listado de drogas laboratorio enet

Listado de drogas para el laboratorio

Absolutamente todas las drogas deben ser de calidad pro- analisis , purisimo, para uso en laboratorios analìticos.

3 Cloruro de amonio puro x 250 gr
6 amoniaco puro x 1000 ml
8 hidroxido de sodio puro x 500 gr
10 acido sulfùrico puro 98 % d 1.84 x 1000g
10 acido clorhidrico puro por 1 lt
2 iodo sublimado puro x 250 g
2 ioduro de potasio puro x 250 g
4 acido acetico glac puro x 1000ml
6 litros de alcohol absoluto puro x 1000 ml
1 cianuro de potasio puro x 100 g
1 cloruro de mercurio II puro x 100 g
1 acido oxàlico puro x 250 g
3 cloruro ferrico puro x 250g
1 cloruro de aluminio puro x 250 gr
1 nitrato de potasio puro x 250g
3 permanganato de potasio x 250 g puro
1 fosfato monoacido de sodio puro x 500 g
1 rojo congo puro x 25 g
2 carbonato de amonio x 500 g
1 oxalato de amonio puro x 500 g
1 sulfato de amonio puro x 500 g
1 cloruro de bario puro x 250 g
1 nitrato de plata puro x 100 g
1 nitrato de plomo puro II x 250 g
4 fenolftaleìna polvo puro x 25 g
4 rojo de metilo polvo puro x 25 g
2 cromato de potasio puro x 250 g
3 reactivo de fehling a y b x 250/250 ml
2 cloroformo puro x 1.lt
3 eter etilico puro x 1 lt
1 tetracloruro de carbono x 1 lt
2 alcohol propilico puro x 1lt
2 cloruro de metilo puro x 1 l
2 dicromato de potasio x 250 g
2 tiosulfato de sodio x 250 g
6 bromo puro ampollas x 25 ml
1 cloruro de cobre I cuproso puro x 250 g
2 benceno puro x 1 l
2 hierro puro limaduras x 500 g
1 fenol x 1 kg
10 papel tornasol azul x 100
10 papel tornasol rojo x 100
4 glicerina pura x 1 kg
1 naftaleno puro x 250 g
2 bisulfito de sodio x 500 g
4 formol puro x 1 l
1 ácido salicílico puro x 250 g
1 anhídrido acético puro x 500 g
1 acetato de sodio puro x 250 g
1 nitrito de sodio puro x 250 g
1 zinc granallas x 250 g
1 urea pura x 500 g
1 cloruro ferroso puro x 250 g
1 etilendiamina puro x 250 g
6 reactivo de Tollens x 250 ml
2 glucosa pura x 500 g
2 fructosa pura x 500 g
1 óxido cúprico puro x 500 g
1 ferrocianuro férrico puro x 100 g
2 nitrato de plomo puro x 250 g
1 sulfato ferroso puro x 250 g
3 carbonato de sodio puro x 500g
1 nitrato de sodio puro x 500g
1 cloruro de magnesio puso x 250 g
1 cloruro de amonio puro x 250 g
1 cloruro de bario puro x 250 g
1 alambre de cobre analítico x 100 g
1 cloruro de calcio puro x 500 g
2 hidróxido de potasio x 500 g
3 acetona pura x 1 l
2 edta disodico para análisis x 250 g
1 almidon soluble puro x 100 g
1 amonio tiocianato puro x 200 g
1 verde de bromo cresol x 25g
1 potasio ferrocianuro puro x 250 g
1 tiocianato de potasio puro x 250 g
1 azul de bromo timol puro x 100 g
1 nitrato de bario puro x 100 g
4 buffer 4 x l
4 buffer 7 x l
1 hidróxido de calcio x 250g
1 tetracloruro de carbono purox 1 l
1 cloruro de cobalto puro x 50 g
1 ditizona purox 50 g
1 cloruro de estaño puro x 50 g
1 hidroxilamina sulfato pura x 50 g
1 lana de vidrio p/ uso laboratorio x 500 g
1 acetato de mercurio puro x 25 g
2 naranja de metilo x 10 g
2 negro de diocromo T x 25 g

cemento Portland II

. Introducción
Los usos industriales de la cal han proporcionado importantes contratos para los químicos e ingenieros desde años atrás cuando la cal y los cementos naturales fueron introducidos. En la actualidad solo se necesita mencionar las paredes y las vigas de concreto reforzado, túneles, diques y carreteras para imaginar la dependencia de la civilización actual con estos productos. La conveniencia, precio accesible, adaptabilidad, resistencia y durabilidad de ambos productos han sido fundamentales para estas aplicaciones.No obstante, de los modernos caminos de concreto y edificios alrededor de nosotros, es difícil imaginar el tremendo crecimiento de la industria del cemento durante el siglo pasado. El hombre tuvo que ir descubriendo ciertas rocas naturales, las cuales a través de una calcinación simple dan un producto que, al agregar agua, se endurece. El avance real no tomaba parte todavía en los estudios fisicoquímicos y de ingeniería química de poner las bases para las plantas modernas y eficientes que trabajaran bajo condiciones controladas en una variedad de materiales crudos.
OrigenEl cemento "Portland" tiene sus orígenes en la cal u óxido de calcio, a partir del cual y luego de cientos de años de estudios empíricos y científicos, se llega a lo que hoy se conoce como cemento. A través de la historia de los pueblos egipcios, griegos y romanos, se utilizó la cal como ligante en sus construcciones. En la América Prehispánica los Aztecas la emplearon también en la fabricación de tabiques y techos armados con caña y bambú. En 1824, un albañil Inglés llamado Joseph Aspdin, patentó un producto que él llamó cemento Portland, pues al endurecerse adquiría un color semejante al de una piedra de la isla Portland en Inglaterra. En 1838, este cemento se utilizó por primera vez en una construcción de importancia en uno de los túneles construidos bajo el río Támesis en Londres. David Saylor, un técnico norteamericano, fue el primero en fabricar cemento en América, así nacía en 1850 la industria cementera en Norteamérica. El uso del cemento Portland continuó extendiéndose hasta convertirse en el material de construcción más utilizado en el mundo.
2. Elaboración
1) Materias primasLas materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y las arcillas. Estas que se extraen de yacimientos a cielo abierto.La otra materia prima que se utiliza es el yeso, que se incorpora en el proceso de la molienda, para regular el tiempo de fraguado.
2) Proceso de elaboraciónEl proceso consiste en tomar las rocas calcáreas y las arcillas en proporciones adecuadas y molerlas intensivamente, de manera que el compuesto de la caliza (CaO) se vincule íntima y homogéneamente con los compuestos de la arcilla (SiO2, A1203 y Fe2O3 ). El producto resultante denominado polvo crudo ingresa al horno y egresa como clinker. El proceso se completa con la molienda conjunta del clinker y yeso, obteniendo el cemento portland.Trituración primaria: Los bloques de rocas calcáreas y las arcillas provenientes de las canteras, ingresan a la trituradora primaria quedando reducidas a tamaños inferiores a los 10 cm.Trituración secundaria: Ingresa el material proveniente de la trituradora primaria y sale con tamaños máximos inferiores a 2,5 cmMolienda: El material resultante de la trituradora secundaria ingresa a un molino, resultando un producto impalpable, denominado polvo crudo.Homogeneización: Con el fin de alcanzar la unión íntima de los compuestos, se somete al polvo crudo a un mezclado intensivo, por medio de ciclones de aire.Calcinación: El polvo crudo ingresa al horno, elevándose la temperatura hasta alcanzar los 1450 ºC, en donde se produce una fusión incipiente del producto resultante, denominado clinker.Molienda: Finalmente, el clínker conjuntamente con el yeso se muele hasta obtener el Cemento Portland Se utilizan dos métodos de manufactura: los procesos mojado y seco. En ambos procesos se prefiere el circuito cerrado pulverizado en preparación de los materiales crudos que el circuito abierto de pulverizado porque en el primero las partículas pequeñas o finos son colados y los gruesos del material son regresados; mientras que en el segundo, el material crudo es molido continuamente lo que significa que en lo más fino se consigue el valor deseado.El proceso mojado fue desplazado por un tiempo por el proceso en seco, pero actualmente empieza a se adaptado por nuevas plantas debido al control más exacto y el mezclado de los materiales crudos con sus proporciones. El material sólidos después de un secado abrumador, es reducido a un estado fino de división en un tubo mojado o molino de pelota y pasa por un slurry o lechada a través de un clasificador de balón o colador. El slurry es bombeado a tanques correctivos donde unas aspas hacen una mezclan homogénea y permite los ajustes finales en la composición. FIG. 1

FIG 1 Proceso Mojado con molinos en circuito cerrado.Este slurry es filtrado en un filtro rotatorio continuo y alimentado al horno. El proceso en seco se aplica especialmente a los cementos de roca natural y para la mezcla de roca con cal y esquisto o pizarra. En este proceso los materiales son bruscamente molidos en molinos con mandíbulas seguido de molinos rotatorios; después son secados, reducidos de tamaño y aún más molidos en un molino de tubo. Este material secado, es decir, en polvo, se alimenta directamente a los hornos rotatorios donde toman lugar las reacciones químicas. El calor es provisto por aceite quemado, gas natural, carbón pulverizado usando aire precalentado del enfriamiento del clinker.
Los hornos del proceso en seco pueden ser de 150 ft y en el proceso mojado los hornos son de 300 a 500 ft, con esto vemos que no son hornos muy comunes. El diámetro interno usualmente es de 8 a 15 ft y tienen una rotación de ½ a 2 rpm dependiendo del tamaño; están un poco inclinados para que los materiales alimentados en la parte superior viajen lentamente a la parte baja tomando de 2 a 3 hr.
Operaciones unitarias, procesos unitarios .Esencialmente las operaciones unitarias preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y el estado físico propio de la finura y contacto íntimo tal que las reacciones químicas (procesos unitarios) pueden tomar parte en la temperatura de calcinación en el horno para formar, por doble descomposición o neutralización, los siguientes componentes:
Fórmula Nombre Abreviatura.2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S3CaO.SiO2 Silicato tricálcico C3S3CaO.Al2O2 Aluminato tricálcico C3A4CaO.Al2O3.Fe2O3 Alumnioferrito tetracálcico C4AFMgO En estado libre.K2O y Na2O formando pequeños montículos de varios componentes con CaO, Al2O3, SiO2 y SO3
También toman lugar otras reacciones, tal como deshidratación y descarbonización o calcinación de la piedra de cal, ambos siendo endotérmicos con valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente. La formación del clinker es exotérmica con un valor probable de 200 BTU/lb de clinker.Sin embargo, la consumación del carbón indica 3000 o 4000BTU/lb de clinker. Este calor es despedido del horno en las reacciones siguientes:
Temperatura Reacción Intercambio de calor.100o C Evaporación de agua libre Endotérmica500oC y más Evolución de agua combinada Endotérmica.con la arcilla900oC y más Evolución del dióxido de carbono Endotérmicadel carbonato de calcio.900oC – 1200oC Reacción principal entre la Exotérmicacal y la arcilla.1250oC – 1280oC Principio de formación del Endotérmicalíquido.1280oC y más Formación de más líquidos Probablementey componentes endotérmica.
Se debe notar que más de las reacciones en el horno proceden en las fases sólidas y en el final ocurre la fusión incipiente. Todas estas reacciones con aprovechadas en la "quema de cemento".Para obtener una gran economía de calor, las operaciones unitarias se usan para remover parte del agua del slurry. Algunos procesos usan filtros de slurry y espesadores Dorr. Algunos otros adjuntos comunes para los hornos rotatorios son los separadores ciclónicos de polvos y precipitadores Cottrel. Los calentadores de calor de desecho algunas veces se utilizan para conservar el calor y son, particularmente, salvadores o guardadores en el proceso en seco, donde los gases de desecho del horno son más calientes que los que provienen del horno en el proceso mojado que puede ser de 800oC.Debido a que el revestimiento del horno tenía que resistir abrasiones severas y ataque químico a altas temperaturas en la zona del clinker y que el cambio del revestimiento refractario es difícil; comúnmente se usa ladrillo de superalúmina y ladrillo de supermagnesio; sin embargo si solo se utiliza cemento Pórtland, es satisfactorio.
3. Propiedades Químicas
La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a la reacción química entre el cemento y el agua llamada hidratación. El cemento Portland no es un compuesto químico simple, sino que es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o más de el peso del cemento Pórtland y son: el silicato tricálcico, el silicato dicálcico, el aluminato tricalcico y el aluminio ferrito tetracálcico. Además de estos componentes principales, algunos otros desempeñan papeles importantes en el proceso de hidratación. Los tipos de cemento Pórtland contienen los mismos cuatro compuestos principales, pero en proporciones diferentes. Cuando el clinker (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Pórtland) se examina al microscopio, la mayoría de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos mas pequeños evaden la detección visual. El diámetro promedio de una partícula de cemento típica es de aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento fueran las promedio, el cemento Pórtland contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto rango de tamaños de partícula. Las partículas en un kilogramo de cemento Pórtland tiene una área superficial aproximada de 400 metros cuadrados. Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ultimo es con mucho el componente cementante mas importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto, fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional principalmente depende del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto. La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. el área superficial del hidrato de silicato de calcio es de unos 3000 metros cuadrados por gramo. Las partículas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia.
Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no tienen resistencia alguna. La resistencia esta en la parte sólida de la pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las fases cristalinas. Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho mas resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria para fabricar un concreto plástico y trabajable. A un entonces, el agua empleada es usualmente mayor que la que se requiere para la completa hidratación del cemento. La relación mínima Agua – Cemento (en peso) para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25. El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se hidrato puede ser útil para planear la construcción. En invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño provocado por temperaturas de congelación. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras masivas, tales como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. El cemento Pórtland tipo 1 un poco mas de la mitad de su calor total de hidratación en tres días. El cemento tipo 3, de alta resistencia temprana, libera aproximadamente el mismo porcentaje de su calor en mucho menos de tres días. El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera menos calor total que los otros y deben pasar mas de tres días para que se libere únicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo 4, cemento Pórtland de bajo calor de hidratación, se debe de tomar en consideración donde sea de importancia fundamental contar con un bajo calor de hidratación.
Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque la velocidad de terminada el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que conceda tiempo al transporte y colocación del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es deseable tener un endurecimiento rápido. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del clinker, actúa como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Pórtland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado.
Campos De AplicaciónSe emplea en todo tipo de obra que no requiera de un cemento especial, a saber :
o Estructuras de Hormigón Armado, pretensado y postesado
o Premoldeados
o Pavimentos, pistas de aeropuertos y puentes
o Canales y alcantarillas
o Trabajos de albañilería (carpetas, morteros)
Por su elevada resistencia y rápida evolución, se recomiendan especialmente para:
o Hormigones de alta resistencia
o Habilitación al tránsito (fast-track). Pavimentos de hormigón donde se requiere una rápida
o Estructuras elaboradas con encofrados deslizantes.
o Hormigonados en períodos de baja temperatura
Los hormigones elaborados con Cemento Pórtland Normal poseen los máximos valores de resistencia, permitiendo:
o Incrementar la seguridad, si se mantiene la dosificación
o Posibilitar, además, una durabilidad mayor
o Economizar el costo, si se reduce el contenido de cemento
Los hormigones elaborados con Cemento Pórtland Normal desarrollan una rápida evolución de resistencia posibilitando :
o Acortar los tiempos de obra
o Habilitar más rápidamente la obra
o Reducir costos
o El Cemento Pórtland Normal es moderadamente resistente a los sulfatos.
4. Normas de calidad del cemento pórtland
Análisis químico (ASTM C 114-16 T): Este análisis consiste en un grupo de procedimientos de prueba por el que se determina cuantitativamente los óxidos, álcalis y residuos del cemento. La química de los cementos es una cuestión complicada, por lo que es indispensable tener personal especializado para ejecutar estos análisis.Finura, superficie específica en centímetros cuadrados por gramo. (Especificación ASTM C 115-58 o C 204-55) : Los dos aparatos más comunes para medir la finura del cemento Pórtland son el turbidímetro de Wagner y el aparato de Polaine para determinar la permeabilidad del aire. El turbidímetro se basa en la teoría de la sedimentación para obtenr la distribución de las partículas en tamaños con la que se calcula la superficie específica. Se dispersa una muestra de cemento en keroseno en una probeta de vidrio y se mide la velocidad de sedimentación por los cambios en la intensidad de la luz que pasa a través de la suspensión. En el método de permeabilidad al aire se determina la superficie específica haciendo pasar una cantidad definida de aire por una muestra preparada. La cantidad de aire que pasa es una función del tamaño y distribución de las partículas.Constancia de volumen (ASTM C 266-58 T o C 191-58): Las agujas de Gillmore y las de Vicat se utilizan para determinar la rapidez con la que se endurece el cemento Pórtland. Se prepara una muestra de pasta en condiciones especificadas y se cura a humedad y temperatura constantes. Se apoya la aguja de Gillmore o la de Vicat sobre la pasta un tiempo determinado, y la penetración indica la dureza o fraguado. La composición química, la finura, el contenido de agua y la temperatura son factores importantes que influyen en la duración del fraguado, y como el fraguado es un punto muy importante, es importante que se controle cuidadosamente.Resistencia a la compresión en lb/pulg (ASTM C 109-58): La muestra del cemento se mezcla con una arena silicosa y agua en las proporciones preescritas y se moldean en cubos de 2x2x2 pulgadas. Estos cubos se curan y luego se prueban a la compresión para obtener una indicación de las características que sirven para desarrollar la resistencia del cemento.
5. Conclusiones
En este trabajado podemos observar el proceso de manufactura del cemento Pórtland, así como los principales componentes y las propiedades químicas y físicas de este cemento. Por lo que cabe en los campos de aplicación determinamos que el cemento Pórtland es el de más uso en común, además de su calidad podemos observar un costo accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general.Las normas de calidad que rigen que se señalan en este trabajo son las más comunes, sin embargo, en cada planta procesadora de cemento Pórtland se basan en pruebas específicas de calidad, por lo que resulta un poco difícil detallar todas las normas de cada una de las plantas.Podemos concluir que la hidrólisis y la hidratación son los factores importantes en el endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la hidratación tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera cierto, el concreto sería atacado rápidamente al contacto con el agua.

tecn vial -pinturas II

1.1 ¿QUE ES UNA PINTURA?
DEFINICIÓN La pintura ha sido descrita como una mezcla de pigmento con vehículo, diseñada para ser aplicada en capas delgadas (películas) para fines de decoración, protección o ambos. Los efectos decorativos pueden ser producidos por el color, brillo, textura, iluminación ó una combinación de éstos.
La función protectiva de las pinturas incluye resistencia al aire, agua, líquidos orgánicos y sustancias químicas (ácidos, álcalis y contaminación atmosférica), así como mejorar las propiedades mecánicas sobre algunos materiales, aportando mejor dureza, resistencia a la absorción, etc. El presente resumen contiene algunos de los factores relativos a la composición de la pintura, con una breve discusión de cada componente en el sistema.
1.2 COMPONENTES DE LA PINTURA
Básicamente puede decirse que una pintura está compuesta de dos partes principales:
o Pigmento
o Vehículo
1.2.1 PIGMENTO
Por pigmento se define a una sustancia colorida, finamente dividida, que es esencialmente insoluble en el medio en el cual va a ser dispersado (los colorantes son soluble y no serán considerados dentro de ésta presentación). A continuación se dara a conocer la clasificación de los pigmentos:
Los pigmentos se clasifican en tres tipos generales
Funciones de los pigmentos
· Imparte color y poder cubriente a la pintura (propiedades que distinguen una pintura de barniz).
· Protege la superficie de los estragos del tiempo y los elementos, incluyendo reacciones químicas.
A continuación se describirá algunos pigmentos orgánicos utilizados para este proyecto:
Violeta de metilo. Tiene buena resistencia a la luz, aun cuando este diluido, su resistencia al calor permite que sea utilizado para entintar esmaltes para horneo, su resistencia al sangrado es satisfactoria. Tiene relativamente poca aplicación en pinturas, siendo mas usado en tintas de imprenta, tintas de estarcidor, papel carbón y crayones.
Carbón vegetal. Se obtiene por la combustión de materias vegetales en condiciones controladas. Este colorante se usa en gran cantidad en la industria, especialmente en la farmacéutica, y muy poco en el campo de los alimentos. Como auxiliar tecnológico, es utilizado en la decoloración parcial de mostos, vinos y vinagres, y para desodorizar aceites. Este producto se elimina por filtración en la industria después de su actuación, y no se encuentra en el producto que llega al consumidor.
Hidróxido de calcio. Comúnmente llamada cal apagada. Acabado mate, poroso, absorbente, endurece con el tiempo, la humedad y la lluvia favorecen la carbonatación. Resiste a los agentes atmosféricos. Tiene buenas propiedades microbicidas. Se debe manejar con precaución por su causticidad. Tiene buena adherencia sobre mortero, cal, piedra, ladrillo. Se emplea en interiores y exteriores. Se aplica con brocha, rodillo o pulverizadores.
1.2.2 VEHÍCULO
Definición. El vehículo en una pintura es la parte líquida de ella, en la cual están dispersados los pigmentos.
Composición. El vehículo consiste esencialmente en dos partes:
o Formador de película (Ligante)
o Solvente





Formador de película
Es la porción no volátil de un vehículo de pintura que es el ingrediente formador de película. Puede ser una resina natural ó sintética, un polímero ó aceite.
Función del formador de película.
· Como su nombre lo indica, su principal función es la de formar una película sólida y continua al secar, manteniendo unidas las partículas de pigmento entre sí.
· El formador de película imparte muchas de las principales propiedades de una pintura.

ACEITES VEGETALES
En el siglo II A.C. se usaban aceites secantes como vehículos para pinturas. Hacia el año 400 A.C. la savia oleorresinosa del "árbol de la laca" Rhus Vernicifera era la base para las llamadas lacas japonesas.
En la actualidad, debido a la gran demanda de estos aceites, se obtienen tanto de origen vegetal como animal y sintético.
Constitución química de los aceites vegetales
La absorción del oxígeno está de acuerdo con la constitución química de los llamados aceites secantes, así veremos que: Un aceite secante o semisecante es una mezcla de triglicéridos de varios ácidos grasos, saturados y no saturados y presentan además cantidades variables de mucílagos, ácidos grasos libres, gomas.
La propiedad que tienen los aceites secantes de pasar del estado líquido al sólido se funda en su reacción con el oxígeno del aire. Esta oxidación origina el crecimiento molecular o polimerización que convierte el aceite líquido en sólido. Puesto que la reactividad con el oxígeno se debe al doble enlace etilénico, es importante el grado de insaturación (medida por el índice de yodo) del aceite secante, así como la cantidad relativa de ácidos con uno, dos, tres y cuatro dobles enlaces en los grupos ácidos del aceite.
Si están conjugados dos o más dobles enlaces, el aceite se polimeriza un 50% más rápidamente y por lo general presenta una mayor rapidez de secado, que un aceite que teniendo el mismo grado de insaturación, presente dobles enlaces no conjugados. El grupo no conjugado se subdivide en dos grupos, ácido linoléico, linolénico y de aceites marinos.
Mecanismo de polimerización térmica y secado
El mecanismo de polimerización y la estructura del polímero son fenómenos complejos, no bien conocidos, sin embargo, es evidente que el grado y la clase de insaturación conjugada del aceite. Según progresa la polimerización del aceite, la reducción de la insaturación de los ácidos del triglicérido se nota (baja el índice de yodo), debido a que como se ilustra a continuación cambian los enlaces dobles a sencillos en una reacción del tipo Diles Alder.
En este caso el dieno, es un grupo de ácido graso conjugado en una molécula de glicérido, efectuándose la adición (1,4) con el grupo etilénico de otra molécula de glicérido para formar un anillo de 6 átomos. A causa del alto grado de polifuncionalidad el crecimiento del polímero puede ser en las 3 dimensiones, llegando hasta la gelación del aceite. (Polímero infusible)
Se ha visto anteriormente que el secamiento del aceite es una absorción del oxígeno del aire por las moléculas del triglicérido. Este proceso es catalizado por los llamados secantes como los jabones de manganeso y cobalto.
El proceso de un aceite que pasa por el estado líquido al sólido es el siguiente:
o El aceite está en estado líquido.
o Comienza a oxidarse
o Se producen estructuras tridimensionales rígidas.
El fenómeno de endurecimiento produce en el aceite una agregación coloidal como consecuencia de la fuerza de atracción que opera entre los puntos de oxidación de las moléculas, grupos de oxígeno polar y enlaces de hidrógeno.
Entre los principales aceites secantes y semisecantes por sus características o usos son:
1. Aceite de Linaza
2. Aceite de China
3. Aceite de Soya
4. Aceite de Oiticia
5. Aceite de Piñoncillo.
6. Aceite de Ricino deshidratado.
7. Aceite de Cártamo.
8. Aceite de Pescado.
9. Aceite de Coco.
Las razones por las que se usan aceites secantes en la industria de pinturas son las siguientes:
o Aumentar la flexibilidad de la película ( si sólo fuera pigmento, disolvente y resina, la película sería quebradiza)
o Dar mayor brillo.
o Dar resistencia a los agentes químicos.
o Durabilidad
o Menor tiempo en el secado de la película.
En cambio en los aceites semisecantes y no secantes las características buscadas son en general:
o No amarillean como es el caso del aceite de soya, aceite de cártamo, etc.
o Flexibilidad en la película.
o En general se puede decir que son muy usados para la fabricación de alquidales ya que les dan a los mismos muy buenas cualidades como: no amarillamiento, películas flexibles, dureza y estabilidad, resistencia a los agentes químicos, etc. Tenemos como ejemplos de los aceites semisecantes y no secantes: Aceite de Coco, Aceite de Soya y Aceite de Ricino.
Para el logro de todas las características de cada película, se busca el aceite apropiado o su derivado.
Algunas características físicas y químicas de los aceites son las siguientes:
Olor. Los aceites se reconocen frecuentemente por su olor característico
Color. El color es una característica de poca importancia dado que con los métodos actuales de extracción y refinación es posible es posible la decoloración casi total de los aceites.
Peso específico. En general esta comprendido entre 0.890 y 0.980 a 20°, aumenta de acuerdo al índice de yodo y es inversamente proporcional al peso molecular y a la temperatura.
Viscosidad. Aumenta con el peso molecular de los aceites, los líquidos son muy amplios, siendo quizá el de mayor viscosidad a 20° el aceite de ricino.
Fluorescencia. Tienen importancia anotar que ha sido en algunas ocasiones forma de identificación de algunos aceites como es el caso del aceite de oliva. La importancia del análisis espectral es de notarse ya que permite descubrir falsificaciones mediante aparatos tales como el fotómetro de Pulfrich.
Índice de Refracción: Están comprendidos entre 1.42 y 1.48 a 20° y son un medio eficaz de completar el análisis.
Aceite de linaza
Ha sido el aceite secante de más importancia desde la antigüedad y sigue siendo el más usual. Se obtiene de la semilla de lino, siendo la especie más importante "lino usitatissimum". Para poder dedicar la planta de aprovechamiento de la semilla para aceite es necesario seleccionarla (por época del año, formación de la planta, etc.). El contenido de aceite en la semilla es de 32 a 42% dependiendo de la calidad de la planta.
Procesos empleados en la extracción del aceite de linaza. Los procesos empleados son:
§ En frío. Este proceso es el menos usual, en el cual la semilla libre de impureza es sometida a un doble prensado.
§ En caliente. Es el más usual, sigue los siguientes pasos. La semilla entra en la máquina limpiadora, siendo llevada por medio de un transportador mecánico a los molinos para su trituración, una vez triturada pasa al cocedor, el cual va alimentando a un extractor.
§ Por disolventes. Después del proceso en caliente el contenido de aceite residual en la pasta es de un 6 a 8%, pudiendo aplicarse la extracción por disolventes a esta pasta lográndose un contenido final de aceite de sólo 0.6 a 1% máximo.
Composición del aceite de linaza:
Características de aceite de linaza.
El aceite de linaza se usa para dar a las películas de las pinturas y barnices, principalmente, una mejor durabilidad, flexibilidad y humectación.
Aceite de ricino
Originalmente el aceite de ricino no es secante, pero gracias a los trabajos realizados por varios investigadores, entre ellos el Dr. Sheiber que industrializó el proceso, fue posible cambiarlo a un aceite secante.
El aceite de ricino conocido también como Aceite de Castor o de Tártaro, se obtiene de una semilla de la planta "Ricinos Communis". Esta planta alcanza hasta cinco metros de altura, produce semillas de diferentes tipos, según el arbusto; de primera (14 a 15 mm. de largo y 9.5 mm. de ancho) o de segunda (10.5 mm. y 7.5 mm) y la tercera (9.5 y 6mm). La primera y la tercera se asemejan mucho en su contenido de aceite de 40 a 50% de aceite en la semilla.
Las principales componentes del aceite de ricino son:
El aceite de ricino crudo es soluble en alcohol y éter. Es conocido por el público en general por sus características purgantes. Desde 1937 este aceite ha sido usado en la industria de pinturas, como aceite secante mediante la deshidratación.
En la reacción hay formación de agua (6.04%) logrando la deshidratación mediante cristalizadores tales como: Asido sulfúrico y tierras fuller, ácido tungstico, etc., a unos 250° aproximadamente. Se usa también vació y dióxido de carbono.
El aceite de ricino deshidratado es usado comúnmente en las pinturas, de secado al aceite y tiene una buena retención del color. En las pinturas de secado al aire de buena flexibilidad y en los barnices presenta el inconveniente de dejar películas con tendencia a ser pegajosas.
Aceite de soya
El aceite de soya se obtiene de la semilla de la glicina o Soya Híspida, originaria de China y Japón. La semilla de soya ha sido conocida desde hace muchos siglos, en Manchuria crece en los valles y en las orillas de los ríos y lugares arenosos.
Un análisis aproximado de esta semilla es el siguiente:
El aceite es extraído por presión (sistema Anglo-Americano) o extracción por disolventes.
Las principales constantes del aceite de soya son:
Peso específico 0.922-0.928
Índice de saponificación 189-193
Índice de yodo 124-123
Índice de refracción 15° 1.68-1.4178
Número ácido 0.5-0.4
Punto De congelación 4-2
Composición del aceite de soya:
Ácido linoleico 52.0%
Ácido linolénico 2.0%
Ácido oleico 34.0%
Ácido palmítico 12.0%
El aceite de soya se usa comúnmente en la industria de pinturas y barnices. Tiene buena retención del color, buena elasticidad, no amarillea y de una mezcla con 80% de aceite de linaza se obtiene un aceite excelente para pintura que tiene buenas propiedades secantes, forma una película resistente y facilita la molienda de los pigmentos. El aceite de soya puro tiene menor poder secante que el aceite de linaza.
Aceite de pescado
Los aceites de pescado se dividen en aceites de cetáceos y aceites de peces comunes. En general son aceites que presentan olor y color. Aunque el índice de yodo es satisfactorio, no tienen muy buenas características como aceites secantes o semisecantes.
La distinción entre los aceites vegetales y los aceites de pescado se logra mediante un análisis químico:
o Varios aceites de pescado son parcialmente solubles en alcohol.
Las películas de estos aceites son solubles en alcohol amílico y en éter.
Método calorimétrico
En un matraz de tapón esmerilado se pone: 1g de aceite a examinar, 600g de cloroformo, 1g de ácido acético glacial; se agita y se le añade 40 gotas de solución de bromo en cloroformo al 10%.
Los aceites de pescado dan una coloración verde, mientras que los aceites vegetales dan coloración amarilla. Existen naturalmente todos los medios analíticos como: Índice de refracción, índice de yodo, % estearina, etc. Por la diversidad de aceites de pescado solo anotaremos:
Sardina común:
Índice de saponificación 171-194
Peso específico 0.933
Índice de refracción 1.473
Índice de yodo 156-193
Arenque:
Peso específico 0.922-0.941
Induce de refracciona (20°) 1.477
Índice de saponificación 171-194
Índice de yodo 113-142
Aceite de salmón:
Peso específico 0.928
Índice de saponificación 183
Índice de yodo 162
El uso principal que se le da a los aceites de pescado es en pinturas y barnices de horneo, es decir recubrimientos cuyo secado esta catalizado por calor.
Aceite de girasol
El empleó de este aceite en los EE.UU. está muy difundido, por tener características similares al de soya. Tiene un índice de yodo bajo, 130 aproximadamente.
Aceite de coco
Es un aceite de tipo no secante y se obtiene de la copra, o sea la pulpa del fruto de la palma Cocos Nucifera, la cual contiene aproximadamente un 65% de aceite.
En la industria de las pinturas se usa ampliamente para la fabricación de alquidales de tipo no secante, los cuales se distinguen por su buena retención de color.
POLÍMEROS ORGÁNICOS
Un polímero es una molécula grande compuesta de muchas unidades mas pequeñas, los monómeros que se repiten y se unen entre si actualmente, cuando hablamos de polímeros, en general nos referimos a los biopolímeros naturales.
Los tipos de polímeros orgánicos a los que nos referimos en este trabajo son: clara de huevo y mucílago de nopal.
Mucílago del nopal.
Para extraer el mucílago, se seleccionan las pencas de una edad aproximada de 0.6 a 3 años, cortándolas con un cuchillo bien afilado en el punto de unión entre ellas. Con la misma herramienta se elimina la epidermis con las espinas para obtener el parénquima (carnosidad de la penca) y los haces vasculares.
Los cladiodos, limpios se cortan en pedazos pequeños, sobre un tronco de madera y con el auxilio de un machete, para poner una cantidad determinada a macerar en agua en un recipiente por 24 hrs., con agitación y paleado manual constante con un palo de madera dura. En seguida, el macerado se filtra con una tela de manta para obtener el mucílago translucido libre de tejido parenquimatoso.
La goma de nopal químicamente es conocida con los nombres de polisacáridos, carbohidratos, glúcidos, hidratos de carbono y sacáridos que por hidrólisis origina los monosacáridos de D-galactosa, L-araginosa, L- ramnosa y D-xilosa. Son solubles en agua, dando soluciones coloidales de gran viscosidad, incristalizable, que entre otras aplicaciones sirve para adherir o pegar las arcillas deleznables de los adobes, pequeños terrones, fragmentos de cerámica, pigmentos de pintura mural, consolida estucos coloniales de cal y arena, pega fragmentos de concha, pergamino y papel.
Solvente
Los solventes se definen como aquellos líquidos volátiles que disuelven los constituyentes formadores de película.
Función. Este componente del vehículo actúa primordialmente como modificador de la viscosidad mediante una verdadera solución del formador de película. A continuación se mencionaran los más importantes.
Alcohol metilico
También llamado metanol o alcohol de madera, CH3OH. Se encuentran en el comercio con un grado de pureza de 99.85% de metanol por peso. Es completamente miscible en agua. Debido a su alta polaridad es un gran disolvente para aceites, grasas y resinas. Se emplea en la preparación de ceras, colorantes plásticos, así como en la formulación de removedores para pinturas; pero su uso se encuentra restringido debido a su alta volatilidad y toxicidad, así como por su tendencia a la formación de niebla.
Alcohol etílico
El alcohol etílico o etanol, CH3CH2OH. Los grados que se usan en pinturas son dos: Alcohol desnaturalizado y Disolvente de patente.
Alcohol desnaturalizado
Es alcohol etílico al que se le han agregado ciertas substancias que lo hacen nocivo al organismo adaptándolo más bien para uso industrial. En México los desnaturalizantes más comunes son el benceno y el acetato de etilo.
Disolvente de patente
Es cualquier disolvente que contenga 25% de etanol por volumen. En la práctica, los disolventes de patente contienen substancias que los hacen apropiados, para su uso en pinturas, tales como acetato de etilo, cetona metil isobutilica, gasolina de avión, metanol, butanol terciario.
El alcohol etílico es un disolvente latente de bajo punto de ebullición y evaporación rápida. Se puede usar en proporción de 1:1 con disolventes activos, aunque se deben tomar ciertas precauciones ya que concentraciones de etanol promueven el defecto de formación de niebla. Se usa como cosolvente en la fabricación de lacas, esmaltes, barcines.
Alcohol propilico – n
También llamado Propanol – n, CH3CH2CH2OH. Es un disolvente similar al etanol y al isopropanol, pero posee un punto de ebullición más alto, lo cual unido a su velocidad de evaporación media, lo hace deseable en las formulaciones de lacas, ya que mejora la fluidez y la resistencia a la formación de niebla. Tiene uso como disolvente de gomas y resinas.
Alcohol isopropilico
O isopropanol, CH3CHOHCH3. Se usa principalmente en lacas y adelgazadores (Thinners). Sus propiedades generales son similares a las del etanol, y se pueden usar o intercambiar con éste, teniendo en cuenta que el isopropanol es superior al etanol en lo que respecta a resistencia al nublado.
En el comercio se encentra en tres grados: anhidro, con un contenido no menor de 99.8% de isopropanol por volumen y de 91 y 95% con 9 y 5% de agua respectivamente. El grado de anhidro es el que se prefiere para pinturas, debido a que el agua contenida en los otros materiales puede causar precipitación de las resinas.
Alcohol butilico
Alcohol butílico o butanol, CH3CH2CH2CH2OH. Comparado con el etanol e isopropanol, el butanol no es tan efectivo para reducir la viscosidad de las soluciones, pero en cambio presenta la ventaja de aumentar la compatibilidad con otros resinas y al mismo tiempo mejorar la nivelacion y resistencia al nublado
Aguarrás
El aguarrás, también llamado esencia de trementina, es un líquido volátil e incoloro producido mediante la destilación de la resina, también llamada miera, de los pinos.
Está formado principalmente por una mezcla de hidrocarburos terpénicos, mayormente alfa y beta pinenos, aunque su composición varía dependiendo de la clase de pino de la que provenga la resina.
El principal uso del aguarrás ha sido siempre como disolvente de pinturas o como materia prima para la fabricación de pinturas y barnices. En la actualidad está siendo sustituido por mezclas de hidrocarburos más baratas, tales como el white spirit.
Otros usos incluyen la elaboración de fragancias. Los usos de los pinenos que pueden obtenerse con posteriores destilaciones son también múltiples. El aguarrás es un líquido incoloro o con ligero color amarillento y olor característico como a pino.
Peligros para la salud: Inflamable, nocivo por inhalación, ingestión y en contacto con la piel (puede producir alergia). Es tóxico para los peces y las algas
White spirit
White spirit, aguarrás mineral o símil de aguarrás. Es un hidrocarburo líquido con un poder de disolución no muy fuerte, pero suficiente para las resinas alcídicas que son la base de los esmaltes sintéticos.
Es un disolvente, extraído del petróleo, incoloro o muy levemente amarillento, olor a queroseno, muy poco soluble en agua. Un uso moderno es como subtituyente del aguarrás como disolvente en el arte debido a que es más barato que éste y no amarillea con el tiempo. Tarda más en secar y es necesaria menos cantidad.
Agua
Es esencial para todos los organismos vivos (de este planeta) y es llamado, comúnmente como el solvente universal porque muchas substancias se disuelven en el. Estas propiedades únicas del agua resultan de la manera en que moléculas individuales de H2O interactúan entre ellas.
La carga parcial que se desarrolla a través de la molécula de agua la convierte en un excelente solvente. El agua disuelve muchas substancias al rodear partículas cargadas empujadas hacia la solución
Cualquier sustancia que contiene una carga eléctrica neta, incluyendo los compuestos iónicos y la molécula covalente polar (esas que tienen un dipolo), pueden disolverse en el agua.
1.2.3 ADITIVOS
Sustancias químicas usadas en la composición de una pintura en cantidades relativamente pequeñas con el propósito de contribuir con un beneficio significativo a la facilidad de fabricación, estabilidad de la pintura en el envase, facilidad de aplicación, mejor la calidad o apariencia de la película aplicada.
Las clasificaciones y funciones principales de los aditivos son:
Secantes. Promuevan o aceleran el secamiento, curado o endurecimiento del vehículo.
Anti-nata. Inhiben la formación de nata que se forma cuando un barniz o pintura son expuestos al aire.
Anti-espumante. Productos usados para controlar espumas indeseables en la fabricación envasado y aplicación de las pinturas.
Espesantes. Son usados para proporcionar consistencia apropiada a la pintura, impedir el asentamiento de pigmento y favorecer la aplicación de espesores adecuados de película.
Preservativos. Evitan el crecimiento de hongos y bacteria que dan como resultado la degradación de algunos componentes de la pintura y la consecuente pérdida de sus propiedades.
Fungicidas. Son extensamente usados para inhibir el crecimiento de hongos sobre la película de pintura bajo condiciones ambientales.
Coalescentes. Son auxiliares en la coalescencia (fusión) de las partículas de látex que da como resultado la formación de película.
1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS PINTURAS
Las pinturas pueden clasificarse de muy diversas maneras, atendiendo a varios factores:
1. Según el medio ambiente en que se emplean serán a) para interiores y b) para exteriores.
2. Según el grado de brillo o en: a) mate, b) semimate, c) brillante.
3. Según las condiciones de secado en: a) de secado al aire o sean aquellas que pueden secar en un lapso razonable a una temperatura de 25º; b) de secado forzado, las cuales pueden secar completamente a una temperatura máxima de 100º, y c) de horneo, las cuales secan a más de 100ºC.
4. Según el medio de aplicación: en a) con brocha, b) con aerógrafo c) por inmersión, etc.
5. Según el uso general a que se destinan: en a) industriales, b) para usos domésticos, c) para usos misceláneos.
6. Según la manera en la cual se endurecen; en a) de secado por oxidación, b) de secado por termo polimerización, c) de secado por evaporación, d) de secado por agente curador, etc.
7. Según el uso específico a que se destinan en. a) marinas, b) para maquinaria, c) para pisos, d) para implementos agrícolas, e) para aparatos domésticos blancos.
1.4 PRUEBAS DE CONTROL
La evaluación de las propiedades de las pinturas tiene por objeto, ejercer un control de calidad de los productos terminados, y lo que es más importante, asegurar una calidad uniforme en los diferentes lotes de producción que sea reproducible con el comportamiento real de la película en condiciones normales de servicio.
Las pruebas que son valoradas en cada producto serán las necesarias para satisfacer las exigencias del usuario, dependiendo del uso a que vaya a ser destinado y deben ser realizadas en condiciones idénticas (espesor de película, tipo y preparación de sustrato, condiciones ambientales y de curado) hasta donde sea posible con el fin de que los resultados sean significativos.
Las pruebas de evaluación a las cuales son sometidas, las pinturas pueden ser divididas en dos grupos:
En forma líquida:
· Viscosidad
· Densidad
· PH (base acuosa)
Película aplicada
· Brillo
· Adherencia
· Lavabilidad
· Tiempo de secado
1.5 PREPARACIÓN DE SUPERFICIES
La preparación de superficies es fundamental para obtener buenos resultados en la aplicación de las pinturas. Si es realizada correctamente, se obtiene la adherencia apropiada y el sistema de recubrimiento de su máxima funcionalidad.
Si no es llevada a cabo ó el método de preparación no es el adecuado, se puede presentar fallas inmediatas o prematuras en el recubrimiento. La preparación de la superficie puede ser realizada en forma manual y/o mecánica e incluye uno o más de los siguientes pasos:
1. Eliminación de materia extraña débilmente adherida, productos de corrosión ó pintura vieja.
2. Eliminación de materia extraña firmemente adherida que pueda posteriormente provocar pérdida de adherencia ó que pueda servir como puntos de corrosión.
3. Creación de una superficie áspera (patrón de anclaje) para asegurar buena adherencia.
4. Modificación de la superficie por tratamiento químico para hacerla más compatible con el recubrimiento.
Métodos de preparación de superficies
Lavado con agua. Es un medio adecuado para eliminar la materia extraña débilmente adherida. Puede adicionarse agentes de limpieza al agua, pero el lavado debe ser seguido por un enjuague completo para asegurar la eliminación completa de cualquier residuo soluble en agua.
Limpieza con flama. Es un método efectivo para eliminar escamas o películas gruesas de pintura vieja, aceite o grasa antes de una preparación de superficie final.
Chorro abrasivo. Es uno de los medios más efectivos para la preparación de superficies donde se desea un patrón de anclaje necesario para aplicar el recubrimiento propuesto. Su principio de operación consiste en dirigir las partículas abrasivas (arena, pedernal, carburo e silicio, acero) a muy alta velocidad contra la superficie que se desea preparar.
Los equipos usados para la aplicación de éste método operan sobre dos principios:
Presión. El abrasivo es transportado en una corriente de fluido a alta presión, normalmente aire.
Succión. El abrasivo es recogido por el vació creado cuando el fluido pasa a través de un Jet.
Limpieza Alcalina. En este método la limpieza se lleva a cabo disolviendo suciedad soluble en soluciones acuosas de sosa, silicatos, fosfatos y surfactantes.
Limpieza por Solvente. Es efectiva cuado la contaminación sea principalmente aceite, grasa ó cera, sin embargo los trapos y el solvente deben ser cambiados frecuentemente para evitar una contaminación mayor en la superficie.
Limpieza Química. Los métodos de limpieza química son frecuentemente usados cuando más de un tipo de suciedad está presente y los métodos mecánicos son inadecuados, pero pueden provocar el ataque de algunos metales y aleaciones.
Preparación de superficies no metálicas
Madera nueva. Tapar hoyos con masilla y sellar nudos y vetas con un sellador, lijar lo necesario y brochar suciedad y polvo.
Madera Previamente Pintada. Eliminar la pintura suelta con brocha de alambre, espátulas etc., la suciedad, contaminación química, pintura caleada y moho deben ser eliminados con agua y un auxiliar de limpieza (detergente, fosfato trisódico) seguido por un enjuague.
Albañilería y Concreto. Las consideraciones generales para pintar estas superficies son que deben estar limpias, secas y no deben ser reactivas. El moho debe ser eliminado lavando con una solución de hipoclorito de sodio.
Piedra. Eliminar la suciedad y material desprendido lavando, cepillando ó chorro abrasivo.
Ladrillo. Eliminar grasa, polvo, eflorescencia u otra materia extraña, puede ser lavada con solvente o soluciones de detergente doméstico. La eflorescencia es peligrosa para la pintura y debe ser eliminada lavando o con limpieza mecánica.
Cemento y Concreto. Son materiales de alta alcalinidad, pero a medida que curan ésta se disipa. Generalmente se requiere de un período de dos a seis meses para que la alcalinidad baje a un nivel despreciable. Los proveedores de pintura sugieren tres meses de intemperie antes de pintar estas superficies cuando son nuevas.
2. MÉTODO
2.1 FABRICACIÓN DE PINTURA
En términos generales, la fabricación de pintura consta de las siguientes etapas fundamentales:
Premezcla. En esta primera etapa realiza un mezclado preliminar de los pigmentos con vehículo suficiente para lograr una buena humectación y obtener una pasta que tenga la consistencia necesaria y correcta para ser dispersada.
Dispersión (molienda). Esta etapa de proceso se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento en el vehículo líquido, hasta producir una fina dispersión de la partícula que se obtiene mediante el ensayo de finura de molienda.
Complementación. El propósito de esta etapa es reducir apropiadamente la dispersión en el molino con vehículo adicional y aditivos necesarios para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento óptimas.
En esta etapa también se entona el producto de acuerdo a un color de referencia.
Filtración y envasado. Estas operaciones en forma consecutiva son la etapa final del proceso de fabricación, quedando el material listo para su expedición.
1. PINTURA A BASE DE POLÍMEROS ORGÁNICOS
Pintura a base de mucílago de nopal
Componentes de la pintura a base de mucílago de nopal:
· Pigmento (azul de metilo, anaranjado de metilo, carbón vegetal, cristal violeta)
· Formador de película (mucílago de nopal)
· Solvente (agua)
· Aditivos (cal o sal)
Para la fabricación de esta pintura se siguen las siguientes etapas:
Premezcla. En esta etapa se realiza un mezclado de los pigmentos ya mencionados con vehículo suficiente para lograr humectación. Este caso el vehículo esta conformado por solvente (agua) y formador de película (mucílago de nopal)
Dispersión. En esta etapa se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento con el mucílago de nopal, hasta producir una fina dispersión de la partícula.
Complementación. Reducir apropiadamente la dispersión obtenida en el molino con mucílago de nopal adicional y oxido de calcio para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento optimas. En esta etapa se entona el producto de acuerdo al color de referencia.
Filtración y embasado. Es la etapa final del proceso de fabricación quedando el material listo para su expedición
Pintura a base de clara de huevo
Componentes de la pintura a base de clara de huevo:
· Pigmento (azul de metilo, anaranjado de metilo, carbón vegetal, cristal violeta)
· Formador de película (clara de huevo)
· Solvente (agua)
· Aditivos (cal o sal)
Para la fabricación de esta pintura se siguen las siguientes etapas:
Premezcla. En esta etapa se realiza un mezclado de los pigmentos ya mencionados con vehículo suficiente para lograr humectación. este caso el vehículo esta conformado por solvente agua y formador de película clara de huevo
Dispersión. En esta etapa se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento con la clara de huevo, hasta producir una fina dispersión de la partícula.
Complementación. Reducir apropiadamente la dispersión obtenida en el molino con clara de huevo adicional y oxido de calcio para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento optimas. En esta etapa se entona el producto de acuerdo ala color de referencia.
Filtración y embasada: es la etapa final del proceso de fabricación quedando el material listo para su expedición
1. PINTURA A BASE DE ACEITES VEGETALES
Pintura a base de aceite de linaza
Componentes de la pintura a base de aceite de linaza:
· Pigmento (azul de metilo, anaranjado de metilo, carbón vegetal, cristal violeta)
· Formador de película (aceite de linaza)
· Solvente (white spirit)
· Aditivos (cal o sal)
Para la fabricación de esta pintura se siguen las siguientes etapas:
Premezcla. En esta etapa se realiza un mezclado de los pigmentos ya mencionados con vehículo suficiente para lograr humectación. este caso el vehículo esta conformado por solvente (white spirit) y formador de película (aceite de linaza)
Dispersión. En esta etapa se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento con el aceite de linaza, hasta producir una fina dispersión de la partícula.
Complementación. Reducir apropiadamente la dispersión obtenida en el molino con aceite de linaza adicional y oxido de calcio para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento optimas. En esta etapa se entona el producto de acuerdo al color de referencia
Filtración y embasado. Es la etapa final del proceso de fabricación quedando el material listo para su expedición
Pintura a base de aceite de girasol
Componentes de la pintura a base de aceite de girasol:
· Pigmento (azul de metilo, anaranjado de metilo, carbón vegetal, cristal violeta)
· Formador de película (aceite de girasol)
· Solvente (white spirit)
· Aditivos (cal o sal)
Para la fabricación de esta pintura se siguen las siguientes etapas:
Premezcla. En esta etapa se realiza un mezclado de los pigmentos ya mencionados con vehículo suficiente para lograr humectación. este caso el vehículo esta conformado por solvente (white spirit) y formador de película (aceite de girasol)
Dispersión. En esta etapa se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento con el aceite de girasol, hasta producir una fina dispersión de la partícula.
Complementación. Reducir apropiadamente la dispersión obtenida en el molino con aceite de girasol adicional y oxido de calcio para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento optimas. En esta etapa se entona el producto de acuerdo al color de referencia
Filtración y embasado. Es la etapa final del proceso de fabricación quedando el material listo para su expedición
Pintura a base de aceite de ricino
Componentes de la pintura a base de aceite de ricino:
· Pigmento (azul de metilo, anaranjado de metilo, carbón vegetal, cristal violeta)
· Formador de película (aceite de ricino)
· Solvente (white spirit)
· Aditivos (cal o sal)
Para la fabricación de esta pintura se siguen las siguientes etapas:
Premezcla. En esta etapa se realiza un mezclado de los pigmentos ya mencionados con vehículo suficiente para lograr humectación. este caso el vehículo esta conformado por solvente (white spirit) y formador de película (aceite de ricino)
Dispersión. En esta etapa se lleva a cabo en un molino para incorporar íntimamente el pigmento con el aceite de ricino, hasta producir una fina dispersión de la partícula.
Complementación. Reducir apropiadamente la dispersión obtenida en el molino con aceite de girasol adicional y oxido de calcio para obtener la composición final de la pintura que tenga las propiedades de aplicación y funcionamiento optimas. En esta etapa se entona el producto de acuerdo al color de referencia
Filtración y embasado: Es la etapa final del proceso de fabricación quedando el material listo para su expedición
2.1.3 ACUARELAS
Las acuarelas se obtienen por aglutinación de pigmentos secos en polvo que pueden ser de origen animal, vegetal o mineral, mezclados con un aglutinante que solidifica por evaporación, pero que es soluble en agua a la cual se le añaden otros ingredientes como la glicerina y la miel para que le proporcionen elasticidad y evitan que las acuarelas se cuarteen y se rompan las capas de color una vez secas también tienen un agente conservador que suele ser un derivado del ácido salicílico. Las acuarelas, en estado sólido (pastillas o tubos), se disuelven en agua

quimica del cemento tecnologia VIAL

LA QUÍMICA EN EL HORMIGÓN
Química aplicada escuela vial 2007

Adaptación del Artículo publicado en ACI Concrete International, de marzo de 2002

La Química interesa porque controla la vida extendida del hormigón. La Química explica porqué el cemento endurece y la interacción entre éste y su entorno. Se tratará la química inorgánica básica del cemento y del hormigón bajo condiciones de servicio. Por supuesto, hay otros tipos de procesos químicos que ocurren cuando se mezcla el hormigón, tales como los aspectos misteriosos de la química orgánica y de la química de superficies. Estos temas se dejan de lado, no a causa de que no sean importantes, sino porque ellos no son el foco principal de este artículo.

Química y hormigón

El primer principio para comprender es que, en un amplio sentido, el hormigón es termodinámicamente inestable. Cuando la pasta de cemento está expuesta a la atmósfera, comienza a deteriorarse, lo cual es una forma de corrosión química. La pasta reaccionará a la exposición a la lluvia ácida o en la cantidad normal de dióxido de carbono en el aire. Esta reacción causa que las superficies se descascaren y carbonaten, y luego, el silicato de calcio se hidrata para dar la resistencia al hormigón que lo convertirá otra vez a carbonato de calcio, gel de sílice, y gel de aluminio.

Este es un aspecto de la química, pero la química no es solamente termodinámica, es también cinética. En otras palabras, el hormigón tiene el potencial para cambiar, pero cuán rápido ocurrirá esto? El hormigón hecho cuidadosamente con los materiales adecuados en las proporciones correctas, puede durar durante muchos cientos, y aún miles de años. Un ejemplo de esto es el Panteón de Roma, construido con un Cemento Romano puzolánico, que ha durado durante más de 2000 años.

Cuando Joseph Aspdin patentó su cemento Portland en 1824, se tituló Una mejora en los Modos de Producir Piedra Artificial. El Hormigón se consideró como una piedra artificial que tiene la apariencia, la resistencia, y la durabilidad de la cosa real. Algunas de las estructuras tempranas de hormigón que se hicieron con el cemento de Aspdin aún están en pie hoy en día, ninguna destruida por desgaste.

El aspecto importante es que el hormigón (el sistema de pasta de cemento que liga las partículas en el cuerpo de una piedra artificial) es inherentemente reactivo y, dada su estructura particular y las condiciones de exposición, esa reactividad resultará en una durabilidad excelente o pobre. En plazos, cortos o largos, es la química la que hace la diferencia en la permanencia del hormigón. Ejemplos de agentes de exposición típicos que afectan la durabilidad son:

· Humedad y agua de napas.
· Ciclos de temperatura.
· Sales descongelantes.
· Ambiente marino.
· Dióxido de carbono y contaminantes aéreos ácidos(NO2 y SO2).

Dependiendo de la composición del hormigón y las condiciones de exposición, varias reacciones químicas pueden deteriorar el hormigón. A veces, sin embargo, el enemigo no es algún elemento exterior, sino más bien, las semillas de destrucción que pueden inocentemente contener dentro del hormigón mismo.

La humedad, o el agua, juegan el rol más importante en el fraguado, el desarrollo de resistencia, y el eventual deterioro del hormigón. El cemento portland se endurece debido a un proceso químico llamado hidratación.

Esto significa que los minerales silicato y aluminato en el cemento portland reaccionan y se combinan con agua para producir la ¨ cola ¨ que mantiene juntos a los agregados que se denomina hormigón. El cemento portland es solamente un tipo de cemento hidráulico, y se deberá notar que la ASTM C 1157-00, la especificación de performance para los cementos, se denomina ¨ Especificación de Performance Estándar para Cemento Hidráulico ¨, e incluye los cementos portland y los mezcla.

Como enfatizara Duff Abrams en su trabajo de seminario “Diseño de Mezclas de Hormigón”, sin embargo, que presentó en el Meeting de Diciembre de 1918 de la Portland Cement Association y luego publicado en el Bulletin 1 del Lewis Institute, la relación agua – cemento (a/c) dicta la resistencia del hormigón. Aunque el tamaño y la granulometría del agregado y la cantidad de cemento influyen sobre la cantidad de agua requerida para producir una mezcla trabajable, la misma controla en una mezcla la resistencia del hormigón. Por eso, se debería usar la cantidad más pequeña de agua que produzca un hormigón plástico, o trabajable. El agua puede, dependiendo de la calidad y naturaleza del agregado usado y la historia del curado del hormigón, disparar tales otros sucesos deletéreos como la reactividad álcali agregado(ASR) o la formación de etringita diferida (DEF). El agua puede también actuar como un medio de transporte para especies potencialmente agresivas, tales como sulfatos, para entrar en el sistema.

La temperatura afecta la velocidad de las reacciones químicas, y una regla práctica general es que una velocidad de reacción química se duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura. Entonces, la temperatura influencia la velocidad del fraguado y el endurecimiento. El curado del hormigón por encima de ciertas temperaturas críticas puede conducir a la expansión y fisuración asociadas con la DEF.

Varios factores externos del medio ambiente pueden iniciar las reacciones químicas destructivas en el hormigón, particularmente el hormigón con porosidad más abierta(debido a una relación a/c elevada). Algunos de estos factores incluyen sales descongelantes que contienen cloruro usados para tratar las carreteras en invierno, rociado de sales o exposición a las mareas del agua de mar, y suelos que contiene sulfatos o agua de napa.

Los cloruros pueden lentamente difundir en el hormigón y, en la presencia de humedad y oxígeno, iniciarán la corrosión de la armadura. La oxidación del hierro para producir óxido de hierro es un proceso químico que genera un gran volumen de producto de oxidación que no solamente debilita estructuralmente al metal, sino que produce también presión localizada interna que puede provocar una fisuración severa del recubrimiento de hormigón. Una vez iniciada la fisuración, se expone más superficie del hormigón a un ataque químico posterior.

Una parte vulnerable del hormigón es la pasta de cemento. Aunque el hormigón está compuesto de 10 a 15 % en peso de cemento portland, se convierte en el foco de los agentes químicos agresivos exteriores como el dióxido de carbono atmosférico (CO2) y los gases ácidos que se disuelven en la humedad para producir la lluvia ácida. La pasta de cemento es altamente alcalina, con un pH mayor de 12,5. Este pH se debe a la presencia de los productos de hidratación, el hidróxido de calcio y las menores cantidades de sales alcalinas(de sodio y de potasio). Bajo condiciones ideales de carbonatación (50 al 70 % de humedad relativa y una superficie de pasta expuesta), la cal hidratada (hidróxido de calcio) reacciona con el CO2 para formar carbonato de calcio, que es el mismo mineral que la calcita o la caliza. Como este proceso progresa lentamente, tal vez aún a velocidades de solamente un milímetro o menos por año, el pH disminuye y el carbonato de calcio finamente cristalino reemplaza a los productos de hidratación.

La lluvia ácida es agresiva, puede corroer y desmenuzar las superficies expuestas, destruyendo eventualmente los minerales hidratados del cemento que proveen la resistencia y la durabilidad. Un ejemplo de este comportamiento destructivo es el obelisco de caliza en el Central Park de Nueva York. Ha sobrevivido miles de años en el desierto de Egipto, permaneciendo en condiciones cuasi prístinas, pero ahora después de solamente décadas de exposición a los gases ácidos en la atmósfera de esta ciudad, las inscripciones jeroglíficas han desaparecido. Aunque la caliza no es hormigón, los efectos globales de la lluvia ácida son completamente similares.

Durante el diseño de una mezcla de hormigón, se debe considerar la química. Por ejemplo, si el hormigón se coloca donde puede estar expuesto a los medios agresivos tales como cloruros o sulfatos, se deberá seleccionar otro tipo de cemento ASTM. El Tipo I es cemento portland normal, mientras que el Tipo II provee moderada resistencia a los sulfatos, y el Tipo V provee una resistencia mucho mayor a los sulfatos.

Ahora hay muchas especificaciones de normas ASTM, los métodos de ensayo normalizados de ASTM, los principios del ACI, y otras recomendaciones para el profesional de ingeniería sobre cómo diseñar las mezclas de hormigón, y todas éstas se basan en el conocimiento fundamental de la química del cemento y el hormigón(Weaver, 1978).

Durante los pasados 10 a 20 años, la experiencia de campo ha demostrado que no solamente el diseño de las mezclas, sino también el curado del hormigón es muy importante. El curado, por supuesto, es el proceso que provee suficiente humedad y energía térmica para promover el proceso de hidratación. Las condiciones de curado controlan el desarrollo de resistencia y la fisuración térmica; por eso, ellas tiene un impacto significativo sobre la durabilidad del hormigón. Un ejemplo reciente de la importancia del curado y el control de la temperatura es la degradación del hormigón por DEF. La formación de etringita es un suceso normal y útil a medida que el cemento portland comienza a fraguar. Si su formación está muy demorada ( días o meses después que endurece el hormigón), sin embargo, puede provocar serios problemas de durabilidad.

Las reacciones químicas del cemento

El cemento portland contiene silicatos y aluminatos de calcio formados mediante una secuencia de procesos térmicos y químicos, incluyendo la descomposición de la caliza, la reacción con otros materiales de cantera tales como la arcilla, el mineral de hierro, y la arena; la fusión parcial de estos componentes, y da origen a la formación de nódulos duros, redondeados denominados clinker. Todo esto ocurre a la temperatura de 1450 °C en un horno rotatorio de una planta de cemento. Después del enfriamiento, el clinker se muele junto con aproximadamente 5 % de yeso (sulfato de calcio dihidratado) hasta una finura tipo harina, produciendo el producto final, cemento portland (Kosmatka y Panarese, 1994).

El conocimiento presente de la composición química del cemento portland y lo que le sucede con él cuando se lo mezcla con agua fue primero revelado en 1887 por el químico francés Henry Le Chatelier(1905). En su tesis doctoral, identificó correctamente los minerales importantes del cemento como silicato tricálcico, silicato dicálcico, y aluminato tricálcico.

En 1915, los científicos en el Laboratorio Geofísico en Washington DC, estuvieron estudiando las relaciones de fase en altas temperaturas del sistema ternario CaO- SiO2 – Al2O3. Entre las fases minerales investigadas estaban, por supuesto, el silicato tricálcico, el silicato dicálcico, y el aluminato tricálcico. En el proceso de publicación del diagrama de fases en forma de triángulo, se inventaron ciertas abreviaturas simplificadas para las composiciones químicas de cada fase mineral. Por ejemplo, el silicato tricálcico, Ca3SiO2, se podría escribir también como la secuencia combinada de los dos óxidos, tales como 3CaO.SiO2. Los investigadores, Rankin y Wright, usaron entonces la notación abreviada de CaO= C, SiO2= S, y Al2O3 = A. De acuerdo con ello, 3 CaO.SiO2 podía escribirse como C3S. En forma similar, el silicato dicálcico, 2 CaO.SiO2, se transformó en C2S, y el aluminato tricálcico, 3CaO.Al2O3 se transformó en C3A(Bogue y Steinour, 1961).

Esta notación fue tan conveniente y útil que, en las futuras publicaciones durante los años siguientes, se introdujo una notación similar para los otros óxidos.Entonces, Fe2O3 = F, MgO = M; H2O = H; Na2O = N y K2O = K. El problema adicional de la S del trióxido de azufre SO3 se resolvió simplemente indicándolo con S barra. Otros nombres para los minerales del cemento o sus hidratos entraron concurrentemente en el lenguaje y se usan comúnmente hoy en día. Durante aproximadamente 100 años, los minerales silicato tricálcico y dicálcico, en su composición impura como cristalizan en el clinker han sido denominados alita y belita, respectivamente. Otros se denominan por su nombre mineralógico equivalente, tales como periclasa para los cristales de MgO en el cemento, portlandita para el hidróxido de calcio (CH en la notación abreviada) y etringita para el silicoaluminato de calcio hidratado(C3A.SiO2.32H). La fórmula para la etringita en la notación de la química del cemento parece ser complicada, pero es simplificada comparada a una fórmula química convencional (Ca5[al(OH)3]24 H2O.(3SO2).(2 H2O).

Reacciones de hidratación normal

La reacción más rápida que ocurre cuando se mezclan cemento y agua es la hidratación del aluminato tricálcico (C3A). Solo él mismo, el C3A y el agua formarán rápidamente hidratos de aluminato tricálcico tales como C4AH13 y C2AH8.

Esto puede ocurrir tan rápidamente que el hormigón se puede volver espeso al cabo de unos minutos y volverse completamente intrabajable debido al calor emitido. Esta condición se denomina de falso fraguado. En el siglo diecinueve, cuando el cemento desarrolló la resistencia lentamente debido a que era molido en partículas grandes y reaccionaba imperfectamente, el falso fraguado no era un problema. Eventualmente, con la introducción de hornos rotatorios, una proporción más científica de los componentes de las materias primas y una molienda mucho más fina del clinker, el agregado de yeso (CSH2) al cemento eliminaron los problemas del falso fraguado.

Químicamente el C3A, el yeso y el agua formarían un recubrimiento protector de sulfoaluminato de calcio hidratado(etringita)sobre las superficies expuestas de aluminato tricálcico que permanecería durante varias horas. La hidratación del C3A se reactiva a medida que comienza el principio de fraguado, consumiendo el sulfato y formando más etringita. Si el cemento portland es del tipo ASTM Tipo I, sin embargo, probablemente contiene más de 8% de C3A, que es un porcentaje mucho más alto que el sulfato presente. Cuando todo el sulfato ha sido combinado como etringita, el exceso de C3A continúa hidratándose, y luego comienza a eliminar sulfato de algo de la etringita (trisulfato) para formar otro compuesto estable sulfoaluminato de calcio denominado monosulfato, C3ACSH12(ec. 1 y 2). Un cuarto mineral importante en el cemento, la fase ferrita que contiene hierro, o el aluminoferrito tetracálcico(C4AF) también se hidrata, aunque mucho más lentamente, para formar compuestos químicamente similares trisulfato y monosulfato, en los que el hierro (Fe2O3)reemplaza una porción del aluminio(Al2O3)(Steniour, 1958). Los químicos del cemento genéricamente denominan a éstos las fases Aft( aluminato- ferrito – trisustituidos) y AFm (aluminato – ferrito – monosulfato), respectivamente.

C3A + 3CSH2 + 26 H ® C6AS3H32 (etringita) (1)

2 C3A + C6AS3H32 + 4 H ® 3 C4ASH32 (2)
(monosulfoaluminato)

El desarrollo de la resistencia principal del hormigón, sin embargo, resulta de la hidratación de las fases silicato de calcio(C3S y C2S). Ambos silicatos de calcio se combinan con agua para formar el silicato de calcio tipo gel hidratado, o C-S-H (ec. 3 y 4)

2 C3S + 6 H ® -S-H + 3 CH (3)

2 C2S + 4 H ® C-S-H + CH (4)

Microestructura de la pasta de cemento

Cuando endurece el hormigón debido a la hidratación de la pasta de cemento, el volumen total de los productos de hidratación es mayor que el volumen original del cemento portland y el agua. Como un resultado de estas reacciones de hidratación y la disminución en el volumen de la pasta, se crea un sistema de poros capilares. Esta porosidad en el hormigón gobierna su grado de susceptibilidad a varios factores químicos que tienen una influencia profunda sobre la durabilidad.

Las reacciones de mayor interés en la pasta de cemento son aquéllas entre los componentes de la solución en los poros, y las fases sólidas presentes, que son los minerales del cemento originales, sus productos de hidratación y, posiblemente superficies de agregados susceptibles, en el caso de RRAA. Esto significa que, a medida que pasa el tiempo, algunas de las fases sólidas se disuelven y precipitan nuevas fases. El transporte en solución de las diversas sustancias que participan en las reacciones controla la velocidad a la cual ocurre la reacción química.

De manera de que el agua esté disponible, tiene que poder entrar al hormigón y moverse a través de la estructura de poros, donde se hace parte de la solución de los poros a partir de los materiales sólidos. Estos son principalmente iones oxhidrilo (OH-) e iones alcalinos (K + y Na+) así como menores cantidades de iones calcio, aluminato y sulfato. Los iones de fuentes externas, tales como las sales descongelantes, pueden incluir sodio y cloruro. Este es el punto en donde es evidente la importancia de la microestructura de la pasta, en la forma del sistema capilar de poros. Si se descartan las fisuras en el agregado, solamente la pasta tomará parte en el transporte de iones reactivos en el hormigón. En tal sistema, hay tres posibilidades para el movimiento de agua:

· A través del sistema capilar;
· A través de los productos de hidratación;
· A través de fisuras en la estructura de la pasta.

Si el hormigón está saturado de humedad, la solución de los poros llenará ambos el sistema capilar de poros y las fisuras en la pasta. La conectividad de estos sistemas es crítico en controlar cuán lejos y rápido las soluciones se pueden mover en el hormigón. Para el hormigón con una relación a/c de 0,6 y más altas, el sistema capilar será continuo (sistema percolador) y agentes agresivos se moverán fácilmente a través de la masa de hormigón. Con una relación a/c decreciente, sin embargo, el sistema de poros se vuelve aislado en racimos más pequeños no conectados de poros. Estos racimos pequeños próximos a la superficie se pueden volver saturados con solución y reactivos disueltos. Cualquier movimiento posterior a través de la pasta tiene que ocurrir a través del gel C-S-H o a través de los productos de hidratación.

La velocidad de transporte del líquido a través de la fase C-S-H está en el orden de 1000 veces más lenta que la que ocurre a través de los poros capilares. Por eso, aún si los poros capilares representan solamente el 1% del transporte total a través de la sección transversal, ellos proveerán también el 90% del transporte de la solución. Cualquier reacción química que dependa únicamente del transporte a través de C-S-H es desestimable con propósitos prácticos. Si están presentes las fisuras llenas de líquido, el movimiento de una solución será proporcional al número y tamaño de las fisuras. Además, las fisuras también proveerán cortocircuitos entre los racimos de poros y por ello expondrán capas más profundas de hormigón a la solución penetrante. Con suficiente fisuración, las fisuras mismas pueden formar un sistema percolante conectado dentro del hormigón y que permita que los reactivos disueltos se muevan dentro del sistema más rápidamente.

El tipo más común de ataque químico sobre el hormigón resulta de la exposición a los suelos o agua subterránea que contiene contenidos elevados de sulfatos. Esta enfermedad es una ocurrencia común en el oeste de los Estados Unidos, y ha sido conocida durante muchos años. La producción de cementos Tipo II y V intenta particularmente proveer la resistencia a la exposición deletérea a los sulfatos. El mecanismo de ataque a los sulfatos es relativamente simple. Si el cemento contiene una cantidad elevada de C3A se formará una cantidad sustancial de la fase monosulfoaluminato de calcio(Afm) durante la hidratación. Esta sustancia es reactiva, y un sulfato adicional de la fuente exterior tal como el suelo o el agua subterránea que penetra en el hormigón, provocará que el monosulfato reaccione rápidamente con él y lo convertirá otra vez en la fase Aft, o etringita. La conversión de la fase monosulfato a etringita resulta en un incremento significativo de volumen y es destructivo para el hormigón. Si esto se permite que continúe, el hormigón eventualmente será destruido.

El hormigón hecho con una relación a/c alta y sujeto al agua subterránea que contiene sulfato de sodio puede ser dañado por otro mecanismo. Los estudios efectuados en California han demostrado que, aún con el uso de tipos de cemento II y V, si el agua puede percolar a través del hormigón, el humedecimiento y secado sobre la superficie expuesta al aire resulta en el deterioro serio. El daño es principalmente debido a la recristalización repetida de los sulfatos y carbonatos alcalinos durante los ciclos de secado (Stark 1989).

Química y fisuración

Las fisuras en el hormigón se pueden desarrollar por una razón física tal como la contracción por secado o la carga mecánica. Las reacciones químicas locales en el hormigón, sin embargo, pueden también provocar una expansión, un desarrollo de presión interna, y luego la fisuración. El hormigón es un material quebradizo y por eso se puede expandir solamente hasta un grado limitado antes de la fisuración. En términos amplios, la expansión observada es igual a la suma de los anchos de las fisuras. Si no es posible determinar la causa de la expansión y la fisuración por la aparición del patrón de fisuras sobre la superficie del hormigón, las muestras de hormigón interior se debe examinar microscópicamente o químicamente, para determinar la causa de la expansión interna. En el hormigón de campo expuesto a los elementos agresivos, hay dos modos básicos de expansión:

· El agregado se puede expandir con relación a la pasta de cemento; y
· La pasta de cemento se puede expandir con relación al agregado.

Se deduce de consideraciones físicas que, en un sistema compuesto de partículas que se expanden en una matriz, se forman las fisuras radiantes desde las partículas en la matriz. La expansión de las partículas es una pasta endurecida, tal como las partículas de agregado que sufren la RRAA, provoca que las partículas se fisuren y la fisura se extienda hacia fuera dentro de la pasta circundante. Una fisuración de la partícula, cuando se expande desde la superficie, es realmente una experiencia casi común.

Cuando se dejan caer los cubos de hielo en una bebida y se escucha el sonido de una crepitación familiar – éste es el sonido del hielo que se calienta en el exterior, expandiendo y luego fisurando. La expansión en la superficie provoca que la parte interior de la partícula esté bajo tensión de tracción, y se fisure desde la parte interior hacia fuera.

La contracción de la pasta de cemento es un fenómeno común relacionado con la hidratación, y desde un punto de vista de la fisuración, es equivalente a la expansión de las partículas de agregado. Qué sucedería si la pasta realmente se expande con relación a las partículas de agregado?

Cuando la pasta de cemento se expande con relación a las partículas de agregado, como se tiene en el DEF, se abren espacios alrededor de las partículas. Este concepto es realmente un poco contraintuitivo, en que uno podría esperar que la pasta que se expande realmente rompa la partícula más bien que crea un espacio alrededor de ella. Esto es similar a la cuestión de si un agujero que ha sido perforado a través de una pieza de metal se volvería más pequeño o más grande en diámetro a medida que el metal se calienta y expande.

Una manera de comprender el fenómeno es considerar al hormigón constituido por agregado que no se expande, y efectuar la siguiente experiencia imaginaria. Primero, suponer que el hormigón, incluyendo la pasta y el agregado, se expande en un 20%, en todas las direcciones. No hay distorsión, ni fisuración, y el hormigón es de alguna manera más extendido. Luego, dado que las partículas de agregado no se expanden, contraerlas a su tamaño original. Qué ha sucedido? Las partículas entonces se desparraman alrededor de los agujeros y, además, estos espacios son proporcionales al tamaño de las partículas.

Reactividad álcali – sílice

La reacción química AA ocurre entre la solución altamente alcalina de los poros (pH muy alto) y las porciones silíceas reactivas de algunas partículas de agregados. La gran cantidad de iones oxhidrilo (OH-) presente en la solución de los poros, debido a la concentración altamente alcalina (sodio y potasio), disuelve la sílice reactiva sobre las superficies del agregado para formar un gel de sílice alcalino. Aunque cualquier forma de sílice puede reaccionar con los hidróxidos alcalinos en teoría, son las rocas silíceas tales como el ópalo, el chert, y materiales volcánicos vítreos los que parecen ser los más reactivos. Los agregados silíceos reactivos formarán un gel de sílice – álcali comenzando en la superficie del agregado y moviéndose hacia adentro. Los esfuerzos de tracción producidos durante la reacción, provocan que las partículas de agregado y la pasta circundante se fisuren. En varios casos, las fisuras se interconectarán y conducirán al debilitamiento del hormigón. El debilitamiento se debe solamente a las fisuras; la pasta entre las fisuras mantiene su composición y resistencia.

Las rocas policristalinas más densas, tales como los granitos, reaccionarán más lentamente. La reacción química ocurrirá en aquellas áreas heterogéneas de los bordes de los granos. En tales casos, solamente un mínimo grado de reacción puede ser necesario para provocar la fisuración.

En el deterioro por RRAA, dado que cada fractura interna en el hormigón crea un espacio vacío, la reacción álcali – árido provoca el incremento de volumen (Helmuth, 1993). La evidencia visual resultante de la reacción es el “mapa de fisuración” observado sobre la superficie del hormigón.

Expansión de la pasta

La RRAA es un ejemplo de una reacción química en la cual el agregado en el hormigón juega un rol en el mecanismo del deterioro. Las reacciones relacionadas con el sulfato son un grupo que involucran solamente a la pasta de cemento. Las reacciones DEF que están asociadas con la exposición del hormigón a altas temperaturas durante el curado, en sistemas que contienen cementos de sulfato normal, han sido un tópico de atención en las discusiones durante algún tiempo. Los resultados DEF de una reacción química o conjuntos de reacciones, no están aún bien comprendidas en este momento, pero la diagnosis es relativamente simple; de la expansión de la pasta en el hormigón afectado, resultya el deterioro.

En el hormigón afectado de DEF, se observa generalmente la fase Aft , o etringita. La etringita es un producto de la hidratación normal, formado por la reacción química entre las fases aluminato del cemento, el agua, y el sulfato de calcio(yeso). La formación de etringita ocurre en la pasta y está distribuida uniformemente. Dentro del hormigón maduro expuesto a las condiciones húmedas, la etringita se encuentra generalmente en los poros y fisuras. Esto no es una indicación de daño, sino más bien el resultado de un proceso de recristalización normal conocido como ¨ maduración de Ostwald ¨ . Esto significa que los cristales pequeños tienen una mayor solubilidad que los grandes en cualquier espacio disponible, tal como las fisuras y poros. La maduración de Ostwald es un principio químico general, y la cristalización del hidróxido de calcio se comporta en una manera similar.

Considerando la DEF, sin embargo, una temperatura alta del hormigón a una edad temprana es un parámetro muy importante. A ciertas temperaturas, generalmente por encima de 70 °C, y más frecuentemente por encima de 80 °C, la etringita se vuelve inestable porque aumenta su solubilidad. Esta temperatura es fuertemente dependiente del contenido de álcalis y otros factores de composición del cemento que son menos comprendidos.

Donde los componentes de la etringita se van después de su descomposición no está clara. Ciertas porciones de etringita se pueden consumir en el C-S-H o puede permanecer en solución. Lo que está claro, sin embargo, es que la química importa, aún si no se comprende completamente la secuencia precisa de las reacciones.

Un signo de la expansión de la pasta es la presencia de vacíos o fisuras alrededor de las partículas de agregado. Generalmente, la etringita llena estos vacíos. Hay también ejemplos de la expansión de la pasta que muestran espacios vacíos, sin embargo.

La siguiente es una explicación posible de la expansión de la pasta observada relacionada con las partículas anhidras e hidratadas de aluminato en la pasta de cemento endurecida.

La pasta endurecida, el mortero, tratados con calor así como el hormigón curado normalmente son todos lugares donde uno puede encontrar partículas de clínker no hidratadas en cantidades varias. Por encima de ciertas temperaturas la etringita es inestable, y la fase primaria aluminato hidratada es monosulfoaluminato de calcio (AFm). Por eso, después del enfriamiento a temperatura ambiente que sigue al tratamiento térmico, el hormigón contendrá partículas de aluminato anhidro, con fases AFm y AFM. Durante el paso del tiempo y el curado húmedo del hormigón, estas partículas continuarán reaccionando con sulfato en la solución de los poros. Se forman la etringita y las fases AFm, dependiendo de la composición de la solución de los poros. El sulfato, liberado del C-S-H que lo tenía inicialmente absorbido durante el tratamiento con calor, mantiene la concentración de sulfato de la solución de los poros.

La pasta endurecida confina a las partículas reaccionantes y el volumen de la AFm y la etringita (Aft) formadas provocarán una presión localizada. Los cristales bajo presiíon tienen una solubilidad más alta que aquélla que tendrían cuando no están bajo presión. Cuando más y más fases AFm y Aft se formen sobre las partículas, la presión aumenta y, por eso, lo hará también la solubilidad. Si la solubilidad aumenta hasta un nivel correspondiente con la concentración real en la solución de los poros, el crecimiento del cristal se interrumpe y la presión actuará localmente sobre la partícula y su entorno. En esta forma, la partícula reaccionante puede actuar como un centro de presión local. Esto provocará un esfuerzo en la pasta circundante alrededor de la partícula, como una clase de esfera de influencia: Si la presión creada es mayor que la resistencia a la tracción de la pasta, ésta se fisurará. Si las partículas reaccionantes están suficientemente próximas una con otra, resultará una expansión volumétrica.

Conclusión

Volviendo a la pregunta original: Porqué importa la química?

La respuesta se puede resumir como sigue: la química importa porque la composición del hormigón y su comportamiento se basan en una variedad de reacciones químicas que varían desde el fraguado original y el endurecimiento de los constituyentes del cemento a las propiedades ingenieriles deseadas. LA durabilidad del hormigón depende de los procesos químicos que desarrollan tanto el cemento como los agregados, las condiciones de curado y la exposición a una variedad de efectos ambientales. Las reacciones químicas que ocurren durante la hidratación de los minerales del clinker determinan la microestructura del hormigón.

El hormigón endurecido es químicamente reactivo. Por eso, es esencial para diseñar mezclas de hormigón adecuadas y erigir estructuras en una manera de controlar o compensar adecuadamente la reactividad química.