Estudios energeticos de la produccion de cal en tiempos teotihuacanos y sus implicaciones

by Luis A. Barba, José Luis Córdova Frunz
Citation
Title:
Estudios energeticos de la produccion de cal en tiempos teotihuacanos y sus implicaciones
Author:
Luis A. Barba, José Luis Córdova Frunz
Year: 
1999
Publication: 
Latin American Antiquity
Volume: 
10
Issue: 
2
Start Page: 
168
End Page: 
179
Publisher: 
Language: 
English
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Abstract:

ESTUDIOS ENERGETICOS DE LA PRODUCCION DE CAL EN TIEMPOS TEOTIHUACANOS Y SUS IMPLICACIONES

Luis A. Barba y José Luis Córdova Frunz

Aunque se tienen evidencias tempranas del uso de cal en el área Maya, fue a partir del uso de los recubrimientos de cal en Teotihuacan que se generaliza su empleo en el Altiplano central de México. Con el fin de determinar el impacto que la utilización de la cal tuvo en el medio ambiente y en la sociedad que la produjo, se realizaron estimaciones de la superficie total recubierta con aplanados en la ciudadprehispánica y de la cantidad de energía que requiere la roca caliza para transformarse en cal utilizable. Con estos datos se hizo una estimación de la cantidad de madera necesaria para producir esa energía. Los resultados sugieren que aunque fue grande la cantidad de madera requerida, no dejó señales de su explotación en los sedimentos del Valle de Teotihuacan, lo que sugiere que la cal fue procesada de lugares cercanos. Se concluye que durante su evolución, la ciudad de Teotihuacan manejó procesos tecnológicos cada vez más complejos que demandaron mayores cantidades de energía. Dada la cantidad de energía, el desarrollo tecnológico involucrado en su producción y la información que proporciona, la cal merece un sitio más destacado entre los niateriales estudiados por la arqueología.

Although there is evidence that limeplaster was used earlier in the Maya area, it was not until this material was employed at Teotihuacan that it became common in the central Mexican highlands. To determine the social and environmental impact of the use of lime in central Mexico, we estimated the total area covered with limeplasterat Teotihuacan, and also the amount of energy required to rransform limestone into useful lime. Based upon this information, we calculated the amount of wood needed asfue1 toproduce such energy. Yet the sediments of the Teotihuacan Valley revealed no evidence that great quantities of wood were exploited in this process, suggesting that the lime instead was processed at nearby sites. We conclude that the required technological processes for lime production grew increasingly complex during the histor):of Teotihuacan, demanding ever-increasing amounts of energy. The great impact of lime production on the greater Teotihuacan region in particular; and on prehispanic societies and environments in general, deserves a more prominentplace among the m<iterialsstudied by archaeologists.

n sociedades complejas, es de suma impor-pos de su tiempo y posteriores,algunas de las creentancia intentar calcular el gasto energéticoen cias quesegeneraronen estaciudadposiblementesublabores de aprovisionamientoy de construc-sisten en grupos actuales aislados (Knab 1991). ción con el fin de contar con datos cuantitativos que Este centro urbano preindustrial destaca entrelos permitan comparar estas sociedades entre sí'. Teoti-asentarnientos humanos de su época por sus dimenhuacan fue el centro urbano preindustrialmás impor-siones y la concentración de energía humana involutante durante el horizonte Clásico en el centro de cradaen sus proyectos constructivos.El uso de la cal México. Según Chandlery Fox (1974),alrededor del como recubrimiento arquitectónico se generalizó en año 400 d.C. fue la sexta ciudad más poblada del Mesoaméricadespuésde que los habitantesdeTeotimundo. Manzanilla (1995)considera que la caída de huacan utilizaron las tecnologías de producción y la ciudad es consecuenciade fenómenos multifacto-aplicación de este material para acabar las superfiriales entre los que se incluyen la dependencia cies arquitectónicas de su ciudad.Precursores como económicade regiones externasal Valle de Teotihua-Adams (1975) y White (1949)plantean que las cancan, los problemas políticos internos, además de dis-tidades de energía que maneja una sociedad son una turbios ecológicosy una sequíaprolongada que llegó medidade su desarrollo.Sin embargo,no sólo la can-en el momento de mayor vulnerabilidad. Fue tal la tidad de energía sino también la complejidad tectrascendencia religiosa de Teotihuacan, que además nológica es indicativadel grado de desarrollode una de pernear en las raíces de las religiones de los gru-sociedad.Los procesosconstructivosllevados a cabo Luis A. Barba Laboratorios de Arqueometría,Instituto de Investigaciones Antropológicas, UNAM, Ciudad Universitaria, Mexico D.F. José Luis Córdova Frunz Universidad Autónoma Metropolitana,Unidad Iztapalapa, México, D.F.

en la Ciudad de Teotihuacan muestran un nivel de concentración de energía que la colocan entre las ciu- dades más desarrolladas de su tiempo. Este trabajo pretende cuantificar las cantidades de energía implí- citas en los procesos productivos y constructivos que utilizaron cal y comentar sus implicaciones.

Para tener un marco temporal que defina los momentos en que los materiales mencionados fueron utilizados en la construcción de la ciudad es nece- sario atender a la cronología de Teotihuacan. En la primera etapa que comprende las fases Tzacualli y Miccaotli (1-250 d.C.) puede considerarse que la mayor parte de la energía humana se dedica a la con- strucción de las Pirámides del Sol y de la Luna y a la construcción de la Ciudadela con su Templo de Quetzalcóatl. Al final de esta etapa se inicia el recubrimiento de sus superficies arquitectónicas con aplanados de cal.

La segunda gran etapa constructiva incluye las fases Tlamimilolpa y Xolalpan (250-650 d.C.) y es el momento de la construcción de todos los conjun- tos departamentales. Esto implica el momento de mayor demanda de cal para la construcción y la necesidad de establecer relaciones con las áreas de aprovisionamiento. Esto también coincide con la lle- gada de una tecnología desarrollada en el sureste, posiblemente canalizada a través de Monte Albán y aprovechada en el proyecto constructivo de la ciu- dad. Ni antes de 100 d.C., ni después de 650 d.C la demanda de materiales de construcción puede con- siderarse de importancia. Esto significa 550 años de intenso consumo de materiales separados en dos partes. Primero la tierra, la piedra del revestimiento y un poco de cal para el acabado de las superficies de las pirámides. A continuación, 400 años de un pro- grama de construcción de conjuntos departamen- tales con gran consumo de cal, pero también de toba para rellenos y nivelaciones, de escoria volcánica para levantar los muros y de madera para sus techos (Barba 1995).

Uso y Obtencion De Cal

De entre todos los materiales de construcción uti- lizados en Teotihuacan destaca la cal. A diferencia de otros materiales, la cal es un recurso que debió importarse, pues no se encuentra en el valle. Geológi- camente el Valle de Teotihuacan y la Cuenca de Méx- ico son parte de una región volcánica en donde las rocas sedimentarias antiguas han sido cubiertas por materiales recientes y los afloramientos más cer- canos aparecen en dos puntos: el sureste de Cuer- navaca y la región de Tula. La cercanía hace que esta última región sea la más factible de explotación para los teotihuacanos. No sólo la distancia a las fuentes de aprovisionamiento lo hace especial, sino también el proceso tecnológico de transformación que demanda el consumo de madera como combustible. Estos factores hacen de la cal un material excep- cional que merece un estudio detallado. Más nece- sario aún si se considera que para su fabricación se requieren agua, fuego y tierra, entidades con un gran simbolismo en todas las culturas.

Aunque en el área maya y en los valles de Oaxaca se utilizó antes, fue a partir de los teotihuacanos que la cal se convirtió en un material importante para las culturas prehispánicas, ya que les permitió dar los acabados de superficie para sus estructuras, decorar sus interiores e impermeabilizar sus pisos y techos. Se utilizó en diversas formas: como estuco, aplanado, enlucido, etc. Los teotihuacanos fueron los primeros en el Altiplano Central de México que hicieron un uso intensivo de la cal, a pesar de que la mayoría de sus problemas prácticos podían ser resueltos (y de hecho también así lo hicieron) con materiales de menor costo energético y menor complejidad tec- nológica, como el lodo.

Cuicuilco, que es su antecedente inmediato, pre- senta aplanados de lodo (López 199 1 :36-38). En ese momento teotihuacano (200 d.C.) la cal era un mate- rial novedoso y esta nueva tecnología encontró, en el proyecto de construcción de la nueva ciudad, el lugar más propicio para desarrollarse. Existen en la literatura algunas menciones de la existencia de aplanados de cal producidos antes de los teotihua- canos. Tal es el caso de Tlapacoya, donde Barba de Piña Chan (1980:36) menciona que "aparecen pisos de estuco, muy rudimentarios, pero en los que ya se aplica la cal, que corresponden a las etapas finales de la época" refiriéndose al periodo Formativo de la Cuenca de México. Más adelante en su texto describe que ''en la parte baja de la pirámide, en el piso que corresponde a la última época, había un estuco incipi- ente: arena y lodo con una poca de cal, formando una mezcla bastante consistente, pero no tanto como el estuco que encontramos posteriormente en Teoti- huacan" (Barba de Piña Chan 1980: 126).

Hannery (1976:334), en la descripción de edificios públicos encontrados en San José Mogote, Oaxaca, fechados en la fase Tierras Largas (140&1150 a.c.), asienta que "eran construcciones rectangulares con postes de pino y con piso de aplanado de cal sobre una plataforma de fragmentos de toba volcánica, cal y arena. Las paredes fueron construidas con los mis- mos materiales y recubiertas con verdaderos aplana- dos de cal y algunas veces pueden detectarse varias capas. En el piso de una de estas construcciones se encontró, frente a un pequeño altar, un hoyo de alma- cenamiento lleno con cal en polvo para hacer estuco".

Existen algunas evidencias del uso de cal en Chal- catzingo, Morelos durante el horizonte Formativo que se limitan a la presencia de depósitos de cal procesada y de pequeños fragmentos de roca caliza también quemados, recuperados en algunas de las excavaciones del sitio. Además de los restos de aplanado encontrados recubriendo los pisos de sus unidades habitacionales, los trabajos del proyecto obtuvieron datos de la excavación de tres hornos cir- culares para quemar cal fechados para el Formativo Medio (Majewski 1976). Los afloramientos cercanos de roca caliza, la extensión del área de producción y las dimensiones de los hornos sugieren que se trata de una actividad importante para esta comunidad (Arana 1976).

Es mucho más amplia la evidencia del uso de la cal durante los horizontes Clásico y Postclásico, de Chalcatzingo, Morelos cuando el producto de otros hornos de cal se utilizó para mezclar en los aplana- dos y probablemente para preparar alimentos. Uno de estos hornos fue excavado por Grove (1976: 19) y recuperó 1500 fragmentos quemados de roca caliza. Algunos de los monumentos importantes de Chal- catzingo como la estructura 1 del Clásico, el monu- mento 2, un Adoratorio Postclásico, y algunas unidades habitacionales excavadas presentan restos de aplanados de cal en sus superficies.

García Cook (1972:25) afirma que: "los muros y los pisos de Tlalancaleca, hebla, tuvieron recubrimi- ento de estuco" ... y que durante la Fase Tezoquipan que corresponde al Preclásico Tardío (200 a.c.) se encontraron elementos arquitectónicos con talud- tablero y alfardas en escaleras. El talud se encontró "todo cubierto por un estuco grueso y blanco, apli- cado sobre un muro vertical de adobes y utilizando ixtapaltetes para la fabricación de la cornisa y piedras acomodadas para dar la inclinación del talud" (Gar- cíaCook 1972:3 1). En lamisma investigación (p.:32) reporta la existencia de una estructura con su escali- nata con alfardas cuyos escalones, al igual que la propia estructura, se encuentran recubiertos con una "gruesa capa de estuco"

Aun siendo uno de los materiales más comunes en los pisos de las excavaciones arqueológicas de sitios después de 250 d.C., hasta el momento ha sido limitado el estudio de los recubrimientos arquitec- tónicos a base de cal considerando la riqueza de información que pueden proporcionar. Entre los estu- dios más destacados se encuentran los análisis sis- temáticos realizados por Edwin Littmann (1957, 1958a, 1958b, 1959a, 1959b, 1960a, 1960b, 1962). Estos estudios constituyeron el punto de partida para la caracterización de estos materiales; sin embargo su trabajo no incluyó muestras del Altiplano Central de México. Por esta razón, hemos considerado per- tinente tratar de obtener datos sobre las característi- cas de los aplanados de cal y sobre las cantidades de este material involucradas en la construcción de la ciudad de Teotihuacan.

En este trabajo se parte de la idea de que la can- tidad de cal utilizada en la construcción de la ciudad debió ser muy grande y en consecuencia, la madera necesaria para producirla también debió ser abun- dante. Se sigue que el volumen de madera cortada para este propósito debió limpiar grandes extensiones de bosques. Como consecuencia, debería haber aumentado la erosión en las laderas del valle, lo que incrementaría la tasa de sedimentación en las cuen- cas. A fin de probar los planteamientos anteriores ha sido necesario calcular la superficie de las construc- ciones teotihuacanas que fueron recubiertas con aplanados de cal, para estimar la masa de cal empleada y junto con el estudio energético de la reacción de transformación estimar la cantidad de madera consumida.

Como se ha mencionado, el Valle de Teotihuacan está formado por rocas volcánicas y no dispone de afloramientos de roca caliza. Hasta donde se sabe, los afloramientos calcáreos necesarios para la pro- ducción de cal se encuentran en la región al sureste de Tula, Hidalgo, donde es posible que los teotihua- canos tuvieran un centro para controlar su explotación en Chingú (Díaz Oyarzábal 1980:60). Chingú es un sitio arqueológico ubicado a 9 km al este de Tula, Hidalgo. Este sitio se caracteriza "por ser el mayor y más complejo asentamiento de época Clásica en las inmediaciones de Tula y por presen- tar rasgos teotihuacanos en sus materiales de con- strucción, cerámica, orientación y patrón de asentamiento" (Díaz Oyarzábal 198 1 :107).

En sus trabajos, Díaz menciona que la piedra caliza es el material de construcción del sitio de Chingú,

TULADE ALLENDE

CIUDAD DE MEXICO

10 20 Km.

Figura 1. Mapa de la zona comprendida entre Chingú y Teotihuacan que incluye la mayoría de los poblados produc- tores de cal mencionados en los documentos del siglo XVI.

ya que abunda en las cercanías. Aunque se tienen evi- dencias de la relación de este sitio con Teotihuacan desde el Preclásico, y se sabe que la expansión teoti- huacana pudo haber comenzado en la época Tza- cualli. Es en la fase Tlamimilolpa cuando se hace evidente una relación de control que convierte a Chingú en una ciudad fuertemente vinculada con Teotihuacan. Esto coincide con el inicio de la con- strucción de los conjuntos residenciales de esta ciu- dad en donde la cal se utilizó intensivamente. Durante la ocupación Xolalpan se tienen indicios de un fin gradual de Chingú. Aunque hasta ahora no existen evidencias arqueológicas sobre la explotación de la

roca caliza para producir cal en el sitio, Crespo y Mastache (1981) mencionan que el aprovechamiento de los bancos de roca caliza pudo ser uno de los motivos de la expansión teotihuacana. Rattray (1995:71) menciona la posibilidad de que el barrio oaxaqueño, al poniente del asentamiento teotihua- cano, tuviera como función la distribución de la cal. Esta región de Tula y Chingú es la zona lógica de aprovisionamiento de roca caliza, a sólo 60 km de distancia de la ciudad de Teotihuacan. Esta zona necesita estudiarse con detalle para determinar su relación comercial y productiva con Teotihuacan (Figura 1). La región de Tula ha sido estudiada por

Melville (1990:41) y menciona que después de la Conquista, la explotación acelerada de roca caliza en los alrededores de Tula significó una importante pérdida de recursos naturales para la región durante el siglo XVI. Se tienen referencias de que en este siglo la piedra caliza era difícil de conseguir en la Ciudad de México. En el principio de la Colonia, "la cal se producía en los pueblos de Zumpango, Ci- tlaltépec, Xaltocan, Hueypoxtla y Tequixquiac. En Hueypoxtla la quema de piedra se convirtió en una industria importante" (Gibson 1964: 336). A princi- pios del periodo Colonial la mayor parte de la cal para la Ciudad de México se obtenía de la región de Tula.

Calculo De Las Superficies Recubiertas

Determinación de la cantidad de cal

Conociendo los volúmenes de aplanados (en pisos, paredes y recubrimientos en general) podremos esti- mar, usando la densidad del material y el porcentaje de carbonado de calcio, la cantidad de cal requerida. Más adelante emplearemos este resultado para deter- minar la cantidad de leña necesaria para su producción.

El cálculo de los volúmenes de aplanados se logra a partir de la determinación de las superficies recu- biertas y el espesor del aplanado. Con ello se obtuvo la cantidad total de cal empleada en las construc- ciones de Teotihuacan: 5.5 x 10' ton de Caco,. Algunos de los supuestos y consideraciones de los cálculos se presentan a continuación; el desarrollo y los detalles se hallan en las tablas.

Cálculo de áreas recubiertas

Pirámides de Sol y Luna. Si bien ambas pirámides están formadas por varios cuerpos, las áreas recu- biertas se calcularon considerando pirámides trun- cadas. Las diferencias en los resultados no son notables y los cálculos resultan más sencillos. Las áreas cubiertas con aplanados son 61,995 y 24,022 m2 para las pirámides del Sol y de la Luna, respec- tivamente. Utilizando un espesor de aplanado de 15 cm se obtienen unos volúmenes de aplanado de 9,300 y 3,600 m3 (Tabla 1).

Estructuras piramidales y plataformas. En este apartado se incluyen todas las plataformas y pirámides que se encuentran en el centro de la ciu- dad (94 en total). Para el cálculo de las áreas recu- biertas se simplificaron las estructuras piramidales de cuerpos superpuestos a pirámides truncadas (como en el caso anterior) y las plataformas y estruc- turas rectangulares a paralelepípedos. El resultado es 113,112 m2 de superficie recubierta con aplana- dos (Tabla 1). No se incluyó la Pirámide de Quet- zalcóatl. La cal utilizada para recubrir todas las estructuras piramidales de Teotihuacan es de 48,400 tons, lo que resulta despreciable comparada con la cal utilizada para el recubrimiento de los conjuntos departamentales, como se aprecia a continuación.

Conjuntos departamentales. De los casi 2200 "apartment compounds" registrados por Millon (1973) en su mapa sólo un puñado de ellos han sido excavados. A partir de los planos de las excavaciones efectuadas en Oztoyahualco (Manzanilla 1993), Teti- tla, Zacuala y Yayahuala (Séjoumé 1966), Tlamim- ilolpa (Linné 1942), y Xolalpan (Linné 1934) se obtuvo un coeficiente de ajuste a fin de calcular la longitud de muros en función de la superficie total de los conjuntos. E1 Apendice 1 describe tres procedi- mientos para tal estimación los cuales llevan a un resultado cercano a los 1500 km de longitud total de muros. Estimando una altura de 2.5 m para las dos caras de los muros se obtiene el área recubierta igual a 7.75 x lo6 m2. A lo anterior hace falta sumar el área de los pisos. Para ellos se aprovechó la información del mapa de Millon (1973) y se midieron las dimen- siones de los 2199 rectángulos que representan los conjuntos departamentales registrados en todos los cuadros del mapa. La superficie total construida es de 4.56 x lo6 m2 (Tabla 2).

Cálculo de volúmenes de aplanados y pisos

La estimación del espesor del aplanado (necesario para el cálculo del volumen) está menos sujeto a dis- cusión en el caso de las estructuras ceremoniales que en el de los conjuntos departamentales. Margain (1966), por ejemplo, muestra muros de 50 cm de espesor que incluyen 10 cm de aplanados, en cam- bio Manzanilla (1993) muestra un promedio mayor en su excavación. Por nuestra parte hemos estudiado los aplanados de los conjuntos excavados notando que tienen un espesor de 5 a 10 cm a cada lado del muro. La mayor parte está constituida por material color café formado por pequeños fragmentos de tezontle y tierra arcillosa. La cal esta presente como una capa blanquecina de tan sólo 1 a 2 cm de espe- sor. Se encuentra mezclada con arena fina y la pro- porción de carbonatos en esta capa puede ser de 80 por ciento (Apendice 2).

Hay que hacer notar que la cifra calculada en este

Tabla 1. Tabla para el cálculo de la superficie lateral y el volumen de los aplanados utilizados para el recubrimiento de las
estructuras piramidales. Las primeras dos columnas determinan la localización de las estructuras, mientras que las tres
siguientes son las dimensiones de su base, arista superior y altura topográfica en el mapa de Millon (1973).

Cuadro Estruc. b1 b2 h volumen area lat vol aplan masa estuco masa carb
N7W2 39 26 20 2 1064 732 73 182928 146342

apartado siempre será menor a la realmente empleada bonato de calcio. Como se asienta en la introducción, pues no se ha considerado la cantidad de cal nece- la etapa de construcción de conjuntos departamen- saria para recubrir techos, calzadas, plazas y sub-tales se estima en 400 años; cada año se pudieron estructuras no excavadas. Si se tomaen consideración realizar 50,000viajes, lo que implica 139viajes dia- que un cargador normalmente transporta una carga nos. En los resultados anteriores influyen muchos fac- de alrededor de 30 kg, se requerirían 20 millones de tores por lo que pueden, desde luego, estas cifras viajes para transportar cerca de 6 x lo5tons de car- variar; sin embargo el orden de magnitud de ellos no

Tabla 1. Continued.
Cuadro Estmc. b 1 b2 h volumen area lat
N3E4 1N 26 12 4 1509 757
N2W1 40A 32 20 5 3440 1212
N2E1 18B 40 20 8 7467 1937
N2E1 18A 26 16 6 2696 912
N2E1 18D 26 16 6 2696 912
N2E1 35B 30 20 4 2533 1040
N2E1 35A 26 14 4 1648 773
N2E 1 35D 34 14 9 5484 1488
N1E7 1 42 22 6 6344 1977
Subtotal         318,471 113,112
Sol 228.84 19.07 66.71 1269611 61995
Luna 140 30 40 329333 24022

TOTALES

cambia, ni sus implicaciones: para organizar alrede- dor de 140 viajes diarios, de 60 km de recorrido, durante 400 años, se requiere de una organización social y productiva perfectamente bien estructurada.

Por facilidad en los cálculos se ha considerado el transporte de carbonato de calcio, aunque, como se verá mas adelante, cabe la posibilidad de que lo que se transportara fuera la cal viva. Si este fuera el caso, estas cifras disminuirían.

Consideraciones Quimicas y Termodinámicas

Las etapas de transformación química se inician con la descomposición de la roca caliza con alta propor- ción de carbonato de calcio, a un óxido, la cal viva, mediante el uso de calor. Luego, reacciona con agua para formar un hidróxido, la cal apagada (Ca(OH)2), y finalmente fragua incorporando el dióxido de car- bono atmosférico para volver a formar el carbonato de calcio, pero ahora con la forma que el construc- tor le ha dado como mortero o aplanado. En estas transformaciones destacan algunos aspectos: 1) La gran necesidad de energía para la primer transfor- mación y en consecuencia, la gran cantidad de com- bustible requerido, y 2) La reacción de apagado, fuertemente exotérmica, transforma el óxido en hidróxido.

Para cuantificar el punto 1 requerimos el dato del calor de reacción en la reacción química. El punto 2 implica que fue difícil transportar la cal como cal viva. En efecto, el transporte de carga, con cargadores "tamemes" o "mecapaleros," utilizaba un "tenate" o canasto. El contacto con agua o sudor provoca una reacción química que libera una gran cantidad de calor. Esto sugiere que el apagado de la cal fue parte de la tecnología aprendida por los teotihuacanos y que se realizó muy cerca de los lugares de quemado, transportando la cal ya apagada. Aun cuando la pro- ducción de la cal hidratada implique un avance tec- nológico, debe considerarse de nivel preindustrial.

vol aplan masa estuco masa carb
76 189183 151346
  303066 242453
  484187 387350
  228015 182412
  228015 182412
  260078 208062
  193222 154578
  37 1887 297510
  494181 395245
  28,278,073 22,622,459
  23248231 18598585
  9008437 7206750

Hasta el momento no se tiene evidencia arque- ológica del uso de hornos en Teotihuacan, nipara la transformación de cal ni para la quema de cerámica, pero los hornos no son un requisito indispensable para realizar estos procesos, y la quema se puede hacer en hogueras abiertas o en emparrillados (Bar- galló 1966). Sin embargo, el uso de emparrillados hace más ineficiente la reacción de transformación por la pérdida de calor, lo que repercute en un mayor consumo de combustible y una cal de menor cali- dad.

Cálculo termodinámico

De manera resumida, las reacciones involucradas en la producción y uso de la cal son:

  1. CaCO,(s) -+ CaO(s) + C02(g) (DH = 42.05 kcal/mol Caco,)
  2. CaO(s) + H,0(1) -+ Ca(OH),(s)
  3. Ca(OH),(s) + C02(g)-+ CaCO,(s) + H20(1).

Como puede verse, en las reacciones anteriores el número de moles de CaCO, en la roca caliza es igual al número de moles de CaCO, en el aplanado final, lo que permite calcular la masa de los recubri- mientos para inferir la masa de la materia prima. La reacción 1 es la única que requiere de energía calorí- fica (de leña): 420.5 kcal por cada kilogramo de roca caliza (Caco,), ya que la masa molar del CaCO, es 1 O0 glmol.

La "cal viva" producida en la reacción 1, se com- bina en la reacción 2 con agua en un proceso exotér- mico (gran desprendimiento de calor). La cal viva literalmente explota en contacto con el agua; mien- tras mejor haya sido la calcinación, más violenta será la reacción. Se necesita un control sobre la cantidad de agua y sobre el secado para evitar la reacción 3 antes de tiempo.

Cálculo de madera requerida

El estudio termodinámico de la reacción de trans- formación de la roca caliza en cal viva permitió cal- cular la energía involucrada en esta transformación. Con los datos anteriores del volumen de aplanados se calculó la energía necesaria para la transforma- ción que resultó ser:

E =420.5 kcaVkg x 0.55 x lo9 kg = 2.31 x 10" kcal.

Después del cálculo (Apendice 3) se llega alresultado de la cantidad ideal de madera calculada ter- modinámicamente:

Madera (ideal) = 6.1 x lo9kg.

Hasta donde se sabe, los teotihuacanos desconocían los hornos. Para producir la cal pudieron haber empleado emparrillados de madera cuya efi- ciencia era baja. Sin embargo, para poder hacer una estimación se consideró tentativamente un 50 por ciento de eficiencia que ofrece una cantidad mínima sujeta a modificación con mejores datos.

Masa de madera = 12.2 x lo6 tons,

lo que significa que se requieren aproximadamente 12,200,000 toneladas de madera con una densidad promedio para el pino de 0.5 ton/m3 equivalen a 24.4 x lo6 m3 de madera. Si nuevamente se asume que este consumo se hizo en 400 años, se tiene un con- sumo anual de 30,500 ton. Los cálculos para deter- minar el volumen de madera utilizado en la producción de cal en Teotihuacan sólo consideran las propiedades y características de la madera de pino.

A pesar de la gran cantidad de madera necesaria para producir la cal, la leña de uso cotidiano también resulta ser otra cantidad importante. Su total asciende a 32 millones de toneladas consumidas durante 1000 años, lo que da un promedio de 32,000 toneladas de leñalaño. Esta cifra se obtuvo utilizando la población teotihuacana y el consumo nacional promedio de leña en el medio rural mexicano de 54 kglmes por persona, que refleja la necesidad actual de com- bustible de los habitantes de México (Palacios 1992). Hay que considerar que en tiempos teotihuacanos, parte de esta energía pudo haberse obtenido de la quema de pencas de maguey, la caña del maíz, y de otros pastos y restos vegetales secos (Sheehy 1998). Con todo, a partir de estos datos se ha concluido que siendo tanta la madera requerida para tan diversos propósitos, el Valle de Teotihuacan no pudo ser auto- suficiente en este recurso energético, lo que sugiere que la madera fue uno de los bienes que se obtuvieron de regiones fuera del valle por medio de mecanis- mos de intercambio bien establecidos.

Dentro del Valle del Mezquital, la región de Tula ha sido estudiada por Melville (1990:41) quien en su trabajo comenta que el deterioro ambiental en 1560 era muy claro y consistía en deforestación, denudación del suelo, conversión de tierras de cul- tivo y laderas abandonadas a pastizales, y se percibía la consecuente invasión de especies vegetales carac- terísticas de zonas áridas. Esto, aunado a la extrac- ción de roca caliza de la región, permite sugerir el estudio de esta región para entender los mecanismos de aprovisionamiento de la cal para Teotihuacan.

Nuestros resultados indican que cuando se con- sidera la superficie de pisos y muros en los con- juntos se alcanza una cifra de 12 x lo6 m2 de superficie recubierta con aplanados de cal, que sumado a los aplanados en las estructuras pirami- dales se obtienen cuando menos 0.55 x lo6 tons de carbonato de calcio en la cal utilizada en la con- strucción de Teotihuacan. Con la masa de aplana- dos se calculó la energía necesaria para la transformación que resultó ser 2.31 x 10" kcal. Esto implica la necesidad de disponer de poco mas de 24.4 x lo6 m3 de madera como combustible que no incluyen la leña diaria, que puede ser otro tanto, la viguería que soportaba los techos y otros muchos artefactos de uso cotidiano.

Esto implicaría la tala de una gran superficie de bosque, pero las evidencias indican que en el Valle de Teotihuacan, sólo las partes altas de los montes que lo rodean tuvieron árboles, lo que significa una superficie boscosa muy limitada. Por otro lado, los estudios de los sedimentos en las partes bajas del valle muestran que no ha habido tasas de sedi- mentación anormal atribuibles al aumento en las tasas de erosión (Córdova 1996). En consecuencia, el efecto de la explotación del recurso maderero para abastecer a la ciudad de Teotihuacan debe buscarse fuera del valle.

Conclusiones

El desarrollo de la ciudad de Teotihuacan muestra claramente una evolución basada en el dominio de la energía. En un principio, el material utilizado para la construcción fue el suelo, que demanda un poco de energía para sus transporte y baja tecnología para su empleo. Un poco más adelante se utilizó la piedra para revestir estas grandes acumulaciones de suelo que forman las grandes pirámides. Este material demandó una mayor cantidad de energía y de conocimientos tecnológicos para su extracción, su transporte y su colocación. En la etapa central de desarrollo de la ciudad se utilizó la cal para revestir las superficies arquitectónicas. Es en este momento cuando se emplean el máximo de conocimientos tec- nológicos y de energía. La cal requiere un alto nivel de capacitación para la selección de la roca en el lugar de extracción, para el quemado de la piedra, para su apagado con agua y para su aplicación en el lugar de uso. Además, demanda en cada caso una gran can- tidad de energía humana y de combustible en la etapa de quemado. Estas evidencias sustentan las pro- puestas de White (1949) acerca de la relación entre un aumento en la energía involucrada y el desarrollo

social.

Los resultados obtenidos muestran la importan- cia que los recubrimientos a base de cal jugaron en la construcción de la ciudad de Teotihuacan. Por la cantidad utilizada, por la distancia a la que se encuen- tra el recurso, por la tecnología que implica y por la energía que requirió su producción, sin lugar a dudas, este material merece un lugar relevante entre los materiales arqueológicos y exige una mayor inves- tigación de su uso en tiempos prehispánicos.

La madera es otro recurso que demanda mayor atención. Las estimaciones realizadas en este trabajo indican que la leña cotidiana representa el consumo más importante. Por falta de datos, no se pudo realizar la estimación de la cantidad de madera uti- lizada en los techos, pero no hay duda que también debió requerir un sistema de aprovisionamiento bien establecido, pues para techar 2 100 conjuntos depar- tamentales usando vigas y morrillos, además de con- siderables cantidades de madera de grandes dimensiones, se requirió especialización artesanal para su corte y transporte. Después de estas consi- deraciones, el consumo de madera como combustible para la producción de cal, resultó ser la cifra menor. Sin embargo, es relevante el hecho de que tuviera que ser utilizada en el sitio de producción. Esto coloca al sitio de Chingú como un lugar promisorio para realizar estudios tendientes a aclarar su relación como proveedor de cal de Teotihuacan.

Las implicaciones energéticas y tecnológicas del uso de la cal entre los teotihuacanos tienen relación con los mecanismos sociales que aseguraron el apro- visionamiento de este material. Esto implica que fue necesario establecer sistemas que aseguraran la extracción de la roca caliza en los afloramientos de la región de Tula. Otra parte de los sistemas de apro- visionamiento debía asegurar la cantidad necesaria de leña para quemar la roca caliza. Los artesanos especializados se encargaron de la transformación de la roca en cal viva primero y más tarde en cal hidratada. Esta cal fue necesario transportarla alrede- dor de 60 km en la espalda de los cargadores, lo que también debió significar una especialización en el embalaje, dadas sus propiedades corrosivas. Final- mente, los artesanos encargados de mezclar y aplicar los recubrimientos de cal en las construcciones tuvieron también una participación destacada en esta cadena productiva. Hay que recordar que este com- plejo sistema de aprovisionamiento de cal fue sólo uno de los sistemas que funcionaron en la ciudad de Teotihuacan durante el Clásico.

A pesar de las innegables ventajas tecnológicas de los aplanados de cal sobre los de lodo, su costo energético (extracción de materia prima, madera, trans- porte, eficiencia de la reacción, etc.) resulta muy alto, de aquí que pueda presumirse la existencia de un sim- bolismo religioso en la transformación mágica de este recubrimiento formado con piedra, fuego y agua que contribuya a justificar su empleo (López Austin 1993:34).Si asífuera, tendríamos unapromisoria línea de investigación interdisciplinaria a partir de la cal.

Agradecimientos. Deseamos agradecer a todos los que con- tribuyeron a la realización de este trabajo, especialmente a Linda Manzanilla quien dirigió la tesis doctoral origen de este artículo. A Luz Lazos por su participación en las deter- minaciones químicas de la composición de estucos. A Agustín Ortiz en la medición de las estructuras piramidales. A Francisco González y Hector Celedón por la medición de las dimensiones de los conjuntos departamentales. A Mireya Martínez por su ayuda en las correcciones finales. A los árbi- tros y a los editores por sus acertados comentarios y obser- vaciones que enriquecieron la versión final.

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Note

1. El presente artículo es parte de la tesis doctoral del primer autor (Barba 1995).

Apendice 1. Procedimiento para el cálculo de la longitud de muros en los conjuntos depar- tamentales de Teotihuacan.

Se proponen tres diferentes procedimientos para la esti- mación de la longitud de los muros. Todos se apoyan en los datos obtenidos en las excavaciones arqueológicas de los conjuntos. La contemporaneidad de los conjuntos departa- mentales de Oztoyahualco, Tetitla, Yayahuala, Tlamimilolpa y Xolalpa hace pensar, con buen fundamento, que la estruc- tura de otros conjuntos sería semejante. Las excavaciones muestran que 1,094 tramos de muros tienen una longitud total de 5,447 m, lo cual da un promedio de 4.98 mltramo. La superficie total de los conjuntos considerados es 16,202 m2.

Procedimiento 1

Procedimiento 2

Si consideramos la geometría más simple para los conjuntos departamentales, esto es, una cuadrícula regular, hallamos que la longitud de los muros está dada por el perímetro más la longitud de los muros interiores.

Nótese que el número de muros interiores es 2 veces el número de tramos menos 1. Para la superficie excavada, 16,202 m', la longitud de cada lado es 127.3 m. Así

L = MP + MI, (1)

donde MP = longitud de muros perimetrales y MI = longitud de muros interiores, lleva a:

El resultado es cercano a los 5447 m determinados por la excavación. Con esto podemos determinar un coeficiente de ajuste para la fórmula (2):

Generalizando la ecuación 2 y usando el coeficiente de ajuste llegamos a la expresión (3) para determinar la longitud de muros a partir de la superficie de los conjuntos departa- mentales:

El mapa de Millon (1 973) permite calcular la superficie total de los conjuntos, 4.56 x 106 m2, que sustituida en (3) lleva a

Procedimiento 3

El número de conjuntos departamentales en Teotihuacan es 2199. La superficie promedio de cada uno será 4.56 x 10612199= 2.07 x 103.

Este valor, sustituido en la ecuación 3 permite hallar la longitud de muros para cada conjunto departamental. Esto es

744.3 m. Considerando el total de conjuntos se llega a 2199 x 744.3 m = 1.63 x 106 m.

Nótese que con los tres procedimientos llegamos a resul- tados cercanos; de aquí que optemos por el valor promedio de 1.55 x 106 m para los calculos subsecuentes.

Apendice 2. Procedimiento para el cálculo de

la cantidad de cal en los aplanados de pisos y

muros de los conjuntos departamentales.

Si multiplicamos la longitud de muros por sus dos caras:

2 Longitud = 1.55 x lo6 m x 2 = 3.1 x lo6 m de muros.

Para calcular la superficie recubierta con aplanados se consideran 2.5 m de altura, por lo que St = 7.75 x lo6 m2 de superficie aplanada, si se consideran 2 cm de espesor prome- dio de los aplanados:

Vt = 15.5 x lo4 m3 de aplanados en muros.

Se requiere añadir la superficie de pisos recubierta con aplanados. Aunque se sabe que el acabado de los techos tam- bién tenía aplanados de cal y que pudiera representar el 80 por ciento de la superficie de pisos este dato es incierto y por el momento no se incluirá en los cálculos, entonces:

Vp = 4,559,500 m2 x 2 cm
Vp = 9.12 x lo4 m3 de aplanados en pisos.

Esto hace un volumen total de aplanados en conjuntos departamentales aproximadamente igual a 25 x 104 m3. La masa se calcula utilizando una densidad promedio de 2.5 tonIm3, por lo que la Mt = 625,000 tons de aplanados en con- juntos. Como puede notarse, para estos cálculos se ha con- siderado la misma composición y espesor para aplanados y pisos.

Vale señalar que todos los fragmentos de piso estudiados en Oztoyahualco mostraron la misma composición. Los estu- dios químicos practicados indican que no existen carbonatos en el firme, constituido por arcillas y fragmentos de tezon- tle. La cal está presente en el piso como una capa blan- quecina de tan sólo 1 a 2 cm de espesor, mezclada con arena fina. Apoyados en los datos de Littmann (1959a y 1959b) y en nuestros resultados analíticos, la proporción de carbonatos en la mezcla se ha estimado en 80 por ciento; entonces la masa de carbonato de calcio puro en los aplanados será:

Mcarb = 500,000 tons de CaCO, en los aplanados de pisos y muros,

que sumados a la masa en los aplanados de 48,428 tons en las estructuras piramidales hacen un gran total redondeado de

550,000 tons de CaC03 utilizados en la construcción de la ciudad de Teotihuacan.

Apendice 3. Procedimiento para el cálculo del combustible utilizado en la producción de cal.

La madera recién cortada tiene 40 a 50 por ciento de agua, en cambio la secada al aire contiene de 15 a 25 por ciento. Lo anterior es muy importante ya que el poder calorífico depende mucho de la humedad de la madera. A tal fin se dis- tinguen el PCS (poder calorífico superior) y el PCI (poder calorífico inferior). El primero se refiere a la medición en el laboratorio del calor liberado por la madera cuando las condiciones de temperatura y presión de los productos de combustión (COZ y H,O) son iguales a las de la madera. El PCI se refiere al calor neto utilizable en la combustión y es, obviamente, inferior al PCS por las siguientes razones:

-parte del PCS se emplea para evaporar el agua higroscópica de la misma madera, -parte se emplea en evaporar el agua producto de la combustión.

Los dos puntos anteriores reducen sensiblemente el calor producido por la combustión de la madera. En la madera seca, el PCS varía de 4400 a 4500 kcalkg, sin embargo el PCI es de 3300-3900. En general la madera deja pocas cenizas, de 0.5 a 3 por ciento.

Una fórmula deducida por J. L. Córdova para PCI en fun- ción del grado de humedad (x) de la madera es la siguiente (siendo el grado de humedad igual al por ciento de humedad/100):

DelH vap = 540.5 kcalkg
PCI = 4860(1-x) -540.5~.

Consideramos la madera secada al aire con una humedad de 20 por ciento. Por lo tanto:

PCI = 4860 (0.8) -540.5 (0.2) = 3779.9 kcalkg.

La energía necesaria para transformar la roca caliza en cal es

2.31 x 10" kcal. Sin embargo, sería un error considerar que la cantidad de madera es la multiplicación directa porque es necesario involucrar la eficiencia:

Masa madera (ideal) = 2.31 x 101 1 kcal 1 3779.9 kcalkg
M ideal = 6.1 x lo9 kg.

Si consideramos una eficiencia del 50 por ciento:

Masa madera = 6.1 x lo9/ 0.5 Masa de madera (real) = 1.22 x 1010 kg = 12.2 x lo6 tons.

Received March 19, 1996; accepted April 1, 1998; revised September 29, 1998.

A partir de la relación entre longitud de muros y superficie construida se estima un coeficiente que permite la extrapo- lación a todo Teotihuacan. En este caso, el coeficiente es 5447116202 = 0.34. Lo cual lleva a una longitud de 4.56 x 106 x 0.34 = 1.55 x lo6 m.

Latin Amencan Antiquity, 10(2), 1999, pp. 168-179 Copyright O 1999 by the Society for Amencan Archaeology

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