La vela: un pozo de ciencia y tecnología

Empecemos con un experimento: encender un trozo de cera (parafina) con un fósforo. Es imposible. Se debe a que a la temperatura que alcanza la parafina, antes de apagarse el fósforo, no se emiten suficientes vapores inflamables. La cera arde a una temperatura próxima a su punto de ebullición. Para la parafina, entre 350 y 430°C. Esta propiedad es la que permite, sin problema de incendio, almacenar las velas indefinidamente.

El corazón de la vela es la mecha. Está hecha de hilos de algodón trenzado con algo de parafina absorbida, Debido a que su capacidad calorífica es muy pequeña, su temperatura puede elevarse con un fósforo, en sólo un segundo, hasta los 400ºC que necesita la parafina para arder y producir la llama. La cera derretida debajo de ella, por acción capilar, sube por la mecha y es el combustible que la mantiene viva. Todo esto se observa al encender la vela: al principio la llama es grande, luego disminuye su tamaño por falta de combustible y, finalmente, adquiere el estado normal cuando se derrite una pequeña capa de cera.

La llama exige que ocurra la vaporización de la cera, la producción de fragmentos de hidrocarburos gaseosos y partículas de carbón sólido ('hollín') y, finalmente, que las partículas de carbón se quemen en su cono luminoso. Si la combustión es incompleta por falta de oxígeno o, si una ráfaga de viento disminuye la temperatura de la llama por debajo de 1000°C, se desprende hollín. Además, la vela nos enseña que el calor de la combustión es mucho mayor que el calor de fusión y el calor de vaporización juntos. También nos enseña que la llama tiene un buen suministro de oxígeno y una buena eliminación de los productos de la combustión. Eso se debe a la convección natural que, en la llama, es muy eficiente.

La temperatura de la llama en el cono luminoso es de unos 1200 °C. Sin embargo, más del 80% del calor se pierde en la convección y lejos de la llama. El 20% restante está relacionado con la radiación luminosa que emiten las partículas de carbono a 1200 ºC.

Pero esta emisión no proporciona una iluminación muy eficiente. Un cálculo sencillo (para expertos) nos dice que la posición del máximo de la emisión de luz de la vela no coincide con la del máximo de la sensibilidad ocular. La conclusión es inevitable: la vela es una fuente de luz muy ineficiente pero una fuente de ciencia muy interesante.