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Tesis de licenciatura
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Escuela de Conservacin y Restauracin de Occidente
Secretara de Innovacin, Ciencia y Tecnologa
Evaluacin de propiedades fsicas de materiales compuestos
elaborados con partculas de caa de maz y cola Kremer
Fischleim, materiales que han sido usados en el relleno de las
oquedades de la escultura ligera.
Tesis que presenta
Juan Jos Rivera Morn
Para optar por el ttulo de
Licenciado en restauracin de bienes muebles
Directores de Tesis
Dr. Salvador Garca Enriquez
Lic. Martha Cecilia Gonzlez Lpez
Guadalajara, Jalisco Julio de 2014
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A mi familia y a las
personas que creen en Mi
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v
Agradecimientos
A todas las instituciones que contribuyeron en esta tesis. A la Escuela de
Conservacin y Restauracin de Occidente (ECRO); al Centro de Enseanza
Tcnica Industrial (CETI); al Centro Universitario de Ciencias Exactas e
Ingenieras (CUCEI) en sus diferentes planteles: CUCIENEGA y DMCyP;
al Laboratorio de Anlisis y Diagnstico del Patrimonio del Colegio de
Michoacn (LADiPA-ColMich) y al Archivo Paul Cremans de la
Coordinacin Nacional de Conservacin del Patrimonio Cultural (CNCPC).
A mis directores de Tesis, a la Lic. Martha Cecilia Gonzales Lpez y al Dr.
Salvador Garca Enriquez. Asimismo, a las personas que facilitaron el uso de
instalaciones o equipos en las diferentes instituciones, a la M. Nora Beatriz
Ramos Ponce, M. en C. Silvia Medina Navarro, Lic. Mara Elena Larios
Morones de la ECRO. A la Q.F.B. Mara Teresa Hijar Estrada del CETI; al
Dr. Vctor Vladimir A. Fernndez Escamilla; a la Mtra. Hilda Palacios del
CUCEI. A la Mtra. Mirtha Insaurralde y el Lic. Diego Ivn Quintero de
LADiPA. Y a Guadalupe Alcntara Logo de la CNCPC.
Al Sr. Arturo Martnez por proporcionarme materia prima para la
investigacin, y a Amalia por trasladarme materiales necesarios para la
experimentacin.
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vi
A nivel personal tambin quiero agradecer
Primeramente a Dios por este paso tan significativo en mi vida.
A toda mi familia en especial a mis paps: Horacio Rivera y Yolanda Morn
as como a mis hermanos Horacio, Leonardo, Mnico y Fernando; a mis tos
Raquel, Gustavo, Chayo, Lilia, El Chino, Cheni y Pancho y todos mis primos,
en especial a Lolis. A todos ellos por brindarme siempre su apoyo
incondicional.
A la maestra Ceci por ser ms que mi profesora y ayudarme siempre que fue
necesario, al Dr. Salvador por su increble paciencia, dedicacin y disposicin.
Al Lic. Jos lvaro Zrate por guiarme leerme y atenderme en todo ste
proceso. Al Biol. Javier Jurez por contribuir con sta tesis y ayudarme a
resolver dudas importantes. A todos los profesores que me formaron como
restaurador.
A las personas que me leyeron y dieron nimo, a Pedro Pico, el profe
Gustavo, Mariela, Martha la chilanga, Beln y por supuesto a Pamela por su
cario y apoyo. Tambin quiero agradecer a todos mis compaeros de la
Universidad, al club de poesa (Marco, Zuco, Felipe, Ivn y Flix), a Juan
Pedro, Elin y Jaime.
A todas las personas que hicieron posible esta tesis.
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Contenido
I. Introduccin ................................................................................................................... 9
II. Marco Terico .............................................................................................................. 13
Generalidades de la tcnica de manufactura de la escultura ligera ....... 13
1.1 Las oquedades en la escultura ligera ................................................. 17
El maz y la escultura ligera ..................................................................... 20
2.1 Morfologa de tallo ...................................................................................... 21
2.2 Composicin qumica del tallo ...................................................................... 24
Cola ............................................................................................................ 25
3.1 Composicin qumica ................................................................................... 26
3.2 Tipos de cola .............................................................................................. 28
Los materiales compuestos ....................................................................... 30
4.1 Propiedades fsico mecnicas de los materiales compuestos ............................. 33
4.2 Secado ........................................................................................................ 37
III. Experimentacin ....................................................................................................... 39
Objetivo General .............................................................................................. 39
Objetivos particulares ............................................................................. 39
Metodologa ...................................................................................................... 40
Preparacin de materiales ........................................................................ 41
1.1 Obtencin de partculas de caa de maz ........................................................ 41
1.2 Dilucin de cola .......................................................................................... 44
Elaboracin de los materiales compuestos ............................................... 45
Tiempo de secado ....................................................................................... 47
ndice de fluidez ......................................................................................... 50
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viii
Resistencia a la flexin .............................................................................. 51
Cambios dimensionales por secado ........................................................... 52
IV. Resultados y Discusin .............................................................................................. 55
Preparacin de materiales ......................................................................... 55
1.1 Obtencin de partculas de los materiales compuestos ..................................... 55
1.2 Dilucin de la Cola ....................................................................................... 57
Metodologa de elaboracin de los materiales compuestos ...................... 58
Tiempo de secado ....................................................................................... 59
ndice de fluidez ......................................................................................... 69
Resistencia a la flexin .............................................................................. 74
Cambios dimensionales ............................................................................. 83
V. Conclusiones ................................................................................................................. 89
VI. Bibliografa ................................................................................................................ 93
VII. Anexos ....................................................................................................................... 97
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I. Introduccin
A raz de la infestacin de insectos xilfagos las esculturas ligeras manufacturadas con caa
de maz suelen tener prdidas importantes de su soporte estructural. Los materiales que
componen el interior tienen un alto contenido de celulosa, a diferencia de la base de
preparacin y la policroma que contienen altas proporciones de material inorgnico. Cuando
un insecto penetra en la escultura, degrada la estructura interna, dejando huecos que generan
inestabilidad en la base de preparacin y policroma (estratos pictricos).
Despus de que un insecto ha degradado el interior de una escultura, en la mayora de los
casos el nico punto de acceso al hueco generado es un orificio que se ha creado en los
estratos pictricos durante la entrada o salida del insecto. Por lo tanto los materiales de
restauracin empleados, adems de la resistencia necesaria que presentan en estado slido,
debern tener propiedades de fluidez muy especficas al momento de su aplicacin, para que
penetren a travs de dichos orificios hasta lo ms profundo de la afectacin.
Adems de la escultura ligera, el debilitamiento estructural del soporte por ataque de
insectos, tambin es comn en la escultura policromada en madera, sin embargo, por la
rigidez de los materiales de la tcnica de factura, las propiedades fsicas que demandan los
materiales de restauracin podran ser diferentes. No pueden ser homologados los materiales
de los procesos de restauracin de escultura en madera policromada con los de la escultura
ligera sin que exista un estudio que lo demuestre. En primer lugar, los materiales de la tcnica
de factura no son iguales, asimismo, la conformacin estructural de los objetos difiere lo
suficiente como para hacer un enfoque especfico a cada tipo de objeto.
Existen materiales que han sido diseados para atender el problema estructural causado por
insectos en la madera. A nivel internacional es comercial el Balsite, el cual es una resina
epoxi diseada especialmente para el tratamiento de bienes de inters histrico-artstico.
En el contexto mexicano tambin existen investigaciones recientes, Pico (2013) propone una
metodologa para el relleno de las oquedades en escultura policromada de madera usando un
material compuesto formulado con aserrn de pino y Paraloid B72. En su investigacin, Pico
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hace una amplia revisin de los materiales que han sido utilizados como relleno de las
oquedades en las esculturas en madera. Al respecto menciona que son numerosas las opciones
que se han intentado, y que prcticamente todos los materiales con capacidades adhesivas
han sido mezcladas con cargas orgnicas e inorgnicas para generar un estuco o masilla que
pueda ser aplicado acorde a las necesidades de la intervencin.
En contraste, el estudio de los materiales de restauracin empleados especficamente para le
escultura ligera no ha tenido el mismo avance. En Mxico, despus de hacer una revisin de
los informes de restauracin de la Escuela de Conservacin y Restauracin de Occidente
(ECRO), la Escuela Nacional de Conservacin Restauracin y Museografa Manuel del
Castillo Negrete (ENCRyM) y el archivo "Paul Coremans" de la Coordinacin Nacional de
Restauracin del Patrimonio Cultural (CNRPC) se encontr que esta problemtica no se ha
abordado sistemticamente ya que no se mencionan las formulaciones usadas ni se reporta un
estudio que sustente las propiedades del material despus de la aplicacin.
Por ejemplo, segn informes recientes de restauracin, propuestas y recomendaciones
encontrados en la CNRPC (Figueroa, Flores, Hans, Romero y Sandoval, 2007), los materiales
usados en el relleno de las oquedades de la escultura ligera, son los que Martnez menciona en
su tesis presentada en 1987. Sin embargo en ninguno de los textos anteriores se describe la
manera exacta de preparar los materiales, con frecuencia se indica la concentracin del
aglutinante pero no se dice la proporcin entre aglutinante y la carga.
En su texto, Martnez (1987) describe que primero deba hacerse una consolidacin de las
paredes de los orificios y posteriormente elaborar un resane (refirindose al relleno de las
galeras de los insectos) para taponearlo y devolver la homogeneidad a la pieza. En cuanto a
los materiales que recomienda son de diferentes orgenes. Para el primer procedimiento, la
consolidacin, menciona a la cola diluida y el acetato de polivinilo como buenos materiales.
Para el caso del resane sugiere utilizar el papel japons aglutinado con CMC (Carboxi Metil
Celulosa) y grenetina; fragmentos de madera balsa; cera resina o mezclas de polmeros
sintticos como poliestireno o Mowilith DM4 con carbonato de calcio y Paraloid B72 con
aserrn de madera.
Evidentemente, en el campo de la escultura ligera y de manera general en la disciplina, los
materiales denominados tradicionales y/o que imitan la tcnica de manufactura, siguen
teniendo un uso importante por los restauradores mexicanos (Pico, 2013). En la mayora de
los casos, su aplicacin es justificada mediante evaluaciones de manera no instrumental, y a
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su vez, la efectividad de los procesos realizados ha sido corroborada al paso de los aos por
los mismos restauradores. Adems dicha preferencia se ve fortalecida por la disminucin en
los riesgos para la salud durante su manipulacin y su accesibilidad.
Con esta tesis se propone que los materiales de restauracin empleados en la escultura ligera
tengan un enfoque especfico y que su uso se respalde con un estudio formal antes de ser
aplicados en las piezas con valor patrimonial. Se eligi estudiar diferentes mezclas preparadas
con materiales que han sido usados en la restauracin y que guardan relacin con la tcnica de
manufactura de la escultura ligera en caa de maz (Lemus; Rivera; Ruiz; y Zuccolotto, 2012;
Figueroa et al 2007).
Los materiales que sern usados para formular un material compuesto sern partculas de
caa de maz y cola Kremer Fischleim. La eleccin de este tipo de cola responde a que es un
producto estandarizado que se usa con frecuencia en tratamientos de restauracin, adems de
su poder adhesivo, se comercializa en estado lquido, lo que disminuye variables en la
experimentacin.
El documento se organiza en 5 captulos de los cuales el I corresponde a la introduccin. El
captulo II comprende la parte terica, en l se hace una revisin de conceptos generales y se
brinda informacin que permite comprender el problema de las oquedades en la escultura
ligera y otros conceptos que sern retomados posteriormente. En los captulos III y IV se
desarrolla la parte experimental; despus de plantear los objetivos y establecer la metodologa
se describe de manera precisa el procedimiento realizado y se muestran los resultados
obtenidos. Posteriormente en el captulo V se concluye la investigacin. Al final, tambin se
anexa la bibliografa citada y otros documentos pertinentes para el tema de estudio.
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II. Marco Terico
Como parte del marco terico se abordan fundamentalmente tres temas: 1) La escultura
ligera en caa de maz, 2) Algunos de los materiales constitutivos de dichas esculturas
(mismos que son usados en la formulacin de un material compuesto), y 3) Los materiales
compuestos y sus propiedades. El primer tema cumple la funcin de describir de manera
general la tcnica de manufactura de las esculturas ligeras y con ello la problemtica que
generan las oquedades. El segundo se enfoca en hacer una revisin sobre el maz y la cola
animal, estas ltimas secciones cumplen con dos objetivos, el primero relacionado con la
comprensin de la tcnica de factura y el segundo con la preparacin de los materiales
compuestos que en esta tesis se estudiaron. Por ltimo, en el tercero se explican las pruebas
que fueron realizadas como parte de sta investigacin.
Generalidades de la tcnica de manufactura de la escultura ligera
El trmino escultura ligera se ha empleado entre historiadores y restauradores para
diferenciar a un grupo general de esculturas de bajo peso de las esculturas talladas en
maderas duras o compactas (Zrate, 2010, pp. 13-14). Con ello se hace referencia a la
intencionalidad de obtener esculturas livianas para ser transportadas fcilmente y no
tanto al peso de las obras, ya que existen esculturas no consideradas como esculturas
ligeras por su tcnica de manufactura con menor peso que esculturas consideradas ligeras,
como puede ser el caso de algunas esculturas de telas encoladas y para vestir.
El trmino escultura ligera engloba una serie de variaciones tcnicas que tienen como
comn denominador el uso de materiales que aportan poco peso. Las variaciones suelen
estar relacionadas con el tipo y tamao de la escultura, la disponibilidad de materiales, y
con la formacin o habilidad del maestro o taller.
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Respecto a los materiales que aportan poco peso que suelen ser utilizados en las diversas
tcnicas de manufactura, existe una gran variedad. En los estratos pictricos bsicamente
se emplean los mismos materiales que en la escultura policromada en madera (Amador,
2002). Sin embargo, la diferencia en materialidad es en la forma escultrica. Los
materiales particulares a nivel estructural ms recurrentes en Mxico son la caa de maz,
madera de colorn o zompantle, papeles americanos y europeos, y quiote1 (Zrate, 2010).
Especficamente la planta de la caa de maz ha sido usada de diferentes maneras. Los
tallos pueden formar parte de la estructura principal o pueden ser parte del volumen y de
los detalles anatmicos de las piezas, sin ser excluyente un uso del otro.
Cuando cumple una funcin estructural la caa de maz se encuentra con o sin corteza en
forma de atados al interior de la escultura. Cuando es utilizada para la creacin de
volmenes escultricos la caa puede ser usada de diferentes maneras. Frecuentemente el
tallo es seccionado o adherido entero a la estructura para obtener la forma deseada.
Tambin puede ser utilizada a manera de masa modelable (pasta de caa). Para ello, el
tallo es molido, aglutinado y posteriormente aplicado con volmenes especficos.
Respecto al aglutinante, mucho se ha mencionado sobre el tatzingue, el cual se obtena a
partir de los bulbos de algunas orqudeas, sin embargo, estudios han encontrado que se
trata de cola (Quintero, 2013), esta mencin ya se hace desde las crnicas de intervencin
del Cristo de Izmiquilpan, en 1845. Sin embargo, hacen falta estudios ms amplios que
ayuden a dilucidar el tipo de aglutinante usado.
Adems del tallo, en algunos tipos de esculturas tambin fueron aprovechadas
principalmente las hojas y la corteza. Se ha usado la hoja seca doblada atada y/o cortada
para dar soporte. Tambin se ha incluido ste material molido, como componente de la
pasta. Respecto a la corteza se ha usado como elemento de sujecin a manera de astillas.
Se ha registrado que las caas de maz usadas en la tcnica de manufactura eran cortadas
dos das despus de la cosecha(Avila, 2011, p. 142). Esto ha contribuido a disminuir la
posibilidad del ataque biolgico en este tipo de esculturas ya que durante el desarrollo de
la mazorca, se transportan azcares y almidn desde el tallo hasta el fruto, siendo estas
1 Tallos de la inflorescencia del maguey
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sustancias las atractivas para diversos tipos de insectos y algunos hongos. Al parecer,
para disminuir an ms el contenido de azucares, y proteger el material de ataques de
distintos organismos (insectos, hongos), se realizaban lavados o se sometan a un proceso
de coccin con plantas que contenan sustancias con propiedades biocidas (Quintero,
2013, p. 88).
Aunque existen mltiples variantes de tcnicas que se han reportado de la escultura
ligera, de manera general se pueden distinguir y dividir en dos tipos segn su estructura
interna. Esculturas huecas y esculturas con ncleo de algn material . El primer tipo, o
esculturas huecas, en la mayora de los casos involucran el uso de papel reutilizado y las
segundas siguen la lgica de los embones de madera para dar volumen forma general a la
escultura. (Quintero, 2013, p. 88) (Figura II-1).
Segn Pablo Amador Marrero, (2002) las esculturas huecas se elaboraban a base de
moldes que podran haber sido de arcilla o madera. Sobre dichos moldes se superponan
fragmentos de tela o pliegos de papel encolado hasta obtener un espesor que asegurara su
estabilidad, siempre tomando en cuenta que la horma obtenida fungira como el soporte de
la escultura. Los moldes pudieron haber tenido la forma de la escultura completa o de
secciones que se elaboraban por separado, y que finalmente eran unidos mediante costuras
o por medio de lienzos del mismo material.
Dichas estructuras de papel frecuentemente eran reforzadas en los puntos de mayor
desgaste como lo son las manos, brazos y pies. Inclusive es recurrente que estos
elementos se encuentren completamente tallados en madera con el objetivo de aportar
mayor resistencia. Para ello se utilizaban maderas ligeras entre ellas colorn, pino o
fragmentos de quiote (Amador, 2002; Quintero, 2013 y Zrate, 2010).
La segunda tipologa de estructuras a grandes rasgos consiste en la unin de elementos
estructurales que proporcionan un volumen general a la escultura. Con frecuencia se trata
de tallos de caa de maz, con o sin corteza, atados con fibras naturales (Figura II-1 y
Figura II-2).
Posteriormente, sobre la estructura principal, ya sea hueca o con ncleo interno o atado
de caas, se afina el volumen aadiendo material mediante diferentes tcnicas, sin ser
excluyentes entre s. Se han identificado secciones de mdulas de caa de maz
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descortezada y modelada mediante presin; pasta de caa de maz modelada (Figura II-2)
o textiles endurecidos mediante la aplicacin de encolados. Muchos Cristos poseen sobre
la estructura de caa y masillas una capa de papel a modo de piel (Amador, 2002) con lo
que se daba la forma anatmica definitiva.
Luego que se ha conseguido el volumen final de la escultura mediante las diferentes
tcnicas, la escultura era policromada de manera muy similar al procedimiento utilizado
en la escultura en madera.
La policroma inicia con los estratos preparativos. Estos consisten en sucesivas manos de
carbonato de calcio o sulfato de calcio aglutinado con cola2 (Amador, 2002, p 76) aplicadas
sobre una imprimacin. La imprimacin consiste en una capa de cola aplicada
directamente sobre la forma escultrica.
Sobre la base de preparacin se vuelve a aplicar otra capa de cola animal para disminuir su
porosidad y limitar la cantidad de aglutinante que absorbe del siguiente estrato.
Finalmente, la capa pictrica consiste en pigmentos aglutinados al temple o al leo. Gran
parte de estos pigmentos son de origen animal y mineral y en menor proporcin vegetales
como el negro de humo (Amador, 2002, p. 78).
2 Como se ver en la seccin 3 de este captulo, las colas animales son coloides hidroflicos, es decir, presentan gran afinidad al agua
Figura II-1 El esquema muestra una comparativa de las dos variantes de escultura ligera, a) ilustra la estructura hecha con caa y b) la estructura interna con hormas de papel. (Ilustraciones del autor)
a) b)
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1.1 Las oquedades en la escultura ligera
En cualquiera de sus variantes, la tcnica de manufactura de la escultura ligera con caa
de maz implica la formacin de espacios vacos en su interior. En el caso de las esculturas
con atados de caa en su estructura, existen intersticios tal como se ilustra en la Figura
II-2. Por otro lado en las figuras con estructuras de papel, internamente se conforman por
una horma totalmente hueca.
Es importante distinguir dichos espacios de aquellos que han sido formados a raz de un
deterioro3. Segn el diccionario de la Real Academia Espaola (2001) el vaco dentro de
un cuerpo slido se define como oquedad. En sentido estricto los huecos caractersticos de
la tcnica de manufactura entran en sta definicin, sin embargo es conveniente reservar
el trmino para referirse a los espacios vacos de connotacin negativa que representan
un problema para la conservacin de las obras (Figura II-2).
Uno de los deterioros ms frecuentes en los objetos culturales con contenido de celulosa
es el debilitamiento estructural o la prdida de sustratos completos a raz de la infestacin
de organismos xilfagos. Son varios los organismos clasificados como xilfagos abarcando
hongos, bacterias e insectos4. Sin embargo son los insectos los que merecen especial
atencin ya que son los causantes de problemticas ms serias en las esculturas
policromadas (Saccarello, 2010).
Sobresalen dos rdenes de insectos xilfagos, los ispteros y los colepteros (comnmente
conocidos como termitas y escarabajos respectivamente). Los ispteros son insectos
sociales que viven en colonias formadas por castas, su organizacin es muy compleja y
puede llegar a albergar millones de individuos, por lo tanto las afectaciones que causan en
el patrimonio tambin son muy graves. Respecto a los colepteros, los organismos de la
familia anobiidae son los que consumen la celulosa. A diferencia de las termitas, no son
insectos sociales, tienen una metamorfosis completa, siendo las larvas las que desarrollan
mandbulas muy fuertes para alimentarse de la madera (Cruz, 2007).
3 Para el conocimiento de la tcnica de factura y la distincin de las oquedades, existen tcnicas instrumentales como la Tomografa Axial Computalizada (TAC) y la endoscopa, dos importantes referencias sobre estas tcnicas y su aplicacin en la escultura ligera son los textos de Zrate (2010) y Labastida (2005) 4 Cabe mencionar que los insectos xilfagos aprovechan la celulosa a partir de la simbiosis con bacterias o protozoos y no por un sistema digestivo propio. (Liotta, 2000)
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La infestacin de estos organismos suele ser detectada cuando el problema est avanzado
ya que se refugian en los estratos ms internos de la escultura por ser organismos
fotofbicos. En el caso de las termitas nunca salen a la luz sino que la infestacin se lleva a
cabo a travs de galeras subterrneas que excavan hasta la fuente de celulosa. Por otro
lado los anbidos logran ingresar en las esculturas luego de la deposicin de huevos por
parte de la hembra en rendijas o grietas; los anbidos se alimentan y desarrollan en el
interior de la escultura por un tiempo variable de 1 a 8 aos y nicamente salen para la
reproduccin (Liotta, 2000).
La deteccin de ste problema ocurre cuando se observan orificios de salida en los estratos
pictricos por los anbidos; cuando se encuentra polvillo (excretas) cerca de la escultura o
cuando se escucha el golpeteo de sus mandbulas. Tambin puede ocurrir que la deteccin
slo se descubra hasta el colapso de los objetos (Liotta, 2000).
No es poca la bibliografa que se tiene sobre la degradacin de la madera por insectos
xilfagos, incluso se tienen estudios sobre la forma de las galeras que causan los insectos
en diferentes tipos de madera (Liotta, 2000). Especficamente sobre el comportamiento de
los insectos dentro de una escultura ligera la bibliografa es menor, limitndose a informes
de restauracin que registran la infestacin a menudo por colepteros.
Sin embargo ya desde el conocimiento de la tcnica de manufactura de la escultura ligera
se advierte la susceptibilidad de este tipo de objetos a la degradacin estructural por
insectos xilfagos ya que como se especific anteriormente los principales materiales son
caa de maz, papel y textiles. No obstante, la policroma, al tener un alto contenido de
material inorgnico en las bases de preparacin, permanece intacta por estos organismos,
siendo inclusive una barrera que les permite el consumo de la estructura interna sin
exponerse a la luz.
Cuando esto ocurre se genera una oquedad en la escultura ligera. El problema que este
deterioro ocasiona es que al no existir un soporte las capas ms externas quedan
desprovistas de una estructura que asegure su conservacin. La base de preparacin es un
estrato rgido que mantiene la forma aun sin la estructura interna, sin embargo, es
sumamente frgil a romperse por acciones mecnicas (Figura II-3).
a)
-
19
Figura II-2 El esquema muestra fotogramas de las tomografas realizadas a) Las esculturas del Santo Entierro de Nuestra Seora de la Soledad y b) Del Cristo del Perdn de Jacona. Se seala el espacio vaco como parte de la tcnica de manufactura de las esculturas huecas (a) y con ncleo de caas en el interior (b). Tambin se seala las mdulas y la pasta de caa el volumen donde es ms susceptible encontrar un debilitamiento estructural por oquedades. Por ltimo se muestran los estratos pictricos conformados a su vez por la base de preparacin y la policroma. (ilustracin del autor basado en a) (Quintero, 2013, p. 172), b) (Lemus et al 2012))
Los informes de restauracin son la fuente primaria para hacer un acercamiento a la forma
de las galeras, sin embargo las descripciones que se hacen son muy generales. Por el
momento basta con saber que los faltantes internos pueden alcanzar grandes dimensiones.
En el informe de restauracin del Cristo del Perdn de Jacona (Lemus et al., 2012) se
menciona que al insertar un alambre por uno de los orificios de salida se detect que uno
de los dedos se encontraba totalmente hueco (Figura II-3).
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20
Por su parte el Dr. Pablo Amador (2002), identific que insectos xilfagos haban daado
la estructura del Cristo de Telde, y en algunas zonas, slo se haba conservado
suficiente soporte como para que no se hundieran los estratos pictricos.
Otros informes de restauracin mencionan que durante la intervencin se detectaron
zonas con un grado de ataque de xilfagos muy alto de modo que se decidi reemplazar el
rea afectada con fragmentos de caa(Figueroa et al., 2007). Cabe mencionar que para este
caso la zona atacada se encontraba accesible ya que el problema se identific al desprender
un brazo de la escultura que haba sido colocado durante una intervencin anterior.
Figura II-3 a) Se muestra la prdida del soporte en la escultura, conservndose nicamente los estratos pictricos. b) Se ilustran los orificios de salida de los anbidos en la base de preparacin de una escultura ligera ( a)Ilustracin del autor b) (Barba et al., 2012)
Recapitulando esta problemtica, las oquedades surgen a raz de una accin degradante, y
el problema ms grave que representan es el dejar desprovistos a los estratos pictricos de
un soporte firme que asegure su conservacin. Al no existir la estructura interna la base
de preparacin queda sumamente susceptible a romperse por acciones mecnicas.
El maz y la escultura ligera
Uno de los elementos de mayor importancia para las sociedades prehispnicas fue el maz.
No slo se trat de un valor nutritivo sino que tambin jug un rol mstico muy
arraigado. Existen relatos mticos en los que se menciona que los dioses crearon al ser
humano a partir de la masa del maz por lo que sta planta fue considerada carne misma
del hombre (Ocampo, 2006).
a) b)
-
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Otras crnicas de los conquistadores describen el uso del maz en rituales y en la
fabricacin de dolos. Mencionan que a partir de los granos de maz se formaba una masa
a la que se la aada sangre humana y con esto se daba forma a los dioses que seran
adorados (Figueroa et al., 2007).
Tiempo despus, en la conjugacin de tcnicas artsticas europeas y americanas el uso del
maz como elemento mstico perdura. La fabricacin de las esculturas ligeras con caa de
maz no slo responde a la eleccin de un material ligero sino tambin por un lado a la
relacin divina que persista en las sociedades indgenas novohispanas.
Desde el punto de vista material, la planta del maz ofrece una serie de ventajas que
permitieron su utilizacin en la tcnica de factura de las esculturas ligeras. Por un lado al
ser una especie sumamente cultivada, la disponibilidad del material fue vasta, por otro
lado, la creacin de grandes volmenes poco densos y que adems ofrecen una gran
resistencia fue posible gracias a sus caractersticas morfolgicas.
2.1 Morfologa de tallo
Taxonmicamente el maz corresponde al Reino Vegetal, Divisin Tracheophyta,
Subdivisin Pteropsidae, Clase Angioesperma, Subclase Monocotiledonae, Grupo
Glumiflora, Orden Graminales, Familia Poaceae, Subfamilia Panicoideae, Tribu
Sacchareae, Subtribus Tripsacinae, Genero Zea, Especie Z. mays (Flores Luna, 2008, p. 39;
United States Departament of Agriculture). En Latinoamrica se conocen cerca de 220
variedades de maz, para esta investigacin se usar el hibrido H-3115 el cual es
actualmente promovido por la Productora Nacional de Semillas.
De manera general, los rganos que componen la planta de maz son el tallo, las hojas, un
sistema radicular, y las inflorescencias (Figura II-4). En este trabajo se har especial
nfasis en el tallo debido a que es el principal componente de las esculturas ligeras en
caa de maz y es el nico rgano utilizado como materia prima en el material compuesto
que ser estudiado.
El tallo de la planta de maz es un rgano que cumple con funciones estructurales; al ser
un vstago permite la elevacin de las hojas para que realicen la fotosntesis. Tambin
5El maz hibrido resulta de la combinacin de dos o ms variedades de maz. (Flores Luna, 2008)
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22
realiza el transporte de nutrientes agua y azcares; y funge como almacn de los
carbohidratos que sern conducidos al grano para su maduracin.
Morfolgicamente, el tallo est constituido por una serie alterna de nudos y entrenudos
(Figura II-4 b), normalmente son de 8 a 21 nudos aunque la cantidad difiere de acuerdo a
la variedad y las condiciones geoclimticas. Los entrenudos de la parte inferior suelen ser
ms cortos y gruesos que los superiores, llegan a medir entre 5 y 40 cm de longitud y el
tallo en total puede medir desde menos de 50 cm, hasta ms de 6 m de longitud (Flores,
2008, p. 41). El grosor en su nivel medio de una planta madura puede ser de menos de 1
hasta 4 cm de dimetro.
Figura II-4 a) Se muestra los rganos que conforman la planta de maz. b) Acercamiento al tallo que ilustra los nudos y entrenudos. ( a)Ilustracin del autor basada en (The Maize Atl do Farms) b) Ilustracin del autor.
Todos los entrenudos tienen una estructura similar, excepto los primeros dos, los cuales
constituyen una transicin de la raz al tallo (Kiesselbach, 1949). En un corte transversal
a) b)
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del tallo de maz se puede observar diferentes estratos, en la parte ms externa se
encuentra la epidermis, seguido de la corteza y el parnquima.
La epidermis o tejido epidrmico est formado por clulas con paredes delgadas
lignificadas y asociadas con cristales de slice, (Raisman y Gonzales, 2013) exteriormente
est cubierta por cutinas y ceras6. La corteza est constituida por un nmero variable de
capas de tejido esclerenquimtico (tejidos de sostn y esquelticos), las fibras que la
conforman son ms largas que los elementos fibrosos del interior del tallo. (Arellano y
Casilas, 1996)
El tejido parenquimatoso o mdula, est constituido por clulas de forma polidrica7,
(Figura II-5) con paredes celulares muy flexibles y delgadas. Se conforma por una red de
clulas interconectadas por medio de punteaduras8, de esta manera se facilita el
almacenamiento y la conduccin de nutrientes (Raisman y Gonzales, 2013). Este tejido
envuelve los haces fibrovasculares del xilema y del floema, los cuales a su vez presentan
una capa de epidermis y esclernquima.
Como puede observarse, el trmino mdula se usa para referirse especficamente al tejido
parenquimtico, sin incluir los haces fibrosos, de aqu en adelante para sta investigacin,
con mdula se har referencia a el conjunto de tejidos que conforman el interior del
tallo de maz (tejido parenquimtico y haces fibrosos).
Los nudos son zonas de crecimiento de los entrenudos, en esta parte se forma una red
nodal en que los haces vasculares que se distribuyen a lo largo de los entrenudos se
empaquetan por pequeos haces cruzados. Esta red es la que mayormente ocupa el espacio
por lo que hay poco lugar donde se desarrollen las clulas parenquimticas, adems de ser
la zona de mayor concentracin de almidn (Kiesselbach, 1949).
6 Las cutinas son macromolculas que constan de cidos grasos unidos por enlaces tipo ster, las ceras son mezclas complejas de lpidos de cadena larga. (Taiz y Zeiger, 2007) 7 La forma de las clulas determinar la forma de las partculas del material compuesto. 8 La punteadura es una zona adelgazada de la pared celular que generalmente corresponde con otra complementaria y a la misma altura de la clula adyacente, formando un par de punteaduras que es clave para facilitar el movimiento de agua (Pea, 2011)
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2.2 Composicin qumica del tallo
Desde el punto de vista qumico la planta del maz es un material lignocelulsico, es decir,
su composicin consta principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina. La
lignocelulosa es producida durante la fotosntesis y es el principal componente de las
paredes celulares, la proporcin de estos tres polmeros es muy variable, depende de la
especie del vegetal y de la edad de la planta. Al ser el maz una planta de crecimiento
anual la acumulacin de lignina es menor que en los vegetales denominados maderables.
Prinsen (2010) reporta que el contenido de celulosa en el rastrojo de maz es del 37.69%
de lignina el 18.59% y de hemicelulosa un aproximado de 28.27; el resto de la materia lo
conforman materiales inorgnicos y extrables.
La celulosa es un polmero dextrgiro de glucosa unido por enlaces glucosdicos -1-4.
El tamao de la cadena normalmente es de 10,000 monmeros unidos de manera lineal.
Su estructura es cristalina, ya que la formacin de largas cadenas facilita las interacciones
por puentes de hidrgeno y Van der Waals. Estas caractersticas qumicas hacen de la
celulosa un material muy resistente e insoluble en agua (Cuervo, Folch, y Quiroz, 2009).
La hemicelulosa tambin est formado por monmeros con enlaces -1-4 sin embargo
stos son muy variables; pueden ser xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa y cido
glucurnico. Su estructura es ramificada con cadenas que normalmente tienen de 1 a 4
Figura II-5 a) Se observan los tejidos elementales que conforman el tallo de maz b) Se esquematiza la forma tridimensional de una clula parenquimatosa, se observa la forma polidrica. (Ilustraciones basadas en (Garca, Diego, & Pacheco)
a) b)
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unidades. Su funcin biolgica principal es interaccionar con la lignina y la celulosa para
proporcionar a la pared celular propiedades de estos dos polmeros.
Por su parte la lignina es un heteropolmero amorfo compuesto principalmente por
alcoholes aromticos entre ellos el cumarlico, coniferlico y sinaplico. Su funcin
principal es brindar rigidez a la pared celular adems que desempea funciones de
transporte de agua y nutrientes en el sistema vascular (Cuervo et al., 2009; Prinsen,
2010).
Cola
La cola animal es un adhesivo hecho con base en el colgeno que ha sido aprovechado
desde la antigedad gracias a su accesibilidad y sus magnficas propiedades adherentes.
Hasta antes del desarrollo de los productos sintticos, la cola animal fue el adhesivo ms
empleado por los seres humanos (Heinze, 2012).
No se conoce con certeza desde cundo comenz a utilizarse la cola, sin embargo existen
referencias que mencionan a los sumerios y egipcios como usuarios de este adhesivo
(Brockmann, Ludwig y Klingen, 2009). En objetos de valor patrimonial, comnmente es
encontrada como material constitutivo, principalmente en la unin de elementos de
madera o piel; tambin se ha usado como aglutinante en los temples a la cola para la
formar la capa pictrica o los estratos preparatorios.
Especficamente en el campo de la restauracin, la cola es un material muy verstil que ha
tenido diversas aplicaciones. Ha desempeado un papel fundamental en la unin de
fragmentos de madera y como adhesivo en general; como consolidante o fijativo de capas
pictricas, como ingrediente en las formulaciones usadas para adherir algunos tipos de
reentelados en pintura de caballete entre otros usos.
En el mercado existen una amplia diversidad de este producto. A grandes rasgos existen
las colas provenientes de mamferos como bovinos, conejos, cerdos etc.; y las colas que se
extraen de partes de peces como de la vejiga natatoria de esturin (isinglass) y cartlagos,
pieles y huesos de otros peces como el bacalao. En ste captulo, se har un enfoque en la
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cola de pescado ya que, como se ver ms adelante, ser la usada en la formulacin de los
materiales compuestos.
3.1 Composicin qumica
Las gelatinas y colas son sustancias proticas de diferente pureza provenientes de la
desnaturalizacin del colgeno (Bailach, Fuster, Yusa, Talens, y Palomino, s.f. p. 17). El
colgeno es la protena animal ms importante, es una protena fibrosa de sostn que se
encuentra presente en la conformacin de la piel, huesos, cartlagos, tendones y
ligamentos entre otros tejidos. Existen 28 diferentes tipos de colgeno9, todos con
diferentes funciones dentro del organismo y por lo tanto con variaciones qumicas entre
los distintos tipos. Las diferencias que existen entre los tipos de colgeno son
principalmente la secuencia y el contenido de ciertos aminocidos, sin embargo la
caracterstica que engloba estas 28 variedades es la estructura helicoidal o tambin
llamada tropocolgeno. (Shoulders y Raines, 2009)
El colgeno es una molcula de triple hlice polipptida, (Figura II-7) es decir, cada
hlice se compone de largas secuencias de aminocidos unidos de manera especfica por
enlaces peptdicos. Los aminocidos son las unidades bsicas o monmeros a partir de los
cuales se forman todas las protenas.
Una vez que los monmeros ya forman la protena, las unidades bsicas del polmero se
denominan residuo de aminocido(Voet y Pratt, 2007). Estos con frecuencia presentan
modificaciones a su estructura inicial. Algunas de las modificaciones son la adicin de
grupos qumicos como la hidroxilacin, la metilacin, la acetilacin etc. Una de estas
modificaciones que es importante para el estudio del colgeno es la Hidroxiprolina, la cual
resulta de la hidroxilacin de la prolina mediante un proceso biolgico.
Se ha identificado que la estructura principal de cualquier tipo de colgeno es la secuencia:
X-Y-Glicina (Gly)10. Es decir, dentro de cada cadena poliptida que forman la triple
hlice, se encuentra la Gly cada tres monmeros. Mientras que X y Y pueden ser
9 El colgeno tipo I es el ms frecuente en todos los tejidos() oscila entre el 80% y 90% (Arias, 1990 p.117) 10 La Glicina y la Prolina son dos de los 20 aminocidos que conforman todas las protenas
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cualquier aminocido, frecuentemente son Prolina (Pro) e Hidroxiprolina respectivamente
(Figura II-6) (Yalovac y Ulusu, 2007).
Estos ltimos aminocidos en el colgeno de pescado pueden variar mucho, todo depende
del ambiente de crecimiento del pescado (Serrano, 2011), sin embargo no sern mayores a
los contenidos en mamferos (Schellmann, 2007). A esto se debe que el colgeno extrado
del pescado, suele tener punto de fusin ms bajo que el colgeno de bovinos.
Figura II-6 Se muestra la molcula sugerida para el colgeno (Pearson, 2003). En el rectngulo de la izquierda se seala
el residuo aminocido de la prolina, al centro de la glicina y a la izquierda de la hidroxiprolina. Es notoria la tendencia
de la molcula a formar puentes de hidrgeno por la presencia de enlaces hidrxido (OH) y amino (NH). A la vez
tambin se pueden identificar regiones no polares o hidrofbicas. (Ilustracin basada en (Charles L, 2003))
Figura II-7 : En la imagen se representa la triple hlice de cadenas de aminocidos. (Shoulders, Kamer y Raines, 2009)
La transformacin del colgeno en cola animal implica su desnaturalizacin: el
rompimiento de los puentes de hidrgeno y la disminucin del peso molecular de las
cadenas de aminocido. De esta manera se obtienen molculas ms pequeas y amorfas
que son capaces de formar soluciones con agua, pero no se llegan a disolver en ella, sino
que se agregan en forma de grandes micelas11 dando lugar a una dispersin coloidal
(Bailach et al., s.f. p. 18).
En solucin acuosa, las cadenas polipptidas toman una configuracin lineal (Charles,
2003) y se agrupan en micelas, de manera que su parte hidroflica se pone en contacto con
11 Agregado de molculas en un coloide (Oxford University, 1998)
Prolina Glicina Hidroxiprolina
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el agua y la parte hidrofbica se concentra en el ncleo de la micela. Es por sta razn
que la cola es tan sensible a los cambios de pH, ya que acidificar o alcalinizar la solucin
aportara nuevas cargas que cambiaran la configuracin del sistema (Bailach et al., s.f.).
La prdida de la estructura del colgeno en la cola es irreversible, sin embargo con el
secado y la disminucin de la temperatura las cadenas polipeptidas tienden a formar
nuevamente hlices similares a la del colgeno. Al encontrarse las molculas hlice en
desorden y no alineadas, la interaccin entre ellas solo es parcial, Esto llevar a la
formacin de nodos al hlice entre unas y otras molculas que irn conformando una
estructura reticular tridimensional (Bailach et al., s.f. p. 19). Esta nueva disposicin
molecular es llamada gel, a diferencia de la suspensin coloidal porque sus molculas se
encuentran enlazadas por puentes de hidrgeno entre s.
La cola en estado de gel pierde agua por dos mecanismos: la evaporacin y la difusin del
disolvente en los sustratos. ste secado al inicio ser rpido e ir disminuyendo conforme
aumenta la concentracin. El aumento en la concentracin reduce la movilidad de las
molculas y a su vez producir un acercamiento entre las cadenas, lo que acrecienta las
interacciones intermoleculares hasta formar un slido. Cabe mencionar que a pesar de la
prdida de humedad, no toda el agua se perder, ya que la cola tiene cierta cantidad de
agua en su constitucin, adems del agua libre que ser mayor o menor dependiendo de la
humedad relativa (Bailach et al., s.f.).
3.2 Tipos de cola
Como ya se mencion anteriormente los residuos de aminocido que conforman el
colgeno no siempre son los mismos. El colgeno no es igual en todas las especies
animales, vara incluso de individuo a individuo segn la alimentacin y otros factores. De
la misma manera se debe mencionar que hasta la fecha se conocen 28 tipos y las
proporciones de estas variantes de la de la molcula se modifican segn la parte del
cuerpo.
La variacin en la estructura qumica que presentan las diferentes molculas de colgeno
produce en la cola resultante diferentes propiedades. Todas las colas son derivadas del
colgeno, sin embargo existen diferentes tipos de este adhesivo segn el origen,
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estructura y el peso de las molculas originales. Estos ltimos factores afectan
directamente las propiedades fsico mecnicas y por lo tanto su uso depender de la
funcin que cumplir.
La gran variedad de colas, puede ser clasificada de diferentes maneras entre ellas por su
pureza, su resistencia mecnica, sus propiedades pticas y su origen. Para esta
investigacin es conveniente atender la clasificacin segn su origen. Cabe sealar que a
pesar de las clasificaciones, es muy frecuente que los productos comerciales sean mezclas
de varios orgenes para mejorar algunas de las propiedades.
Al referirse a una cola segn su origen, suele mencionarse el animal del cual se extrajo el
colgeno es por esto que existen trminos acuados como cola de bovino (tambin
llamada cola fuerte) cola de conejo, cola de cabra, cola de pescado, etc. Respecto a la parte
del animal utilizada se pueden encontrar trminos como cola de piel, cola de huesos, cola
de espinas de pescado o cola de vejigas natatorias de peces como el esturin.
Para esta investigacin se usar cola de pescado Kremer Fischleim, la cual se obtiene
del cocimiento de la piel y huesos de bacalao (Kremer Pigmente, s.f.).
La cola de pescado lquida
El mtodo de extraccin de la cola de pescado es diferente segn su tipo. La cola obtenida
de las vejigas natatorias de algunas especies de esturin, particularmente del Accipenser
huso, consiste en sumergir en agua las vejigas y posteriormente retirar la corteza exterior
y la sangre. Luego son filtradas a presin para escurrir el agua excedente, finalmente se
les da la forma con la que sern comercializadas y se ponen a secar a sol.
Cuando se aprovechan adems de las vejigas, la piel, el estmago, los intestinos y huesos,
el proceso inicia con la fragmentacin y el lavado de la materia prima, posteriormente es
cocida en agua hasta su disociacin, obtenindose una gelatina que se deja enfriar y secar
en la forma necesaria para su consumo (Pierre y Mellado, 1856).
Para lograr que la cola se conserve lquida a temperatura ambiente se aprovechan
diferentes factores que modifican la viscosidad y la gelacin de la misma. Para comenzar
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se utiliza la cola de pescado ya que Las colas animales (de bovino) suelen ser ms rgidas
() debido a su mayor reticulacin12 ( Schellmann, 2007).
El procesamiento de la cola de pescado a partir del colgeno tambin puede ser inducido
para obtener propiedades ms fluidas. El control del peso molecular se relaciona
directamente con las propiedades fsicas del adhesivo final ya que el estado de gel no es
posible cuando la media del peso molecular est por debajo de los 20,000 g/mol. La cola
lquida Kremer Fischleim reporta en su ficha tcnica (Kremer Pigmente s.f) un peso
molecular de 60,000 g/mol mientras que en la cola de esturin es posible obtener pesos
moleculares de 150,000 g/mol.
Otro de los factores que tienen un papel determinante en el licuado de la cola es la
concentracin. En la ficha tcnica (Kremer Pigmente s.f.) se reporta que el contenido en
slido del producto Kremer Fischleim es del 45% y un 55% de contenido de agua.
Adems de la dilucin, las colas son modificadas con diversas sustancias como la urea,
tiourea, o tiocianato de amonio para mantenerlas en estado lquido a temperatura
ambiente.
Tambin puede aadirse arcillas o carbonato de calcio como cargas, humectantes o
plastificantes. La realidad es que las empresas que se dedican a la comercializacin de
estos productos mantienen sus recetas en secreto y no se sabe con precisin su
tratamiento.
En la parte experimental de sta tesis, se usar la cola lquida Kremer Fischleim y
partculas de caa de maz para formar un material compuesto que ser estudiado en
cuanto a sus propiedades fisicomecnicas. A continuacin se hace un apartado para
describir los materiales compuestos.
Los materiales compuestos
La presencia de materiales compuestos en los bienes culturales es muy amplia, las capas
pictricas, sus bases de preparacin e incluso la madera misma entran en la definicin de
12 Como se mencion anteriormente la cola de pescado tiene menor contenido en Hidroxiprolina y Prolina por lo que las interacciones intremoleculares no son tan grandes como en el caso de las colas de bovinos, p or lo tanto su rigidez es menor.
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un material compuesto. En el campo de la restauracin su uso es igualmente amplio,
muchas de las formulaciones de pasta de resane, pinturas de reintegracin e incluso
materiales usados en reposiciones formales son parte de los materiales compuestos.
Un material compuesto es un sistema o combinacin de materiales constituido a partir de
una unin [] de dos o ms compuestos, que da lugar a uno nuevo con propiedades
caractersticas especficas, no siendo estas nuevas propiedades ninguna de las anteriores
(Besednjak, 2009, p. 15).
En un material compuesto bsicamente se pueden distinguir dos fases, una continua
llamada matriz y una discontinua nombrada refuerzo. Una de las caractersticas
principales de stos materiales es que la matriz y el refuerzo resultan insolubles entre s,
dando de esta manera origen a una interface entre los dos componentes (Besednjak, 2009,
p. 15).
El objetivo de la matriz polimrica es de proteger el relleno o refuerzo y, en su caso,
transferirle las tensiones externas a las que se vea sometida (Ochoa, 2011, p. 6). Mientras
que el refuerzo es el que soporta las tensiones aplicadas al sistema. Dicha transferencia de
esfuerzos es dada a travs de la interface, por lo tanto las propiedades mecnicas de un
material compuesto radican fundamentalmente en las caractersticas de los dos
componentes, en la distribucin del refuerzo dentro de la matriz y en la la eficacia de la
transferencia de los esfuerzos desde la matriz polimrica hasta el refuerzo (Ochoa, 2011,
p. 8) y en la relacin de aspecto de las partculas, definida como la proporcin entre la
longitud y el ancho de los refuerzos.
Conseguir la eficacia en la transferencia de esfuerzos implica una ptima adhesin entre el
refuerzo y la matriz. Cundo la interface es fuerte se obtiene un material que presenta una
elevada rigidez y resistencia pero es de naturaleza frgil con una fcil propagacin de la
rotura a travs de la matriz y las fibras (Ochoa, 2011, p. 9). Por el contrario cuando la
interface es dbil disminuye la trasmisin de los esfuerzos desde la matriz al refuerzo, por
lo tanto ni su rigidez ni su resistencia son elevadas(Ochoa, 2011, p. 9).
La materia prima que ha sido utilizada en la formulacin de los materiales compuestos ha
sido de caractersticas muy diversas. Ante dicha amplitud de posibilidades se han
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clasificado de diferentes maneras, a continuacin se muestran dos de las ms comunes
reportadas en la bibliografa (Besednjak, 2009; Callister , 1996).
1) Segn la forma de sus componentes (Figura II-8) pueden ser fibrosos, particulados y
estructurales. Los primeros dos tipos hacen alusin a la forma del refuerzo, estos a su vez
tienen variantes, cuando son fibrosos pueden tener las fibras alineadas, orientadas o
discontinuas y cuando son particulados las partculas pueden ser grandes o pequeas. Los
estructurales son materiales conformados a su vez por materiales compuestos, pueden
dividirse en laminados y paneles (por ejemplo el triplay).
2) Otra de las formas que resulta complementaria para la clasificar los materiales
compuestos es en base a la naturaleza de la matriz (Figura II-9). sta puede ser metlica,
orgnica y mineral. En el primer grupo se incluyen las aleaciones, en el segundo los
polmeros y los ltimos los materiales cermicos o silceos. Los polmeros pueden
Forma de componentes
Particulados Fibrosos Estructurales
Alineadas Orientadas
Discontinuas
Laminados Pneles Grandes Chicas
Figura II-8 Clasificacin de los materiales compuestos segn la forma de sus componentes. En esta investigacin se estudia un material particulado
Naturaleza de la matriz
Metlica Orgnica Mineral
Termoplsticos Termoestables
Naturales Sintticos
Figura II-9 Clasificacin de los materiales compuestos segn la naturaleza de la matriz. En esta investigacin se estudia un material compuesto con matriz de un polmero termoplstico natural. (Ilustracin del autor)
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clasificarse en termoplsticos y termoestables. Para esta investigacin se propone dividir
los termoplsticos en naturales y sintticos, los primeros para hacer referencia a los
materiales de restauracin tambin llamados tradicionales.
Mucho se ha comentado ya de los materiales compuestos que presentan un refuerzo
lignocelulsico y un polmero sinttico de matriz, de hecho a este grupo de materiales se
les han llamado compuestos plstico madera (Rowell, 2005). La preferencia de los
ltimos se debe a que ofrecen una resistencia elevada, Baja densidad, gran abundancia,
carcter renovable y biodegradable, bajo coste y abrasin de los equipos de procesamiento
(...) Adems es de destacar la ausencia de riesgos para la salud en el proceso de su
manipulacin (Ochoa, 2011, p. 19).
Sin embargo una de las dificultades que se han reportado en la bibliografa es la debilidad
en la interface por lo que se han implementado agentes de acoplamiento que mejoren la
compatibilidad entre los componentes. Dicha debilidad es dada porque La superficie de
las fibras es altamente polar, mientras que los materiales termoplsticos ms comnmente
utilizados como matriz son apolares. (Ochoa, 2011, p. 25).
En sta investigacin se ha propuesto el estudio de un material compuesto que ha sido
usado en el relleno de oquedades en las esculturas ligeras. (Lemus et al., 2012). Dicho
material se compone de partculas amorfas de mdula de caa de maz como refuerzo y
cola Kremer Fischleim como matriz. Con base en la clasificacin anterior, ste material
es de matriz natural con partculas lignocelulsicas de refuerzo.
4.1 Propiedades fsico mecnicas de los materiales compuestos
Al hablar de resistencia mecnica de los materiales, se refiere a propiedades fsicas que son
estudiadas de manera especfica debido a su amplia aplicacin prctica. La informacin que
arrojan es de gran utilidad para dictaminar el uso de un determinado material en una
aplicacin especfica (Hufnagel, 1992). Ningn material podr realizar sus funciones
debidamente si durante su uso no puede soportar cargas sin que se produzca una
distorsin o deformacin (Lyall, 1983, p. 91).
La deformacin en el sentido fsico se refiere al cambio de forma de un material que se
produce al aplicarle una fuerza. Existen dos tipos de deformacin, la elstica y la plstica.
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La primera se caracteriza por no ser permanente sino que el material vuelve a su forma
original cuando la fuerza cesa, en cambio la deformacin plstica es permanente e
irreversible por lo que la mayora de las aplicaciones de los materiales son dentro de su
lmite elstico (Callister, 2002)
A la capacidad de un material de soportar cargas sin deformarse o romperse se le llama
resistencia y es inherente del material (Lyall, 1983, p. 91). Existen diferentes tipos de
ensayos para medir la resistencia de los materiales, stos pueden ser clasificados
dependiendo de la direccin del esfuerzo aplicado.
A continuacin se explican las propiedades que en esta investigacin se evaluaron para
conocer la resistencia de un material compuesto elaborado con partculas de mdula de
caa de maz y cola. En base a tal conocimiento podr definirse su posible uso como
material de restauracin.
Flexin
El ensayo de flexin es un mtodo de ensayo comnmente utilizado para los materiales
frgiles (Kalpakjian, Schmid, Garca, y Lpez, 2002, p. 69). Las fuerzas que actan
tienden a doblar el material. En este ensayo la probeta es colocada sobre dos puntos de
apoyo y el esfuerzo es aplicado de manera vertical sobre 1 o 2 puntos de manera que la
probeta se ve sometida a esfuerzos en 3 y 4 puntos de apoyo respectivamente (Figura
II-11). La prueba involucra varios esfuerzos en el punto de aplicacin de la carga, la
superficie superior est sometida a un ensayo de compresin, mientras la superficie
interior est sometida a traccin (Callister, 2002, p. 418).
Cuando la fuerza es aplicada sobre el material o viga, el punto de aplicacin de la fuerza es
desplazado respecto a los puntos de apoyo. Al realizar una prueba de este tipo se obtienen
entre otros datos la deflexin o desplazamiento mximo del material, el esfuerzo mximo
que el material soporta y a partir de stos se calcula el mdulo de flexin. La deflexin es
el grado de desplazamiento de la viga bajo una carga y se determina con leyes que
relacionan la fuerza y desplazamiento. (Mott y Pozo, 2006). El esfuerzo mximo se refiere
a la fuerza mxima que un material puede soportar antes de la fractura y finalmente el
mdulo es una relacin de los parmetros anteriores que permite estimar la rigidez del
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material es decir la fuerza necesaria para causar una deformacin determinada en ste
(Figura II-10).
Figura II-10 Se esquematiza los datos que son obtenidos en la prueba de resistencia a la flexin. (Ilustracin del autor)
ndice de fluidez
El ndice de fluidez se define como la cantidad de material (gramos) que fluye a travs de
un orificio en un tiempo de 10 minutos bajo condiciones estndar de temperatura y
presin (Ramos, 1993) (Figura II-11). Dentro de la industria de los plsticos, sta
propiedad permite evaluar la masa molecular de determinado polmero ya que los
resultados de esta prueba dependen en gran medida del promedio del peso molecular, las
ramificaciones de la molcula, la presencia de grupos funcionales, el grado de
cristalizacin de la molcula entre otros factores.
La importancia de esta prueba para la industria tiene que ver con la procesabilidad de los
materiales por extrusin. De manera similar, para esta investigacin sta prueba tiene un
sentido prctico, ya que podr conocerse la facilidad con que el material puede ser
inyectado con una jeringa.
Los materiales compuestos propuestos en esta investigacin son fluidos, por lo tanto su
estudio concierne a la reologa. Con los alcances de esta investigacin no se pretende
profundizar en esta rama de la ciencia, simplemente se pretende describir algunos
conceptos que permitan entender la capacidad de flujo de los materiales estudiados.
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Un fluido es un material capaz de deformarse ante un esfuerzo externo. A grandes rasgos
los tipos de fluidos pueden clasificarse en newtonianos y no newtonianos. Los primeros se
caracterizan porque su flujo es directamente proporcional a la fuerza deformante aplicada,
ejemplos de ellos son el agua y el aceite. En los fluidos no newtonianos el esfuerzo no
corresponde de manera lineal a la deformacin.
Los fluidos no newtonianos se dividen en dos, los dependientes e independientes del
tiempo. La diferencia entre ambos consiste en su comportamiento en funcin del tiempo
de aplicacin del esfuerzo. En los primeros el esfuerzo puede producir cambios
estructurales que modifican su viscosidad, por lo que su flujo o deformacin se relaciona
directamente al tiempo de dicho esfuerzo, en cambio los independientes del tiempo no
presentan este comportamiento.
Los fluidos no newtonianos independientes del tiempo, tambin pueden ser divididos en
fluidos con y sin esfuerzo umbral el cual es la magnitud mnima que la fuerza cortante
debe sobrepasar para que inicie el flujo. Es as que los fluidos con esfuerzo umbral se
comportan como slidos hasta que se rebasa un esfuerzo mnimo a partir el cual el
material comienza a comportarse como un lquido.
Figura II-11 Se muestran esquemticamente las propiedades anteriormente descritas, en rojo se representa el material probado, mientras que las flechas representan esfuerzos. a) ndice de fluidez b) flexin 1) flexin en tres
puntos 2) flexin en cuatro puntos. (Ilustraciones del autor)
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4.2 Secado
El tiempo que un material determinado tarda en perder el solvente no es una propiedad
intrnseca de la materia, sin embargo, s se ve modificado por ciertas de sus caractersticas
como la porosidad y la afinidad del solvente con el sustrato. En esta investigacin es
importante realizar pruebas experimentales que permitan obtener un promedio del tiempo
que el agua permanece retenida en los materiales compuestos. Como se abord
anteriormente, algunos de los materiales que componen las esculturas en caa de maz
son altamente sensibles a la humedad, por lo tanto, el material empleado en el relleno de
oquedades deber aportar la menor cantidad de agua posible, o en su defecto el solvente
deber evaporarse rpidamente.
El proceso de secado consiste en dos periodos: a) periodo de rapidez constante y b)
periodo de rapidez decreciente (Rodrguez y Diez, 2005, p. 64), actualmente estas dos
periodos son divididos en subperiodos ms especficos que no sern abordados en esta
tesis.
El periodo de rapidez constante se caracteriza porque la velocidad de secado es
independiente del contenido de solvente en el slido. Al haber suficiente solvente para
formar una pelcula en el rea o superficie de secado la velocidad no se ve afectada, de
hecho, el solvente se comporta como si el slido no existiera (Castells, 2012, p. 708). Por
otro lado en el interior de la muestra existe una migracin por capilaridad del solvente
retenido hacia la superficie.
El tiempo que se prolonga en el periodo de secado de rapidez constante depende del rea
expuesta al medio de secado, de la granulometra y el grosor de la muestra, de la
diferencia en humedad y temperatura entre el medio de secado y la muestra entre otros
factores.
Este periodo termina con el denominado punto crtico, se define como el instante en que
el nivel de solvente es insuficiente para formar una pelcula continua en la superficie. En
slidos porosos, este punto se alcanza cuando la velocidad de evaporacin supera la
velocidad de flujo hacia la superficie (Castells, 2012, p. 709). Este mismo punto marca el
inicio del segundo periodo.
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38
En el periodo de velocidad decreciente la velocidad de secado la determina la velocidad
de movimiento interno de la humedad. (Rodrguez y Diez, 2005, p. 64). Los mecanismos
que incitan dicho movimiento son los gradientes de concentracin del solvente (lquido y
gaseoso), las fuerzas de capilaridad y la fuerza de gravedad, entre otros.
La velocidad del aire, su temperatura y su humedad tienen menor efecto en el progreso
del secado durante este periodo (Rodrguez y Diez, 2005, p. 64). Durante el periodo de
rapidez decreciente la humedad de los poros ms grandes se ha perdido y es retenida en
los capilares ms finos. Al reducir el tamao de partcula tambin se reduce el tamao de
los poros y de los conductos internos del material. Al reducirse el tamao del poro se
reduce el rea de evaporacin y se aumenta la friccin que se opone al movimiento interno
del agua a travs de los poros por lo que la prdida de solvente disminuye (Metcalfe y
Richardson, 1981).
Uno de los principales efectos que conlleva la prdida de solvente es la disminucin del
volumen. En el caso de la cola, la prdida de las molculas de agua permite que exista un
mayor acercamiento entre las molculas del aglutinante por lo que existe una contraccin
por secado. La mayor prdida de volumen es durante la primera etapa aunque el
encogimiento contina durante la segunda a un menor grado.
La velocidad con que el solvente se pierde tambin afecta las propiedades mecnicas de
materiales como la cola, ya que un secado lento permitir una mayor cristalizacin del
polmero y en consecuencia se obtendrn propiedades ms rgidas. As mismo la velocidad
de secado modifica la contraccin de los materiales y por lo tanto la porosidad, lo que
modifica directamente las propiedades mecnicas de los materiales.
Cabe mencionar que durante el proceso de secado no se pierde totalmente el solvente y/o
humedad contenida en la materia. La prdida de stos contina hasta que existe un
equilibrio con el medio. De esta manera solo se pierde el solvente que excede el punto de
equilibrio. El resto del solvente permanece retenido en el material y depende en gran
parte de la afinidad qumica del solvente y el sustrato.
Para concluir este apartado se puede mencionar que el secado consiste bsicamente en dos
procesos: la evaporacin del disolvente y la difusin del mismo. Estos mecanismos
continan hasta llegar a un punto de equilibrio con el medio.
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III. Experimentacin
Objetivo General
Evaluar por medio de probetas las propiedades fsicas y de secado de doce materiales
compuestos elaborados con partculas de mdula de caa de maz y cola Kremer
Fischleim; materiales que han sido utilizados en el relleno de oquedades y en la
elaboracin de pastas de reintegracin volumtrica en la restauracin de escultura ligera.
Objetivos particulares
Medir el ndice de fluidez de las composiciones para determinar la facilidad de
aplicacin. As mismo, observar la eficiencia con que los materiales compuestos
llenan las oquedades creadas en las probetas al ser inyectados.
Medir el tiempo que tarda en evaporarse el solvente de las mezclas y analizar
como las variables (tamao de partcula, solvente, concentracin de la cola)
repercuten en este fenmeno.
Cuantificar la prdida de volumen que existe en cada uno de los materiales
compuestos al secar. Y con ello calcular la densidad y observar la porosidad
resultante para comprender el fenmeno de la contraccin de las probetas.
Evaluar la resistencia a la flexin en probetas elaboradas mediante la norma
ASTM 790 y conocer la deflexin que ofrece cada una de las composiciones y de
probetas elaboradas con mdula de caa de maz.
Promover el estudio de los materiales de restauracin sobre probetas antes de su
aplicacin en obras de valor patrimonial.
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Metodologa
La metodologa se plante para cumplir los objetivos que en esta investigacin se
proyectan. La evaluacin fue mediante probetas, mismas que fueron sometidas a una serie
de experimentos complementarios entre s, los resultados permitieron obtener
conclusiones que describen las propiedades fsicas y de secado de los doce materiales
compuestos. stos se elaboraron a partir de partculas de caa de maz y cola Fischleim
diluida; fueron generados a partir de la combinacin de las siguientes variables:
1) El tamao de partcula de la mdula de caa de maz
2) El disolvente usado en la dilucin de la cola y
3) La concentracin de la cola en la dilucin.
Una vez generados los diferentes materiales compuestos fueron evaluados en estado
hmedo y en seco, tal como lo muestra la Figura III-1.
Figura III-1 Metodologa que se desarroll para el proceso experimental. (Ilustracin del autor)
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Preparacin de materiales
1.1 Obtencin de partculas de caa de maz
La materia prima que fue utilizada para esta investigacin se obtuvo de una hacina13 de
rastrojo de maz que fue producida en la regin de Villa de Cos, Zacatecas. La eleccin se
debe a la disponibilidad del material, a la estandarizacin de la semilla cultivada y al
conocimiento del desarrollo de la planta.
La hacina fue donada por el Sr. Arturo Martnez, las semillas cultivadas fueron del
hbrido H-311 y el desarrollo de la planta fue de alrededor de 3 meses y medio, con
sistema de riego y sin fertilizantes. Las plantas finalmente alcanzaron una altura
aproximada de 2.4 m.
Posterior a la cosecha del maz, los tallos junto con las hojas fueron cortados, trasladados
y hacinados a la intemperie, donde permanecieron por cerca de 3 aos, luego se
seleccionaron plantas de la hacina con base a su tamao, de tal forma que se pudiera
obtener la mayor cantidad de mdula en el menor tiempo. Cabe sealar que el clima de
Villa de Cos es de baja humedad, con mucho sol y escasas lluvias, por lo que el material
seleccionado estaba completamente seco (Enciclopedia de los municipios y delegaciones de
Mxico)(Figura III-2).
13 Acumulacin, conjunto o montn, en este caso de plantas de maz.
Figura III-2 a) Hacina de caas de maz expuesta a la intemperie. b) Tallos de caas de maz sin hojas que fueron usados. (Ilustraciones del autor)
a) b)
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Se retiraron las hojas de los tallos y posteriormente los ltimos fueron descortezados para
obtener la mdula. Finalizado el descortezado se eliminaron los nudos del material por
tener mayor contenido de almidn y slice (Figura III-3) (Ver morfologa del tallo).
La mdula de los entrenudos de la caa de maz fueron dimensionadas de acuerdo a los
requerimientos de sta investigacin. Para ste fin se adapt una lijadora de banda
Craftsman con lija de grano 80, Fandeli de 533 X 72 mm2. La lijadora fue colocada
con la banda hacia arriba y sobre sta, a 2mm de distancia, se sujet una tubo de base
rectangular elaborado con Triplay de 12mm. En el extremo inferior del tubo se hicieron
una serie de ranuras por donde pasaran las partculas que desgastara la lija (Figura
III-4).
Figura III-3 a) Tallos de caas de maz sin hojas que fueron usados, b) Descortezado de los tallos. (Ilustraciones del autor)
Figura III-4 a) Fotografa del dispositivo de dimensionado. b) Ranuras para la conduccin de las partculas. (Ilustraciones del autor)
a) b)
a) b)
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La introduccin de las mdulas fue por la parte superior del tubo, de esta manera al estar
encendida la lijadora la mdula se desgast hasta que a las partculas les fue posible
canalizarse por las ranuras. Para facilitar la recoleccin de las partculas ste sistema fue
colocado dentro de una caja de polietileno sellada por la parte superior con un plstico
transparente, de tal forma que el nico acceso para el material fue por la parte superior del
tubo y por lo tanto no haba escape de las partculas. Posteriormente fue recolectado el
total del material obtenido y fue tamizado.
Con el objetivo de conocer el contenido de los diferentes tamaos de partcula del material
se sigui el proceso sugerido por la norma ASTM D-1921-01. Las condiciones
ambientales predominantes durante el tamizado fueron: temperatura de 21C y HR de
28.7%. El equipo que se utiliz para el tamizado fue facilitado por la ECRO y consisti en
una serie de tamices U.S.A. Standard Testing Sieve ASTM. E 11 specification. Fisher
Scientific Company con su respectivo agitador modelo RX86 Serie 961.
El proceso consisti en la seleccin de los tamices aproximados al tamao de partcula del
material. Se utilizaron los tamices del nmero 10, 20, 40, 50, 80 y 100 con apertura de
2000 , 850, 425, 300, 180 150 respectivamente. Estos fueron pesados con una
balanza OHAUS Triple Beam serie 700/800 para tarar el contenido neto retenido en
cada uno de los tamices.
Los tamices fueron colocados en orden descendente de mayor a menor apertura;
finalizando con la charola que recolecta las partculas menores que la apertura del ltimo
tamiz (150 ). Posteriormente se agregaron 50 g de la mdula de caa pulverizada en el
primer tamiz, se coloc sobre el agitador y fue encendido durante 10 min. Finalmente los
tamices fueron separados y pesados nuevamente con el contenido incluido (Figura III-5).
Este proceso se realiz por duplicado para corroborar los resultados obtenidos.
Las partculas que fueron seleccionadas para la investigacin fueron de dos rangos:
partculas finas (F) y partculas grandes (G). Las partculas finas fueron las retenidas en
las mallas 80, 100 y del plato de residuos; y las partculas grandes fueron las retenidas en
las mallas 50 y 40. La seleccin de estos tamaos se relaciona directamente con la
facilidad para ser inyectados al estar mezclados con cola, segn se reporta en el Informe
de Restauracin del Cristo del Perdn de Jacona (Lemus Aldana et al., 2012).
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Finalmente las partculas fueron observadas en el microscopio para obtener la relacin de
aspecto. El equipo usado fue un microscopio ptico Leica, modelo DM 4000 M del
Laboratorio de Anlisis y Diagnstico del Patrimonio del Colegio de Michoacn
(LADIPA-ColMich).
1.2 Dilucin de cola
Segn la ficha tcnica, la cola lquida Kremer Fischleim tiene un contenido de cola en
slido del 45% y un 55% de agua (Kremer Pigmente). Para conocer de manera prctica la
cantidad de material slido de la cola Fischleim, se realizaron pruebas de evaporacin.
stas consistieron en colocar en una caja petri determinada cantidad de masa del
adhesivo, dejar evaporar el solvente por 24 horas en el dispositivo de secado (Figura
III-8) y pesar nuevamente el material una vez endurecido. Con base en estos resultados se
estableci un porcentaje promedio de evaporacin.
Adems de la dilucin comercial del producto, la cola fue diluida con agua destilada (A) o
alcohol etlico o etanol (E) desnaturalizado Atlanta 7014. Dicha dilucin se llev a cabo
a tres concentraciones 30, 60 y 90% en peso, tomando como 100% la cola obtenida
directamente del envase, de manera que se obtuvieron seis diluciones diferentes de cola.
Con estas diluciones se busca obtener un panorama general de las propiedades que ofrece
14 La dilucin inicialmente se intent con alcohol etlico de 96 sin embargo se observ que la cola se coagulaba como efecto de la desnaturalizacin. No obstante no se observ el mismo problema con el alcohol Atlanta 70
Figura III-5 a) Tamizado de las partculas. b) Pesaje del contenido retenido por cada tamiz. (Ilustraciones del autor)
a) b)
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la cola como aglutinante de las partculas de mdula de caa de maz. La eleccin de estos
disolventes se debe a que el agua es la sustancia ms recurrida para las soluciones de cola
y el alcohol etlico en busca de mejorar el tiempo de secado de las mezclas y disminuir el
aporte de humedad.
Elaboracin de los materiales compuestos
La elaboracin consisti en mezclar partculas de mdula de caa de maz con cola. Los
dos tamaos de partcula fueron combinados con las seis diluciones de cola obtenindose
12 formulaciones distintas. La proporcin partcula/cola diluida fue 1/18 en peso y fue
establecida previo a la experimentacin tomando en cuenta principalmente la consistencia
de la pasta, con miras a su aplicacin por inyectado. La precisin con que se cont para
hacer las mediciones fue grado analtico gracias al uso de una balanza OHAUS
Adventurer Modelo: AR2140. (Figura III-6)
Una vez que se obtuvo la mezcla, sta fue utilizada segn la propiedad a evaluar. En las
pruebas de tiempo de secado, ndice de fluidez, la mezcla se utiliz en estado pastoso. En
cambio en las pruebas de resistencia a la flexin la mezcla se utiliz despus de haber sido
moldeada con formas especficas y secado en condiciones determinadas.
Para la identificacin de cada una de las mezclas se utiliz la siguiente nomenclatura. En
primer lugar se menciona el tamao de partcula (F o G), luego el disolvente utilizado (A
o E) y por ltimo, seguido de un guin la concentracin de la disolucin sin el signo de
porcentaje (30, 60 o 90), a continuacin la Tabla III-1 se especifican las variables de cada
mezcla para 1g de partculas, adems con base en el estimado de cola slida (ver en
resultados) de la cola Fischleim es posible valorar la relacin en slidos de carga/cola
que existen en las mezclas una vez que han secado. De esta manera es posible establecer
proporciones fijas en el producto final independientemente de la cantidad de solvente que
sea agregada a la mezcla para su aplicacin.15
15 La cantidad de disolvente agregada durante la preparacin no afecta la proporcin de cola slida-fibra, sin embargo es determinante en las propiedades fsicas y mecnicas de los composites.
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Tabla III-1 Composicin de las mezclas evaluadas
Clave Cola
concentrada (g.)
Disolvente
(g.)
Carga
(g.)
Estimado cola solida
(g.)
Carga
aprox. (%)
FA-30 5.4 12.6
Ag
ua
1
Fin
a
2.7 27.07
FA-60 10.8 7.2 1 5.4 15.27
FA-90 16.2 1.8 1 8.1 10.99
GA-30 5.4 12.6 1
Gru
esa
2.7 27.07
GA-60 10.8 7.2 1 5.4 15.27
GA-90 16.2 1.8 1 8.1 10.99
FE-30 5.4 12.6
Eta
nol
1
Fin
a
2.7 27.07
FE-60 10.8 7.2 1 5.4 15.27
FE-90 16.2 1.8 1 8.1 10.99
GE-30 5.4 12.6 1
Gru
esa
2.7 27.07
GE-60 10.8 7.2 1 5.4 15.27
GE-90 16.2 1.8 1 8.1 10.99
a) b) Figura III-6 a) Para la preparacin de los materiales compuestos se utiliz una balanza analtica para obtener mayor precisin en la formulacin de los composites. b) Se generaron doce composiciones diferentes, en la imagen los seis que tienen como solvente agua. (Ilustraciones del autor)
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A partir de ahora durante el desarrollo experimental se har referencia a un grupo de
formulaciones con la misma variable mencionando el valor en comn, por ejemplo al
mencionar formulaciones al 30% se hace referencia a FA-30, FE-30, GA-30, GE-30 o al
mencionar formulaciones con agua se refiera a FA-30, FA-60, FA-90, GA-30, GA-60 y
GA-90.
Tiempo de secado
Para medir el tiempo necesario para que el solvente se evapore de la mezcla, se emul el
proceso de secado dentro de una escultura. Se realizaron probetas con MDF
(Medium Density Fiberboard) a las que se les inyect determinada cantidad de material
de cada una de las diferentes composiciones (Figura III-7). De esta manera las probetas
tambin sirvieron para evaluar la capacidad con que fluye (la facilidad con que llenaran
una oquedad) as como observar las propiedades del material.
Se elaboraron 5 probetas por cada composicin y consistieron en prismas rectangulares de
MDF de 24 x 13 x 87 mm3. Estos fueron perforados a lo largo con una broca de dimetro
de 13mm y 43 mm de profundidad aproximada. Posteriormente se les coloc una tapa del
mismo material adherida con silicn caliente, la tapa cont con un orificio del dimetro de
3mm mismo por donde fue inyectado el material de las diferentes composiciones al
interior de la probeta (Figura III-7). Las probetas antes de su llenado fueron pesadas con
la balanza analtica OHAUS Adventurer Modelo: AR2140, de manera que al tarar el peso
total de la muestra llena se conoci el peso de la mezcla introducida.
La metodologa de inyeccin realizada consisti en cargar la jeringa con el material a
inyectar por la parte posterior. La cantidad de material siempre deba de ser mayor al
estimado necesario para llenar por completo la probeta, de sta manera se asegur un
flujo constante. Se introdujo la aguja completamente por el orificio de la tapa y finalmente
se ejerci presin en el mbolo de la jeringa. Se dej de inyectar cuando el material sala
por el orificio de la tapa o bien cuando la presin en el mbolo era demasiada. En
ocasiones la aguja se atasc por lo que fue necesario retirarla de la probeta, limpiarla y
seguir inyectando.
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Posteriormente todas la probetas fueron colocadas en un dispositivo que mantiene una
temperatura promedio de 35C y 25% HR (Figura III-8). El peso fue monitoreado, hasta
que se mantuviera constante, es decir se determin que el secado concluy cuando la
mezcla deja de perder peso a las condiciones mencionadas. Correlativamente con base al
contenido inyectado en cada probeta y los datos ya reportados en la Tabla III-1, se calcul
el peso que corresponde al solvente del material aplicado; con la finalidad de comparar el
contenido de humedad que permanece retenida en las probetas en funcin del tiempo.
Figura III-7 a) Proceso de inyeccin d material en las probetas. b) Esquema de las probetas de MDF. (Ilustraciones del autor)
Figura III-8 Dispositivo para mantener la temperatura, consta de un abanico que introduce aire a temperatura ambiente, el cual es calentado y dirigido a las probetas. Tambin fue colocado un termoihigrmetro Radio Shark 63-1032 (Ilustracin del autor)
a) b)
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Como ya se mencion las mismas probetas tambin fueron utilizas para evaluar la
facilidad con que sera introducido el material. Para la aplicacin se utiliz una jeringa de
35 mm con aguja del # 14 (la apertura ms amplia en el mercado). Una vez que se termin
de evaluar el tiempo de secado, las probetas fueron partidas por la mitad para hacer
observaciones respecto la eficiencia del llenado. En algunas probetas se utiliz una cua
para separar las capas del MDF y acceder al material inyectado completo, en otras
probetas se prefiri desgastar con una lijadora de banda lo que permiti ir haciendo cortes
de seccin de las probetas y observar el ncleo del relleno.
En las mezclas que inicialmente presentaron mayor deficiencia al ser inyectadas se repiti
la prueba, haciendo variaciones en la metodologa de inyeccin y con el objetivo de
mejorar el resultado en el llenado de las probetas y de las propiedades del material seco.
Cabe mencionar que en esta parte ya no se pes la cantidad de material inyectado ni se
observ la dinmica de secado puesto que la utilidad de estos nuevos ensayos slo fue la
de experimentar con nuevas formas de inyeccin, para de esta manera hacer aportes a la
metodologa planteada.
Las variaciones que se hicie
