Tesis definitiva

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA

EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS

CONVENCIONALES (EPOXI-POLIAMIDA) Y NO CONVENCIONALES

(RESINA DE CUJI) EN ATMÓSFERA ALTAMENTE CORROSIVA

Autor (es): López B, Jean C

C.I.: V-17.234.309

Sánchez M, Alexander

C.I.: V-18.301.301

Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina

C.I.: V- 11.474.601

Santa Ana de Coro, Septiembre de 2012

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”





Anteproyecto de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Técnico Superior

Universitario en Química

Autor (es): López B, Jean C

C.I.: V-17.234.309

Sánchez M, Alexander

C.I.: V-18.301.301

Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina

C.I.: V- 11.474.601

Santa Ana de Coro, Septiembre de 201

��

�

DEDICATORIA

A Dios por bendecirme diariamente.

A mis padres Hermes Sánchez y Grisel Manrique por su esfuerzo y preocupación

en mi progreso temporal.

A mis hermanos por estar siempre al pendiente de mí.

A mi esposa Anageorgina Ferrer de Sánchez por su apoyo y dedicación.

A mis demás familiares y amigos por su apoyo.

Br. Alexander Sánchez

��

�

DEDICATORIA

A Dios por permitirme llegar a esta etapa de mi vida profesional.

A mis padres y demás familiares por apoyarme a lo largo de mi vida y

especialmente en mi formación académica.

Br. Jean Carlos López

��

�

RECONOCIMIENTOS

Gracias a Dios por darme la oportunidad de culminar este ciclo de mi vida, por

darme la fuerza de voluntad, perseverancia e inteligencia para poder enfrentar este

reto iniciado hace algunos años atrás, por medio de su ayuda aprendí más que una

carrera especifica sino también a amarla, a disfrutarla y compartirla. También

agradezco a mi padre Hermes Sánchez y mi madre Grisel Manrique, por su apoyo

incondicional durante todos estos largos años económica y espiritualmente

especialmente por su paciencia y gran amor, en general a toda mi familia también por

siempre animarme. A mi esposa Anageorgina Ferrer de Sánchez por su apoyo y

preocupación por sufrir conmigo esta etapa final de una parte de mi vida.

Agradezco También a esta tierra tan hermosa, amo a Coro, es fuente de mi

inspiración y gran casa de estudio, en ella aprendí a valorar, a recordar, a ser como

esta tierra es; llena de energía, brillante, radiante y acogedora llena de oportunidades

para crecer espiritual, personal y académicamente. Siempre la llevare en mi corazón.

Especialmente a la gente de esta tierra como a Camila de pineda, la señora Lola,

Alcides Manzini, Omar Pirona, Edwin García, La abuela María, el presidente Morlés

y su esposa, la hermana Edit y Yudi Rodríguez .

Agradezco a la Profesora Yolibeth Medina por su gran apoyo y ayuda en esta

etapa terminal de este pequeño peldaño académico, así como a la Profesora Rosa

Reyes y a Pedro del CITEC con su ayuda esperada realizar este proyecto. Agradezco

a mis profesores durante este tiempo de mi formación que me ha marcado por su

ejemplo como la Primera profesora de química I la profesora Yelitza González, a la

Profesora Rosalvis, Jeanmarys Chirinos, Alexander Guarenas, Alexander Colina,

Alicia Martínez, Rafael Atacho y la profesora Dixa Obando, les aprecio y recordare

siempre.

��

�

RECONOCIMIENTOS

A la profesora Yolibet Medina por su valiosa asesoría.

Al cuerpo docente de esta Institución.

Al Comité Académico por su asesoría para que este estudio se llevara a feliz

término.

Br. Jean Carlos López

��

�

AUTORIZACION DEL TUTOR PARA LA PRESENTACION DEL TEG

En mi carácter de tutor del Trabajo Especial de Grado elaborado por los

bachilleres: López Braca, Jean Carlos, C.I.:V.- 17.234.309 y Sanchez M,

Alexander C.I.:V.-18.301.301, para optar por el titulo de Técnico Superior

Universitario en: Quimica, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y meritos

suficiente para ser sometido a la revision y evaluacion por parte del jurado que el

CDTEG designe, asi como para la exposicion del mismo por parte de los bachilleres

autores, y en sentido le asigno la calificacion parcial acumulada de:__________ (___)

puntos en la escala del 1 al 8.

En la ciudad de Santa Ana de Coro a los 18 días del mes de Septiembre de 2012.

�

�

�

�

___________________________________________________

Licenciada en Química

Especialista: Yolibeth Medina

C.I.: V.-11.474.601 �

�

�

��

�

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR

PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”





Autor (es): López B, Jean C C.I.: V-17.234.309

Sánchez M, Alexander C.I.: V-18.301.301

Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina C.I.: V- 11.474.601

RESUMEN El presente estudio tuvo como objetivo evaluar sistemas de recubrimientos convencionales y no convencionales en acero al carbono A-36 en una zona de alta agresividad corrosiva, bajo la necesidad de crear medidas tendentes a la prevención del fenómeno de la corrosión. Para ello, se utilizó la resina natural de Cují (Prosopis Juliflora) con un porcentaje de humedad de 2 % en resina seca para la formulación del recubrimiento no convencional, por su capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión. El estudio es de tipo descriptivo donde se tomo en cuenta data experimental a partir del sistema de recubrimiento específico (tanto natural como comercial). Para las pruebas de intemperismo las probetas fueron expuestas durante 35 días en la zona Septentrional de la Península de Paraguaná (Cabo San Román) debido a la alta agresividad de corrosión que presenta la zona. Los resultados fueron los siguientes: en la zona de exposición se realizó una caracterización de la agresividad de corrosión a través del método de pérdida de peso, arrojando como resultado 65,9900 µm/año, clasificado entre un ambiente altamente salino. Se comprobó la eficiencia del recubrimiento natural evaluado por normas estandarizadas de calidad como COVENIN, ASTM, AOAC e ISO. En las propiedades mecánicas del recubrimiento no convencional los resultados fueron: brochabilidad regular; adherencia de 4; espesor de la película seca 2.75 mils; la dureza fue de 6H; grado de oxidación de 4.43 %; resistencia química de 95.56 %. En contraste, las propiedades mecánicas del recubrimiento convencional fueron: brochabilidad fácil; adherencia de 5B; espesor de la película seca de 2.35 mils; dureza de 6H; grado de oxidación de 0.03 % y resistencia química de 99.97. En el recubrimiento no convencional el deterioro fue bajo, por lo tanto, es capaz de competir con los recubrimientos convencionales. Palabras claves: Recubrimientos de Pintura, Resina de Cují, Corrosión.

��

�

INDICE GENERAL

Pág.

Constancia de Aceptacion del Tutor.................................................................... vii

Resumen.............................................................................................................. viii

Índice General...................................................................................................... ix

Índice de Tablas................................................................................................... xi

Índice de Figuras................................................................................................. xiv

Introducción......................................................................................................... 1

CAPITULO I. EL PROBLEMA...................................................................... 3

Planteamiento del Problema.............................................................................. 4

Objetivos de la Investigación............................................................................ 6

Objetivo General............................................................................................... 6

Objetivos Especificos........................................................................................ 7

Justificación de la Investigación....................................................................... 7

Alcances y Limitaciones................................................................................... 8

CAPITULO II. MARCO TEÓRICO............................................................... 10

Antecedentes de la Investigación...................................................................... 11

Bases Teóricas................................................................................................... 14

Definición de Cují (Prosopis Juliflora)...................................................... 14

Antraquinona.............................................................................................. 14

Corrosión.................................................................................................... 15

Recubrimiento de Pintura........................................................................... 16

Componentes de una Pintura...................................................................... 16

Pigmentos.............................................................................................. 17

Tipos de Pigmentos............................................................................... 18

Resinas o Ligantes...................................................................................... 19

Solventes.................................................................................................... 19

Aditivos...................................................................................................... 20

��

�

Resina Natural............................................................................................ 20

Clasificación por su Naturaleza............................................................. 20

Definición de Términos Básicos....................................................................... 21

Operacionalización de las Variables de la Investigación.................................. 25

CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO............................................. 27

Tipo de Investigación....................................................................................... 28

Nivel de la Investigación................................................................................... 28

Diseño de la investigacion................................................................................. 28

Población y Muestra.......................................................................................... 29

Etapas de la Investigación................................................................................. 31

CAPITULO IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS

RESULTADOS.................................................................................................. 56

Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují......................................... 57

Medición de pH......................................................................................... 57

Porcentaje de Sólidos................................................................................ 58

Porcentaje de Humedad.............................................................................. 60

Densidad..................................................................................................... 61

Porcentaje de Cenizas................................................................................ 61

Concentración de Antraquinonas............................................................... 62

Formulación de los Recubrimiento y No Convencionales................................ 64

Porcentaje de Sólidos por Masa Teórico................................................... 66

Porcentaje de Sólidos por Volumen Teórico.............................................. 66

Rendimiento Teórico.................................................................................. 67

Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional mediante las

normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC...................................................... 67

Brochabilidad............................................................................................. 68

Adherencia................................................................................................. 69

Espesor de la Película Seca....................................................................... 70

Dureza........................................................................................................ 71

��

�

Velocidad de Corrosión.............................................................................. 72

Grado de Oxidación y Resistencia Química.............................................. 75

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................. 77

Conclusiones..................................................................................................... 77

Recomendaciones............................................................................................. 79

REFERENCIAS................................................................................................. 80

ANEXOS............................................................................................................. 84

Anexo A............................................................................................................ 84

Anexo B............................................................................................................. 92

Anexo C............................................................................................................. 97

� �

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

��

�

ÍNDICE DE TABLAS

Tablas # Pág.

1 Componentes Básicos de un Recubrimiento.................................................. 17

2 Clasificación de las Resinas........................................................................... 21

3 Operacionalización de las Variables de la Investigación............................... 25

4 Tamaño de la muestra poblacional conocida................................................. 30

5 Cantidad promedio de Exudado Requerido para el Estudio.......................... 31

6 Datos Obtenidos en la prueba de pH.............................................................. 58

7 Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)............... 59

8 Datos obtenidos en la prueba de Humedad.................................................... 60

9 Densidad Experimental en el Laboratorio...................................................... 61

10 Datos experimentales en el laboratorio de porcentaje de cenizas.................. 62

11 Datos obtenidos en el análisis de concentración por método

espectrofotométrico UV- Visible................................................................... 63

12 Porcentaje en peso del recubrimiento no convencional................................. 64

13 Porcentajes volumétricos de los recubrimientos convencionales.................. 64

14 Propiedades de los recubrimientos Formulados............................................. 65

15 Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante

su porcentaje de sólidos por masa teórico...................................................... 66

16 Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados...................... 68

17 Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados............................. 69

18 Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados................................ 70

19 Categoría de corrosión atmosférica............................................................... 72

20 Estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera a partir del dato

de corrosión para el acero al carbono............................................................. 73

21 Resultados de la velocidad de corrosión obtenida......................................... 73

22 Valores obtenidos a partir de la exposición................................................... 74

��

�

23 Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y

resistencia química en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina

comercial........................................................................................................ 75


resistencia química en las probetas con recubrimiento no convencional....... 76

25 Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)................ 84

26 Cuadro de validación de resultados, del análisis de porcentaje de humedad

mediante tratamiento estadístico.................................................................... 85

27 Datos Obtenidos en las Pruebas de Cenizas................................................... 86

28 Datos Obtenidos en la Prueba de Densidad................................................... 88

29 Datos Obtenidos en la Prueba de pH.............................................................. 89

30 Datos obtenidos en el análisis de concentración por método

espectrofotométrico UV- Visible................................................................... 90

31 Resumen de Parámetros Fisicoquímicos........................................................ 91

32 Datos del volumen de los componentes del recubrimiento a base de cují.

(No convencional).......................................................................................... 93

33 Rendimiento teórico del recubrimiento no convencional.............................. 94

34 Propiedades de los recubrimientos Formulados (convencionales y no

convencionales)............................................................................................... 95

35 Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante

su porcentaje de sólidos por masa teórico....................................................... 95

36 Porcentajes en peso del recubrimiento no convencional................................ 95

37 Porcentajes Volumétricos del recubrimiento Epoxi poliamida

(convencional)................................................................................................ 96

38 Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados..................... 97

39 Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados............................. 97

40 Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados................................ 98

41 Pruebas de Dureza de los Recubrimientos..................................................... 99

42 Valores obtenidos a partir de la exposición................................................... 100

��

�


resistencia química en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina

comercial........................................................................................................ 101


resistencia química en las probetas con recubrimiento no convencional....... 102

45 Resumen de evaluación de Propiedades Mecánicas de los Recubrimientos

Anticorrosivos................................................................................................ 103

��

�

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # Pág.

1 Estructura de la antraquinona......................................................................... 15

2 Recolección de resina de cují…..................................................................... 32

3 Pesada de resina de cují en estado sólido....................................................... 33

4 Formación de fases......................................................................................... 34

5 Verificación de Antraquinonas en medio Básico con Solvente Benceno...... 35

6 Patrones de 2-etil-Antraquinona y extracto líquido de Exudado Diluido...... 36

7 Medición de transmitancia de los patrones y extracto de cují....................... 36

8 Lectura del pH a la Resina Líquida................................................................ 37

9 Secado de Cápsulas de Porcelana.................................................................. 38

10 Desecador, Muestras Esperando el Equilibrio Térmico................................. 38

11 Pesando para Obtener la Diferencia de Peso.................................................. 39

12 Pesada del Picnómetro Vacío......................................................................... 39

13 Diferencia de Peso del Picnómetro................................................................ 40

14 Pesada de Muestra.......................................................................................... 40

15 Desecado de muestras.................................................................................... 41

16 Pasado de Muestra Seca................................................................................. 41

17 Procedimiento para el cálculo de porcentaje de cenizas................................ 42

18 Pesada de cenizas después de la prueba......................................................... 42

19 Porcentaje en peso de componentes de recubrimiento no convencional....... 44

20 Pesada de Dióxido de Titanio........................................................................ 44

21 Decapado de probetas.................................................................................... 45

22 Lijado de probetas.......................................................................................... 46

23 Etiquetado de probetas................................................................................... 46

24 Prueba de Brochabilidad en recubrimiento no convencional......................... 47

25 Prueba de Brochabilidad en recubrimiento convencional............................. 47

26 Secado de probetas por 8 días........................................................................ 48

��

�

27 Prueba de Adherencia de recubrimiento no convencional............................. 48

28 Prueba de Adherencia de recubrimiento convencional.................................. 49

29 Equipo utilizado en prueba............................................................................. 49

30 Medición de espesor de película seca a recubrimientos convencionales y

no convencionales.......................................................................................... 50

31 Diferentes grados de dureza de lápices de grafito.......................................... 50

32 Pruebas de dureza al recubrimiento convencional......................................... 51

33 Pruebas de dureza al recubrimiento no convencional.................................... 51

34 Probetas desnudas antes de la exposición a la intemperie............................. 52

35 Zona de exposición a la intemperie en Cabo San Román.............................. 53

36 Probetas desnudas después de un mes de exposición a la intemperie............ 53

37 Remoción del oxido por decapado (ciclo sucesivo de limpieza)................... 54

38 Patrón visual para determinar grado de oxidación......................................... 54

39 Probetas recolectadas después de exposición al ambiente salino agresivo.... 55

40 Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona........... 61

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

INTRODUCCIÓN

La corrosión de metales o proceso de deterioro de éstos por agentes presente en el

medio ambiente, constituyen un problema generalizado en todos los países del

mundo. Los metales pueden ser lentamente atacados por el oxigeno de la atmosfera,

oxidando sus primeras capas superficiales hasta avanzar hacia el interior del metal.

Sin embargo, el proceso de corrosión puede acelerarse cuando los metales están

expuestos a una atmosfera con altas concentraciones de sales o compuestos químicos

producto de la contaminación. De acuerdo a lo anteriormente expuesto, la corrosión

es considerada como la causa más importante del fallo de los matariles metálicos

(Feliu, S y otros, 2002)

Las frecuentes variaciones a que están sometidas los metales y aleaciones, hace

que otros materiales (Plásticos, cerámicas, etc…) gocen cada vez mayor aceptación

en los diferentes mercados de consumo, hecho que causa grandes pérdidas monetarias

debido al deterioro de las infraestructuras y construcciones.

Los procesos de corrosión afectan a la península de Paraguana, no solo por la alta

salinidad de la atmosfera, sino también por la cantidad de agentes contaminantes que

se encuentran en ella. Debido a esto, es muy importante establecer métodos eficaces

de protección para las estructuras metálicas ya existentes, y para aquellas

construcciones nuevas en esta región donde existe un ambiente agresivo de corrosión.

Es por ello, que esta investigación pretende evaluar la acción protectora del sistema

de recubrimiento a base de resina natural de cují (Prosopis Juliflora), ya que posee

una gran capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión. El acero al carbono A-

36 para efectos de este estudio será expuesto en la península de Paraguana

específicamente en la costa de Cabo San Román a la cercanía de la estación radial la

voz de Venezuela.

Este estudio además persigue comprobar la eficiencia al sustituir el recubrimiento

convencional (comercial) por los no convencionales (naturales). En cuanto al punto

�

�

de vista económico la posible sustitución del recubrimiento convencional permitirá

disminuir gastos en tratamiento y mejoramiento de la vida útil del metal donde el

ambiente ser favorecido por la disminución de agentes químicos tóxicos y poco

amigables.

El informe está dividido en cuatro capítulos: en el Capítulo I se presenta el

problema planteado, su justificación y los objetivos desarrollados durante la

investigación, el Capítulo II contiene las bases teóricas que sustentan la realización

del trabajo, el Capitulo III en marco metodológico, bajo el cual está basada esta

investigación y por ultimo en l Capítulo IV se presentan los resultados obtenidos, las

conclusiones y recomendaciones que buscan sustentar de forma científica la

efectividad del recubrimiento natural derivado del Cují.

�

�

CAPITULO I

EL PROBLEMA

4��

CAPITULO I EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

La antraquinona es un compuesto de vital importancia como intermediario en la

elaboración de colorantes y como anticorrosivo en recubrimientos (Chung,1990),

dicho compuesto se encuentra en forma natural en algunas insectos y plantas tales

como Ruibarbo, Espino Cerval y el género Áloe, hongos, liquenes, donde sirve como

esqueleto básico para sus pigmentos.

El uso de recubrimientos anticorrosivos, representa uno de los métodos más

prácticos para el control de la corrosión de los metales; la protección que éstos

ofrecen viene dada por una barrera que impide en lo posible el acceso de agentes

corrosivos a la superficie metálica. La barra protectora del cual se hace mención está

formada por una dispersión liquida de un vehículo y un pigmento o extracto vegetal,

obteniéndose una película sólida adherida a la superficie del metal; su durabilidad o

eficiencia está condicionada a la resistencia de esta película al medio agresivo.

Por tal razón, en los últimos años en el estado Falcón se han realizado estudios

sobre la utilización de extractos naturales obtenidos de plantas xerófitas de la zona

semiárida del estado falcón para la prevención de la corrosión específicamente, en

especies como Opuntia ficus indica, calotropis procera y Aloe Vera. Estas

investigaciones han permitido conocer una apreciable acción inhibidora de la

corrosión, mediante la acción de los componentes de estos extractos por su contenido

de antraquinonas responsables de las cualidades inhibidoras de la corrosión en

materiales metálicos tales como el acero y el aluminio, lo cual da una idea de que los

compuestos con estructuras químicas parecidas pueden tener el mismo efecto

inhibidor. (Prato y Reyes 2002).

5��

�

�

Normalmente para la fabricación de recubrimientos se utilizan pigmentos

minerales u orgánicos como el minio de plomo, cromato de cinc, cromato de plomo,

entre otros, y el vehículo sólido o resina, se utilizan epoxi-poliamida, entre otras

gamas de resinas sintéticas, u otros aditivos para formar el recubrimiento

anticorrosivo. Cabe destacar que la formulación de cualquier pintura o recubrimiento

tiene por regla general cuatro elementos fundamentales tales como: pigmentos +

vehículo sólido o resina + extendedores + solventes volátil, en recubrimientos

convencionales los componentes antes mencionados son los que poseen las

propiedades inhibidoras de la corrosión, pero son de alta toxicidad, causando

contaminación.

Dentro del grupo de resinas naturales de la región se han encontrado alternativas

anticorrosivas en extractos derivados de plantas como: Opuntia ficus indica,

calotropis procera y Aloe Vera entre otras, por sus efectos y capacidad de

contrarrestar los efectos de la corrosión, de allí su empleo en la formulación de

recubrimientos anticorrosivos que surgen de la necesidad de evitar los daños

producidos por los cambios atmosféricos en ambientes altamente corrosivos, donde la

durabilidad de la película depende fundamentalmente de su resistencia al medio

corrosivo y la facultad que posee de permanecer adherido al sustrato

metálico.(Sánchez y Reyes, 2006).

En el Instituto Universitario de Tecnología Alonso Gamero se hizo un estudio

sobre la resina del cují, donde presentó compuestos de antraquinona o estructuras

relacionadas, responsables de las actividades anticorrosivas de la resina estudiada en

esta planta. Estudios previos han demostrado que dicha resina posee una elevada

capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión atmosférica sobre superficies

metálicas por sí sola, sin necesidad de adicionar otro aditivo químico. (Polanco y

Raffe, 2010).

Actualmente en la industria comercial de pinturas, se emplean resinas sintéticas

que se emplea como recubrimiento anticorrosivo que representan un índice de

toxicidad considerable y a su vez muy costosos. Es por ello que este trabajo de

investigación tiene como finalidad comparar recubrimientos comerciales (epoxi

6��

�

�

poliamida) con el sistema de recubrimiento anticorrosivo a base de resina natural de

cují aplicado en el acero al carbono A-36, con el propósito de conocer la eficiencia

inhibidora de la resina natural, extraído y procesado de la especie vegetal Prosopis

Juliflora (Cují) fácilmente cultivable en la región del estado Falcón, a fin de obtener

una alternativa viable para atender este proceso de degradación, favoreciendo la vida

útil del material y representado así la potencialidad de crecimiento económico que

traería la producción de recubrimiento anticorrosivo natural en la región Falconiana.

En ese mismo orden de ideas, el empleo de este recubrimiento a Base de Prosopis

Juliflora (Cují) permitirá ampliar las opciones de resinas como bases para las pinturas

naturales anticorrosivo ya descubiertas como el aloe vera entre otras, mejorando con

ellos las condiciones de vivienda en la región falconiana que se ven afectadas cada

día por la corrosión debido a la salinidad presente en el ambiente por ubicarse en la

zona costera del territorio venezolano.

Pudiendo denotar que el sistema de recubrimientos a evaluar está constituido por:

un recubrimiento de origen natural proveniente de la resina de cují para ser aplicado

en sustratos metálicos de acero al carbono A-36 y compararlo con un recubrimiento

comercial (Epoxi-poliamida). En base a lo antes expuesto y con el fin de evaluar la

capacidad anticorrosiva del extracto obtenido de la resina del árbol de cují, se formula

la siguiente interrogante para la investigación:

¿Cuál será la efectividad de la pintura formulada con resina del exudado del cují

en sustratos metálicos?

Objetivos de la investigación

Objetivo General

Evaluar sistemas de recubrimiento epoxicos comercial y no convencional

(resina de Cují) en atmósfera altamente corrosivas.

7��

�

�

Objetivos Específicos

Caracterización de la resina natural aplicando métodos fisicoquímicos tales como:

espectroscopia de UV, humedad, pH, porcentaje de cenizas, porcentaje de sólidos,

densidad.

Elaborar la formulación del recubrimiento convencional y no convencional

utilizando la resina de Cují liquida en sistema epoxicos aplicado en acero al carbono

A-36.

Evaluar el recubrimiento convencional y no convencional mediante las normas

COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera altamente corrosiva.

Comparar el efecto de la resina natural validando los resultados obtenidos

mediante la realización e interpretación de los métodos de análisis.

Justificación de la investigación

A través de estudios realizados a la resina del árbol del cují ha quedado

demostrado que ésta posee una elevada capacidad de contrarrestar el efecto de la

corrosión sobre superficies metálicas como recubrimiento, por lo tanto la evaluación

de las propiedades mecánicas y la eficiencia de este extracto natural en base a resina

de cují, se pretende formular una pintura con propiedades similares a las comerciales

con el fin de proponer una alternativa ante el problema de la corrosión así como una

nueva forma de aprovechamiento de esta planta en la región Falconiana

representando una innovación en la obtención de materia prima para estos

recubrimientos.

El potencial industrial que se descubrió en el exudado del cují como anticorrosivo,

se han obtenido por medio de evaluaciones previas con dicha resina (elaborada con

8��

�

�

solventes como el benceno y xileno) (Polanco y Raffe, 2010). Considerando el nivel

de contaminación y elevados costos de producción o de adquisición que generan las

resinas convencionales, se propone como alternativa la formulación de una pintura

orgánica, que sustituya las resinas sintéticas por una de origen vegetal como Prosopis

Juliflora (Cují), con este propósito se enfoca la investigación con el fin de obtener un

recubrimiento en base a la resina natural del cují como vehículo solido en la

elaboración de pinturas anticorrosivas.

Es importante destacar que este proyecto de investigación permite conocer medios

y técnicas de avance para la industria de los anticorrosivos y sistemas de protección

marino e industrial, adquiriendo conocimientos científicos y tecnológicos que a su

vez puedan ser impartidos a las comunidades, dejando así un impacto positivo en el

desarrollo socio-económico de la región, ya que la producción de estos

recubrimientos son de origen natural, además que son extraídos y procesados de

especies vegetales que se encuentran en la diversidad de recursos naturales de la

región del estado Falcón, ya que contribuyen una alternativa en el campo de la

fabricación de nuevas pinturas.

Alcance y Limitaciones de la Investigación

El estudio comprenderá la evaluación del exudado de cují en forma líquida

adicionándole un agente curante de epoxi-poliamida, a fin de comparar las

propiedades anticorrosivas del exudado de cují con recubrimiento convencionales

(epoxi poliamida), en un ambiente altamente corrosivo.

El uso del cují está basado en estudios anteriores donde se demostraron sus

propiedades anticorrosiva de forma cualitativa; es por ello que se propone evaluar la

formulación de recubrimientos naturales con agentes curante epoxica aplicándolo

como pintura y evaluarlo en ambientes altamente corrosivos como lo es La Voz de

Venezuela Ubicado En cabo San Román, para evaluar las propiedades mecánicas y

eficiencia de esta pintura en ambientes de de alta agresividad corrosiva, observando

la velocidad de corrosión en la que se expondrán probetas de acero al carbono A-36

9��

�

�

de 7 cm de ancho por 4 de Largo y un espesor de 5 mm. El estudio estará

comprendido en dos fases: la primera es la obtención del Extracto liquido de resina de

cují (solubilizacion de resina natural) una que se llevara a cabo en el Instituto

Universitario de Tecnología Alonso Gamero, por lo que se usara materiales y

reactivos que se encuentran en la institución y la otra fase que se realizar en la Centro

de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) de la Universidad Francisco de Miranda;

donde formulamos la pintura con reactivos que se encuentran en dichas instalaciones

y para la preparación de las probetas (sustratos metálicos a ensayar pruebas

mecánicas), como decapado, aplicación de pintura epoxi poliamida comercial a

comparar con el recubrimiento natural, así como también la prueba de espesor de la

película seca (345 Digital Coating Thickness Gauge).

No será objeto de estudio comprobar el uso de las antraquinonas presentes en la

resina como colorantes ni de otras aplicaciones que pueden tener así como las

estructuras químicas presentes en ella, tampoco verificar el rendimiento de extracción

de la resina por parte del árbol según condiciones edafo-climaticas de la zona, ni la

extracción de las antraquinonas con diferentes solventes debido a la precipitación que

presenta en solventes como el alcohol, éter, entre otras. �

CAPITULO II

MARCO TEORICO

�

�

11��

CAPITULO II MARCO TEORICO

Antecedentes de la Investigación

Arias y Calles, (2010) Evaluación del Sistema de Recubrimiento Anticorrosivo

con Distintos Aditivos Naturales de la Corrosión en el Acero al Carbono A-36 en

Inmersión Marina El objeto de estudio de esta investigación fue evaluar el sistema de

recubrimiento anticorrosivos en el acero A-36. Con aditivos naturales tales como la

Granada, Naranja, Algodón de Seda, Dividive y Cardón de Dato, en inmersión

marina determinándole velocidad de corrosión a partir de la extrapolación, por medio

de análisis electroquímico mediante las curvas de polarización lineal en probetas de

acero A-36, empleando electrodos de plata/cloruro de plata en una celda con

capacidad de 250 mL de solución salina de NaCl.

La metodología utilizada en esta investigación, fue un diseño experimental

presentando nivel descriptivo orientada no a verificar hipótesis sino que a partir de

modelos teóricos definidos con anterioridad trata de descubrir hechos o situaciones

actuales, facilitando la identificación de características como comportamiento,

propiedades de una muestra, permitiendo descubrir y comprobar la posible asociación

a las variables de la investigación.

El aporte de esta investigación viene connotado en cuanto al uso de Acero A-36

como sustrato metálico en las pruebas de la pintura formulada con la resina del

exudado de cují, así como en la evaluación de la velocidad de corrosión por vía

electroquímica para el tratamiento de los resultados en dicha evaluación.

Polanco y Raffe, (2010) Realizaron un Estudio de la Resina Natural de Árbol de

Cují (Prosopis Juliflora), como posible Inhibidor de la corrosión en

��

�

�

�

Armaduras de Concreto. El objetivo principal de esta investigación consistió en el

estudio fisicoquímico de la resina natural exudada por la planta del cují con la

finalidad de comprobar su capacidad inhibidora al fenómeno de la corrosión en la

armadura (acero) del concreto utilizado para construcciones públicas y civiles. Dentro

de los métodos utilizados se destaca el principio de espectrofotometría UV-Visible el

cual se usó para determinar la concentración presente en el exudado, se utilizaron

ensayos de Brochavilidad, Adherencia, y Grado de Oxidación, estos últimos

aplicados para la caracterización de recubrimientos, la metodología fue una

investigación de campo con nivel exploratorio de diseño transaccional descriptivo.

Entre los resultados más resaltantes se encuentra presencia cualitativa del grupo

epoxi de la resina (positivo), del resultado de brochavilidad sobre las probetas

(sustrato Metálico) se observo que no hubo la existencia de huellas de brocha en

ambos recubrimientos, Adherencia (3.33°A), Resistencia Química (79%) se concluye

con esta investigación que la resina natural exudada por la planta del cují posee una

excelente propiedad inhibidora de la corrosión.

El aporte que incluye esta investigación residió en el hecho de las técnicas y los

análisis que estos realizaron ya que se determinaron las posibles propiedades

inhibidoras de la resina de cují, Esta investigación sirve de referencia para el

desarrollo de este trabajo ya que en ella se aplicaron técnicas, procedimientos y

análisis preliminares que fueron empleados para la determinación de propiedades

fisicoquímicas de la resina entre estos procedimientos destaca ensayos en probetas de

Acero en espacio simulado en medio acido y salino, resistencia química y ensayos de

Brochavilidad, Adherencia y Grado de Oxidación.

Williams Y. y Briceño I, (2011). Realizó un estudio titulado Evaluación de

Recubrimientos Convencionales y no Convencionales en el Acero al carbono A-36 en

la Península de Paraguana. En este proyecto se evaluaron los recubrimientos

convencionales como Poliuretano, Epoxipoliamina y no convencionales a base de

Aloe Vera aplicados en acero al Carbono A-36 en la Península de Paraguana, que

surge de la necesidad de crear medidas tendentes a la prevención de la corrosión,

condicionaron superficies de acero A-36 mediantes tratamientos físicos para reforzar

��

�

�

�

la acción protectora del sistema que utilizaron. Para ello utilizaron resina natural de

Aloe Vera con un porcentaje de humedad de 2% en la formulación de los

recubrimientos no convencionales (Aloe Vera Poliamida y Aloe Vera Poliuretano),

por su capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión, evaluando también los

recubrimientos convencionales de la marca Internacional.

Su estudio estuvo enmarcado en un nivel descriptivo donde tomaron en cuenta

datos experimentales por sistemas específicos. Para los ensayos de intemperismo los

recubrimientos fueron expuestos en las zonas durante 4 meses: aeropuerto Josefa

Camejo, Estación de Bomberos de Punto Fijo y Puerto Guaranao, previo al estudio

caracterizaron la agresividad de la corrosión a través del método de pérdida de peso,

arrojando como resultados ambientes altamente y medianamente agresivos. Se evaluó

la eficiencia de de los recubrimientos a través de pruebas de Ampolladuras, Grado de

Oxidación, Agrietamientos, Perdida de Brillo y Tizamiento.

La metodología de esta investigación se aplica a nuestro trabajo especial de grado

debido a los parámetros a evaluar en la eficiencia del recubrimiento y de la

formulación a aplicar en la preparación de la pintura natural derivada del cují.

Bustamante y Reyes, (2006) Evaluación de Sistemas de Recubrimiento Epoxi-

poliamida y Alquílicos Formulados con a Aloe Vera como Pigmentos Ecológicos. El

propósito de esta tesis fue evaluar la eficiencia del Aloe Vera como pigmento y

aditivo anticorrosivo en sistemas de fondo alquílicos y epóxicos industriales,

utilizando resina natural en polvo de Aloe. La investigación es experimental apoyada

en un estudio exploratorio y descriptivo, la cual surge de la necesidad de limitar las

consecuencias producidas por la corrosión. El uso del Aloe Vera obedece a su bajo

costo, fácil adquisición y baja toxicidad, logrando la obtención de un recubrimiento

anticorrosivo de excelente calidad que puede competir con otros aditivos y

pigmentos comerciales.

Finalmente los resultados de utilidad industrial de tipo inmersión en esta

investigación, se realizaron además ensayos de resistencia química y de la gota,

cuyos recubrimientos epoxicos resistieron el ataque a las sustancias orgánicas y

electrolitos (salinos, ácidos y alcalino). El aporte que ofrece este tesis es su

��

�

�

�

metodología de trabajo, para desarrollar recubrimientos pigmentadas con la resina de

cují en estado sólido.

Bases Teóricas

Esta sección , tiene como finalidad hacer mención sobre los puntos teóricos que

conformara la investigación como; Cují, antraquinonas, resina natural, corrosión y

sus diferentes manifestaciones, sistemas de recubrimientos, generalidades del

recubrimientos epoxica, eficiencia de los recubrimientos anticorrosivos, Método

Espectrofotométrico UV – Visible, etc.

El Cují (Prosopis Juliflora)

El Cují o Prosopis Juliflora (nombre científico) de 6 a 15 m de altura, y hasta 100

cm de diámetro; fuste torcido, corto y muy ramificado; copa amplia y extendida; la

corteza es áspera, acanalada, de color gris o castaño; las espinas tienen una longitud

de 0.6 a 2.5 cm.

La especie, se distribuye en Perú, Chile y Argentina y se ha extendido a México, el

sur de Estados Unidos, Brasil, Bolivia, Colombia, El Salvador, Nicaragua, Uruguay,

Venezuela, y la Bahamas. El árbol de Cují también se encuentra en Irán, India,

Suráfrica y Australia. Salazar, Soihet y Miguel (2000).

La Antraquinona

De entre las quinonas del antraceno, solamente tiene importancia práctica el

compuesto 9,10-dioxo, conocido con el nombre de antraquinona. Es el más

��

�

�

�

importante derivado del antraceno y se obtiene industrialmente por oxidación del

propio antraceno.

Dicha antraquinona, debido a la falta de carácter aromático del núcleo central,

tiene un carácter quinoideo muy débil, y en muchos aspectos puede ser considerada

como una dicetona normal. En particular es difícil de reducir a hidroquinona, no

forma quinhidrona y en estado puro es casi incolora. De ella se derivan una serie de

productos de sustitución que tienen gran importancia como materias colorantes o

como productos intermedios para su síntesis. Se obtienen casi exclusivamente a partir

de la antraquinona y sus relaciones isoméricas son iguales a las de los compuestos de

la serie de la naftalina, ya que falta totalmente la posibilidad de sustitución en las

posiciones 9 y 10. Klages, F. (2006)

Figura 1

Estructura de la Antraquinona.

Fuente: Klages, F. (2006)

La Corrosión

Se denomina corrosión al ataque destructivo que sufre un material, especialmente

metálico, por acción química o electroquímica con su medio ambiente (atmósfera,

suelo, agua, etc). Este término suele referirse normalmente al ataque de los metales,

aunque otros materiales no metálicos, como las cerámicos y los polímeros, también

��

�

�

�

pueden ser deteriorados por ataques químicos directos, pero en estos casos suele

utilizarse el término degradación.

La reacción de que se produce en el fenómeno de la corrosión depende de la

naturaleza química del entorno y de la concentración efectiva de las especies

reactivas. En los materiales metálicos el proceso de corrosión es normalmente

electroquímico, es decir, una reacción química en la cual hay una transferencia de

electrones de una especie a otra. Gómez y Alcaraz (2004).

Recubrimiento de Pintura

Es un material compuesto por una matriz polimérica (Vehículo) y por un conjunto

de partículas (pigmentos, extendedores o cargas) dispersa en una solución. La

formación de un recubrimiento es la transformación de película húmeda a película

seca, que por lo general un proceso de polimerización que conduce a la constitución

de una macro molécula. (Feliu, S. 2002)

Componentes Básicos de una Pintura

Se puede definir una pintura como una pintura como una composición liquida y

solida (aditivos como polvos) que se pueden secar y curar, que forman películas con

propiedades estéticas, decorativas o anticorrosivas. La selección adecuada de las

materias primas , bien como la calidad de las mismas o balanceo estequiometrico de

cada uno de los constituyentes , dentro de las composiciones de la pintura , son

factores importantísimos, para que se obtengan productos con calidad y con las

propiedades deseadas. Cada uno de los constituyentes de las pinturas poseen

��

�

�

�

funciones definidas y especificas dentro de las composiciones de las mismas. (Feliu,

S y otros, 2002)

Tabla 1

Componentes Básicos de un Recubrimiento

Vehículos Pigmentos Volátiles No Volátiles Transparentes Opacos

• Solventes activos (reducir viscosidad)

• Solventes latentes ( reducir viscosidad y bajar costo)

• Diluyentes (bajar costo)

• Agua (fase continua en emulsiones)

• Solvente coalescente (ayuda a la formación de película en emulsiones)

• Resina (dureza y adhesión)

• Aceite (flexibilidad y durabilidad)

• Plastificantes (Flexibilizar)

• Secantes (acelerar el secado)

• Extendedores (para bajar costos de la pinturas)

• Especialidades (texturizar, matizar)

• Protectores (rojo óxido, cromato de zinc, minio).

• Decorativos ( todos los colores incluyendo el blanco).

• Funcionales (antivegetativo, retardante de Fuego)

Fuente: Elaboración propia.

Pigmentos

Los pigmentos son partículas solidas dispersas en el vehículo, que se añaden en la

formación de los recubrimientos de pinturas con distintos fines:

1. Para dar una coloración determinada.

2. Para aumentar la durabilidad del polímero, ya que es conocida la capacidad de

los pigmentos para absorber o reflejar la radiación ultravioleta, disminuyendo

notablemente la erosión del recubrimiento.

3. Para disminuir la corrosión del metal subyacente. Los pigmentos

anticorrosivos tratan de frenar el proceso de corrosión.

4. Para disminuir la permeacion de agentes agresivos del medio en contacto con

el recubrimiento. En efecto, la existencia de pigmentos de forma laminar reduce

��

�

�

�

enormemente la permeabilidad al aumentar extraordinariamente el camino a recorrer

por la especie agresiva que atraviesa el recubrimiento. (Feliu, S y Otros. 2002).

Tipos de Pigmentos (Cargas)

Las cargas son pigmentos que no confieren color ni opacidad a las pinturas y son

Utilizadas por razones técnicas y económicas. La mayoría de las cargas son productos

de origen mineral aunque existen algunos tipos obtenidos sintéticamente a través de

procesos industriales. Las principales cargas utilizadas en la industrial de pinturas

incluyen: (a) Sulfato de Bario, (b) Silicato de Magnesio (Talco), (c) Silicato de

Aluminio, (d) Dióxido de Titanio, (e) Carbonato de Calcio y (f) Silícea.

Definiendo algunas de ellas, se obtienen los siguientes:

1. Dióxido de Titanio: dentro de los pigmentos Blancos, el dióxido de Titanio

es sin duda alguna el más utilizado en la industria en la fabricación de pinturas de

color blanco de aquellas de tonos claros. Poseen un elevado poder de cobertura u

opacidad, cuando se comparan con otros pigmentos, destacando su algo índice de

refracción y el tamaño medio de las partículas. El dióxido de titanio aumenta el poder

de cobertura (30-40%) superior y mejora la resistencia a la radiación solar. Además

posee excelente resistencia química. Feliu, S y Otros, 2002.

2. Silicato de magnesio (Talco): el talco actúa como un pigmento extensor en

pinturas. Es empleado para reducir el uso de pigmentos mas caros, normalmente

dióxido de titanio y también imparte propiedades al Film o película seca. Las

partículas de talco, especialmente las partículas de tremolita prismica, refuerzan la

pintura y reducen el resquebrajamiento. El talco disminuye el escurrimiento y la

sedimentación del producto por las buenas propiedades de suspensión. Las mismas

también actúan como un buen agente de aplanamiento que permite a la pintura

nivelarse después de la aplicación y producir una capa regular. El uso de talco como

carga en pintura de base, emulsiones y coberturas exteriores resultan buenas

propiedades de dispersión y durabilidad. La resistencia mecánica y la terminación son

��

�

�

�

importantes en pinturas bases industriales, por ejemplo: para acero industrial y

pinturas de tráfico. Feliu, S y otros, 2002.

3. Silicato de aluminio: es un polvo finamente dividido de color blanco. Su

tamaño de particulaprimario esta entre 25 y 100 milimicras, lo hace especialmente

idóneo para su utilización como pigmento blanco en numerosas aplicaciones. Su

superficie especifica, que expresa porosidad de este material y su valor de pH lo

hacen adecuado para su utilización como carga en determinadas mezclas de

polímeros. Feliu, S y otros, 2002.

Resinas o Ligantes

Son productos cuya misión es la de mantener unidas las partículas sólidas,

pigmentos y cargas, una vez la pintura está seca. Según el tipo de resina utilizada la

pintura tendrá unas características de secado y resistencias determinadas. La

terminología en el campo de las pinturas y recubrimientos es variada y por ello se

puede usar indistintamente los términos resina, ligante, polímero, etc.

Según Sagola (2001), dentro de un cuadro básico, en la industria se utilizan los

siguientes formadores de película: resina alquidalica, resina epoxica, resina

poliamidica, resina vinílica, resina acrílica, resina fenólica, resina de cumarona-

indeno. resina de silicón; silicato de etilo, litio, sodio, potasio; aductos y mezcla de

algunos de estos productos; resina de poliuretano y resina de hule clorado.

Solventes

Se llama así al agua y otros productos le naturaleza orgánica cuya misión es la de

dar a la pintura una viscosidad óptima según el método de aplicación que debe

utilizarse. Los disolventes se utilizan además para solubilizar las resinas y regular la

velocidad de evaporación.

��

�

�

�

Aditivos

Son productos que se dosifican en pequeñas cantidades para facilitar el proceso de

fabricación de la pintura, aportar unas características concretas a la pintura seca, crear

las condiciones adecuadas para que el secado se produzca de forma correcta y para

estabilizar la pintura en el periodo de almacenamiento. (Calvo, 2009)

La Resina Natural

Se llaman resinas a los productos de la secreción de savia de ciertos arboles, ya sea

natural o provocada artificialmente por incisión en su corteza. En su mayor parte

están constituidas por ácidos y .alcoholes resinosos de constitución orgánica

complicada (Doerner e In Hoppe, 1998).

Clasificación por su Naturaleza

De acuerdo con Agueda y otros (2009), por su naturaleza se clasifican en:

1. Resinas Naturales: son sustancias orgánicas o semifluidas, fusibles e

insolubles en agua, entre las que destacan la trementina natural, “pez griega” o goma-

laca y los aceites de linaza, de ricino o de pescado.

2. Reinas Sintéticas: estas sustancias tienen su origen en la elaboración

mediante procesos químicos, destacando la colofonia, que es el componente

mayoritario de la trementina y el copal, obtenidos por mezclas de aceites resinosos,

alcoholes y éteres.

��

�

�

�

Tabla 2

Clasificación de las Resinas

Resinas naturales Resinas sintéticas

gomorresinas

oleorresinas

bálsamos

lactorresinas

poliéster

poliuretano

resina epoxi

acrílicos


Definición de Términos Básicos

Acabado Capa externa de pintura o recubrimiento, la cual deberá reunir las

características adecuadas para resistir al medio que se exponga. En un sistema con

varias capas de pintura o recubrimiento, el acabado es la última, a las intermedias se

les llama Capas Intermedias. (Feliu, S Otros. 2002)

Aditivo Sustancia que se incluye en pequeñas cantidades en las formulaciones de

pinturas para mejorar ciertas propiedades. Los más corrientes con dispersantes,

espesantes, secantes, antidecantantes, estabilizadores, plastificantes, antiespumante,

bactericidas, antiflotantes. (Gispert C, 1997)

Adherencia Propiedad de la pintura de permanecer unida a la superficie. La

adherencia es el resultado de fuerzas mecánicas y electroquímicas. (Feliu, S Otros.

2002)

Brillo Sensación que percibe el ser humano al observar la luz reflejada por una

superficie. (Feliu, S Otros. 2002)

��

�

�

�

Brochabilidad Facilidad o habilidad con la cual puede aplicarse una pintura a brocha

lo cual se traduce en una buena eficiencia del trabajo de aplicación y en la obtención

de un acabado sin marcas de brocha. (Gispert C, 1997)

Fondo Pintura de base o imprimante que se da a una superficie antes de aplicar las

manos de acabado. El fondo o la imprimación que se utilice dependen del tipo de

superficie y su estado y del sistema total de pintura a aplicar. (Gispert C, 1997)

Imprimante Producto que se aplica como primera capa de un sistema de pintura y

que cumple una o varias de las siguientes funciones: mejorar la apariencia, el

rendimiento y la adherencia de las capas de acabado y proteger contrala corrosión.

(Gispert C, 1997)

Inertes Grupo de pigmentos de bajo índice de refracción, que cumplen funciones

tales como: Disminuir costos, aumentar viscosidad, disminuir brillo, etc, pero que no

contribuyen al poder cubriente de la pintura, Los pigmentos con un índice de

refracción alta son útiles por ser más opacos es decir, tienen mayor poder de

cubrimiento. (Gispert C, 1997)

Inhibidor Material que se utiliza para desacelerar o parar una reacción indeseada.

Son muy corrientes los inhibidores de corrosión que se añaden al agua de enjuague en

operaciones de preparación de superficies, para evitar el ataque al metal mientras el

agua se evapora. (Gispert C, 1997)

Limpieza Eliminación de contaminantes (óxidos, grasa, aceites, polvo, hongos,

incrustaciones, etc), por cualquier medio manual, mecánico, químico o término.

(Gispert C, 1997)

Oxidación Proceso por el cual los átomos de un material ceden electrones en una

reacción química. Formación de oxido. Las pinturas y recubrimientos formulados con

��

�

�

�

aceites secables, endurecen por la oxidación de los aceites con el oxígeno del aire.

(Gispert C, 1997)

Oxido de hierro Pigmento natural o sintético, de color amarillo, pardo o rojo,

compuesto principalmente por óxidos de hierro. El óxido de hierro rojo es muy

utilizado en la formulación de bases anticorrosivas. (Gispert C, 1997)

Primario También conocido como base, fondo o primer. Su principal función es

aumentar la adherencia de los acabados, en ocasiones contiene inhibidores de

corrosión y dan mayor grosor a un sistema (primario + acabado). En ocasiones ciertas

pinturas o acabados no son compatibles con materiales o no se adhieren a ellos,

entonces usamos primarios, aplicando una capa de este uniforme, a modo de fondo y

mejoramos el sistema. Ejemplo: Productos alkidalicos sobre lamina galvanizada: Los

alkidalicos reaccionan con los químicos del galvanizado, saponificándose y formando

jabones, los cuales provocan que al cabo de unos meses la pintura se desprenda casi

por completo. Si usamos un primario Epóxico, evitamos el contacto del acabado

alkidálico con la lamina evitando la reacción química y por tanto el levantamiento de

la pintura. (Gispert C, 1997)

Película Capa que producen las pinturas y recubrimientos una vez aplicados sobre la

superficie. (Feliu, S Otros. 2002)

Pigmento Material en partículas finamente divididas, natural o sintético, orgánico o

inorgánico insoluble, que una vez dispersado en un vehículo líquido para la

fabricación de pinturas proporciona cualidades esenciales como color, opacidad,

consistencia y la resistencia a la corrosión, entre otras. Las principales categorías de

los pigmentos son: activos (dióxido de titanio, rojo toluidine, azul ftalo), inertes o

rellenos (carbonatos, barita, talcos), anticorrosivos (minio, cromato de zinc, zinc

metálico) y funcionales (aluminio, cobre, luminosos). (Feliu, S Otros. 2002)

��

�

�

�

Pintura Mezcla o dispersión de pigmentos en un vehículo líquido el cual contiene un

ligante, diseñado para aplicarse en capa delgada sobre una superficie con lo cual se

convierte en una película sólida opaca que sirve para decorar, proteger, señalizar o

cumplir otras funciones. (Feliu, S Otros. 2002)

Preparación de superficie Tratamiento manual, mecánico, químico, o térmico que se

hace con el fin de acondicionar una superficie sobre la cual se va aplicar una pintura o

recubrimiento. Todas las operaciones de preparación de superficies deben tener como

finalidad proporcionar una superficie limpia, seca y con una rugosidad apropiada para

la adherencia y durabilidad del material aplicado. (Feliu, S Otros. 2002)

Secamiento Proceso de transformación de una capa de recubrimiento líquido a

sólido, debido a la evaporación de solventes, reacciones físico-químicas o una

combinación de ambas. Existen distintos grados de secamiento: al tacto, al manejo,

para lijar, para segundas manos y para poner en servicio la superficie pintada. (Feliu,

S Otros. 2002)

Vehículo Parte liquida de una pintura en la cual se encuentra dispersado el pigmento,

consta de un formador de película (vehículo no volátil) y adelgazadores. (Vehículo

volátil). (Feliu, S Otros. 2002)

� �

� �

25

Tabl

a 3

Ope

raci

onal

izac

ion

de la

s Var

iabl

es d

e la

Inve

stiga

ción

MA

TRIZ

PA

RA

LA

OPE

RA

CIO

NA

LIZA

CIO

N D

E LA

S V

AR

IABL

ES D

E LA

INV

ESTI

GA

CIO

N

EVA

LUA

CIÓ

N D

E SI

STEM

AS

DE

REC

UBR

IMIE

NTO

S C

ON

VEN

CIO

NA

LES

(EPO

XI-

POLI

AM

IDA

) Y N

O

CO

NV

ENC

ION

ALE

S (R

ESIN

A D

E C

UJI

) EN

ATM

ÓSF

ERA

ALT

AM

ENTE

CO

RR

OSI

VA�

UN

IDA

D D

E O

BSER

VA

CIO

N:

Plan

ta d

e cu

jí TI

PO D

E IN

VES

TIG

AC

ION

: D

e Ca

mpo

, Exp

lora

toria

D

ISEÑ

O D

E LA

INV

ESTI

GA

CIO

N:

Des

crip

tiva

Obj

etiv

o G

ener

al: E

valu

ar si

stem

as d

e re

cubr

imie

nto

epox

icos

com

erci

al y

no

conv

enci

onal

(res

ina

de C

ují)

en

atm

ósfe

ra a

ltam

ente

cor

rosiv

asO

BJET

IVO

S ES

PEC

ÍFIC

OS

VA

RIA

BLES

D

EFIN

ICIÓ

N

DIM

ENSI

ÓN

IN

DIC

AD

OR

ES

Cara

cter

izac

ión

de

la

resin

a na

tura

l apl

ican

do

mét

odos

fisic

oquí

mic

os

tale

s co

mo:

es

pect

rosc

opia

de

UV

, hu

med

ad,

pH,

porc

enta

je d

e ce

niza

s, po

rcen

taje

de

só

lidos

, de

nsid

ad.

Resin

a na

tura

l (e

xuda

do d

e cu

jí)

Se l

lam

an r

esin

as a

lo

s pr

oduc

tos

de

la

secr

eció

n de

sav

ia d

e ci

erto

s arb

oles

, ya

sea

natu

ral

o pr

ovoc

ada

artif

icia

lmen

te

por

inci

sión

en

su

corte

za. E

n su

may

or

parte

es

tán

cons

titui

das

por

ácid

os

y .a

lcoh

oles

re

sinos

os

de

cons

tituc

ión

orgá

nica

co

mpl

icad

a.

Mét

odos

fís

icoq

uím

icos

-Es

pect

rosc

opia

de

UV

.-

Hum

edad

.-

pH.

-Po

rcen

taje

de

Cen

izas

.-

Porc

enta

je d

e Só

lidos

.-

Den

sidad

� �

26

Tabl

a 3

(con

t.)

Fuen

te: E

labo

raci

ón p

ropi

a.

OBJ

ETIV

OS

ESPE

CÍF

ICO

S V

AR

IABL

ES

DEF

INIC

IÓN

D

IMEN

SIÓ

N

IND

ICA

DO

RES

Elab

orar

la

fo

rmul

ació

n de

l re

cubr

imie

nto

conv

enci

onal

y

no

conv

enci

onal

ut

iliza

ndo

la r

esin

a de

Cu

jí liq

uida

en

siste

ma

epox

icos

ap

licad

o en

ac

ero

al c

arbo

no A

-36.

Resin

a na

tura

l (e

xuda

do d

e cu

ji)

Se l

lam

an r

esin

as a

lo

s pr

oduc

tos

de

la

secr

eció

n de

sav

ia d

e ci

erto

s arb

oles

, ya

sea

natu

ral

o pr

ovoc

ada

artif

icia

lmen

te

por

inci

sión

en

su

corte

za. E

n su

may

or

parte

es

tán

cons

titui

das

por

ácid

os

y al

coho

les

resin

osos

de

co

nstit

ució

n or

gáni

ca

com

plic

ada.

Form

ulac

ión

del

recu

brim

ient

o no

co

nven

cion

al

-Po

rcen

taje

de

sólid

os

por m

asa

teór

ico.

-Po

rcen

taje

de

sólid

os

por v

olum

en te

óric

o.

-Re

ndim

ient

o te

óric

o.

Eval

uar

el

recu

brim

ient

o co

nven

cion

al

y no

co

nven

cion

al m

edia

nte

las

norm

as C

OV

ENIN

A

STM

, IS

O y

AO

AC

en

atm

ósfe

ra a

ltam

ente

co

rrosiv

a.

Nor

mas

Es

tand

ariz

adas

CO

VEN

IN, I

SO,

AST

M y

AO

AC

-Br

ocha

bilid

ad.

-A

dher

enci

a.

-Es

peso

r de

la

Pelíc

ula

Seca

. -

Dur

eza.

-

Vel

ocid

ad

de

Corro

sión.

-

Gra

do d

e O

xida

ción

y

Resis

tenc

ia Q

uím

ica

Com

para

r el

efe

cto

de

la

resin

a na

tura

l va

lidan

do

los

resu

ltado

s ob

teni

dos

med

iant

e la

rea

lizac

ión

e in

terp

reta

ción

de

los

mét

odos

de

anál

isis.

Mét

odos

de

Val

idac

ión

-M

edia

. -

Des

viac

ión

está

ndar

. -

Coef

icie

nte

de

varia

ción

.

�

�

CAPITULO III

MARCO METODOLÓGICO

28��

CAPITULO III MARCO METODOLOGICO

Tipo de Investigación

El presente proyecto de investigación se enmarca dentro del tipo de investigación

de campo (Arias, 2006), ya que los datos se recolectan del ambiente natural sin alterar

sus propiedades. En este sentido, el estudio se cimentará en una investigación de esta

índole puesto a que no cambiarán ni se alterarán las condiciones de aplicabilidad del

recubrimiento y se tomarán los datos tal cual se presente en el estudio.

Nivel de la Investigación

La investigación descriptiva consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno,

individuo o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento (Arias,

2006).

A lo planteado por el autor en su definición se colige, que la presente

investigación se considera descriptiva ya que con esta se pretende explicar el

comportamiento del recubrimiento ecológico elaborada a partir del exudado del cují,

que se expondrá en un ambiente altamente corrosivo como lo es el cabo San Román.

Diseño de la Investigación

Según Arias (2006), esta investigación consistirá en un diseño experimental, ya

que el estudio será realizado en un momento determinado, esto significa que la

29��

�

�

investigación será ejecutada en un lapso de tiempo estipulado y tomando en

consideración que las condiciones ambientales varían según el tiempo, y de esta

forma observar bajo ciertas condiciones ambientales cómo se comporta el

recubrimiento ecológico aplicado.

Población y Muestra

Según Arias (2006), la población corresponde al “conjunto finito o infinito de

elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las

conclusiones de la investigación”. Esta queda delimitada por el problema y por los

objetivos del estudio.

Para objeto del estudio planteado la población estará comprendida por las plantas

de Cují (Prosopis Juliflora) ubicadas en el sector pueblo nuevo de la Península de

Paraguana; estando estas distribuida de forma silvestre en un área de

aproximadamente 100Hectáreas.

Según Sabino (2002), una muestra no es más que una parte de ese todo que

llamamos universo y que sirve para representarlo. La muestra es una parte

representativa de la población, para que una muestra sea representativa y por tanto

útil debe reflejar las similitudes y diferencias encontradas en la población. En esta

investigación la muestra representativa vendrá dada por la recolección del exudado de

la planta de forma natural y forzada por medio de cortes en los tronco de los arboles

seleccionados a través de un plan de muestreo donde se fijó una serie de criterios a

considerar para la captación de la muestra.

Para garantizar la representación de la muestra a estudiar se estableció la estrategia

de la aplicación del muestreo intencional o estratificado debido a que “el investigador

selecciona los elementos que a su juicio son representativos, lo cual exige al

investigador un conocimiento previo de la población que se investiga, para poder

determinar cuáles son las categorías que se pueden considerar como tipo

representativo del fenómeno que se estudia” (Tamayo Tamayo, 2000).

30��

�

�

La abundancia de la planta de Cují (Prosopis Juliflora) en el sector Pueblo nuevo

es muy extensa por lo que limitar esta población sería imposible. Para limitar la

población transformándola en finita se aplicó un muestreo aleatorio simple con el

objeto de garantizar que cada hectárea de las plantas en estudio tenga la posibilidad

de ser seleccionada. Por lo que se seleccionó el 10% del área de estudio por tratarse

de una investigación descriptiva (Arias, 2006) (ver Tabla 3), quedando limitada la

población finita conocida de 1 hectárea.

Tabla 4

Tamaño de la muestra poblacional conocida

Tamaño de la muestra poblacional

Población (cantidad 10 hectáreas)500 plantas de cují

Muestra (1 hectárea a muestrear) 50 plantas de cují

Fuente: Elaboración Propia

Basados en la investigación realizada por Polanco y Raffe (2010), los criterios de

selección de la planta estudiada fueron las siguientes:

1. Las plantas de Cují (Prosopis Juliflora) deben poseer una altura mínima de 3

metros.

2. Deben contar con hojas en sus ramas.

3. De corteza marrón (característico de la planta viva)

4. El tronco debe poseer un radio mínimo de 3 centímetro.

Para estimar la cantidad necesaria de exudado a extraer, se requirió considerar la

masa promedio para la ejecución de los análisis y solubilizacion de la resina de cují

en estado líquido, considerando los porcentaje de pérdidas y el número de repetición

de los análisis necesarios para dicho estudio, entre ellos: concentración de

antraquinonas en la resina de cují y análisis fisicoquímicos como humedad, pH,

sólidos totales, porcentaje de cenizas entre otros. Por lo que los “muestreos

31��

�

�

intencionales, no poseen formulas estadísticas para determinar el tamaño de las

muestras necesarios para los análisis requeridos” (Pinto y Piña, 2008).

Utilizando las fuentes referenciales en las cantidades de muestra por análisis se

estimó el total de muestra requerida es de 246 gramos de resina solida de cují (ver

Tabla 4), teniendo en cuenta un 50 % de pérdidas estimadas por agentes

contaminantes en la muestra como pedazos de troncos, arena, polvo entre otros.

Tabla 5

Cantidad promedio de Exudado Requerido para el Estudio.

Método

analítico

Cantidad

requerida

para

análisis

Número

de

extracción

Numero

de

replicas

Más de

50% de

pérdidas

Total de

masa de

la

muestra

Fuente

referencial

Método de extracción de antraquinona con benceno

20 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg

1 1 4 gr 36 Polanco y Raffé(2010)

Ensayos fisicoquímicos

50 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg

- 3 45 gr. 105 gr.

ASTM D-1475, D-1644, D-1293 Y AOAC 7003, 7009

Ensayos mecánicos

50 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg - - 45 gr. 105 gr.

COVENIN d 472-87,404-83, ASTM D-610, y Covenin 766-87)

Cantidad total de muestra: 246 gr. De resina de cují solida

Fuente: Elaboración Propia

Etapas de la Investigación

En base a lo antes expuesto acerca del estudio comparativo de la resina elaborada

a partir del exudado del cují y las resinas comerciales será necesario cumplir con

32��

�

�

ciertas etapas de investigación consideradas necesarias para la presente investigación

utilizada para su posterior validación, divididas de acuerdo a las actividades que

conforman la investigación las cuales se describen a continuación:

Etapa 1. Recolección y Pre-Tratamiento de la Muestra

Para la recolección de la muestra se realizo una serie de cortes transversales al

tronco de la planta del Cují (Prosopis Juliflora) tomando en cuenta que se deberá

esperar un cierto tiempo (1 mes)para que la planta exude una cantidad representativa

para ser recolectada (ver Figura 2).

Figura 2

Recolección de Resina de Cují

Fuente: Propia.

Se recogieron en envases de vidrio previamente lavados y secados, luego se

trasladaran al Laboratorio de Química II del Departamento Académico de Química

del IUTAG donde se le aplicaron pre-tratamientos, tales como: de molido, colado y

secado para eliminar posibles impurezas como sólidos adheridos, humedad entre

otros.

Se visitó la comunidad de Pueblo Nuevo de la Península de Paraguana sector

Varaiber, donde los arboles de cují cumplen con los requisito de madures de la planta

33��

�

�

descritos anteriormente. Encontrando así arboles donde su tronco exudaba de forma

natural y no requirió de cortes o la aplicación de técnicas de extracción forzosas, para

la recolección de la muestra se realizó un muestreo aleatorio simple, donde se limitó

la zona de estudio a una hectárea, se recolectaron un total de 300 gramos de resina

natural de cují suficiente para realizar los análisis y formulación del recubrimiento no

convencional calculados con anterioridad.

Etapa 2.Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují (Prosopis Juliflora)

Se realizaron una serie de pruebas para determinar las propiedades fisicoquímicas

de la resina, las cuales ayudaron a determinar si la resina podría utilizarse para la

elaboración del recubrimiento no convencional.

Estudio Fisicoquímico

Obtención del extracto liquido de la resina de cují

Para la solubilizacion de la resina solida de cují se disolvieron 50 gramos de

exudado en un solvente de hidróxido de potasio y benceno con una relación 7:3,

luego se llevaron a sequedad total evaporándola con 50ml de alcohol etílico, se

adiciono 100 ml de hidróxido de potasio al 5 % con agitación constante esperando 5

minutos para su filtración. Después de filtrada, se llevó a la solución a un rango ácido

agregando 2 ml aproximadamente ácido acético glacial para llevar a un rango de pH

entre 4 y 5, posteriormente se agregaron 100 ml de benceno manteniendo agitación

constante por 15 minutos para luego trasvasar al decantador, dejando reposar hasta

visualizar la formación de 2 fases, desechando la fase menos densa para conservar la

más densa donde se encuentran implícitas las antraquinonas (ver Figura 3,4 y 5).

Figura 3

Pesada de resina de cují en estado solido

34��

�

�

Figura 3 (cont.)

Fuente: Propia.

Figura 4

Formación de fases

Fuente: Propia.

35��

�

�

Figura 5

Verificación de Antraquinonas en medio Básico con Solvente Benceno

Fuente: Propia.

Análisis de la Concentración de Antraquinonas por vía Espectrofotométrica

Para este estudio se aplicó el método de espectrometría UV-Visible con el equipo

Spectronic 20 (UNICO RS), utilizando como solvente Benceno para la preparación

de los patrones muestras de concentración conocida para realizar la curva de

calibración y obtener la concentración real conocida del grupo epoxi en la resina

natural de cují (Prosopis Juliflora).

Se utilizaron patrones de concentración conocidas de 2-etil-Antraquinona disuelto

en benceno a concentraciones de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 M (Molar) (ver Figura 6), el

extracto líquido de Cují se tomó con un factor de dilación de 25. Para ajustar la

longitud de onda a medir la transmitancia se determinó por medio del máximo de

Absorción del 2-etil-Antraquinona seleccionando así la longitud de onda a 450 nm

(ver Figura 7).

36��

�

�

Figura 6

Patrones de 2-etil-Antraquinona y extracto líquido de Exudado Diluido

Fuente: Propia.

Figura 7

Medición de transmitancia de los patrones y extracto de cují

Fuente: Propia.

Medición de pH (Covenin 676-81)

El pH es un parámetro que afecta la solubilidad de trazas de minerales, debido a

la habilidad del agua a causar corrosión metálica y a la capacidad del agua a sostener

vida de los organismos. La metodología de las pruebas cubre la determinación de pH

37��

�

�

por mediciones electromagnéticas empleando electrodos de vidrio como sensor y

soluciones buffers para la calibración del electrodo utilizando un pH metro marca

HANNA disponible en el IUTAG.

Figura 8

Lectura del pH a la Resina Líquida

Fuente: Propia.

Porcentaje de Sólidos (ASTM D-1644)

Estos métodos de pruebas son aplicables a pinturas, pues son útiles a usuarios y

productores en la determinación de composición de sólidos o compuestos no

volátiles. Algunas veces forma una medida apropiada de materias que forman capas

en las pinturas. Los métodos de pruebas determina la fracción de la pintura que es no

volátil a la temperatura experimental mientras se elimina solventes volátiles.

Esta prueba se realizó utilizando una cápsula de porcelana que fue secada

previamente en una estufa a 105 ºC y luego se enfrió en un desecador , se pesó y se

registró el valor, posteriormente se agregaron 10 mL de la muestra de la resina,

llevada a una temperatura de 100 ºC (ver Figura 9, 10 y 11) . El peso del residuo se

reportó como sólidos totales y la pérdida de peso como humedad en tanto por ciento.

38��

�

�

Figura 9

Secado de Cápsulas de Porcelana

Fuente: Propia.

Figura 10

Desecador, Muestras Esperando el Equilibrio Térmico

Fuente: Propia.

39��

�

�

Figura 11 Pesando para Obtener la Diferencia de Peso

Fuente: Propia.

Densidad (ASTM D-1475)

La densidad en unidades e peso por volumen, es comúnmente empleada para

determinar la calidad de las pinturas. Si la densidad no se encuentra dentro de la

especificación, hay buena probabilidad de una descarga errónea u otro problema

serio. Este método es aplicable para determinar la densidad de pintura, productos

relacionados y componentes cuando se encuentra en estado líquido.

Este la relación prueba consistió en pesar un picnómetro vacío, dentro del cual se

preparó cantidades iguales de la resina liquida de cují y luego se pesó el picnómetro

con la muestra para determinar la relación peso volumen (ver Figuras 12 y13).

Figura12

Pesada del Picnómetro Vacío.

Fuente: Propia.

40��

�

�

Figura 13

Diferencia de Peso del Picnómetro

Fuente: Propia.

Porcentaje de Humedad (AOAC 7003)

Esta prueba permitió la determinación del agua presente en la muestra, pesando

por triplicado las capsulas vacías y luego adicionando la muestra, introduciéndola

posteriormente en la estufa por un tiempo prolongado. Con la muestra fría se

prosiguió a calcular el porcentaje.

Para determinar la humedad contenida en la resina de cují se tomó una muestra

alrededor de 6 ml, colocada en una capsula de cristal previamente seca. Luego se secó

a una temperatura de 105 ºC por 4 horas, seguidamente se colocaron en el desecador

y al enfriar se pesaron.

Figura 14

Pesada de Muestra

Fuente: Propia.

41��

�

�

Figura 15

Desecado de muestras

Fuente: Propia.

Figura 16

Pasado de Muestra Seca

Fuente: Propia.

Porcentaje de Cenizas (AOAC 7009)

Esta prueba permitió la cuantificación de los minerales presentes en la sustancia

analizada. Consiste en secar la muestra durante un tiempo prolongado, luego se

transfiere cierta cantidad de pigmento secado en una capsula para ser quemada.

Posteriormente se peso y seco para ser calentada nuevamente hasta la obtención de

cenizas de color rojo. Con la muestra fría se prosiguió a calcular el porcentaje de

cenizas.

42��

�

�

Se pesaron 10 ml de muestra en un crisol, al secar la muestra, se incineró a una

temperatura de 550ºC no excediendo a un color rojizo encendido, hasta que esté libre

de carbón. Se determino el peso de cenizas.

Figura 17

Procedimiento para el cálculo de porcentaje de cenizas

Fuente: Propia.

Figura 18

Pesada de cenizas después de la prueba

Fuente: Propia.

43��

�

�

Etapa 3. Formulación de los recubrimientos convencional, no convencional y

preparación de las probetas

Las antraquinona presente en el extracto liquido de cují derivado del exudado

aplicando el procedimiento de: secado de la muestra en su totalidad con alcohol

etílico, luego adicionando hidróxido de potasio con agitación constante para luego

filtrar para extraer cualquier sólido, adicionando a la solución ácido acético en pro de

obtener un pH ácido adicionando como solvente benceno para la formación de dos

fases para decantación, tomando en cuenta la fase más densa. Seguido a ello, se

realizo el mezclado del compuesto antraquinona extraído del exudado del cují con

una porción de epoxipoliamina como agente curante y otros compuestos extendedores

y pigmentación.

En esta fase se abordaron los aspectos técnicos envueltos en la formulación del

sistema de recubrimiento, de pinturas comerciales de la marca “Pintura

Internacional”; epoxi-poliamida. Entre tanto se determinaron algunos parámetros de

formulación como serán presentados a continuación, que son útiles para el

entendimiento de ciertas características físicas de los revestimientos por pintura no

convencional, como la evaluación técnica y económica de las mismas.

Porcentaje de sólidos por masa teórico

Corresponde porcentualmente a la masa, teórica de sustancias no volátiles que

permanecen en la pintura formulada en el laboratorio teniendo en cuenta la

evaporación de los disolventes presente en el extracto liquido de cují, siendo bastante

útil con el fin de controlar la calidad, tanto para el fabricante de pintura como el

usuario. Se tiene como referencia teórica las especificaciones del fabricante de la

pintura comercial para alcanzar el mayor grado de porcentaje de sólidos suspendidos

en la pintura a la hora de formular. (Briceño y Williams, 2011).

44��

�

�

Este procedimiento consiste en pesar las diferentes masas solidas de los

componentes de la pintura no convencional.

Figura 19

Porcentaje en peso de componentes de recubrimiento no convencional.

Fuente: Propia.

Figura 20

Pesada de Dióxido de Titanio

Fuente: Propia.

45��

�

�

Porcentaje de sólidos por volumen teórico

Esta parte corresponde teóricamente al porcentaje en volumen de sustancias no

volátiles que permanecen en el recubrimiento. El porcentaje de sólidos en volumen es

importante ya que a partir de ello se logro calcular el rendimiento teórico de la pintura

no convencional. (Briceño y Williams, 2011).

Rendimiento teórico

El rendimiento teórico toma en consideración la rugosidad del sustrato, no

aumenta el área superficial y perdida durante la aplicación de la pintura. Este dato

además viene en función del porcentaje de sólidos en volumen y del espesor de la

película seca (µm). (Briceño y Williams , 2011)

Preparación de las Probetas

Esta etapa estará conformada por la selección de una lámina de acero A-36 de un

grosor de 0.4 cm. a la cual se le realizaran cortes de iguales medidas para su

posterior tratamiento con solución decapante HCL y ��, para recubrirlas con las

pinturas mezcladas con antraquinona, y a las comerciales.

Evaluando en esta etapa: brochavilidad, adherencia, porosidad del recubrimiento

anticorrosivo a base de la antraquinona extraída del cují.

Figura 21

Decapado de probetas

Fuente: Propia.

46��

�

�

Figura 22

Lijado de probetas

Fuente: Propia.

Figura 23

Etiquetado de probetas

Fuente: Propia.

Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional mediante las

normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera altamente corrosiva

Los recubrimientos anticorrosivos fueron elaborados a base de resina de cují

(Prosopis Juliflora), aditivos químicos y aditivos anticorrosivos del epoxi amida

47��

�

�

comercial que fue sometido a pruebas bajo las normas COVENIN ASTM, ISO y

AOAC para conocer sus propiedades mecánicas:

Brochabilidad (COVENIN 472-87)

Este método de ensayo estableció un medio subjetivo para determinar la

Brochabilidad de la pintura, así como el aspecto de la película seca empleándose una

brocha y lamina de acero, después de preparada el sustrato metálico se procedió a

extender uniformemente el recubrimiento con una brocha efectuando movimientos

hacia arriba y hacia debajo de tal manera que superpondrá evaluando la resistencia

que obtendrá la pintura al deslizamiento de la brocha en términos de fácil, regular o

difícil observando las huellas que deja la brocha.

Figura 24

Prueba de Brochabilidad en recubrimiento no convencional (resina de Cuji)

Fuente: Propia.

Figura 25

Prueba de Brochabilidad en recubrimiento convencional “Pintura Internacional”

Fuente: Propia.

48��

�

�

Figura 26

Secado de probetas por 8 días

Fuente: Propia.

Adherencia (COVENIN 404-83)

Un recubrimiento debe cumplir su función de protección y decoración de un

sustrato, debe adherir a él su vida útil. Siendo el sustrato y la preparación de la

superficie (o falta de ella) quien tiene un efecto drástico sobre la adhesión de los

recubrimientos. Un método para evaluar la adhesión de los revestimientos o

tratamientos a la superficie en diferentes recubrimientos al mismo sustrato es de un

valor y utilidad considerable en la industria.

Este método de prueba cubrió los procedimientos para evaluar la Adhesión de las

películas de los revestimientos a sustrato metálicos mediante la aplicación y remoción

de una cinta plástica adhesiva en cortes hechos sobre la película tomando en cuenta el

patrón suministrado por la norma.

Figura 27

Prueba de Adherencia de recubrimiento no convencional

Fuente: Propia.

49��

�

�

Figura 28

Prueba de Adherencia de recubrimiento convencional

Fuente: Propia.

Prueba de espesor de película seca (Covenin 766-87) (345Digital CoatingThickness

Gauge)

Para la prueba de esta norma se utilizo un instrumento llamado Elcometer modelo

345 F, el cual midió el espesor de la película seca de los recubrimiento

convencionales y no convencionales sobre el acero. Este instrumento consta de una

cánula con la cual se toma la lectura del espesor de la película colocándola sobre la

superficie cubierta con el recubrimiento a estudiar, luego de haber calibrado el

instrumento.

Figura 29

Equipo utilizado en prueba

Fuente: Propia.

50��

�

�

Figura 30

Medición de espesor de película seca a recubrimientos convencionales y no

convencionales

Fuente: Propia.

Dureza de Película (ASTM D-3363)

Este método permitió la determinación rápida y económica de la dureza de la

película de los recubrimientos orgánicos formulados sobre un sustrato en términos de

grafitos de dibujo o lápices de grafito de dureza conocida. La prueba consistió en

rayar la película con diferentes escalas de lápices (6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H,

2H, 3H, 4H, 5H, 6H); comenzando con el de mayor dureza (6H) y finalizando con el

menor (6B), con el fin de comprobar la resistencia de la misma.

Figura 31

Diferentes grados de dureza de lápices de grafito

Fuente: Propia.

51��

�

�

Figura 32

Pruebas de dureza al recubrimiento convencional

Fuente: Propia

Figura 33

Pruebas de dureza al recubrimiento no convencional

Fuente: Propia.

Exposición del Recubrimiento en ambiente de corrosión Altamente agresivo como

lo es en Cabo San Román (estación de radio la Voz de Venezuela) para la

Validación de los Resultados.

En esta etapa procederá de la anterior en la que luego de ser aplicada la resina

natural de cují (recubrimiento no convencional) a las barras de acero serán expuesta a

52��

�

�

un ambiente de corrosión agresivo con el fin de determinar el grado de oxidación de

cada una de las probetas comparado con la recubiertas con el anticorrosivo comercial,

valiéndose para ello de patrones visuales para clasificar cualitativamente el grado de

oxidación, Tizamiento, empolladura y la resistencia del recubrimiento. Por último, se

procederá a validar los resultaros obtenidos aplicado los siguientes cálculos

estadísticos: Media, Desviación Estándar y coeficiente de Variación.

Cálculo de la velocidad de corrosión de la zona de estudio (ASTM G �� )

La técnica de pérdida de peso es ampliamente utilizada en los estudios de

corrosión atmosférica, dado que es relativamente simple y precisa. Se debe asegurar

que los productos de la corrosión se puedan retirar de la muestra sin gran ataque del

metal o sustrato base. Para ello, se utilizan distintas soluciones específicas

(decapante) para asegurarse que los productos de la corrosión se eliminan mediante

ciclos sucesivos de limpieza en esta solución. Este tratamiento de ciclos se repite

hasta la completa eliminación de los productos de la corrosión, aunque la técnica es

lenta, garantiza la eliminación total del producto de la corrosión, permite diferenciar

la pérdida de peso del metal debido a la corrosión atmosférica del ambiente al cual

fueron expuestas las muestras.

Figura 34

Probetas desnudas antes de la exposición a la intemperie

Fuente: Propia.

53��

�

�

Figura 35

Zona de exposición a la intemperie en Cabo San Román

Fuente: Propia.

Figura 36

Probetas desnudas después de un mes de exposición a la intemperie

Fuente: Propia.

54��

�

�

Figura 37

Remoción del oxido por decapado (ciclo sucesivo de limpieza)

Fuente: Propia.

Grado de Oxidación (ASTM D-610)

La cantidad de oxidación por debajo o a través de la película de pintura es un

factor significante para determinar si un sistema de revestimiento debería ser reparado

o sustituido. Esta práctica es una manera estándar de cuantificación de la cantidad y

distribución de la oxidación superficial. El grao de oxidación se evalúa empleando

una escala de 0 a 10 basados en el porcentaje de oxidación visible, basados en

patrones visuales estandarizados por la norma.

Figura 38

Patrón visual para determinar grado de oxidación

Fuente: ASTM D-610

55��

�

�

Figura 39

Probetas recolectadas después de exposición al ambiente salino agresivo

Fuente: Propia.

Etapa 4. Validación de los Resultados.

El Objetivo de esta etapa es realizar la validación de los resultados obtenidos en el

estudio experimental, aplicando cálculos estadísticos como: Media, Desviación

Estándar y coeficiente de variación. Con el fin de delimitar un rango de confiabilidad

de los resultados obtenidos en los diferentes estudios evaluados durante el análisis.

Es importante destacar que los rangos de aceptabilidad y rechazo, se espera que se

encuentren comprendidos dentro de los siguientes criterios: Coeficiente de Variación

(CV) menos o igual a 10 %, Desviación Estándar � 5.

CAPITULO IV

PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

�

�

57��

CAPITULO IV PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Con el fin de dar respuesta a los objetivos planteados, se procede a la presentación

y análisis de los resultados obtenidos en el presente estudio, cuyo propósito es evaluar

sistemas de recubrimiento epoxicos comercial y no convencional (resina de Cují) en

atmósfera altamente corrosivas.

Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují.

Se realizaron una serie de pruebas de carácter fisicoquímico para la determinación

de sus propiedades, las cuales ayudaron a determinar si la resina podría utilizarse

para la elaboración del recubrimiento no convencional anticorrosivo. Cabe destacar

que los diferentes parámetros evaluados se realizaron en los laboratorios de química

del Tecnológico Alonso Gamero.

Medición de pH (COVENIN 676-81)

Para este análisis se utilizo el laboratorio de fisicoquímica donde se encuentra

ubicado el pHmetro modelo Hanna a una temperatura de trabajo de 19.4 ºC, con el

cual se realizo la medición de pH del extracto liquido de cují con el fin de cuantificar

la acidez o basicidad de la muestra debido a que esta influye directamente en la

formulación del recubrimiento debido a posibles reacciones indeseadas sobre el

sustrato metálico, por ello su importancia en el estudio.

58��

�

Tabla 6

Datos Obtenidos en la prueba de pH

Muestra Masa de

muestra

Volumen

de

hidróxido

de potasio

Volumen

de

Benceno

Nº de

medidas

Temperatura

ºC

pH

Extracto

liquido de

cují

50 g 70 ml 30 ml

1 19.4 7.85

2 19.4 8.00

3 19.4 8.01

Promedio 7.95

X = 7.95 S = 5.77x10-3 CV = 0.072 %


El pH obtenido del extracto de cují obtenido es de 7.95 medido a una temperatura

de 19.4ºC, un valor que está comprendido dentro de la escala como un pH

ligeramente básico. Dicho valor, era de esperarse debido a no provocar cambios

bruscos de iones al momento de recubrir las probetas con la pintura no convencional.

La importancia de conocer esta propiedad reside en que es un parámetro que afecta a

la solubilidad de trazas de minerales, y representa las condiciones que podrían hacer

posible la vida de microorganismos. Es importante destacar que una mayor acidez

(niveles inferiores de pH a 4.5) sería preocupante ya que posiblemente provocaría una

reacción con el sustrato metálico.

Los valores obtenidos para la validación fueron: 7.95 ± 5.77x10-3. El porcentaje

de coeficiente de variación fue de 0.072 %. Indicando que el análisis esta validado

por su bajo rango de valor, estando dentro del rango de tolerancia del estudio.

Porcentaje de Sólidos (ASTM D-1644)

En este estudio de sólidos totales se aplican a las pinturas con el fin de ser útil en

la determinación de la composición de sólidos presentes en la resina debido a que

59��

�

afecta la calidad de la misma, su valor es interés debido a que influye en las

propiedades mecánicas de la pintura. A continuación se muestran los resultados del

estudio:

Tabla7

Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)

Número

del Crisol

Peso del

Crisol

Vacio (g)

Peso

muestra

humedad

(g)

Masa

seca más

crisol (g)

Muestra

seca (g)

% de

sólidos

totales

1 23.66 2 25.55 1.89 94.5

2 20.91 2 22.76 1.85 92.5

3 23.96 2.01 25.81 1.85 92.1

promedio 93.04

X = 93.04 S = 5.77x10-3 CV = 6.20x10-3%


La resina seca presenta un porcentaje de sólidos no volátiles de 93.04 %. Dicha

propiedad representa la cantidad de la resina que formara parte de la película seca.

Los sólidos presentes en la resina de cují tienen como función principal otorgar

resistencia química al recubrimiento formado y por ende incidir sobre el efecto

negativo de las condiciones y componentes (agentes) presentes en la zona de estudio.

Cabe destacar que los sólidos totales se calcularon por diferencia en las pruebas de

humedad, aprovechando la norma debido a que el método aplica los mismos

principios de la prueba de humedad.

Los valores estadísticos obtenidos para la validación de este análisis es aceptable

debido a que se encuentra en el rango de tolerancia aceptable, con una media de 93.04

± 5.77x10-3y un coeficiente de variación de 6.20x10-3 %.

60��

�

Porcentaje de Humedad (AOAC 7003)

Debido a que el porcentaje de humedad está relacionada con el porcentaje de

sólidos totales contenidos en la resina, se procedió al cálculo de la humedad por

diferencia de peso, aplicando el método estandarizado de la AOAC 7003:

Tabla 8

Datos obtenidos en la prueba de Humedad.

Numero

del Crisol

Peso del

Crisol

Vacio (g)

Peso

muestra

humedad

(g)

Masa

seca mas

crisol (g)

Muestra

seca (g)

%

Humedad

1 23.66 2 25.55 1.89 5.5

2 20.91 2 22.76 1.85 7.5

3 23.96 2.01 25.81 1.85 7.9

promedio 6.96

X = 6.96 S = 0.42 CV = 6.03 %


La resina arrojo un porcentaje inicial de humedad de 6.96 % lo que representa la

cantidad de agua que se evaporo durante el proceso de secado de la misma. Es

importante conocer este parametro, ya que los microorganismos necesitan agua para

su crecimiento y lo utilizan como solvente de nutrientes para permitir su crecimiento.

Al conocer el porcentaje de humedad de la resina de cuji, nos asegura la calidad de la

resina, resultando con un valor de 6.96 % el cual es conveniente por el minimo

porcentaje de humedad de la misma, para lograr que se conserve sus caracteristicas

anticorrosivas en el tiempo.

En la validacion de los resultados se obtubo una media de: 6.96 ± 0.42 y un

coeficiente de variacion de 6.03 %. Lo cual es aceptable para el estudio.

61��

�

Densidad (ASTM D-1475)

Al igual que la viscosidad, los efectos de la densidad de la resina se reflejan en las

propiedades fisicoquímicas y mecánicas de los recubrimientos. Algunas de las

propiedades donde se podría observar defectos debido a una densidad no aplicable

incluye películas no niveladas y arrugamiento.

Tabla 9

Densidad Experimental en el Laboratorio

Numero de repetición Densidad ��

1 1.04

2 1.04

3 1.04

Promedio 1.04

X = 1.04 S = 0 CV = 0 %


La resina empleada para la fabricación de los recubrimientos no convencionales

arrojo un valor de 1.04 �� , (Ver Tabla 9). Dicho valor, indica que la resina

posee una densidad casi igual al del agua a la misma temperatura. Con una media

aritmética de 1.04 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 lo cual hace de este estudio

100 % confiable debido a que se encuentra dentro de los rango de validación para este

estudio.

Porcentaje de Cenizas (AOAC 7009)

El análisis de porcentaje de cenizas son el conjunto de minerales que no arden ni

se evapora contenida en la muestra, con el fin de verificar la presencia de minerales

en la resina se aplico la método AOAC 7009. Dando como resultado los siguientes

datos:

62��

�

Tabla 10

Datos experimentales en el laboratorio de porcentaje de cenizas

Numero de repetición % de Cenizas

1 2.5

2 2.55

3 2.5

Promedio 2.51

X = 2.51 S = 0 CV = 0 %


La resina estuvo compuesta de un 2.51 % de cenizas. Lo que indico la cantidad de

minerales presentes en la misma. Algunos de ellos imparten a la pintura un mayor

poder de cobertura además de resistencia química. Cabe destacar que la resina no

presento trazas de carbón.

Concentración de Antraquinonas

Primeramente se identifico la presencia del grupo epoxi mediante una valoración

cualitativa de forma colorimétrica con el fin de justificar el estudio del presente

análisis para la formulación del recubrimiento no convencional a base de la resina de

cují; la cual arrojo ser positiva, identificando el grupo epoxi en el extracto liquido de

cují al adicionarle hidróxido de amonio la cual se torna de color rojo pálido

característico del resultado positivo ante la presencia de antraquinonas (Ver Figuras

5).

Posteriormente, se cuantifico de manera general la presencia de antraquinonas por

medio del estudio espectrofotométrico ultravioleta-visible por medio de equipo

instrumental Espectrinic 20 disponible en el laboratorio de química instrumental del

Tecnológico Alonso Gamero. El procedimiento del estudio consistió en obtener

primero el máximo de Absorbancia del compuesto patrón de 2 Etil-antraquinona para

calibrar el equipo a la longitud de onda del compuesto a identificar resultando ser 450

63��

�

nm, luego se obtuvo la curva de calibración para los patrones de referencia de

concentración conocida de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 Molar de 2 Etil-antraquinona con el

fin de graficar la relación entre concentración versus Absorbancia, para analizar la

muestra problema, obteniendo así la concentración presente de antraquinonas en el

extracto liquido obtenido en el laboratorio (Ver Figuras 6 y 7).

Figura 40

Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona


Tabla 11

Datos obtenidos en el análisis de concentración por método espectrofotométrico UV-

Visible

Patrón o Muestra Concentración

% de Transmitancia ABS.

1 2,50E-02 65 0,187 2 5,00E-02 59 0,2291 3 7,50E-02 54,5 0,2636 4 1,00E-01 37 0,4436

Muestra Problema (FD = 25) 0.1993 19.17 0.721

Muestra Original 4.9825


��

��

�

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

64��

�

La concentración obtenida en el extracto líquido de cují (Prosopis Juliflora) fue de

4.9825 M la cual representa una baja concentración comparado con el estudio de

Ranffer y Polanco 2010, sin embargo se procedió a formular la pintura a base de esta

resina con el fin de comprobar su capacidad inhibidora de la corrosión, adicionándole

agentes curante, extendedores, pigmentos típicos en la formulación de una pintura

con el fin de compararlo con una pintura de uso industrial epoxica comercial para

evaluar su efectividad.

Formulación de los Recubrimiento y No Convencionales

Para la obtención de un recubrimiento no convencional con buenas propiedades

mecánicas y un excelente poder de protección se utilizo el benceno como disolvente

de la resina de cují al 30 % v por su fluidez y la eficiencia al extraer las antraquinonas

del exudado con mayor eficiencia manteniendo las propiedades anticorrosivas de la

misma, también se le adicionaron varios pigmentos.

Tabla 12

Porcentaje en peso del recubrimiento no convencional

Componente % en Peso

Extracto liquido de cují 40

Agente curante 22

Silicato de Magnesio (Talco) 8

Silicato de Aluminio 18

Dióxido de titanio 10

Aceite de linaza 2


Tabla 13

Porcentajes volumétricos de los recubrimientos convencionales

65��

�

Tabla 13 (cont.)

Componentes %en Volumen

Resina comercial 75.18

Agente Curante 24.82

Fuente: Fabrica de Pintura Internacional.

La formulación del recubrimiento no convencional se realizó con las

concentraciones demostradas anteriormente (Ver Tabla 12). El extracto liquido de

cují y el agente curante forman el vehículo fijo del recubrimiento.

Al recubrimiento no convencional o comercial no se le agregaron los aditivos que

actúan como pigmento, debido a que estos ya poseen en sus composiciones algunos y

los mismos sirvieron como patrón para comparar y evaluar el desempeño de ambos

sistemas. La composición del recubrimiento comercial se determino según

recomendaciones del fabricante (ver Tabla13).

Tabla 14

Propiedades de los recubrimientos Formulados

Propiedad Epoxi Comercial Resina Cují mas

Poliamida

% de Sólidos en masa *100 85.48

% sólidos en volumen *53.62 80.279

Rendimiento teórico

(��/l) *10.55 11.493

Espesor de película

liquida (mils) 4.383 3.41

Concentración

volumétrica de pigmento

(CVP) (%)

* 19.267

(*) = Datos de pintura Marca Internacional Fuente: Elaboración propia.

66��

�

Porcentaje de Sólidos por Masa Teórico

El porcentaje de sólidos por masa teórico o el porcentaje de sólidos que

permanecen en el recubrimiento después de la evaporación de los disolventes es útil

para los fines de control de calidad. El valor calculado para el recubrimiento no

convencional fue de 85.48 % un valor que lo clasifica como un recubrimiento de un

alto porcentaje de sólidos (Ver Tabla14)

Dichos recubrimientos de un alto porcentaje de sólidos teóricos contienen

normalmente más de 70% de sólidos, y por ello es que los mismos se secan a

temperatura ambiente o temperaturas relativamente bajas.

Los recubrimientos convencionales (comerciales) tienen estimado su porcentaje de

sólidos por masa a 100% dicho valor les permite ser clasificados como

termoplásticos (ver tabla Nº 15). Los termoplásticos son formulados con resinas de

una elevada masa molecular. Ellos al igual que los recubrimientos no convencionales

formados a base de resina de Cují (Prosopis Juliflora) secan de forma rápida a

temperatura ambiente.

Tabla 15

Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante su

porcentaje de sólidos por masa teórico.

Característica Termoplásticos Alta porcentaje

de sólidos

Base de disolvente

Porcentaje en masa

del extracto seco

100 �70-85 30-60

Fuente: Feliu, s y otros, 2002

Porcentaje de Sólidos por Volumen Teórico

Teóricamente el porcentaje en volumen representa, el volumen de las sustancias

no volátiles del recubrimiento que permanece como parte de la película seca. Los

67��

�

valores obtenidos de la tabla Nº 16 muestran que el recubrimiento no convencional

poseen una mayor cantidad de sólidos no volátiles en su composición (80.279%) del

recubrimiento Cují + Poliamida. dicho valor se vio reflejado en las propiedades

mecánicas del recubrimiento no convencional tales como: flexibilidad, brochavilidad,

adherencia (Ver Tabla 15).

Rendimiento Teórico

A la hora de compararse los recubrimientos en términos de costo o cobertura el

valor del rendimiento teórico es muy importante para hacer una elección entre un tipo

de recubrimiento y otro, y no hacerla por tan solo su precio. El rendimiento teórico

representa el área recubierta con determinado espesor de película seca por litro de

pintura utilizada. El mejor rendimiento se obtuvo en el recubrimiento formulado por

resina de cují + poliamida con 11.493 (��/l).

Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional

mediante las normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera

altamente corrosiva.

Las propiedades mecánicas del recubrimiento convencional y no convencional es

parte fundamental del control de calidad que se aplica a un recubrimiento, por lo que

se consideran en este estudio el análisis de propiedades tales como: brochabilidad,

Adherencia, espesor de la película seca, velocidad de corrosión, grado de oxidación,

dureza, resistencia química. Los parámetros de calidad evaluados en el estudio

fueron sometidos a condiciones climáticas de intemperie en una zona altamente

corrosiva; a una velocidad de corrosión de 65,9900 µm/año en Cabo San Román. Las

valoraciones de los resultados estuvieron sujetas a patrones visuales y escalas tanto

cualitativas y cuantitativas según la norma:

68��

�

Brochabilidad

La prueba de Brochabilidad aunque es subjetivo sirve para evaluar la resistencia

del deslizamiento de la brocha en los sistemas de recubrimientos (R.D.B) aplicado al

sustrato, también sirve para evaluar el efecto que tiene la rugosidad de la superficie.

Esta prueba pretendió evaluar cualitativamente la brochabilidad del recubrimiento no

convencional y comparándolo también con un recubrimiento convencional o

comercia, en la tabla siguiente se aprecian los resultados.

Tabla 16

Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados

Recubrimiento Método Probeta R.D.B Huellas de brocha o

líneas de empate

Epoxi poliamida

(convencional) (COVENIN

472-87)

1 Fácil Ausente

2 Fácil Ausente

3 Fácil Ausente

Cují-poliamida

(no convencional)

4 Regular Insignificantes




Los resultados indican que es más fácil aplicar los recubrimientos comerciales

mediante el uso de brocha además de ausencia de huellas derivadas de la aplicación

del recubrimiento por la brocha. Para el sistema de recubrimiento comercial presenta

una Brochabilidad fácil cuando se realizan movimientos indicados por la norma

observando películas uniformes casi sin huellas.

Por otra parte los recubrimientos no convencionales presentaron comportamientos

un poco diferentes, el sistema de recubrimiento Cují + Poliamida dio como resultado

69��

�

una Brochabilidad regular y huellas insignificantes. De lo antes mencionado se

observo que la resina de cují es compatible con la poliamida (agente curante).

Aunque la Brochabilidad del recubrimiento no convencional fue inferior a la

comercial no se pudo apreciar una gran diferencia entre las huellas dejadas. Esto

indica que los recubrimientos a base de resina de cují presento buenas características

cohesivas, estando dentro de las especificaciones comerciales.

Adherencia

Tabla 17

Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados

Sistema de

Recubrimiento

Método Probeta

Escala de

valores de

ADHESION

% de

fallas en

el corte

S CV

Convencional

(comercial)

Covenin

404-83

7 5 0

0 0 8 5 0

9 5 0

No Convencional Covenin

404-83

10 4 21

0 0 11 4 21

12 4 21


Se determino un buen comportamiento en los dos esquemas de recubrimientos.

Donde el mejor comportamiento se obtuvo claramente en el comercial por sus

características termoplásticas y resina de alta densidad obteniéndose un valor de 5 lo

cual indica una cantidad mínima o ninguna de recubrimiento fue extraído después de

la prueba con el adhesivo plástico y el corte en cruz ocasionado a la superficie,

además para ambos recubrimientos(comercial y no convencional) el rango de

70��

�

validación se suponen confiables ya que la media para el recubrimiento comercial fue

de: 5 ± 0 y un coeficiente de variación de: 0.

El sistema de recubrimiento no convencional su rango de validación se suponen

confiables ya que la media para este recubrimiento fue de: 4 ± 0 y un coeficiente de

variación de 0. El valor de 4 dentro de la escala para este recubrimiento indicó que

una mayor cantidad de recubrimiento fue extraído en comparación al recubrimiento

epoxica comercial. No obstante este valor indica un comportamiento muy bueno

tomando en cuenta la escala completa. La adherencia en la interface

metal/recubrimiento es un factor de excepcional importancia y complejo, es el

resultado de diversos tipos de unión.

Espesor de la Película Seca

A continuación se muestran los resultados cuantitativos del espesor de la película

seca por medio de equipo digital Elcometer modelo 345 F, el cual se procedió a medir el

espesor de la película seca después de aplicar dos manos de recubrimientos, mediante el

uso de brochas, con 24 horas de diferencia de aplicación. Las pruebas se realizaron

después del tiempo recomendado de curado (8 días).

Tabla 18

Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados

Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio

Epoxi poliamida

(convencional) Elcometer

modelo 345 F

2.4 2.3 2.3 2.33

Cují poliamida

(no convencional) 2.7 2.8 2.7 2.73

Recubrimiento

convencional

X = 2.33 S = 5.77x10-3 CV = 0.24 %

71��

�

Tabla 18 (cont.)

Recubrimiento no convencional

X = 2.73 S = 5.77x10-3 CV = 0.21 %


De los valores obtenidos se observo que el mayor espesor se midió en el

recubrimiento no convencional, esto debido a que la resina de cují le otorga a dichos

recubrimientos mayor espesor, influenciada esta por la cantidad de sólidos totales en

la misma así como pigmentos adicionados al mismo. En cuanto a la validación de los

resultados el recubrimiento convencional fue: una media de: 2.33 ± 5.77x10-3 y un

coeficiente de variación de 0.24 %. Para el recubrimiento no convencional la media

fue de: 2.73 ± 5.77x10-3 y un porcentaje de coeficiente de variación de 0.21 %. Este

análisis estadístico demuestra que este estudio se encuentra dentro de los rangos de

validación por lo que se suponen confiables.

No obstante existió una diferencia de espesor entre el recubrimiento comercial o

convencional con el no convencional, debido a que le recubrimiento comercial

presenta espesores secos más delgados que el formulado con la resina natural de cují.

El valor teórico del fabricante para el recubrimiento epoxica comercial es de 2 mils, a

partir de estos datos teóricos podemos afirmar que el valor obtenido

experimentalmente es compatible con lo esperado. La diferencia de espesor entre las

pinturas radica en el origen de sus resinas. El espesor del recubrimiento orgánico es

una de las principales características que se debe verificar al realizar un control de

calidad ya que de ellas depende la resistencia a la intemperie, así como su color, brillo

y flexibilidad entre otras características de las pinturas en general.

Dureza

La Evaluación de la dureza superficial de la pintura consta de la utilización de un

rango de lápices, siendo cada uno de ellos de mayor dureza que el anterior: 6B, 5B,

4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H. El lápiz se aplica en la superficie de la

72��

�

pintura en un ángulo de 45° y con carga constante. El resultado viene dado por la

dureza del último lápiz que no raye la superficie de la pintura.

Esta prueba se realizo después del tiempo de curado de 8 días donde este arrojo un

comportamiento similar en los dos sistemas de recubrimiento. Todos los sistemas

presentaron una dureza de película 6H, el mayor valor que se puede obtener. Este

valor indica que las películas secas pueden ser penetradas por parte de un lápiz solido

de dureza 6H, el lápiz más duro existente para la prueba. Con ello afirma que los dos

sistemas cumplen con esta propiedad mecánica.

Los resultados reiteran la compatibilidad que presenta el agente curante de la

Poliamida con la resina de Cují. Este resultado asegura que los recubrimientos

formulados cumplen con la característica básica necesarios para ser tomadas en

cuenta para la función de recubrimiento anticorrosivo.

Velocidad de Corrosión

Con relación a la clasificación de la corrosión atmosférica, ISO 9223 establece

cada cinco categorías de corrosión para cada uno de los metales típicos (Acero al

carbono, Zinc, Cobre y aluminio).

La estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera para cada uno de los 4

metales puede realizarse a partir de los datos de corrosión después de su exposición.

Tabla 19

Categoría de corrosión atmosférica

Categoría de corrosión Agresividad C 1 Muy baja C 2 Baja C 3 Media C 4 Alta C 5 Muy alta

Fuente: ISO 9223

73��

�

Tabla 20

Estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera a partir del dato de

corrosión para el acero al carbono

Categoría de corrosión Valor (µm/año) Ejemplos de ambientes

típicos en climas

templados

C 1 �1.3

Categoría de corrosión Valor (µm/año) Ejemplos de ambientes

típicos en climas

templados

C 2 1.3 - 25 Atmosferas con bajo nivel

de contaminación

C 3 25 – 50 Atmosferas urbanas e

industriales

C 4 50 – 80 Áreas industriales y

costeras con alta salinidad

C 5 80 - 200 Áreas industriales con alta

humedad y atmosfera

agresiva y áreas costeras

con ata salinidad

Fuente: ISO 9223

La tabla 20 ilustra la caracterización de los ambientes de exposición según las

normas ISO 9223. Los valores obtenidos sirvieron para afirmar la hipótesis inicial de

la clasificación de los ambientes según su apariencia o ubicación geográfica.

Tabla 21

Resultados de la velocidad de corrosión obtenida

74��

�

Tabla 21 (cont.)

Lugar de

exposición

Ambiente

aparente

Clasificación

real

Valor de la

velocidad de

corrosión

(promedio)

Categoría

corrosiva

Agresividad

Cabo San

Román

Ambiente

marino

Área costera

con alta

salinidad

65.9900

µm/año

C 4 Alta


Los resultados revelan que el ambiente corrosivo de la zona de estudio en Cabo

San Román ubicado en la zona septentrional de la península de Paraguana,

catalogándose como un ambiente de agresividad alta de la corrosión tras exponer las

probetas durante 857 horas en dicho ambiente, registrando un valor de 65.9900

µm/año, esto debido a su cercanía al mar, su atmósfera se ve afectada por altas

concentraciones de iones cloruros, que favorecen la corrosión de especies metálicas.

Tabla 22

Valores obtenidos a partir de la exposición

Probeta

Nº

Peso

inicial

(gr)

Peso

final

(gr)

Pérdida

de peso

(gr)

Tiempo de

exposición

(Horas)

Velocidad

de

corrosión

calculado

(µm/año)

Promedio

(µm/año)

7 284.71 282.11 2.6 857 65.8217

65.9900 8 287.97 285.33 2.64 857 66.8343

9 286.8 284.22 2.58 857 65.3154

X = 65.9900 S = 8.08x10-4 CV = 1.22x10-3 %


Los resultados cuantitativos de la velocidad de corrosión en la zona de exposición

de las muestra, se certifican por medio los datos estadísticos de validación del estudio

75��

�

con una media de: 65.9900 ± 8.08x10-4 y un coeficiente de variación de 1.22x10-3 %

lo cual lo hacen confiable.

Grado de Oxidación y Resistencia Química

Luego de haberse expuesto las probetas 1, 2, 3 cubiertas con el recubrimiento

convencional (Epoxipoliamina) y las probetas 4, 5 y 6 con recubrimiento no

convencional (resina de cují) a la intemperie por 857 horas se procedió a aplicar la

norma ASTM D 610, que evalúa y cuantifica usando imágenes estandarizadas como

el grado de oxidación en superficies de acero pintadas. El grado de oxidación debajo

de un filme de pintura es un factor que determina si un sistema de pinturas debe ser

reparado o reemplazado y en nuestro caso evalúa la capacidad inhibidora del

recubrimiento formulado a base de resina de cují.

Tabla 23

Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y resistencia química

en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina comercial.


Recubrimiento Probeta Velocidad

de

Corrosión

Ponderación

del Grado

de

Oxidación

% de

Oxidación

% de

Resistencia

Química

Convencional

(comercial)

1

65.9900

µm/año

9 0.03 99.97

2 9 0.03 99.97

3 9 0.03 99.97

Promedio 0.03 99.97

Grado de

oxidación

X = 0.03 S = 0 CV = 0 %

Resistencia química

X = 99.97 S = 0 CV = 0 %

76��

�

Como resultado de esta evaluación se obtuvo que para el recubrimiento

convencional su grado de oxidación fue menor por lo que su resistencia química fue

elevada y esto debido a las características termoplásticas de la resina comercial.

Considerando los datos estadísticos obtenidos en el estudio con una media en el grado

de oxidación de: 0.03 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 % y la media en la

resistencia química fue de: 99.97 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 %. Lo cual

hacen de este estudio confiable por estar dentro del rango de validación.

A continuación, se muestran los resultados del grado de oxidación y resistencia

química obtenidos para el recubrimiento no convencional (ver Tabla 24).

Tabla 24


en las probetas con recubrimiento no convencional.

Fuente: Elaboración propia

Mientras que el recubrimiento no convencional su grado de oxidación fue

visualmente perceptible ponderándose en promedio de 4.43 % y su resistencia

química de 95.56 % lo cual lo hace más susceptible la corrosión. La media para el

grado de oxidación en el recubrimiento no convencional fue de: 4.43 ± 5.77x10-3 y

un coeficiente de variación de 0.13 % y la media en la resistencia química fue de:

95.56 ± 0.31 y un coeficiente de variación de 0.31 %. Lo cual hacen de este estudio

confiable por estar dentro del rango de validación.

No convencional 4

65.9900

µm/año

4 10 90

5 5 3 97

6 9 0.3 99.97

Promedio 4.43 95.56

Grado de

oxidación

X = 4.43 S = 5.77x10-3 CV = 0.13 %


X = 95.56 S = 0.31 CV = 0.32 %

77��

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Tras analizar y discutir los resultados, se obtuvieron las evidencias definitivas, a

fin de responder a los objetivos planteados por la investigación, razón por la cual, se

procede a especificar los axiomas que determinan la evaluación de sistemas de

recubrimientos convencionales (epoxi-poliamida) y no convencionales (resina de

cují) en atmósfera altamente corrosiva.

En relación a los resultados arrojados en la caracterización fisicoquímicas

realizadas a la resina de Cují (Prosopis Juliflora) arrojaron valores donde se evidencia

las propiedades optimas para su uso como resina en los recubrimientos no

convencionales, destacando las siguientes: 2 porciento de humedad en la resina

Solida y utilizando un pH ligeramente básico en medio acuoso de 7.95 el cual es

ideal para evitar un reacción sobre el sustrato metálico y limitando la solubilizacion

de las trazas de minerales que puedan estar presentes en el extracto liquido de cují

donde se determinaron por medio de porcentaje de cenizas el cual fue 2.5 %

(minerales presentes en la resina), la concentración de antraquinonas en el exudado de

cují presento una concentración de 4.9825 M lo cual sirvió como base en la

formulación del recubrimiento obteniendo una efectividad considerable importante en

el grado de oxidación y resistencia química.

Con respecto a la formulación del recubrimiento ecológico, Se pudo clasificar el

recubrimiento no convencional a base de resina de cují (Prosopis Juliflora) como un

recubrimiento con alto porcentaje de sólidos (86.15 %) y un porcentaje de sólidos en

volumen de 75.55 % lo cual lo hace tener un rendimiento teórico (11.44 ��/ l)

mayor que el recubrimiento comercial (10.55 ��/ l).

Las pruebas para la evaluación de las propiedades mecánicas de los recubrimientos

mediante las normas COVENIN, ASTM, AOAC, e ISO indicaron que el sistema de

protección compuesto por la resina de Cují (Prosopis Juliflora) posee buenas

78��

propiedades mecánicas al igual que los recubrimientos comerciales. El recubrimiento

no convencional Presento buena adherencia (4), mayor espesor (2.75 mils) igual

grado de dureza que el comercial (6H), brochavilidad regular con huellas

insignificante donde en esto difirió al comercial y esto debido al alto porcentaje de

Sólidos por masa.

A través de los valores de la velocidad de corrosión se clasifico el ambiente de

estudio en la zona de Cabo San Román como un área de corrosión alta. Reportando

una velocidad de corrosión de 65,9900 µm/año. Ante este medio fueron expuestas

las probetas metálicas con recubrimiento no convencional y comercial por 35 días a

la intemperie. Presentando mejor eficiencia el recubrimiento convencional con

respecto al porcentaje de oxidación de 0.03% y el porcentaje de Resistencia química

con 99.97%, debido a las propiedades termoplásticas y mayor masa molecular

polimérica del cual está elaborada dicha resina.

Mientras que el recubrimiento natural o no convencional a pesar de obtener buenas

propiedades mecánicas su eficiencia en cuanto al porcentaje de oxidación fue de 4.43

% y la resistencia química de 95.56%, en 35 días (857 horas) consecutivos de

exposición a la intemperie, en iguales condiciones que el recubrimiento comercial. Lo

que se deduce que la tendencia de corrosión sobre el recubrimiento no convencional,

es significativa con respecto al tiempo de exposición y la calidad del recubrimiento

comercial, por lo que requeriría un mantenimiento regular para la preservación del

sustrato metálico, sin embargo atribuimos que el grado de oxidación presente en estas

probetas fueron afectadas por alguna fallas en el sustrato metálico (agrietamiento,

porosidad), que los cubre el recubrimiento comercial por sus propiedades

termoplásticas.

Con respecto a la validación de los resultados mediante la realización e

interpretación de los métodos de análisis estadísticos, se obtuvieron resultados de

aceptación y confiabilidad dentro de los rangos establecidos para este estudio siendo

la desviación estándar y coeficiente de variación bajas para cada una de los métodos

cuantificables analizados en el estudio.

79��

Recomendaciones

En futuras investigaciones, se recomienda formular el recubrimiento a base de

resina de cují con menores concentraciones de solvente no volátil. Además se sugiere

para análisis posteriores tomar en cuenta las condiciones Edalfoclimaticas para una

caracterización de la resina más confiable.

Se recomienda comparar el recubrimiento no convencional con otros tipos y

marcas de recubrimientos comerciales como fondos; entre otros, para así evaluar la

eficiencia de la resina natural en estudio ya que solo se comparo con una sola marca

de pintura anticorrosiva industrial, para tal fin se necesita un estudio más profundo

(análisis de Tizamiento, porosidad, empolladura, agrietamiento etc.) mayor numero

de probetas y prolongar el estudio de intemperismo 4 meses.

En futuras investigaciones, se recomienda realizar estudios más específicos, para

identificar y determinar el mecanismo predominante de la protección anticorrosiva

mediante estudios de Tizamiento, perdida de brillo y detección de porosidad y una

preparación del sustrato metálico por medio de una abrasión por proyección como el

Sandblasting con el fin de evitar posibles fallas al aplicar los recubrimientos

naturales.

80��

REFERENCIAS

Agueda, C. E., García, J. J. L., Gómez, M. T., Gonzalo, G. J., & Martín, N. J. (2009).

Embellecimiento de superficies. Madrid: Paraninfo.

Arias, F. (2006). El Proyecto de Investigación: Introducción a la Metodología

Científica (5ª ed.). Caracas: Episteme.

Arias y Calles (2010) Evaluación del Sistema de Recubrimiento Anticorrosivo con

Distintos Aditivos Naturales de la Corrosión en el Acero al Carbono A-36 en

Inmersión Marina. Centro de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) Universidad

Nacional experimental Francisco de Miranda.

ASVENCOR (2007). Curso Básico de Corrosión, Lechería: Edo. Anzoátegui.

Bello, F (1996). Tipo de Investigación, Universidad de Carabobo Laboratorio de

Investigaciones en Procesos Sociales y Condiciones de Vida.

Bustamante y Reyes, (2006) “Evaluación de Sistemas de Recubrimiento Epoxi-

poliamida y Alquílicos Formulados con a Aloe Vera como Pigmentos

Ecológicos” Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda.

Calvo, C. J. (2009). Pinturas y recubrimientos: Introducción a su tecnología.

Madrid: Díaz de Santos.

Chung. (1990). Enciclopedia química industrial. V Edición.

Doerner, M., & In Hoppe, T. (1998). Los materiales de pintura y su empleo en el

arte. Barcelona: Reverté.

81��

Ferrer, G. C., & Amigó, B. V. (2003). Tecnología de materiales. Valencia:

Universidad Politécnica de Valencia.

Feliu, S; morcillo, M; Simancas, J. (2002). Programa iberoamericano de ciencia y

tecnología para el desarrollo (CYTED). Subprograma XV: Corrosión / Impacto

ambiental sobre materiales. Proyecto XV. 1: Mapa Iberoamericano de

Corrosividad Atmosférica (MICAT).

Gómez, L. F. C., & Alcaraz, L. D. J. (2004). Manual básico de corrosión para

ingenieros. Murcia: Universidad de Murcia.

Hanbook ASM International. (1987). Volumen 13.

Klages, F. (2006). Tratado de química orgánica: T. 1. Pt. 2. Barcelona: Ed. Reverté.

Norma: COVENIN (1981). Norma 676. Determinación de valor pH.

Norma: COVENIN (1987). Norma 472. Pinturas, Barnices y afines. Determinación

de Brochavilidad.

Norma: COVENIN (1983). Norma 404. Pinturas, Barnices, recubrimiento y afines.

Determinación de Adhesión.

Norma: ASTM (1997). Norma D-3363. Standard Test Methods For Measunring

Hardness by Pencil Test.

Norma: ASTM (1987). Norma D-610. Evaluation Degree of Rusting on painted

Steel Surfaces. Standard Test Method.

82��

Norma: ASTM (2006). Norma D-1644. Standard Test Methods For No Volatile

Content of Vanishes and Paints.

Norma: ASTM (2008). Norma D-1475. Standard Test Methods For Density of

Liquid Coatings, Inks and Related Products.

Norma: ASTM (2003). Norma G ��. Standard Practice For Preparing, Cleaning

and Evaluating Corrosion Test Specimens.

Norma: ISO (1991). Norma 9223. Corrosion of Metals and Alloys-Classification of

Corrosivity of Atmospheres.

Norma: AOAC (1980). Norma 7003. Método Oficial de Análisis de Determinación

de la Humedad.

Norma: AOAC (1980). Norma 7003. Método Oficial de Análisis de Determinación

de Cenizas.

Prato y Reyes 2008. Antraquinonas en el Aloe Vera Barbadenses de zonas

semiáridas de Falcon, Venezuela, como inhibidores de la corrosión.

Multiciencias, Año/Volumen 8, numero 00. Universidad del Zulia, Punto Fijo,

Venezuela.

Palacios, C., (1995). Corrosión. Edición de Gerencia de Ingeniería de Petróleo.

Corpoven. Puerto La Cruz, Venezuela.

Pazos, N., (2005). Tecnología de los metales y procesos de manufactura. Caracas:

Universidad Católica Andrés Bello.

83��

Polanco y Raffe. (2010). Estudio de la Resina Natural de Árbol de Cují (Prosopis

Juliflora), como posible Inhibidor de la Corrosión en Armadura de Concreto.

Instituto Universitario de Tecnología Alonso Gamero.

Sanchez y Reyes. (2006). Una Metodología Para el Estudio del Aloe Vera, Agente

inhibidor de la Corrosión. Universidad Pedagógica Experimental Libertador,

Caracas, Venezuela.

Salazar, R., Soihet, C., & Miguel, M. J. (2000). Manejo de semillas de 100 especies

forestales de América Latina. Turrialba: CATIE.

Sagola, E. (2001). Sistemas de Pintado. Recubrimientos Anticorrosivos. Pinturas

NERVION.

Tamayo y Tamayo, M. (2000). El proceso de la investigación científica. México: Limusa.

Williams Y. y Briceño I, (2011). Evaluación de Recubrimientos Convencionales y

no Convencionales en el Acero al carbono A-36 en la Península de Paraguana.

Centro de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) Universidad Nacional

experimental Francisco de Miranda.

84��

ANEXO A

Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují

Cálculos de las propiedades fisicoquímicas de la resina de Cují

(Prosopis Juliflora).

Prueba del porcentaje de Humedad y Sólidos Totales

Tabla 25

Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)

Numero

del Crisol

Peso del

Crisol

Vacio (g)

Peso

Muestra

Humedad

(g)

Masa

Seca mas

Crisol

(g)

Muestra

Seca (g)

%

Humedad

% de

Sólidos

Totales

1 23.66 2 25.55 1.89 5.5 94.5

2 20.91 2 22.76 1.85 7.5 92.5

3 23.96 2.01 25.81 1.85 7.9 92.1

promedio 6.96 93.04 Fuente: López y Sánchez 2012.

Calculo de porcentaje de humedad

%humedad = �� * 100

%humedad = �� * 100 = 5.5 %

%humedad = �� * 100 = 7.5 %

85��

%humedad = �� * 100 = 7.9 %

El promedio de las tres muestras = 6.96 % (Media. (X)

Validación de los resultados obtenidos con los crisoles usados en él análisis de

humedad, mediante la determinación de la desviación estándar y el coeficiente

de variación

Formula de desviación estándar Formula de coeficiente de variación

Tabla 26

Cuadro de validación de resultados, del análisis de porcentaje de humedad mediante

tratamiento estadístico.

Xi (Xi –X) � (��

5.5 (5.5 - 6.96) = -1.46

(��7.5 (7.5 - 6.96) = 1.07

7.9 (7.9 - 6.96) = 1.13

� = 20.9 0.74 0.54

Fuente: Elaboración Propia.

Calculo de desviación estándar:

S = �� ! = 0.42

Calculo de Coeficiente de Variación:

86��

CV = �� "��" * 100 = 6.03 %

Nota: todas las medias, Desviación estándar y coeficiente de desviación fueron

calculados de la misma manera en cada analisis.

Prueba de Humedad (extracto liquido de cují): 26.83 %

Nota: para el cálculo de humedad del extracto liquido se procedió de la misma forma

que con la solidad.

Calculos del Porcentaje de Solidos Totales

% promedio de sólidos totales = 100 % - % humedad Promedio

Promedio de sólidos Totales = 93.04 %


S = ��#�� ! = 5.77x10-3


CV = ��$$%��!�!��! * 100 = 6.20x10-3 %

Prueba de Sólidos totales (extracto liquido de cují): 73.16 %

Nota: para el cálculo de sólidos totales del extracto liquido se procedió de la misma

forma que con la solidad.

Prueba de % de cenizas

Tabla 27

Datos Obtenidos en las Pruebas de Cenizas

87��

Tabla 27 (cont.)

Numero del

Crisol

Peso del

Crisol Vacio

(g)

Peso muestra

humedad (g)

Cenizas+

crisol (g)

Muestra seca

(g)

1 23.66 2 23.600 0.06

2 20.91 2 20.890 0.02

3 23.96 2.01 23.888 0.072


Calculo de porcentaje de Cenizas

% Cenizas = &��'��(�)*+��,��'��-��*)*�*�- * 100

%Cenizas = ��"� * 100 = 3 %

%Cenizas = �� * 100 = 1 %

%Cenizas = ��$�� * 100 = 3.5 %

El promedio de las tres muestras = 2.5 %


S = ��! = 0


CV = �� * 100 = 0

88��

Prueba de densidad.

Tabla 28

Datos Obtenidos en la Prueba de Densidad

Peso del

recipiente

seco y vacio

(g)

Peso del

picnómetro

lleno con

agua (g) T: 26

ºc

Peso del

picnómetro

lleno con

resina de cuji

(g)

Densidad del

agua 26 ºc

(. /012 )

20.417 30.163 30.636 1


Calculo de Densidad del Extrato Liquido de Cuji

Densidad = 3��'�4*�)'��'��*)��3��'��-�3*�)'��'�5��*'3��'�4*�)'��'��6,��3��'��-�3*�)'��'�5��*' * densidad del agua

Densidad 1 =78��989� : �;��<��= 78��<98 : ;��<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2

Densidad 2 =78��9;A� : �;��<��= 78��<98 : ;��<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2

Densidad 3 =78��98�� : �;��<��= 78��<98 : ;��<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2

Densidad promedio: 1.04 ��? @�!2


S = ��#�� ! = 5.77x10-3


89��

CV = ��$$%��!�!��! * 100 = 6.20x10-3 %

Medicion de pH

Tabla 29

Datos Obtenidos en la Prueba de pH

Muestra Masa de

muestra

Volumen

de

hidróxido

de potasio

Volumen

de

Benceno

Nº de

medidas

Temperatura

ºC

pH

Extracto

liquido de

cují 50 g 70 ml 30 ml

1 19.4 7.85

2 19.4 8.00

3 19.4 8.01


Promedio de pH: 7.95


S = ��#�� ! = 5.77x10-3


CV = ��$$%��!$�� * 100 = 0.072 %

Análisis de concentración de antraquinonas presente en el exudado de cují

mediante método instrumental de espectrofometria UV-Visible

90��

Tabla 30

Datos obtenidos en el análisis de concentración por método espectrofotométrico UV-

Visible

Patrón o muestra Concentración (M)

% de Transmitancia ABS.

1 2,50E-02 65 0,187 2 5,00E-02 59 0,2291 3 7,50E-02 54,5 0,2636 4 1,00E-01 37 0,4436

Muestra Problema (FD = 25) 0.1993 19.17 0.721

Muestra Original 4.9825 Fuente: Elaboración propia.

Calculo de concentracion de antraquinona del extrato liquido de cuji por la

ecuacion de la recta:

Y = m x + b

B C D�E�

Y = Absorbancia

X = Concentración (Molar)

m = 3.2172

b = 0.0798

FD (Factor de Dilución) = 25

B C ��$��$��!��$� = 0.1993 * FD

X = 0.1993 * 25 = 4.9825 M (Molar)

91��

Figura 41

Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona


Resumen de parámetros fisicoquímicos de la resina de Cují seca y liquida

(extracto en Benceno)

Tabla 31

Resumen de Parámetros Fisicoquímicos

Parámetros Valores de resina liquida

Valores de resina solida (seca)

Medición de pH 7.95 -

% de sólidos 93.04 98

%de Humedad 2 2

% de cenizas 2.5 2.3

Densidad 1.04 1.05 ��? @�!2Presencia de antraquinona Positivo -

Concentración de antraquinona 4.9825 M -


��

��

�

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

92��

ANEXO B

Cálculos de las Propiedades

de los Recubrimientos Formulados

(No Convencionales)

Porcentaje de sólidos por masa teórica del recubrimiento no convencional.

F0 C GH�I�GJK�I�GLGHIMNKIGLIGO

Leyenda:

Masa de Pigmento (Mp) = 36 gramos (18 g de Silicato de Aluminio + 8 gramos

Silicato de Magnesio (talco) + 8 g de Dióxido de Titanio)

Masa de Aditivo no Volátil (Ma) = 2 gramos (2g de aceite de linaza)

Masa de Resina = 0.70 (% P/v) composición del estrato bencílico de cuji formado

por 40 * 0.70 = 28 gramos.

La resina está Formada por 93.04 % de sólidos totales entonces:

Resina libre de humedad = 0.9304 * 28 g = 26.15 gramos

Masa de sustancia volátil del extracto bencílico de cují = 40 g – 26.15 = 13.85 g

Masa de Vehículo fijo (Mvf) = (26.15 g de resina de cují + 22 g de agente curante) =

48.15 g.

F0 C !"P�I� ��P�I��P!"P�I� ��P�I��PI�!�� * 100 = 86.15 %

93��

Porcentaje de Sólidos en Volumen Teórico del Recubrimiento no Convencional.

FQ C NH�I�NJK�I�NLNH�I�NJK�I�NLINO * 100

Leyenda:

Sv = Porcentaje de sólidos por Volumen.

Vp = Volumen de Pigmentos.

Vvf = Volumen de Vehículo Fijo.

Va = Volumen de aditivos no Volátiles.

Tabla 32

Datos del volumen de los componentes del recubrimiento a base de cují. (No

convencional)

Componente Masa (g) Densidad (. /012 )

Volumen /01

Silicato de Aluminio 18 2.80 6.42

Silicato de Magnesio

(Talco) 8 2.80 2.85 Aceite de linaza 2 0.94 2.127

Extracto en benceno de cují 40 0.8786 45.52 Resina de Cují

(libre de humedad y disolventes) 26.15 1.04 25.14

Agente curante (Poliamida) 22 0.902 24.39


Formula: Volumen = masa / densidad

94��

% de Sólidos en Volumen de recubrimiento a base de cují (Extracto de cuji-agente

curante (Poliamida):

Vp = Volumen de Pigmentos = (6.42 + 2.85 + 2.127) = 11.39 @�!

Vvf = Volumen de Vehículo Fijo = (25.14 + 24.39) = 49.53 @�!

Va = Volumen de aditivos no Volátiles = 2.127 @�!

Vs = Volumen de compuestos Volátiles = 20.38 @�!

Nota: el volumen de compuesto Volátil se obtiene restando el volumen del extracto

en benceno de cují con la resina libre de humedad y solventes.

FQ C 7��!��I� ��!�I��$��R7��!��I� ��!�I��$I��!��R� * 100 = 75.55 %

Rendimiento teórico del recubrimiento formulado a base de cují (no

convencional)

Rt C SJT��UVS�

Donde:

Rt = Rendimiento Teórico (��/ l)

Sv = Porcentaje de sólidos por Volumen (%)

EPS = Espesor de la película Seca (W�� Tabla 33

Rendimiento teórico del recubrimiento no convencional

Recubrimiento Espesor medido

(mils) experimentalmente

Espesor (W�� % de sólidos En Volumen

(Sv) Cují + poliamida 2.60 66.04 75.55


95��

Nota: 25.4 W� = 1 mils se aplica una regla de tres para aplicar una conversión.

Referencia (Fuente)

Rt C $��T��""�� = 11.44 ��/ L

Tabla 34

Propiedades de los recubrimientos Formulados (convencionales y no convencionales)

Propiedades Epoxi Comercial (convencional)

Cují-Poliamida (no convencional)

% sólidos en masa *100 86.15 % Sólidos en

Volumen *53.62 75.55 Rendimiento teórico

(��/ l) *10.55 11.44 Fuente: Elaboración propia.

Nota: * = datos obtenidos teóricamente de pinturas marca Internacional.

Tabla 35

Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante su porcentaje de sólidos por masa teórico:

Característica Termoplásticos

Alto porcentaje de sólidos

Base de disolventes

Porcentaje en masa del extracto seco *100 X70 -85

35-60

Fuente: Feliu, S y Otros, 2002

Tabla 36

Porcentajes en peso del recubrimiento no convencional.

Componentes % en peso. Extracto en benceno de Cují 40

Agente curante 22 Silicato de Magnesio (Talco) 8

Silicato de Aluminio 18 Dióxido de Titanio 10

Aceite de linaza 2 Fuente: Elaboración propia.

96��

Tabla 37

Porcentajes Volumétricos del recubrimiento Epoxi poliamida (convencional).

Componentes % en Volumen. Resina comercial 75 Agente curante 25

Fuente: Fabrica de pintura Internacional.

Nota: Los porcentajes están basados en un volumen de pintura de 100 ml para ambos

recubrimiento. Para la formulación de la pintura no convencional se requirió de una

serie de pruebas por ensayos y error.

97��

ANEXO C

Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados (convencional y no

convencional)

Tabla 38

Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados

Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio Epoxi poliamida (convencional) Elcometer

modelo 345 F Fácil fácil fácil fácil Cují poliamida

(no convencional) regular regular regular regular Fuente: Elaboración propia.

Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados sobre las Probetas de

Acero al Carbono A-36

Tabla 39

Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados

Sistema de

Recubrimiento

Método Probeta

Escala de

valores de

ADHESION

% de

fallas en

el corte

S CV

Convencional (comercial)

Covenin

404-83

1 5 0

0 0 2 5 0

3 5 0

No Convencional Covenin

404-83

4 4 21

0 0 5 4 21

6 4 21


98��

Ejemplo de cálculos estadísticos


S = ��! = 0


CV = �� * 100 = 0 %

Nota: para Ambos recubrimiento se aplico es mismo procedimiento estadístico.

Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados (convencionales y no

convencionales) antes de su exposición al ambiente salino

Tabla 40

Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados

Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio

Epoxi poliamida

(convencional) Elcometer

modelo 345 F

2.4 2.3 2.3 2.33

Cují poliamida

(no convencional) 2.7 2.8 2.7 2.73

Recubrimiento

convencional

X = 2.33 S = 5.77x10-3 CV = 0.24 %

Recubrimiento no convencional

X = 2.73 S = 5.77x10-3 CV = 0.21 %


Nota: Todos los valores están representados en mils (milésimas)

Calculo de desviación estándar del recubrimiento convencional:

S = ��#�� ! = 5.77x10-3

99��

Calculo de Coeficiente de Variación del recubrimiento convencional:

CV = ��$$%��!��!! * 100 = 0.24 %

Nota: todos los resultados estadísticos (desviación estándar, media y coeficiente de

variación) para ambos recubrimientos (convencional y no convencional) fueron

calculados de la misma manera.

Pruebas de Dureza a los Recubrimientos Convencionales y no Convencionales

sobre el Sustrato Metálico

Tabla 41

Pruebas de Dureza de los Recubrimientos

Dureza

Recubrimiento

Dureza

de lápiz 6B 5B 4B 3B 2B B HB F H 2H 3H 4H 5H 6H

Convencional

Probeta 1

X

Probeta 2

X

Probeta 3

X

No Convencional

Probeta 4

X

Probeta 5

X

Probeta 6

X


100��

Valores obtenidos a partir de la exposición de probetas de acero al carbono A-36

en la costa de Cabo San Román.

Tabla 42

Valores obtenidos a partir de la exposición

Probeta

Nº

Peso

inicial

(gr)

Peso

final

(gr)

Pérdida

de peso

(gr)

Tiempo de

exposición

(Horas)

Velocidad

de

corrosión

calculado

(µm/año)

Promedio

(µm/año)

7 284.71 282.11 2.6 857 65.8217

65.9900 8 287.97 285.33 2.64 857 66.8343

9 286.8 284.22 2.58 857 65.3154

X = 65.9900 S = 8.08x10-4 CV = 1.22x10-3 %


Calculo de la velocidad de corrosión:

C= (K x W) / (A x t x D) Fuente: (ASTM G ��)

Donde K es una constante, t es el tiempo de exposición, en horas, A es el área en

centímetro cuadrados, w es la pérdida de peso en gramos y D es la densidad en

gramos sobre centímetro cubico.

K = 8.76 x <�$ micrómetros por año (µm/año).

Valor de la densidad (D) = Acero al carbono 7.85 ? @�!2

Área superficial = (2LA) + (2LE) + (2AE)

Donde A es el anche de la probeta, L el largo de la probeta y E espesor

101��

- Perdida de espesor teorico = (W / A *D)

- Espesor Real Perdido = Espesor inicial - Espesor final

- Perdida de peso = Peso inicial – Peso final.


S = ��"#��"! = 8.08x10-4


CV = ��%�� "�� * 100 = 1.22x10-3 %

Valores obtenidos por inspección visual del grado de Oxidación y resistencia

química en las probetas con aplicación de recubrimientos convencional y no

convencional

Tabla 43


en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina comercial.


Recubrimiento Probeta Velocidad de Corrosión

Ponderación del Grado

de Oxidación

% de Oxidación

% de Resistencia

Química

Convencional (comercial)

1 65.9900 µm/año

9 0.03 99.97 2 9 0.03 99.97 3 9 0.03 99.97

Promedio 0.03 99.97 Grado de oxidación

X = 0.03 S = 0 CV = 0 %


X = 99.97 S = 0 CV = 0 %

102��

Tabla 44


en las probetas con recubrimiento no convencional.

Fuente: Elaboración propia

Figura 42

Patrón visual para determinar grado de oxidación

Fuente: ASTM D-610

No convencional 4

65.9900

µm/año

4 10 90

5 5 3 97

6 9 0.3 99.97

Promedio 4.43 95.56

Grado de

oxidación

X = 0.03 S = 4.43 CV = 0.13 %


X = 95.56 S = 0.31 CV = 0.32 %

103��

Calculo de desviación estándar para el grado de oxidación:

S = ��#�� ! = 5.77x10-3

Calculo de Coeficiente de Variación del para la resistencia química:

CV = ��$$%��! � ! * 100 = 0.13 %

Resumen de evaluación de Propiedades Mecánicas de los Recubrimientos

Anticorrosivos.

Tabla 45

Parámetro Método Recubrimiento Convencional

Recubrimiento No Convencional

Brochabilidad Covenin 472-87 Fácil Regular

Adherencia Covenin 404-83 5B 4B

Prueba de espesor de película seca

Elcometr 345 Digital Coating

Thickness Gauge

2.35 mils 2.75 mils

Dureza de la película

ASTM D-3363

6H 6H

Velocidad de corrosión

ASTM G <" 65,9900 µm/año

Grado de oxidación

ASTM D-610

% de oxidación

% R.Q

% de oxidación

% R.Q

0.03 99.97 4.43 95.56


Tesis definitiva

Documents

Transcript of Tesis definitiva