Usos y Aplicaciones de la CAL

La cal en sus diferentes variantes es uno de los químicos más antiguos que el hombre procesó y uno de los más utilizados actualmente, su desempeño en multitud de aplicaciones le ha valido el título de “químico versátil”; sus bastas aplicaciones abarcan desde la agricultura, la refinación de un gran número de metales así como la captación de iones radiactivos, se utiliza como lubricante en la perforación de pozos de extracción de petróleo y gas, que a su vez quedan estabilizados al endurecer sus paredes por sus efectos de fraguado, por otro lado, ha sido uno de los materiales de construcción que permitió al hombre crear sus grandes civilizaciones dando lugar a majestuosas edificaciones desde pirámides y palacios, hasta puentes, acueductos y caminos.
Actualmente, sus aplicaciones se han diversificado a la remediación ambiental, utilizándose prácticamente en el tratamiento de aguas contaminadas, de gases exhaustos de procesos industriales y suelos contaminados por orgánicos o metales pesados -incluyendo los derrames de petróleo-. Forma parte de una enorme cantidad de procesos industriales, los cuales no serían económicamente factibles de no ser por éste “químico natural”, incluidos: la refinación del acero, aluminio y cobre, así como la fabricación de pulpa y papel, vidrío y un sinnúmero de procesos de síntesis química.
Y no deja de ser esa “cal” tan popular en nuestra cultura que nos permite disfrutar de las tortillas por medio del proceso de nixtamalización, pintar nuestros árboles para protegerlos y delinear nuestros campos de futbol.

Minería metálica (oro, plata)

En los procesos de extracción de metales preciosos en particular oro y plata, que generalmente se encuentran ligados al zinc y plomo, la cal se utiliza en la formación de las pilas de lixiviación para darle consistencia granular al material y para elevar el pH: lo anterior se logra mezclando los materiales triturados de la mina en un tambor rotatorio junto con la cal y generalmente cemento, a continuación se forman las pilas y se les agrega cianuro de sodio el cual forma los complejos respectivos con el oro y la plata que en valores de pH elevados no se volatilizan, evitando cualquier riesgo ambiental en la mina. Por otro lado el elevado pH permite solubilizar mejor los metales y la cal resulta en los análisis costo/beneficio la mejor opción de material alcalinizante, además es también utilizada con el mismo propósito en las lagunas de concentración debido a que dichas lagunas deben permanecer a un pH alrededor de 10, -se destaca que el óptimo para el proceso es 10.3-.
Industria Siderúrgica y Metalúrgica (aluminio/cobre)

Una de las principales aplicaciones industriales de la cal se encuentra en las plantas siderúrgicas, se utiliza como fundente básico, reduce la temperatura de fusión y mantiene la escoria líquida, captura el azufre, reacciona con los silicatos y elimina el fósforo; una vez formada la escoria, la misma flota sobre el acero líquido permitiendo su eliminación, dichas escorias posteriormente pueden ser utilizadas para fabricar cementos especiales denominados de la misma manera cementos de escoria.

También se utiliza la cal hidratada para proteger el fierro esponja y evitar su oxidación a la intemperie, del mismo modo la mayoría de los productos intermedios dentro de las plantas siderúrgicas se protegen de las condiciones ambientales.

En una serie de industrias metalúrgicas -destacando la de aluminio y cobre-, la cal es utilizada directamente en los procesos de fundición, concentración y refinación de dichos metales, gracias a su capacidad de reacción con los compuestos indeseables en los mismos, normalmente se utilizan cales vivas de muy alta pureza y reactividad que permiten optimizar dichos procesos y facilitan el control y operación de los mismos.

En una serie de industrias metalúrgicas destacando la de aluminio y cobre, la cal es utilizada directamente en los procesos de fundición, concentración y refinación de dichos metales, gracias a su capacidad de reacción con los compuestos indeseables en los mismos, normalmente se utilizan cales vivas de muy alta pureza y reactividad que permiten optimizar dichos procesos y facilitan el control y operación de los mismos.

Industria del vidrio

El vidrio es una mezcla compleja de sílice, álcalis y cal, dicha mezcla se procesa de 1200°C a 1800°C, la cal sirve como estabilizante de la mezcla y forma compuestos que dan como resultado el vidrio tal como lo conocemos, si las materias son puras el vidrio es transparente y su contenido de cal viva se encuentra en el rango de 16% a 25%, dependiendo de su aplicación se tratará de una mezcla para hacer vidrio plano con usos generales, de mezclas para generar fibra de vidrio o se agregarán componentes para darle propiedades especiales como es el caso del aluminio que confiere al vidrio resistencia al choque térmico y lo hace refractario; a su vez si se agregan componentes minerales como el cobalto, el fierro o el boro, el vidrio adquirirá coloraciones azules, amarillas o cafés respectivamente, la cal permite también que dichas coloraciones se distribuyan homogéneamente a través de la matriz del vidrio.

Acuicultura

La cal es ampliamente utilizada en las granjas acuícolas de diferentes giros, ya que existen las de crustáceos (camarón y langostino, principalmente), las de moluscos, (ostión, mejillón y ostras) y las de peces -tanto especies de agua dulce como salada-.

En el caso de los crustáceos se utiliza como un agente de desinfección y control de patógenos teniendo un lugar destacado la eliminación del virus del Taura, que ataca a los crustáceos con altos índices de mortalidad durante su estancia en los estanques, también es utilizada en los cambios de ciclo para desinfectar los lodos del fondo de los estanques y prepararlos para ciclos posteriores, su utilización tiene efectos directos en la velocidad de crecimiento de los crustáceos -acelerándola-, además de fortalecer su cutícula y protegerlos de vectores dañinos durante la muda de la misma.

En el caso del cultivo de moluscos y peces, además de la protección contra vectores infecciosos provee una fuente de calcio asimilable esencial, debido a la demanda del elemento por parte de la biomasa de los estanques, acelera los ciclos de los mismos logrando mayor productividad y mayores tallas de las especies y generando calidades de agua que permiten su rehúso y reciclado.

Agricultura

Su utilización primordial es para neutralizar la acidez del suelo, generalmente se utiliza cal hidratada o carbonatos de calcio molido (caliza), pero en casos de severa acidez (ph<5) es perfectamente factible la utilización de cal viva -pulverizada- con la debida supervisión. En suelos agrícolas la acidez se genera por la utilización de fertilizantes, aparte de ser de naturaleza ácida, los mismos generan subcompuestos de carácter ácido que liberan el aluminio intercambiable del suelo, haciéndolo nocivo para cualquier tipo de vegetal, al corregir el pH del suelo no sólo se evita el problema del aluminio, sino que se liberan los excedentes de nitrógeno y fosforo remanentes en el suelo, permitiendo su utilización por las plantas de manera que es de esperarse -uno o dos- ciclos de cosechas en los que no es necesaria la aplicación de fertilizantes, la cal agrícola no tiene sustitutos ya que los fertilizantes no aportan en ningún caso calcio al suelo y es un elemento que prácticamente todos los cultivos lo desgastan del mismo, la corrección del pH de los suelos agrícolas trae consigo un incremento notable de la productividad y una sanidad vegetal superior.

Por otro lado, si se utilizan cales dolomíticas (con magnesio) no sólo se neutraliza la acidez del suelo y se evitan los problemas relacionados con el aluminio intercambiable, sino que al mismo tiempo se aporta de una manera importante, contenidos de magnesio aprovechable -que es esencial para los cultivos, ya que es el núcleo de la molécula de la clorofila-, con lo que se evita la adición de quelatos de magnesio foliares que resultan antieconómicos y que no aportan los otros beneficios mencionados.

Por último, los mismos beneficios se han desarrollado en los cultivos hidropónicos, con la diferencia de que se utilizan cales micronizadas con tallas por debajo de las 30 micras que aportan un control microbiano y sirven como nutrientes esenciales a los vegetales.

  • Neutralización de suelos ácidos
  • Aportante de MgO
  • Hidroponia
Construcción

Una de las aplicaciones más tradicionales y difundidas de la cal es su utilización en la construcción; de hecho, durante siglos fue uno de los pocos cementantes conocidos por el hombre. En México podemos asegurar sólo por nombrar algunos casos que todas las ciudades coloniales fueron construidas con este material. Su uso ha resurgido con mayor fuerza en la construcción moderna y extiende sus aplicaciones adaptándose a las técnicas y materiales actuales, su vigencia se debe a las propiedades que confiere cuando se combina con diversos materiales y a la durabilidad de los mismos; sin embargo, son tan particulares sus aplicaciones que es preciso detallar una a una para poder distinguir las ventajas que ofrece según sea el caso, lo que sí podemos afirmar es que se trata de un material que adecuadamente utilizado repercute positivamente en la disminución de los costos, eliminación de vicios ocultos y mejoramiento del desempeño de las estructuras, además de apegarse a los requerimientos de sustentabilidad -hoy- tan necesarios para asegurar que las construcciones tengan el menor impacto ambiental posible.

Principales aplicaciones de la cal en la construcción

Restauración del Patrimonio Nacional

Debido a que la cal es uno de los primeros materiales de construcción utilizado por el hombre y uno de los primeros cementantes fabricados por el mismo, no resulta extraño que prácticamente todas las grandes civilizaciones basaran sus construcciones en el conocimiento de ésta. Las culturas prehispánicas en México construyeron obras monumentales, como ejemplo resalta las culturas maya, azteca y tolteca, con obras monumentales que van desde el palacio de Chichen Itzá, el Templo Mayor o Tajín hasta la cultura Teotihuacana con el sitio de las pirámides del mismo nombre.

La época colonial en México representó el surgimiento de ciudades que son verdaderas bellezas arquitectónicas, muchas de ellas reconocidas como patrimonio cultural de la humanidad al igual que las ciudades prehispánicas, en todos los casos la cal fue el material cementante utilizado para construirlas y para darles los acabados tanto interiores como exteriores

Actualmente, su restauración y -en muchos casos- su mantenimiento se rigen mediante normas del I.N.A.H., las cuales se basan en el respeto de las técnicas tradicionales utilizadas, lo anterior debido a que no existe otro material que haya pasado la prueba del tiempo y que garantice la preservación de las construcciones.

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Cal en los alimentos

No podríamos concebir nuestra cultura sin la masa de maíz y la tortilla, las repercusiones e implicaciones idiosincráticas son innumerables, el cocimiento del maíz con cal resulta en el nixtamal, la cal actúa sobre la cascara del maíz llamada pericarpio, descomponiéndola y haciéndola digerible para el humano, aparte enriquece la cantidad de calcio asimilable, la masa puede utilizarse de manera inmediata o secarse y procesarse para fabricar la harina de maíz, la cual se puede utilizar reconstituyéndola con agua. Los procesos industrializados que procesan miles de toneladas de maíz al mes, ya sea para consumo humano o para la elaboración de alimentos animales, se utiliza el mismo principio sólo que de manera industrial.

Por otro lado, la refinación de azúcar implica la utilización de cal para la clarificación de los jugos concentrados de caña o remolacha azucarera, lo cual permite eliminar impurezas y una vez clarificados, pueden pasar a filtrarse en carbón activado y a cristalizarse con alta blancura y pureza.

La cal es utilizada para refinar el ácido cítrico en forma de citrato de calcio, dicho ácido es utilizado a gran escala en la industria de alimentos y bebidas, una gran cantidad de alimentos procesados contienen ácido cítrico, también es utilizado en síntesis orgánica para formar derivados de los citratos.

Por último, aunque existen otras aplicaciones en alimentos destaca la industria de los lácteos, donde la cal es utilizada para neutralizar los ácidos que se forman en los diferentes procesos, desde el almacenamiento de leche hasta su posterior utilización en la fabricación de leches concentradas, queso, yogurth, suero de leche, concentración de caseína y polvo de leche entre otros.

  • Azúcar
  • Nixtamalización
  • Lácteos
Químicos

En sí -prácticamente- todos los usos de la cal son químicos, al tratarse de un álcali universalmente utilizado se encuentra en una impresionante cantidad de procesos químicos, en algunos forma parte de los productos finales como en el caso del vidrio y en muchos casos es utilizada dentro de los procesos involucrados para generar un bien como lo es en la industria siderúrgica, algunos de los químicos destacados son los fosfatos de calcio que forman parte de todos los dentífricos comerciales, se utiliza como aditivo y fuente de fósforo en los alimentos procesados y es la forma de calcio de la cual están formados los huesos y el esmalte dental. Otro proceso destacado es el de la familia de los estearatos de calcio utilizados como lubricantes industriales, pero también en la industria farmacéutica como medio de encapsulamiento de los comprimidos. En el proceso Solvay (M.R.) la cal se utiliza para regenerar sosa caústica a partir de residuos de procesos ricos en bicarbonato de sodio y disminuir el costo de la misma, es muy utilizado en una gran cantidad de industrias entre otras la de la pulpa y el papel. En la industria de los lubricantes se utiliza junto con los fenoles para formar fenatos de calcio que son los aceites automotrices e industriales que utilizamos día a día. En la industria farmacéutica se utiliza para formar compuestos absorbentes del bióxido de carbono que se emplean en los respiradores de las salas de cirugía.

Uso principal: Fosfatos

Uso de la cal en el hogar

Las aplicaciones son variadas y aquí nombramos algunos usos y la manera de llevarlos a cabo