó en "caucho", nombre que hasta la fecha se usa en varios países de habla hispana a excepción de México, donde lo denominamos hule, de la voz nahua ulli, de donde proviene también el nombre que se ha dado a la cultura olmeca, voz que significa "habitante del país del hule".

En México, además de la planta Castilla elastica Cerv. —la usada por los antiguos mexicanos—, existe un arbusto que produce hule de muy buena calidad: el guayule.

Este material, cuyas características más notables son la impermeabilidad y la elasticidad, es producido por más de 1 000 plantas distintas. Las principales de ellas son la Hevea brasiliensis, que abunda en el valle del Amazonas (Brasil); el guayule que ya mencionamos; el llamado árbol de la goma en la India, que es una especie de higuera, y otros árboles y enredaderas del África. A partir de 1875 existieron plantíos de Hevea en Ceilán, Málaga, Sumatra, Java e Indochina.

El hule se obtiene del látex que segregan estas plantas al hervir su corteza. Este látex contiene diminutas partículas que van creciendo bajo la acción del calor. Éste es propiamente el hule.

Este capítulo distaría aún más de ser completo si se omitiera uno de los materiales más antiguos y más bellos que vino a satisfacer una de las demandas más perentorias de la humanidad y que aún en nuestros días goza de especial aprecio. El material que ha requerido tanto preámbulo para su presentación es la seda. Cuenta la leyenda, ignoro si se conoce la historia, que en el siglo XXVI a.C. la princesa Liu-Tsu, que al casarse con el emperador Huang-Ti tomó el nombre de Si-Ling-Chi, ideó tejer las hebras que hilaban en sus capullos los gusanos de seda.

Por mucho tiempo esta "tecnología" permaneció en poder exclusivo de China, de donde pasó a India, Persia y Japón. Posteriormente se conoció en Roma y llegó a Grecia con anterioridad a Alejandro Magno. El cultivo del gusano de seda llegó a España en el siglo VIII, a Sicilia y a Nápoles en el siglo XII y a Francia en el siglo XVII. Se han hecho muchas tentativas para criar gusanos de seda en otras zonas de Europa y América, pero sin mayor éxito.

En esta revisión somera que hemos hecho del concepto de material y su evolución a través del tiempo queda, entre otras cosas, plenamente justificado el no haber dado una definición precisa de lo que es un material, ya que, como hemos visto, todos tenemos una idea intuitiva de lo que esto es.

LA EDAD DEL BRONCE

LA EDAD DEL BRONCE

Abarcó todo el segundo milenio y parte del primero a.C. La importancia del cobre y del bronce (aleación de cobre y estaño), radica sobre todo en la reorganización básica de la estructura social y económica que su adopción trajo consigo. Dada la escasez de los yacimientos de cobre y más aún de los de estaño y oro, se inició un gran comercio de estos metales con anterioridad a la existencia de la industria del bronce, de modo que las rutas comerciales se hicieron no sólo para transportar minerales y productos acabados sino también para un muy intenso intercambio de ideas de otro tipo. En el Neolítico, las comunidades campesinas aisladas continuaron su género de vida; en la Edad del Bronce se establecieron contactos con comunidades vecinas o alejadas. Los grupos aislados dependieron cada vez más del exterior para equiparse, y de organizaciones sociales poderosas para su seguridad. Nuevas zonas adquirieron importancia, ya fuera porque poseían los minerales básicos, o bien por su excelente situación en las rutas de comercio. Consecuentemente, sus pobladores se enriquecieron, y debido al monopolio del suministro y distribución de los metales se hicieron políticamente fuertes. La conservación de su poder fue debido en gran parte a las armas metálicas que poseían. Al mismo tiempo, la sociedad se fue dividiendo en clases, destacándose la casta guerrera, en cuyas manos estaba la autoridad política.

Simultáneamente, las civilizaciones del Cercano Oriente habían desarrollado el arte de trabajar los metales, de modo que éste fue introducido en Europa donde las culturas minoica y micénica de Creta y Grecia dieron gran impulso al desarrollo de la industria. Ésta se basó en el cobre, el oro y el estaño procedentes de Irlanda, norte y suroeste de Britania, Bretaña, noroeste de España, Bohemia, Hungría, este de los Alpes y norte de Italia. Por otra parte, se comerciaba con el preciado ámbar, por rutas que, desde Jutlandia, ascendían por los ríos Elba y Saale hasta la Europa central, el paso Brennero y bajaban por el río Po hasta el Adriático. Así se constituyó el eje de una complicada red comercial que iba de Irlanda al Mediterráneo y de España a Escandinavia.

De esta manera surgió la primera comunidad de artesanos del bronce, altamente desarrollada y, podría decirse, de carácter internacional. En esta comunidad, el secreto de manejar el bronce pasaba de generación en generación. Al mismo tiempo, se desarrollaron métodos de minería, aleación y fundido, conocimientos que se extendieron muy rápidamente.

En el inicio de la Edad del Bronce los materiales se emplearon, más que en los utensilios de valor económico directo, en la fabricación de puntas de lanza, dagas y espadas cortas, hachas que probablemente eran a la vez armas y objetos de culto y herramientas, así como en la confección de ornamentos personales.

Por lo que toca a la construcción, el monumento más impresionante de esta época es el extraordinario santuario de Stonehenge, consagrado al Sol. La habilidad mostrada en su construcción confirma que hubo contactos entre los ricos jefes guerreros de Wessex (Inglaterra) y la Grecia micénica. La idea de templos abiertos procede, sin embargo, de las tradiciones autóctonas de finales del Neolítico, mientras que los relieves de hachas en las piedras Stonehenge son un eslabón con Escandinavia, donde se encuentran representaciones similares y el ritual de las hachas asociado con otras formas de simbolismo solar. La creencia de que el Sol recorría el cielo en una lancha o en un carro tirado por caballos se haya reflejada en los grabados de las rocas y en los modelos rituales, aunque no hay indicación de que los objetos de estos cultos fueran considerados dioses con cualidades o formas humanas. El oro y el ámbar, que desempeñaron un papel tan importante en el comercio de la Edad del Bronce, quizá debieron su popularidad a las propiedades religiosas o mágicas que los hombres les atribuían. Aquí cabe recordar que el ámbar frotado con piel de gato fue el origen de lo que ahora conocemos como electricidad.

La caída de la Grecia micénica y la adopción del hierro en substitución del bronce en el Mediterráneo oriental, hacia el año 1000 a.C., originó la decadencia de las viejas rutas comerciales y el colapso de los mercados. Su producción se limitó ahora a atender el consumo local, y por primera vez hubo metal en abundancia para la fabricación de utensilios domésticos, herramientas para artesanías y utensilios para la agricultura

Al mismo tiempo, se adoptó un sistema más avanzado de agricultura sedentaria, basado en el arado y en el cultivo intensivo de tierras acotadas. Con esto se sentaron las bases de la agricultura para los siglos posteriores. Con los nuevos materiales, los vehículos de rueda fueron mejorados y se utilizó el caballo para los viajes y los transportes. Asimismo, apareció la espada larga cortante, que vino a revolucionar el arte de la guerra. Las marcadas divisiones sociales de la Edad del Bronce casi desaparecieron y la mayor riqueza estuvo mejor distribuida entre todos. También se introdujo un nuevo rito funerario en forma de cremación con cementerios y urnas, en los cuales solía haber hasta 300 o 400 sepulturas, sin duda pertenecientes a aldeas enteras. De ahí que a estas culturas se les llamó culturas de las urnas. Fueron ellas las que dominaron el último periodo de la Edad del Bronce en Europa, que va desde el año 1000 hasta el 600 a.C.

Esta fue una época de emigraciones masivas causadas fundamentalmente por dos factores: la expansión territorial de los pueblos de las urnas y un ansia creciente de nuevas tierras.

La gran mayoría de estos desplazamientos fueron debidos, sin duda, al grupo de las urnas, que se situaba al norte de los Alpes y alcanzó gran preminencia durante el siglo VII a.C., gracias a que introdujeron la manufactura del hierro así como a la llegada de una poderosa aristocracia de príncipes guerreros procedentes del este. El hierro, a diferencia de los metales anteriores, repercutió inmediatamente en la economía rural. En comparación con las minas de cobre y de estaño, los yacimientos de hierro eran sumamente abundantes y fáciles de explotar. Por otra parte, el proceso de forja del hierro no requería la técnica especializada de la fundición del bronce, así que cada comunidad pudo tener sus herrerías locales, cuyos productos eran tan baratos que estaban prácticamente al alcance de todas las clases sociales tanto para uso industrial como doméstico. La agricultura se benefició grandemente con el nuevo metal, ya que era de gran utilidad para rejas de arados, hoces, guadañas y podadoras que se utilizaban para la siega de cereales y forrajes para el ganado. Igualmente se hizo posible la fabricación de gran variedad de herramientas nuevas para carpintería y carretería.

La cultura de Hallstatt de la Edad del Hierro surgió de la fusión de los pueblos de las urnas transalpinos con la casta guerrera inmigrante. A esta cultura debemos la aparición de la historia escrita, pues se trata de los celtas citados por Herodoto y los escritores griegos y romanos posteriores. Gracias a estos autores estamos al tanto de los aspectos materiales y económicos de la vida de aquel pueblo, conocemos su lenguaje, sus instituciones sociales y sus ideas religiosas. Los celtas constituyeron la primera verdadera nación de la prehistoria europea; se componían de gran variedad de tribus unidas por un lenguaje, una estructura social y una tradición comunes.

Los grupos de Hallstatt empezaron a ejercer un dominio en una zona muy extensa de Europa durante los siglos VII y VI a.C., y finalmente ocuparon buena parte de Alemania, los Países Bajos y la Britania Meridional, dirigiéndose por el sur de Francia hasta España. Su economía se basó principalmente en la agricultura sedentaria. En las tumbas de los jefes guerreros Hallstatt, se dejaba junto al muerto un carro de cuatro ruedas muy engalanado y toda clase de armas, vasijas de cerámica, alimentos e incluso artículos exóticos que demuestran el alcance de sus tratos comerciales.

DE LA EDAD DE LA PIEDRA AL ACERO

DE LA EDAD DE LA PIEDRA AL ACERO

CUANDO uno se propone escribir sobre algún tema, lo más frecuente es recurrir a los conocimientos previos que sobre los temas relacionados tenga el lector. Pero no es usual que el tema mismo a tratar se considere como bagaje cultural del lector. Otra cosa que se acostumbra es definir de manera inicial los términos que habrán de utilizarse. En este libro romperé con esas tradiciones. Quiero decir con esto que no daré una definición de lo que se entiende por materiales, y recurriré a la noción intuitiva que todos tenemos de lo que es un material.

Puedo tomarme esta licencia con el convencimiento de que, de una u otra manera, cuando se habla de materiales todo mundo tiene una idea de a qué nos referimos. Probablemente esto se ha derivado del importantísimo papel que los materiales han desempeñado en el desarrollo de la civilización. Hagamos pues una somera revisión.

LOS MATERIALES CERÁMICOS

a) El pedernal

Si nos remontamos hasta la aparición del homo sapiens, encontramos justamente la era llamada del Paleolítico Superior, donde podemos observar una destreza considerable en el manejo del pedernal, la madera y algunas fibras vegetales, indudablemente los primeros MATERIALES utilizados por el hombre.

Precisamente en esta época se empiezan a utilizar astas y marfiles, aprovechando que sus propiedades hacían posible el desarrollo de nuevos utensilios para la caza, tales como puntas de lanza, cabezas de arpones, lanzas y quizás arcos de varias piezas.

Gracias a la existencia de estos artefactos y por supuesto de los materiales que los hicieron posibles, se mejoraron los niveles económicos y culturales, pero por otra parte, surgió la necesidad de elaborar herramientas especiales para trabajar estos nuevos materiales. La figura 1 muestra una herramienta primitiva de piedra (¡de hace 1 750 000 años!).

Así, como satisfactor a una demanda de la humanidad, surgió un material que vendría a revolucionar la vida del hombre primitivo: el pedernal.

Este mineral de color amarillento con vetas grisáceas y blancas tiene la propiedad de ser duro y a la vez quebradizo, es decir, difícil de rayar y fácil de fracturar con un impacto. Para aprovechar estas propiedades se desarrolló un alto grado de pericia, por medio de la cual los bordes de largas y estrechas hojas de pedernal eran golpeados, y las herramientas, cuidadosamente conformadas de esta manera, se empleaban para cortar, tallar, taladrar, pulir y raspar.

Al realizar esta tarea, el hombre primitivo observó que cuando se golpeaba el pedernal con ciertas piedras y de cierta manera surgían chispas, hecho que habría de marcar otro gran paso en la historia de la humanidad.

Por este tiempo también hicieron su aparición las herramientas y artefactos compuestos de varias piezas de materiales diferentes, en los que se aprovechaban las propiedades de cada uno de ellos para la función más adecuada a realizar. Las primeras lanzas en las que el mango, la punta y la sujeción eran de materiales distintos son un ejemplo.

Las necesidades humanas no son sólo las de supervivencia. También lo son las expresiones artísticas y de ornato, y los materiales no han permanecido ajenos a ello.

Una muestra de la combinación de materiales diferentes y de gran contenido estético es la que se presenta en la figura 2, que es un cuchillo cuya hoja es de pedernal y su mango de marfil. Los relieves representan a los egipcios del delta del Nilo remontando el curso del río con sus naves; se estima que es anterior al periodo dinástico, es decir, antes del siglo XXX a.C. ¿Cómo se habrán hecho los relieves en el marfil?

Simultáneamente, se empezaron a utilizar principios mecánicos elementales como la rotación y el apalancamiento. Estos adelantos, que ahora nos parecen tan triviales, tuvieron un papel decisivo para el desarrollo futuro de la humanidad, ya que le permitieron adaptar de manera útil su modo de vida a los grandes cambios que representaban el clima, el medio ambiente y la vida silvestre.

Los materiales fueron particularmente favorables al hombre en la búsqueda del alimento que le permitiría sobrevivir. Vivía de la pesca, de la recolección de plantas y frutos y sobre todo de la caza, de la cual obtenía no sólo carne y grasa sino también huesos y astas para herramientas y combustible, es decir, también conseguía materiales. Además, adquiría pieles y tendones para fabricar sus vestidos y tiendas. Con objeto de llevar a cabo la caza de las diferentes especies existentes tenía que desarrollar nuevos equipos, ya que no era lo mismo cazar un mamut que un bisonte, un caballo salvaje, un reno o un ciervo, de manera que tuvo que desarrollar nuevos métodos y equipos especiales para la caza según la especie.

Los hábitos de las distintas presas animales determinaban el modo de vida del hombre y aun su situación. Con frecuencia los poblados eran campamentos provisionales situados cerca de los lugares frecuentados por las distintas presas según la estación, lo que obligaba a que los cazadores fueran de aquí para allá dentro de un territorio determinado. En la actualidad subsiste muy poco de sus frágiles tiendas y abrigos, aunque se han localizado algunos grupos de chozas subterráneas. Particularmente en algunas regiones calizas de Europa, donde existen cuevas naturales, se observa que éstas fueron empleadas como bases permanentes o refugios en el invierno.

De esta misma época se tienen muestras de manifestaciones artísticas en las que se puede observar que la práctica del enterramiento ceremonial de los familiares da cuenta de una creencia en otra vida después de la muerte. La indicación más significativa del desarrollo de ideas mágicas y religiosas, se presenta en el arte del Paleolítico Superior europeo, que se desarrolla tomando formas diversas: alto y bajorrelieves en tallas y grabados sobre herramientas, armas, cantos rodados, esculturas en hueso, astas, marfil y piedras, así como moldeados en arcilla, y lo más notable de todo, tallas y pinturas en los muros y techos de profundas cuevas del centro y sur de Francia y del norte de España. También existen evidencias de que el arco y la flecha fueron las principales armas de caza, y es característico del Mesolítico el uso de puntas de pedernal pequeñas y finas incrustaciones en mangos de madera o hueso. Las comunidades nórdicas europeas se distinguen por el amplio uso que hicieron de la madera como materia prima y por haber introducido el hacha de carpintero.

b)La alfarería (cerámica)

Pasemos ahora a ver cuáles fueron los avances en el Neolítico. Las herramientas de los campesinos de la Europa neolítica se limitaban a hoces, hachas y azadones que eran de pedernal u otra piedra afilada y pulimentada, arte en el cual, como ya lo mencionamos, se alcanzó gran destreza, muy especialmente en el norte de Europa. En el Neolítico surgió en Europa la cerámica. Cada grupo local llegó a tener su propio estilo de vasijas. Casi no había armamento porque las productivas comunidades agrícolas de aquel periodo vivían aisladas y eran prácticamente autárquicas; el comercio se limitaba principalmente al pedernal u otras piedras de alta calidad y ocasionalmente a artículos de lujo. Los proveedores de pedernal y de otras piedras muy probablemente eran especialistas de la comunidad u hombres organizados por su cuenta, que obtenían alimento mediante el trueque de sus productos.

Después del tallado de la piedra, la siguiente destreza (tecnología, diríamos ahora) para manejar materiales inorgánicos fue probablemente la selección y molienda de colores minerales para pigmentos, que fueron utilizados con carácter decorativo o ceremonial, como se muestra en la pintura rupestre reproducida en la figura 3. Es muy notorio en esta época que la gran mayoría de las pinturas sean representaciones de los animales que el hombre cazaba y de los cuales dependía para su alimento y vestido. Antes del Neolítico, en muy pocas ocasiones el hombre primitivo retrató a sus semejantes.

Por lo que toca a lo que podríamos llamar la artesanía doméstica, hay que destacar los tejidos de lino, a veces de muy buena calidad; los trabajos en madera, entre los que destaca la manufactura de tazas y cuencos para uso doméstico, así como la construcción de cabañas y embarcaciones y la cestería y los trabajos con cortezas vegetales y cuero.

LOS METALES

En la búsqueda de piedras útiles para la fabricación de sus primeras herramientas, seguramente el hombre topó con algunos terrones de cobre y de oro maleables, ya que la naturaleza suele proveerlos de esta manera.

Los objetos metálicos más antiguos conformados artificialmente de los que se tiene noticia son unas cuentas de cobre encontradas en el norte de Irak; se calcula como fecha probable de su manufactura entre el octavo y noveno milenio a.C. Al parecer, estas piezas son de cobre natural y fueron conformadas mediante martillo y yunque.

También se tiene información de que en la región de los Grandes Lagos en Estados Unidos los nativos utilizaron cobre natural alrededor del segundo milenio a.C. Por otra parte, existen evidencias de que el hombre manipuló compuestos metálicos con mucha anterioridad a las fechas mencionadas. La figura 4 muestra un antiquísimo jarrón de cerámica decorado con óxidos metálicos. Esta pieza actualmente se encuentra en el Museo de Louvre, París, y data del cuarto milenio a.C.

En la actualidad podemos explicar con bastante claridad cómo ocurrió esto. En la naturaleza, la mayoría de los metales aparecen abundantemente sólo en forma de compuestos minerales, tales como óxidos, carbonatos, sulfatos, etc., es decir, es muy escaso el metal puro, el que aquí llamaremos natural.

En general, estos compuestos no poseen la maleabilidad del metal natural: son de distinta densidad y de colores más llamativos, por lo que indudablemente despertaron la curiosidad del hombre primitivo. En el caso particular del jarrón de Susa que se muestra en la fig. 4 es altamente probable que haya sido elaborado con dos tipos distintos de "cerámica", un barro normal para el cuerpo del jarrón y algunos trozos de piedras diferentes para decorarlo, que resultaron ser óxidos metálicos que al ser sometidos al recocido de todo el jarrón probablemente fueron fundidos o estuvieron muy cerca de serlo. Este procedimiento estaría de acuerdo con la hipótesis de algunos arqueólogos que afirman que el proceso de fundición fue descubierto hacia el año 5 000 a.C. en alguna alfarería. Esta hipótesis es muy plausible y tiene como fundamento lo siguiente:

Para separar el metal del mineral se requiere de temperaturas muy elevadas que no son fáciles de obtener directamente al fuego, mientras que el cocido del barro en las alfarerías se efectúa en hornos que tienen el fuego confinado, donde se alcanzan temperaturas un poco mayores que resultan ser lo suficientemente elevadas para trabajar los óxidos, aunque no lo son para fundir el cobre.

De hecho, aún en la actualidad no es clara la manera en que el hombre empezó a servirse de los metales. Una apreciable cantidad de datos colectados por los arqueólogos y que se muestran resumidos en el cuadro 1 parecen sugerir que el hombre empezó por "golpear y martillar" el oro y el cobre nativos o el hierro de los meteoritos, pero no comprendió la utilidad y carácter de estos nuevos materiales hasta que aprendió a fundir y moldear algunos de ellos. Indudablemente que el paso crucial fue el descubrimiento de la fundición, lo cual hizo del cobre el primer metal industrial y propició el veloz descubrimiento del plomo, la plata, el estaño y probablemente el hierro