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PROPUESTA DE UN SOPORTE BASADO EN
FIBRA DE CARBONO Y RESINAS TERMOESTABLES.
ANLISIS Y COMPARACIN CON SOPORTES Y TCNICAS
PICTRICAS TRADICIONALES.
TOMO 1
9I S U O T E C A U .C M .
5308295434
Tesis Doctoral realizada porCarmen Prez Gonzlez.
Dirigida po r el Profesor Dr. Manuel Huertas Torrejn.
UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
FACULTAD DE BELLAS ARTES
DEPARTAMENTODE PINTURA
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A mis padresy a Abel.
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AGRADECIMIENTOS
La realizacin de la presente tesis doctoral ha sido posible gracias a la direccin, asesoramientoy apoyo de D. Manuel Huertas Torrejn, cuya colaboracin ha sido determinante en todomomento para llevar a buen fin este trabajo de investigacin. Para l mi ms sinceroagradecimiento y consideracin.
Deseo expresar igualmente mi inmensa gratitud a Da. Blanca Parga Landa por su valiosaaportacin a esta tesis y por sus inestimables colaboraciones, iniciativas y consejos, tanto en el
terreno cietfico como humano, sin todo lo cual habra sido imposible realizar con rigurosidadesta investigacin.
Gracias a D. Francisco Hemandez Olivares y D. Luis de Villanueva por su asesoramiento yorientacin que me guiaron en mi trabajo.
M i reconocimiento a Da. Lola Gil y D. Julin Gil por su nimo y apoyo en la realizacin de estaempresa.
La parte de colorimetra tite posible gracias a la intrumentacin cedida por la E.T.S. de Ingenieros
lndustriale~ de la Universidad Politcnica de Madrid y por el Departamento de Laboratorio deFsica y Qumica de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid. M ims sincero agradecimiento a Da. Margarita San Andrs de la Facultad de Bellas Artes y a D.Jos Vicente Alonso y Da. Alicia Larena Pellejero de la E.T.S. de Ingenieros Industriales porsus colaboraciones.
Hago extensiva mi gratitud a aquellas empresas cuya aportacin de materiales, documentaciny experiencia ha representado una contribucin de enorme valor para esta tesis, ascomo a laspersonas que dentro de ellas dedicaron parte de su tiempo y conocimientos a esta colaboracindesinteresada: D. Orlando Ruiz Murillo, de HRCULES
ABROSPACE ESPAA,S.A.
(actualmente HEXCEL COMPOSITES), D. Jos Luis Alonso Gangutia, de IMIN, S.L.(actualmente [NP.96), D. Mario Fontana Gora, de REPOSA (Resinas Polisteres, S.A.) y D.Mariano Rubio Pardos de CIBA-GEIGY (actualmente CIBA ESPECIALIDADES QUMICAS).
Quiero agradecer la amabilidad con que ciertas personalidades del campo de la conservacin-restauracin se han brindado a aportar tanto sus experiencias como conocimientos en laaplicacin de materiales compuestos. Entre todas ellas quiero destacar a las siguientes: Da.Susana Mora, de la E.T.S. de Arquitectura de Madrid, D. Paolo y Da. Laura Mora, del ICCROMen Roma; tambin en Roma a D. Giorgio Torraca, Da. Giovanna Baldini, D. Paolo Francelli y
D. Giovanni Miarelli. En la Univestit Intemazionale dellArte en Florencia D. SabinoGiovannoni por sus aportaciones claves en esta investigacin y a D. Umberto Bandini. Tambinen Florencia en el Opificio delle Pietre Dure Da Cristina Danti Da Caro! Stringari Da
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Eleonora Nagy y D. Martin Langer del Salomon R. Guggenheim Museum de Nueva York; Da.Patricia Houlihan, Da. Lynda A. Zycherman y Da. Anny Aviram de The Museum ofModern Artde Nueva York; Da. Margaret Holben Ellis de The New York University; Da.Harriet Irgang deRustin Levenson Art Conservation; D. Yale Kneeland, Da. Di Abramitis y Da. Lucy Belloli deThe Metropolitan Museum ofArt de Nueva York; Da. Sandra Amann y Da. Judith Fox de
Aman Conservation Associates (Nueva York); D. Kenneth 5. Moser, D. Richard Kowall y Da.Carolyn Tomkiewicz de The Booklyn Museum en Nueva York; Da. Dana Cranmer y Da. DaisyCraddlock de Cramer Art Conservation de Nueva York.
De igual forma quiero agradecer la valiosa colaboracin de los artistas John Duff, Tom Butter,Karen Afta, Andrea Arroyo, Sebasti Miralles, Amador Magraner, Juan Bordes, Francisco Leiroy Daniel Canogar, cuyas experiencias han aportado puntos de vista de enorme inters en el temade os plsticos en el arte.
Igualmente manifiesto mi agradecimiento a las Galenas de arte que han prestado su colaboracin
en la recopilacin de datos sobre la obra de determinados artistas. Estas galeras se encuentranrelacionadas en el Anexo 1 de la presente tesis.
En la parte documental ha sido de gran ayuda la cooperacin del personal de diversas entidadesde consulta como bases de datos documentales y bibliotecas. Entre ellos quisiera citar a lassiguientes personas e instituciones: Da. Carmen Plaza Ruiz, del Gabinete de DocumentacinCientfica; Centro de Documentacin Europea (CEYDE); Rectorado de la UniversidadPolitcnica de Madrid; Da. Angeles Vian Herrero y Da. Amelia Valverde de la Biblioteca de laFacultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid; D. Miguel del Valle-InclnAlsina y D. Pascual Jimnez de la Biblioteca del Museo Centro de Arte Reina Sofia; Da.
Christine Uginet de la Biblioteca del ICCROM en Roma; Da. Janis Ekdahl, de la biblioteca delNew York University Institute ofFine Art, The James B. Duke House y D. Pacfico Grorfio dela Biblioteca della Galleria Nazionale dArte Moderna de Roma.
Tambin quiero hacer constar mi profundo agradecimiento a la Comunidad de Madrid por laBeca de Formacin de Personal Investigador que me fue concedida y sin la cual habra sidoimposible la realizacin de esta tesis doctoral.
Finalmente, quiero agradecer la ayuda de todas esas personas que me apoyado con sus esfuerzosy su
pacienciay que no han sido
nombradasen este apartado. En mi mente estn todas ellas y les
dedico mi nis afectuoso reconocimiento y gratitud.
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INDICE
CAPITULO 1 : INTRODUCCIN, OBJETIVOS Y METODOLOGiA.... 1 .13
1.1.- INTRODUCCIN A LA TESIS DOCTORAL, OBJETIVOS Y
METODOLOGA. RESUMEN DE CONTENIDOS 1.14
CAPITULO II. EVOLUCIN Y VISIN ACTUAL DE LOS
SOPORTES BASADOS EN MATERIALESCOMPUESTOS
11.1.- INTRODUCCIN AL CAPITULO....
11.2.- SOPORTES TRADICIONALES
11.2.1.- La madera.
11.2.1.1.- Agentes de deterioro de
11.2.2.- La tela.
la madera.
11.2.2.1.- Fibras naturales.
11.2.2.2.- Tejidos de fibras naturales
11.2.2.2.1.- Estructura de los tejidos naturales.
11.2.2.3.- Agentes de deterioro de la tela
1 1 .6
1 1 .7
1 1 .9
11.10
11.13
ILIS
11.15
11.18
11.3.- MATERIALES COMPUESTOS
11.3.1-Caractersticas y clasificaciones de los
11.3.2.- Fibras qumicas.
11.3.2.1.- Fibras de vidrio
11.3.2.2.- Fibras de carbono
11.3.2.3.- Comparacin entre las fibras.
materiales compuestos
11.3.2.4.- Tejidos de fibras de vidrio y de fibras de carbono.
1 1 .2 1
11.22
11.26
11.29
11.34
11.37
11.40
II. 1
1 1 .2
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11.3.3.- Matrices polimricas. 11 .50
11.3.3.1.- Resinas termoplsticas. 1 1 .5 3
11.3.3.1.2.-
11.3.3.1.3.-
11.3.3.1.4.-
11.3.3.1.5.-
11.3.3.1.6.-
11.3.3.2.- Resinas
11.3.3.2.1.-
11.3.3.2.2.-
11.3.3.2.3.-
11.3.3.2.4.-
Poliacetato de vinilo.
Poliacrilatos
Polimetacrilatos.
Policloruro de vinilo.
Polietileno
Polipropileno
termoestables
Resma polister.
Resma epoxyResma fenlica.
Comparacin entre las matrices.
11.3.4.- Estructura de los laminados
11.3.4.1.- Fabricacin de los materiales compuestos.
1 1 . 5 5
11.55
1 1 . 5 6
1 1 . 5 7
1 1 . 5 8
1 1 . 5 9
1 1 . 6 0
1 1 . 6 1
1 1 . 6 8
1 L 7 1
1 1 . 7 3
1 1 . 7 8
1 1 . 7 9
11.3.4.2.- Defectos en los procesos de fabricacin de los
materiales compuestos.
11.3.5.- Procesos de degradacin de los materiales compuestos. ...
1 1 . 3 . 5 . 1 . - F r a c t u r a .
1 1 . 3 . 6 . - P r o p i e d a d e s r e s i s t e n t e s d e l a s f i b r a s y r e s i n a s
1 1 . 3 . 6 . 1 . - F i b r a s d e c a r b o n o
1 1 . 3 . 6 . 2 . - F i b r a s d e v i d r i o
11.3.6.3.- Importancia de la flexibilidad
11.3.6.4.- Resinas polister y epoxy11.3.6.5.- Resistencia de la interfase
11.32.- Resistencia en materiales compuestos
f i b r a s .
11.3.7.1.- Lminas unidireccionales.
11.3.7.1.1.- Interaccin de las grietas sobre las
11.3.7.1.2.-
1 1 . 3 . 7 . 1 . 3
1 1 . 3 . 7 . 1 . 4 . -
Resistencia a traccin transversal.
Resistencia a compresin longitudinal.
Resistencia a compresin transversal.
11.87
1 1 . 9 3
1 1 .9 3
1 1 . 9 6
11.97
11.98
11.99
11.101
11.102
11.103
11.104
1 1 . 1 1 1
11.114
1L117
1 1 .1 2 1
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11.3.7.1.6.- Variacin de la resistencia con la orientacin. 1 1 . 1 2 3
11.3.7.2.- Resistencia de los laminados
11.3.8.- Problemas de deterioro
11.3.9.- Higiene y seguridad en la manipulacin de los materiales
11.3.9.1.- Almacenamiento de materiales
11.3.9.2.- Procesos de transformacin de los materiales
11.3.10.- Coloracin.
11.3.10.1.- Proteccin ante los ultravioletas
11.3.10.2.- Coloracin del polister
11.3.10.3.- Coloracin de la resma epoxy
11.124
- 1 1 . 1 3 1
11.134
1 1 . 1 3 5
11.136
1 1 . 1 4 5
1 1 . 1 4 7
11.148
1 1 . 1 4 9
11.4.- ULTIMAS APORTACIONES EN SOPORTES.
1 1 .4 .1 .- Los materiales compuestos en movimientos
del siglo XX. Minimal y Process
11.4.1.1.- La relevancia del material
11.4.1.2.- Minimal art
emblemticos
1 1 . 1 5 0
1 1 . 1 6 3
11.163
11.168
11.4.1.3.- El proceso como fundamento.
11.5.- UTILIZACIN DE MATERIALES COMPUESTOS
EN RESTAURACIN.
11.5.1.- Transferencia de pintura mural.
11.5.2.-
11.5.3.-
11.5.4.-
1 1 . 1 8 2
Tipos de arranque de la pintura
Propiedades del soporte ideal
Antecedentes de soportes murales para restauraciones quenecesitaban un levantamiento de la pintura mural
11.5.4.1.- Soportes rgidos tradicionales
11.5.4.2.- Soportes de materiales naturales
11.5.4.3.- Soportes basados en materiales sintticos
11.5.4.3.1.- Soportes realizados en masonte
11.5.4.3.2.- Soportes basados en materiales compuestos
tipo sandwich
11.183
11.185
1L186
11.190
11.195
11.198
11.198
con estructura
11.200
11.174
1L181
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11.5.4.3.3.- Soportes basados en materiales compuestos de fibra de
vidrio-resma 11.209
11.5.4.3.4.-Soportes realizados con espumas sintticas 11.213
11.5.5.- Relevantes especialistas en restauracin de pintura mural
con soportes basados en materiales compuestos 11.216
CAPITULO III: ENSAYOS COLORIMTRICOS Y
DE ENVEJECIMIENTO. OBTENCIN
DE RESULTADOS 1 1 1 .1
111.1.- FUNDAMENTOS TERICOS DE LOS ENSAYOS 1 1 1 . 2
111.1.1.- Consideraciones generales sobre apercepcin del color 1 1 1 . 2
111.1.2.- La medida del color. Planteamiento colorimtrico 1 1 1 . 6
111.1:3.- El sistema de colores primarios C.l.E 1 1 1 . 9
111.1.4.- El diagrama de cromaticidad o tringulo C.l.E 1 1 1 .1 0
111.1.5.- El sistema cromtico CIELAB 1 1 1 .1 4
111.1.6.- La solidez del color 1 1 1 .1 5
111.1.7.- Lablancura. 1 1 1 .1 6
111 . 1 . 8 . Brillo. 11L17
1 1 1 .! .9.- Generalidades sobre el instrumental de medicin utilizado 1 1 1 .1 8
111.1.9.1.- Colormetro espectrofotomtrico 1 1 1 .1 9
111.1.9.2.- Reflectmetro 1 1 1 .2 0
111.1.10.- Cmaras de envejecimiento utilizadas 1 1 1 .2 21 1 1 . 1.10.1.- Cmara de niebla salina 1 1 1 .2 2
111.1.10.2.- Cmara Xenotest 1 1 1 .2 4
111.1.10.3.- Cmarade lmparas fluorescentes 1 1 1 .2 6
111.2.- it PRUEBAS REALIZADAS. COMPARACIN DE TCNICAS 1 1 1 .2 7
111.2.1.- Introduccin a las primeras pruebas 1 1 1 .2 7
111.2.2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma
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111.2.2.1 .- Resultados obtenidos de los clculos de blancura relativa
de las primeras pruebas 1 1 1 .3 2
111.2.3.- Ensayo acelerado de amarilleo. Segn la norma UNE 48-071-82 1 1 1 .3 2
111.2.3.1.- Clculo de la amarillez inicial 1 1 1 .3 3
111.2.3.2.- Clculo de la amarillez final 1 1 1 .3 4
111.2.3.3.- Resultados obtenidos de los clculos del ensayo acelerado
de amarilleo de las primeras pruebas 1 1 1 .3 6
111.2.4.- Ensayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de
diferencias de color segn el sistema CIELAB
(Norma UNE 40-435-84) 1 1 1 .3 6
111.2.4.1.- Resultados obtenidos de los clculos del ensayo dedeterminacin de diferencias de color de las
primeras pruebas 1 1 1 . 4 1
111.2.5.- Ensayo comparativo de determinacin de la variacin del
brillo en pinturas sometidas a envejecimiento 1 1 1 .4 3
111.2.5.1.- Resultados obtenidos del ensayo de variacin del brillo
en las primeras pruebas 1 1 1 .4 7
111.2.6.- Resultados finales obtenidos de las primeras pruebas
de Colorimetra. 1 1 1 .4 8
1 1 1 . 3 . -2A5 PRUEBAS REALIZADAS. COMPARACIN DE TCNICAS
SOBRE DIFERENTES SOPORTES
111.3.1.- Introduccin a las segundas pruebas
111.3:2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma
UNE 72-322-85).
111.3.2.1.- Resultados obtenidos de la evaluacin de la blancura
relativa de las segundas pruebas realizadas
111.3.3.- Ensayo acelerado de amarilleo. Segn la norma UNE 48-071-82
111.3.3.1.- Resultados obtenidos del ensayo acelerado de amarilleo
de las segundas pruebas realizadas111.3.4.- Ensayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de
. 1 1 1 .5 0
1 1 1 . 5 0
- . 1 1 1 . 5 3
1 1 1 . 5 5
1 1 1 . 5 6
1 1 1 . 5 9
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111.3.4.1.- Resultados obtenidos del ensayo de diferencias de color de
las segundas pruebas realizadas
111.3.5.- Resultados finales obtenidos de las segundas pruebas
de Colorimetra.
1 1 1 . 4 . - 3 ~ PRUEBAS REALIZADAS
111.4.1.- Introduccin a las terceras pruebas
111.4.2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma
UNE 72-322-85).
111.4.2.1.- Resultados obtenidos de la evaluacin de la blancura
relativa de las segundas pruebas realizadasEnsayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de
diferencias de color segn el sistema CIELAB
1 1 1 .4 .3
1 1 1 .7 2
1 1 1 .7 2
1 1 1 . 7 4
1 1 1 .7 7
1 1 1 .7 9
111.4.3.1.- Resultados obtenidos del ensayo de diferencias de color de
las terceras pruebas realizadas 1 1 1 .8 7
111.4.4.- Resultados finales obtenidos de las terceras pruebas
de Colorimetra. 1 1 1 .1 0 1
POSIBILIDADES ARTSTICAS DE
COMPUESTOS AVANZADOS.
REALIZACIONES
LOS MATERIALES
1 V . l
IV . 1.-INTRODUCCIN AL CAPTULO
IV.2.- REQUERIMIENTOS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
EN SOPORTES PARA FINES ARTSTICOS
IV.2. 1.- Requerimientos para soportes mviles destinados a la
realizacin artstica
IV.2.2.- Requerimientos para realizacin y conservacin de
p i n t u r a m u r a l .
IV.2
PARA SU EMPLEO
1 V .5
I V . 6
1V-lo
1 1 1 . 6 6
1 1 1 .6 9
CAPITULO IV.-
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11/259
I V . 3 . - SOPORTE CON LAMINADO MONOLTICO DE FIBRA DE CARBONO.
DESCRIPCIN TCNICA
IV.3.1.- Ventajas para traslados en restauracin de pintura mural
IV.3.2.- Ventajas del nuevo soporte mvil para realizacin
de pintura mural
IV.3.3.- Ventajas como soporte para pintura de caballete
I V . 4 . - REALIZACIONES BASADAS EN EL LAMINADO
DE FIBRA DE CARBONO
I V . 4 . 1 . - Experiencia de traslado de pinturamural.I V . 4 . 1 . I . - R ea l iz ac i n d e l s o p o r t e
IV.4.I.2.- El arranque
IV.4.2.-Experiencia de realizacin de un soporte mvil
para pintura mural.
IV.4.2.1.- Realizacin del sporte mvil
IV.4.2.2.- Proceso de realizacin del fresco en el nuevo soporte
IV.4.3.- Experiencia de realizacin de un soporte para
pintura de caballete
IV.4.4.- Propuesta para la capa de intervencion
.IV.31
.IV.33IV.33
.IV.34
.IV.37
.IV.37
.IV.39
. I V . 4 1
.IV.42
I V . 5 . - REALIZACIN DE SOPORTES BASADOS EN UNA LMINA SIMPLE.. . 1 V . 4 5
IV.5.1.- P r o p u e s t a d e u n soporte basado en una lmina simple
de tejido de fibra de carbonoAplicaciones de las diferentes armaduras
Realizacin por va hmeda y moldeo por contacto manual
Realizacin con preimpregnado y moldeo por contacto
con vaco y calor. .
IV.5.5.- Realizacin con preimpregnado y un mtodo de fabricacin libre.
IV. 5.2.-
IV.5.3.-
IV.5.4.-
.IV.47
. 1V . 49
.IV.51
. 1 V . 5 3
. 1 V . 5 7
IV.13
IV.20
IV.27
IV.29
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12/259
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y LINEAS DE
INVESTIGACIN ABIERTAS.
V.l.- CONCLUSIONES FINALES
V.2.- LINEAS DE INVESTIGACIN ABIERTAS
BIBLIOGRAFA
ANEXO 1
ANEXO II
V.I
V.2
V.20
Bit
A.L1
A.II.1
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CAPITULO 1
INTRODUCCIN, OBJETIVOS Y
METODOLOGA.
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.1.- INTRODUCCIN A LA TESIS DOCTORAL, OBJETIVOS Y
METODOLOGA. RESUMEN DE CONTENIDOS.
Histricamente el Arte ha tenido un desarrollo paralelo a las Ciencias utilizando tanto los
nuevos materiales que iban apareciendo como sus tratamientos, formas de obtencin, etc. Las
propiedades particulares de cada uno de estos materiales les hacan vlidos para el artista en la
medida en que le solucionaban problemas tcnicos supliendo las carencias de los que estaba
utilizando hasta entonces y abran nuevas posibilidades de expresin plstica. De igual manera
han sido utilizados en la restauracin de obras de arte, solucionando los problemas de
degradacin y mejorando su durabilidad.
En la actualidad es conocido que cualquiera de los materiales tradicionales utilizados
como soportes sufre un proceso de deterioro con el paso del tiempo que pone en peligro la obra
de arte.
Teniendo esto en cuenta, se hace necesario el ensayo con nuevos materiales que puedan
aportar soluciones a estos problemas y mejorar el rendimiento de los actuales soportes artsticos.
Este trabajo se encuentra favorecido por el carcter cambiante, fugaz, del arte de este final de
siglo y la incorporacin de materiales cotidianos que aportan nuevas soluciones estticas.
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El objetivo de la presente Tesis Doctoral es el estudio de algunos materiales compuestos
para su utilizacin en las obras de arte, en especial las fibras de carbono y las de vidrio con todas
sus posibilidades, con las que se experimentar para determinar las propiedades fisicas, qumicas
y mecnicas que van a resultar tiles para su uso artstico, tanto por s mismos como en la
fabricacin de soportes que garanticen un mayor nivel de conservacin de las obras de arte
realizadas sobre ellos, as como para su empleo en restauracin aportando soluciones a los
problemas de deterioro de los soportes tradicionales. Se realizar tambin una investigacin
prcticaacerca de sus comportamientos estticos al actuar sobre l de una manera premeditada,
tratando d 9onseguir las formas ms idneas como idea final de obrade arte.
As, se considerar objetivo primario la obtencin mediante experimentacin del mayor
nmero de datos referidos al comportamiento, propiedades, conservacin y posibilidades
artsticas del material objeto de anlisis con el fin de aportar soluciones a los problemas
planteados actualmente por la degradacin de los soportes de las obras de arte y realizar nuevas
propuestas de formulaciones artsticas.
Se comparar con los materiales actualmente utilizados y se intentarn ofrecer nuevasfrmulas estticas, tanto para la obra pictrica como escultrica.
Son tambin objetivos de la investigacin propuesta el estudio de viabilidad de estos
nuevos soportes y de su proceso de elaboracin, as como el anlisis de la influencia de las
variables del proceso sobre el resultado final, posibles tratamientos superficiales y problemas
b d l t i t d l b t i d D i l f t t d t bl
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16/259
una catalogacin parcial de tcnicas de actuacin a la hora de realizar o restaurar obras de arte
que se complementaria con toda una serie de propuestas acerca de sus posibilidades y
conveniencia de actuacin, de acuerdo con las caractersticas particulares de cada una y los
tratamientos ms oportunos en cada caso.
Por ltimo, se realizar una recopilacin bibliogrfica de las experiencias realizadas hasta
la actualidad con estos materiales en el terreno de la creacin artstica as como en el de la
restauracin.
El contenido de cada uno de los captulos es el siguiente:
En elcaptulo 1 se hace un resumen de los problemas planteados ascomo de los objetivos
de la presente Tesis Doctoral.
En el captulo II se realiza una visin de la evolucin histrica de los soportes y de la
situacin actual en el campo de la utilizacin de los materiales compuestos para este fin.
Este capitulo consta de cinco partes:
Resumen histrico de la evolucin de los soportes artsticos tradicionales con sus
ventajas e inconvenientes.
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Definicin y clasificacin de los materiales compuestos convencionales y materiales
compuestos avanzados, donde se describen las propiedades genricas de ambos
materiales y se establece una comparacin entre ellos. Se tratan los procedimientos
de fabricacin y almacenaje y las condiciones ideales para ello, adems de los
problemas que pueden presentarse cuando la fabricacin se produce en condiciones
desfavorables. Todo ello seha tomado de campos especficos de los que procede la
utilizacin de estos materiales, el campo industrial y el aeronutico con la intencin
de completar los escasos conocimientos existentes a menudo sobre este tema en
campos artsticos.
Los materiales compuestos convencionales y materiales compuestos avanzados han
sido utilizados en restauracin de obras de arte, solucionando los problemas de
degradacin y mejorando su durabilidad. Se resumen los problemas que existan hasta
entonces y los que soluciona la utilizacin de estos materiales
La utilizacin de los materiales compuestos en la creacin artstica se ha desarrollado
paralelamente a su aparicin en otros campos. Las propiedades particulares de estos
materiales les hacan especialmente atractivos para la realizacin escultrica. Se
resumen los mtodos de trabajo y las nuevas posibilidades que se abrieron analizando
sus ventajas y desventajas. En pintura y en otras formulaciones artsticas estos
materiales compuestos han tenido igualmente una gran cantidad de aplicaciones, se
estudiarn los tipos de soportes en estos materiales y sus procesos de realizacin con
sus posibilidades y conveniencia de utilizacin.
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Relacin de algunos autores emblemticos que utilizaron materiales compuestos y de
Jos movimientos (como el minimalismo y los artistas del Process) que estaban
interesados en explotar la utilizacin del material industrial, no tradicional, en sus
obras, haciendo un desarrollo histrico.
En el Captulo III se expone la utilizacin de la Colorimetra Industrial como base para
la determinacin del comportamiento de los materiales compuestos en el futuro, tratando de
predecir este comportamiento a travs del estudio de su degradacin por agentes ambientales. En
este trabajo de investigacin se incluye la experimentacin con diversas tcnicas tradicionales
para determinarsu compatibilidad con estos materiales.
Se describen adems los ensayos realizados por medio de la colorimetra y los resultados
obtenidos.
En el Captulo IV se hace una descripcin de los ensayos prcticos realizados, aplicando
los diversos soportes en campos como la pintura, la escultura y la restauracin.
En dichos ensayos seha tratado de determinar la viabilidad de los materiales compuestosavanzados atendiendo a la complejidad del proceso de elaboracin del soporte y a la calidad de
los resultados obtenidos.
El Captulo V resume las conclusiones de la Tesis Doctoral, catalogacin parcial de
tcnicas de actuacin y perspectivas de futuro.
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Esta tesis se ha planteado con un concepto de obra abierta, tratando de servir de punto de
partida para futuros estudios sobre este tema y dejando la posibilidad de nuevos desarrollos que
produzcan nuevas soluciones y propuestas. De igual modo, el descubrimiento de las posibilidades
de unos materiales no utilizados anteriormente para fines artsticos y darle una serte de
aplicaciones en este campo debe abrir un nuevo camino para la experimentacin y el desarrollo
de otros usos. Como trabajo abierto requiere, pues, una investigacin y seguimiento continuos
de los nuevos avances y las aportaciones de los ltimos estudios sobre materiales.
El desarrollo de la parte terica de la presente tesis doctoral ha estado basada en la
consulta de fuentes bibliogrficas y la recopilacin de informacin en diversas bases de datos,
realizadas con la colaboracin del laboratorio de metalotcnia de la E.T.S. de Ingenieros Navales
y que tenan como finalidad la elaboracin de un estado de la cuestin lo ms riguroso posible.
La parte experimental ha tenido una primera fase en la que se han realizado ensayos para
la determinacin de la validez de los materiales objeto de estudio para su empleo en la
fabricacin de soportes para fines artsticos. Estos ensayos se han centrado en la realizacin de
pruebas destinadas a tratar de conocerel comportamiento de los materiales en un plazo largo detiempo, sometidos a la accin de diversos agentes de deterioro. Esta fase se realiz en parte
durante el curso de3er ciclo Curso de colorimetra industrial, impartido por la E.T.S. de
Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid, y el resto en el Laboratorio de
Fsica y Qumica de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid.
1 L muestras utilizadas para la realizacin de esta parte del estudio experimental se encontrarn
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En una segunda fase se ha realizado un estudio experimental de las posibilidades de
utilizacin de los materiales compuestos avanzados analizados en la elaboracin de estructuras
en el campo de la creacin artstica y la conservacin-restauracin, ascomo la propuesta de
diversos modelos de utilidad para estos fines.
Esta investigacin se encuentra ilustrada por diversa documentacin fotogrfica,
esquemas y dibujos aclaratorios e incluye diversos apndices donde se recoge la documentacin
aportada por empresas y casas comerciales, as como datos obtenidos en los ensayos
colorimtricos. Tambin aparece un listado de las empresas, casas comerciales, bases de datos,
bibliotecas y otras instituciones consultadas.
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CAPITULO I I
EVOLUCIN Y VISIN ACTUAL DE
LOS SOPORTES BASADOS EN MATERIALES
COMPUESTOS
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1 1 .1 .- INTRODUCCIN AL CAPTULO
En el arte aparecen continuamente nuevas ideas que traen consigo cambios evolutivos de
tipo esttico. Estos cambios se desarrollan paralelamente a la evolucin del ser humano en otros
aspectos. Cuando nace una nueva tendencia artstica lo hace con la necesidad de superar tanto
los antiguos conceptos en los que se basaron las tendencias anteriores como sus mtodos
tcnicos.
Los desarrollos estticos vienen dados ms bien por un cambio de mentalidad, porunas
nuevas ideas regeneradoras. Es entonces el momento de crear nuevas formas de realizacin
artstica, nuevos mtodos de trabajo. Los artistas se sienten en la necesidad de utilizar,
paralelamente a sus nuevas ideas, nuevos materiales y, por tanto, nuevas formas generadoras de
arte.
Ellos utilizan los nuevos descubrimientos de sus pocas o las nuevas tcnicas de otros
campos, sacndolas de su contexto y hacindolas suyas para poder exponer de un modo
suficientemente claro y fluido sus ideas, las cuales de ningn otro modo podan haber sido
expresadas con los mtodos anteriores
ver tambin: MA VER, Ralph, Materiales y tcnicasdel arte, Tursen Herman Blume, Madrid, 993,pg. 275-276.
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Segn indica Theodor W. Adorno ... las formas de proceder ms avanzadas en la
produccin materialy en su organizacin no se limitan al mbito en el que originariamente
brotaron. Desde l iluminan otraszonas de la vida muy alejadas, de una forma apenas analizada
porla sociologa, y llegan hasta zonas profundas de la experiencia subjetiva... 2
As, se puede ver que a lo largo de la historia del ser humano se han venido produciendo
cambios industriales y econmicos que produjeron nuevos descubrimientos y stos fueron
absorbidos por las ideas generadoras de artistas de su poca. En varios momentos histricos los
cambios artsticos han estado estrechamente relacionados con cambios econmicos.
En este sentido puede considerarse el cambio que se produjo en el Renacimiento donde
el pensamiento humanista de sus artistas pudo ser representado con todo su esplendor gracias al
cambio que introdujeron en sus tcnicas, pasando de un soporte poco manejable como era la
madera, a otro como la tela. Esta ltima resultaba mucho ms ligera y transportable y
representaba el soporte ideal para la tcnica al leo, permitiendo plasmar mejor la luminosidad
ambiental y las perspectivas. Adems, era considerablemente ms barata.
Los soportes utilizados en pocas pasadas se muestran, de igual modo, incapaces de
plasmar algunos de los conceptos actuales. En la pocapresente los creadores pueden no sentirse
en algunos casos representados con la utilizacin de tcnicas tradicionales y trabajan en estilos
2 ADORNO, Theodor W., Teora esttica, Taurus, pg. 53.
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que se alejan totalmente de los conceptos anteriores del arte. En este punto se hace importante
la historicidad del propio artista; l es hijo de su poca y, por lo tanto, receptor de su tiempo, por
lo que su condicin es totalmente divergente de los artistas de tiempos pasados.
Este concepto de renovacin tiene su origen esencial en una nueva intencin creativa del
artista, ya que 1.. es imposible olvidarlos procesos mentalesy la intencionalidad cuando se
discuten los mtodos de ejecucin. Por tinto, para cada artista hay que establecer la naturaleza
de las relaciones entre tres elementos: la materia prima, los procesos manualesymecnicosy
la intencionalidad ~
Los nuevos creadores tienen la necesidad de encontrar un nuevo alfabeto que les permita
expresar sus nuevas ideas, un nuevo lenguaje, nuevas tcnicas y nuevos materiales para cumplir
los objetivos que se han marcado previamente. Por ello, muchos artistas del siglo XX han
utilizado el lenguaje industrial, haciendo uso de sus productos y de sus tcnicas. Este es el caso
de los materiales compuestos.
En pocas anteriores al siglo XX los artistas haban estado trabajando en materiales y
tcnicas que pueden considerarse tradicionales, pero el espritu creativo de los artistas de este
siglo y sus ideas revolucionarias cambiaron los conceptos artsticos y propusieron nuevas
soluciones para responder a unos nuevos horizontes vislumbrados, que los mtodos, materiales
y tcnicas tradicionales de ningn modo podan resolver.
AA.vv., Tcnicas de/osartistas modernos, Herman Blume, Madrid, [983. pg. 1 2 .
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Los materiales compuestos han aportado muchas soluciones vlidas para algunos artistas
durante el transcurso de nuestro siglo y an lo siguen haciendo. En este campo, como en otros,
se necesita la adquisicin de unos conocimientos previos para trabajar con estos materiales.
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1 1 .2 .- SOPORTES TRADICIONALES
Se expone en este punto, a modo de introduccin, una panormica resumida de los
soportes artsticos tradicionales, haciendo referencia especialmente a aqullos que se han
mantenido vigentes con el paso del tiempo. Se trata tambin de los problemas que stos presentan
respecto a la conservacin de las obras realizadas sobre ellos.
Lienzos de diferentes tejidos, maderas, contrachapados, entelados, cartones... son muchos
los materiales que se pueden englobar en el trmino de soportes tradicionales. En la actualidad
existen gran numero de sectores en los que la utilizacin de estos materiales se realiza aun de
manera casi exclusiva.4
El conocimiento de las tcnicas y mtodos tradicionales permitir al artista utilizarlos
para sus propios fines y para expresar sus propias ideas, sin necesidad de ajustarse a los
conceptos anteriores a su poca. En palabras de Ralph Mayer:
DOERNER, M., Los materiales de pinturaysuempleoen e/arte, Reverte S.A, Barcelona, 3986, p g127- 28 .
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... Alanalizar los procedimientos de pocaspasadas, que s e emplearon para crear
efecias que a menudodfleren porcompletod e loscriterios actuales, loqu e nos interesa
e s adaptarlasa nuestrospropiosfines, no duplicarlos antiguos efectos.. -5
De todos estos materiales son atela y la madera los ms generalizados entre los artistas,
quienes los utilizan aprovechando sus caractersticas.
11.2.1.- LA MADERA
La madera es un material de origen natural cuyos principales componentes son la
celulosa, la lignina, algunos glcidos y, en pequeas cantidades, algunas sales minerales y
protenas6.
Su utilizacin como soporte para pintura de caballete se produjo de una manera
generalizada en la antigUedad clsica, y ya existan entonces una serie de recomendaciones
especificas con respecto a la elaboracin de los soportes.
MAYER, op. ch., pg. 23 .
6
Consultar: DOERNER, op. cii.,pg. 13 1 y
DIAZ-MARTOS, Anuro,RestauracinyCoflSerV~2Cifl del arte
pictrico. Arte Restauro SA., Madrid, 1975, pg. 1 3 .
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Estas recomendaciones consistan principalmente en aconsejar la conveniencia de utilizar
preferentemente maderas como la de cedro, ciprs o acacia, entre otras7. Tal como cita Ralph
Mayer:
Lo s antiguos italianos elegan principalmente madera de lamo para pintar. Los
pintores nrdicos utilizaban roble. Las tablas empleadasporlos pintores nrdicos de los
siglos XVIIIyXIXeran generalmente de caoba... a .
En todo caso, la utilizacin de los diversos tipos de maderas ha estado condicionada por
las variedades existentes en cada regin9.
La evolucin histrica del soporte de madera est estrechamente ligada a los iconos y los
retablos y su declive comienzacon la fuerte expansin de la tela como soporte que se produjo
en el siglo XVI. Hoy en da se ha generalizado la utilizacin de los laminados de abedul para
finalidades artisticas, aunque muchos de los pintores actuales siguen prefiriendo trabajar con
tableros macizos.
Examinartambin: DOERNER, lbidemy LAURIE,A. P ., Laprcticadelapintura, Librera> EditorialHernando, SA., Madrid, 935, pg. 49 .
8 MAYER, op . cit., pg. 318.
Ve r tambin: HUERTAS TORREJN, Manuel, Tesis doctoral Recopilacin d e las tcnicaspictricascontenidas en los tratados espaolesde los siglosXVIIy XVIII. su reconstrucciny adecuacin a lasnecesidades plsticas actuales, Universidad Computense, Madrid,.
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1.2.1.1.- AGENTES DE DETERIORO DE LA MADERA
S o n l a s p r o p i a s c a r a c t e r s t i c a s d e l a m a d e r a l a s qu e va n a determinar cules van a ser sus
p r i n c i p a l e s ag en t es d e d e t e r i o r o . 0 L a m a d e r a e s u n m a t e r i a l a n i s t r o p o , e s d e c i r , q u e p r e s e n t a
propiedades diferentes en direcciones diferentes. Por ejemplo su comportamiento ante las
tensiones no es el mismo en direcciones distintas. Esto provoca que se produzcan reacciones
distintas en las diferentes partes del soporte cuando se ejerce una presin sobre l, lo que puedeIIproducir deformaciones y grietas en su estructura que causen desperfectos en la capa pictrica
Estos mismos problemas pueden presentarse debido a la plasticidad y elasticidad de la
madera, ya que, al ser sometido a cargas, este material tiende a deformarse. Unas condiciones
desfavorables de humedad y temperatura del ambiente pueden incrementar los efectos negativos
de estos agentes sobre la madera.
Por otra parte, la madera es muy higroscpica, es decir, tiene una gran tendencia a
absorber agua en un ambiente hmedo y a cederla en un ambiente seco. Esto produce
movimientos de contraccin y dilatacin que afectan tambin a la capa pictrica.
El apunte e n este apartado d e cules son los principales agentes d e deterioro de la madera y, ms adelante,
los de la t e a (recogidos ambos e n mltiples tratados sobre soportes), pretende solamente realizar unrecordatorio d e algunos d e o s problemas que presentan o s soportes tradicionales, a s comojustificar a
bsqueda, llevada a cabo durante siglos, d e estructuras ms estables.Examinar como ejemplo: DIAZ-MARTOS, op . cit., pg. 1 9 .
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Otras grandes causas de desperfectos en los soportes de madera son los ataques de
tnsectos y las degradaciones qumicas por oxidacin provocadas por los clavos de sujecin del
soporte pictrico2
11.2.2.- LA TELA
En g e n e r a l , l a s t e l a s u s a d a s como s o p o r t e p a r a f i n e s a r t s t i c o s e s t n f a b r i c a d a s c o n f i b r a s
de origen vegetal aunque, con menor frecuencia, tambin se han usado fibras de origen animal
como la seda3.
Segn se afirma en los tratados sobre el tema4, los soportes basados en tejidos de fibras
naturales comenzaron a utilizarse en Egipto y en Bizancio y se encontraban en todo momento
adosados a un refuerzo de madera. Poco a poco los artistas fueron readaptando este refuerzo tan
pesado, convirtindose pronto en un bastidor. A finales del siglo XV el intenso comercio de
Venecia favoreci la implantacin de los tejidos y estos sustituyeron en gran medida a los
soportes fabricados exclusivamente de madera.
12 Mirar tambin: AA.VV., Introduccina lahistoriadel arte. Fundamentos tericos y lenguajesartsticos,
Barcanova. SA., Barcelona, 990, pg. 140.
~ DOERNER, op . cit., pg. 127.
14 Consultar por ejemplo: ESCOHOTADO ROK Mara Teresa, Tesis Doctoral Conservacinyrestauracin
de lapintura actual, 0CM, Madrid, 985, BAZZI, Maria, Enciclopedia d e las tcnicas pictricas,Editorial Noguer, Miln, 1965,0 LOSOS, Ludvik, Las tcnicasde lapintura, Aventium, Praga, 990, pg.86 .
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As, en Europa se empezaron a utilizar los lienzos o telas por primera vez como soportes
pictricos en Italia durante el siglo XV, usados en ceremonias conmemorativas como
celebraciones militares y eclesisticas. En ests eventos se empleaban con una funcin
representativa en banderas, estandartes e imgenes de santos que eran sacados fuera de los
e d i f i c i o s d u r a n t e d e s f i l e s y p r o c e s i o n e s .
Aparte del uso al exterior, en esa misma poca se realizaron tambin obras pensadas para
interiores en las que ya se sustitua el soporte tradicional de madera por otro de tela con un
bastidor. En este grupo de obras se encuentra El nacimiento de Venus de Botticelli, datado en
la dcada de los 80 del siglo XV5 .
Latela aportaba unas nuevas condiciones tanto estticas como estructurales que fueron
muy apreciadas6 y su utilizacin y conservacin se hacan ms fciles al ser un soporte ligero
y flexible. De igual modo, su adquisicin se haca a un menor coste que en el caso de la madera.
As, en el siglo XVI su difusin fue enorme en todo Occidente.
Respecto a la produccin de telas, la primera industria de fabricacin textil de la seda
aparece en Espaa durante el dominio rabe, mientras que en Italia esto ocurre en el siglo XII.
Posteriormente la industria fue proporcionando otras fibras de mayor resistencia y ms
econmicas a los artistas; as, tanto el algodn como el lino o el camo extendieron su uso
THOMPSON, DV., Thematerials andtechniquesofmedievalpainting. Dover Publications, New York,
p g 37-38.6 Cons ultar por ejemplo: HUERTAS TORREJN, Op. cit., pg. 94 .
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gracias a la mayor facilidad de su tratamiento. El mayor impulso en la difusin de estas fibras lo
supuso la adopcin generalizada de la tcnica del leo durante el siglo XVI y el hecho de que los
aceites afectaran a la seda produciendo graves deterioros7.
E l a l g o d n e r a , d e e s t a s f i b r a s , l a m e n o s u t i l i z a d a d e b i d o a s e r l a m e n o s r e s i s t e n t e y l a q u e
m s s e v e a f e c t a d a p o r l o s c a m b i o s a m b i e n t a l e s . Aun a s , h o y e n d a s e s i g u e e m p l e a n d o p o r s u
ba j o c o s t e s i n t e n e r e n c u e n t a l o s p o s i b l e s d a o s p o s t e r i o r e s .
Los lienzos d e a l g o d n c o m e n z a r o n a u t i l i z a r s e c u a n d o s e e m p e z a p r o d u c i r d e u n modo
industrial esta fibra, pero en comparacin con los de lino los soportes realizados en algodn
tenfan un rendimiento inferior ya que su superficie suele ser deficiente, son ms dificiles de
estirar y suelen presentar problemas a la hora de aplicar la cola o la imprimacin.
Los mejores lienzos de fibra natural son los fabricados a base de lino puro, con una trama
a p r e t a d a y c o n u n e q u i l i b r i o d e t e n s i n y p e s o e n t r e l a s f i b r a s d e l a t r a m a y l a s d e l a u r d i m b r e ,
( t e j i d o e q u i l i b r a d o ) .
El concepto de tela o lienzo se ha ampliado en los ltimos tiempos hasta designar tanto
el s o p o r t e p e n s a d o p a r a r e c i b i r l a o br a p i c t r i c a como l a o b r a y a a c a b a d a . E l s o p o r t e d e t e l a h a
tenido una enorme divulgacin hasta la poca actual, siendo ste el soporte utilizado de forma
mayorita~a por los pintores actuales18.
Ver: DAZ-MARTOS, op . cit., pg. 62 .
~ MAVER, Ibdem.
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11.2.2.1.- FIBRAS NATURALES
Las fibras naturales son aquellas que se producen en un medio natural9. Dentro de este
grupo, las fibras que ms se han utilizado dentro del terreno artstico son las fibras de lino y las
de algodn, aunque antiguamente tambin tuvo una gran difusin la seda20:
a) Fibras de lino.
Se obtiene del liber del tallo del lino21. Aunque se han encontrado restos de esta
f i b r a en asentamientos prehistricos, el primer cultivo que se conoce de laplanta del lino
es en la civilizacin egipcia. Posteriormente seran los romanos quienes hicieran una
mayor diftsin de su empleo22.
Este tipo de fibras se encuentran definidas e n la norma UNE 40-452-83.
20 Verclasificacin d e las fibras textiles e n la pg.26.
21 Denom inacin> descripcin de las fibras de lino. 8.O.E. n 0 70. Viernes 7/71 1.987. Pg. 2 876. Real
Decreto 928/1.987 de 5 d e junio.
22 Examinar tambin: DOERNER, op . cit., pg. 1 2 8 , DiAZ-MARTOS, op . cii., pg. 66 y GACN GUILLN,
J. , Fibrastextiles
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b) Fibras de algodn.
Proceden del interior de la semilla del algodonero. Los textiles de algodn seutilizaban en China, India, Egipto y Per miles de aos antes de la era cristiana pero en
E u r o p a n o s e d i f u n d i h a s t a q u e l l e g p r o c e d e n t e d e f r i c a h a c i a e l a o 1 . 0 0 0 .
L o s p r i me r o s c u l t i v o s d e e s t a p l a n t a s e i n i c i a r o n e n E s t a d o s U n i d o s d u r a n t e l o s
s i g l o s X V I I y X V I I I y e x p e r i m e n t a r o n u n g r a n i m p u l s o a p a r t i r d e l a i n v e n c i n e n 1 . 7 9 3
de la mquina desmotadora que facilitaba la extraccin de las semillas del algodn en
3
rama-
c) Seda
Fabricada apartir de un hilo continuo, delgado y brillante segregado por las larvas
de algunos insectos, sobre todo el llamado gusano de seda. Este hilo est compuesto por
filamentos protenicos y es resistente y fcilmente coloreable.
2 3 DOERNER, op . cit., pg. 128 y GACN, op. cit., pg. 53.
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11.2.2.2.- TEJIDOS DE FIBRAS NATURALES
11.2.2.2.1.- Estructura de los tejidos naturales.
La eleccin de la estructura de tejido a utilizar en la elaboracinde un soporte es un punto
de gran trascendencia si se tienen en cuenta las diferentes caractersticas que presenta cada una
d e e l l a s y l a s m l t i p l e s s o l u c i o n e s que pueden plantearse aprovechando sus propiedades.
Para hablar de la estnctura de un tejido24 se hace necesario tener una visin del hilo como
el elemento simple que forma parte de ella.
De forma genrica puede consderarse al hilo como un conjunto de fibras a las que se ha
dado una unin para formar un cuerpo fino y alargado, de forma cilndrica y cuyas caractersticas
de flexibilidad y resistencia sean superiores a las de la fibra aislada.
El hilo puede estar constituido en si mismo por fibras cortas unidas entre s a las que
normalmente se aplica una torsin para evitar deslizamientos o por uno o varios filamentos
continuos de fibras largas. Adems, pueden realizarse combinaciones de dos o ms hilos,
24 Revisar: AA.VV., Nocionesgeneralesde hilos, texturas, fieltros, etc... realizados confibras, utilizados
como refuerzosen materiales compuestos, C.A.S.A. y norma UNE 4 0-O 8-75 (donde se encuentra definidoe concepto de hilo).
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normalmente similares, para obtener otros con estructuras de caractersticas ms adecuadas para
las aplicaciones a que se vayan a destinar. Esta combinacin de varios hilos puede realizarse
mediante torsin o por unin simple sin torsin.
Los hilos pueden disponerse con diferentes entrecruzamientos entre s para dar lugar a
los denominados tejidos. Cuando esta disposicin consiste en una distribucin de forma aleatoria
de hilos cortos en el plano, sin tejer, se conoce como fieltro25 .
Los tejidos propiamente dichos van a venir determinados en su estructura por una serie
de elementos fundamentales como s o n
Urdimbre.- Conjunto de hilos que se disponen de forma longitudinal en el tejido.
Trama.- Conjunto de hilos que se disponen en el sentido transversal del tejido.
Cruzamiento.- Un cruzamiento es el paso de cada hilo de trama por encima (salto) o por
debajo (cogido) de cada hilo de urdimbre.
25 Puede encontrarse una definicin de l concepto de no tejido e n la norma UNE-EN 29092.
26 Ve r para ms datos: DiAZ-MARTOS, op . cit., pg. 61 , URKULLO POLO, M. Teresa, Tesis doctoral:
Investigacin delcomportamientode algunos textiles utilizadoscomo soporte de pintura comofuentededocumentacinen procesos de restauracin, Facultad d e Bellas Artes, UCM, Madrid, 992, p g 37 yDOERNER, M., Op. ci ., p g 127.
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Ligamento o Armadura.- Definido por el modo en que se distribuyen los cruzamientos
d e h i l o s e n e l t e j i d o , e s d e c i r , l a p r o p o r c i n d e s a l t o s y c o g i d o s a l o l a r g o d e c a d a
uno de ellos.
L a s v a r i a c i o n e s e n l a e s t r u c t u r a d e l o s t e j i d o s d a n l u g a r a u n a s e r i e d e c a r a c t e r s t i c a s
derivadas de ella.
Las estructuras usadas con mayor frecuencia para laelaboracin de soportes artsticos han
sido el tafetn, la sarga y el satn.
El tafetn es la estructura que tiene el ligamento ms sencillo. Tiene un curso cuadrado
en el que cada hilo de trama va cruzando porencima y por debajo del hilo de urdimbre de forma
alterna.
La sarga se caracteriza porque su alineado regular produce en su superficie unas lneas
inclinadas a 45. En este tipo de tejido el nmero de hilos en urdimbre y trama que pasa sobre el
otro puede ser variable para dar sargas de diferentes tipos.
El tejido satn tiene una estructura similar a la de las sargas pero se diferencia de ellas en
que hay un nmero mayor de hilos de urdimbre y de trama que pasan sobre cada uno antes de
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entrelazarse. l E entrecruzamiento de fibras se p r o d u c e d e m a n e r a q u e e n u n a c a r a d e l t e j i d o s e
muestran principalmente hilos en urdimbre y en la otra hilos en trama27
11.2.2.3.- AGENTES DE DETERIORO DE LA TELA
Como seha dicho, las fibras naturales usadas como soportes son principalmente de origen
vegetal y se componen en su mayor parte de celulosa, estando expuestas, portanto, a un procesode envejecimiento progresivo asociado en gran parte al de sta28. Este proceso de deterioro se ve
favorecido por la presencia de agentes como humedad en el ambiente, luz, temperaturas poco
apropiadas y otras agresiones de tipo mecnico o qumico.
La utilizacin de soportes fabricados con fibras naturales presenta as una serie de
inconvenientes que es necesario tener en cuenta y que se deben principalmente a la propia
naturaleza de las fibras29, siendo los componentes principales de cada tipo de fibra los que van
a condicionar en mayor medida los procesos de deterioro de las mismas y su comportamiento
ante los agentes externos.
2 7 Pueden verse otros entramados en: URKULLO POLO, Op. cii., pg. 317.
28 ver: lbidern y degradacin d e las fibras textiles e n URKULLO POLO, Op. cit.
29 Consultar adems: HUERTAS TORREJN. Manuel, Tesis doctoral Recopilacin de las tcnicas
pictricascontenidasen los tratadosespaoles de/ossiglosXVII> XVIIL su reconstruccinY adecuacina las necesidadesplsticasactuales, Universidad Complutense, Madrid, pg. 94 .
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En este sentido, debido a la composicin diferente de las fibras de lino y algodn, se
o b s e r v a e n s t a l t i m a u n c o m p o r t a m i e nt o ms deficiente en presencia de agua que en la de lino.
A d e m s , l a s m e z c l a s d e f i b r a s d e l i n o y d e a l g o d n t i e n e n a u n u n peor comportamiento que los
tejidos de algodn puro, debido a que en ellos se originan tensiones a causa de la diferente
capacidad de absorcin de humedad de cada uno de los tipos de fibra.
En general, todas las fibras naturales se caracterizan por su alto contenido de humedad,
p a s a nd o s t a c o n f a c i l i d a d d e u n a s f i b r a s a o t r a s 3 0 . A s p o r e j e m p l o , los valores de recuperacin
de humedad3 e n l a s f i b r a s m s c o m n m e n t e u s a d a s s e s i t a n e n t r e e l 7 y el 11% en la fibra de
algodn y aproximadamente en cl 12% en la de lino.
Los principales agentes de deterioro de las telas son32:
a).- Movimientos de dilatacin y contraccin provocados en las telas debido a
absorciones de humedad procedente del ambiente y prdidas de la misma. Con el paso
del tiempo, las telas van perdiendo su capacidad para dilatarse y contraerse ya que su
estructura se va debilitando.
Estos movimientos provocados en el tejido van a afectar a la capa pictrica al originarse
tensiones en las fibras que pueden causar graves deterioros.
30 Esta propiedad e s debida a la presencia de grupos qumicos que retienen el agua.
Datos extrados d e GACN GUILLN, Joaqun, Fibras textiles, Universitat Politcnica d e Cataunya,
Terrasa, 1991. pg. 54-55.3 2 Para ms informacin consultar: DIAZ-MARTOS, op . cit., pg. 68.
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b).- Oxidacin provocada por el contacto con el oxigeno del aire y favorecida por la
presencia de piezas de hierro o por la descomposicin de los aceites secativos grasos
utilizados en las tcnicas al leo. Este proceso qumico descompone la celulosa de las
fibras vegetales y provoca su debilitamiento, haciendo que se rompan con facilidad. Este
deterioro resulta irreversible.
c).- Accin de los cidos que se encuentran disueltos en el aire por la contaminacin
atmosfrica. Estos agentesqumicos aceleran el proceso de deterioro de las sustancias que
forman las fibras.
d).- Presencia de hongos. Adems de los cidos, citados anteriormente, y las bacterias son
los principales causantes de los procesos de la destruccin de la celulosa, haciendo que
los soportes se pudran, deteriorndolos y provocando manchas en la capa pictrica. En
casos extremos puede provocar desprendimientos y roturas de las fibras.
Su desarrollo se ve favorecido por la presencia de humedad y la falta de luz.
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1 1 .3 .- MATERIALES COMPUESTOS
D e s p u s d e l t r a t a m i e n t o d e f o r m a b r e v e d e l o s q u e , d e f o r m a g e n e r a l i z a d a , s e conocen
como soportes tradicionales, se va a introducir en este punto el concepto de materiales
compuestos, los cuales van a servir de base para la fabricacin de los soportes artsticos
considerados no tradicionales. Este tipo de soportes sern objeto de tratamiento ms adelante en
esta tesis, en el apartado ~
El contenido de este apartado est tomado de los estudios realizados sobre lo s materiales
compuestos en lo s campos industrial, naval y aeronutico, de los cuales procede la utilizacin
de este tipo de materiales.
Se definir en primer lugar lo que son los materiales compuestos y se relacionarn las
principales clasificaciones que se han establecido de estos materiales. A continuacin se tratarn
en profundidad los principales componentes que forman parte de los materiales compuestos que
son objeto de estudio esencial en la presente investigacin
.4.- Ultimas aportaciones e n soportes.
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S e r e a l i z a u n a m p l i o t r a t a m i e n t o d e los materiales compuestos debido a L o s escasos
c o n o c i m i e n t o s q u e d e e l l o s s e t i e n e en sectores artsticos, donde se carece a menudo de las
n o ci o n e s p r e v i a s n e c e s a r i a s p a r a s u u t i l i z a c i n , c o n s e r v a c i n y r e s t a u r a c i n . S e t r a t a d e s u p l i r
d i c h a s c a r e n c i a s a p o r t a n d o t od a l a i nf o r m a ci n q u e p u e d a r e s u l t a r t i l s o b r e e l c o m p o r t a m i e n t o
d e l o s m a t e r i a l e s y s u s c o m p o n e n t e s , t a n t o e n l a s condiciones ideales de utilizacin como en
condiciones desfavorables, los mtodos de fabricacin y almacenaje y las precauciones que deben
tomarse para su manipulacin.
11.3.1.- CARACTERSTICAS Y CLASIFICACIONES D E L O S
MATERIALES COMPUESTOS
Es c o n v e n i e n t e a f i r m a r e n p r i m e r l u g a r que algunos autores3 4 consideran que el concepto
d e m a t e r i a l c o m p u e s t o e x i s t e e n l a n a t u r a l e z a d e s d e e l p r i n c i p i o d e l o s tiempos. Este concepto
es aplicable a todos aquellos materiales que resultan de la unin de otros dos, no de los cuales
hace la funcin de matriz y el otro la de refuerzo. Entre estos materiales compuestos naturales
se encuentra la madera, ya que en su estructura la celulosa acta como refuerzo y se encuentra
tmpregnada en lignina que hace la funcin de ligante matriz. El h o m b r e s e h a b a s a d o e n e s t a
configuracin de los materiales compuestos naturales para fabricar, a partir de la unin de dos
o ms materiales, unos materiales compuestos artificiales35.
ASHBY. Michae 1 . y iONES, David R.H., Enginnering materials, Vol. 1 y , Pergarnon Press, 1980.
PARGA LAN DA, B. , Aplicacionesde materiales compuestos alsector naval: introduccin, Curso d eMateriales Compuestos, E.T.S. Navales, Universidad Politcnica de Madrid, 992, pg. l.l.-.
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Concretando ms el concepto, se aplica el trmino de material compuesto a todo aquel
que cumple estas tres propiedades:
1 .. (1) Consta de dos o ms materiales fisicamente distintos y separables
mecnicamente.
(2) Puedefabricarse mezclando los distintos materiales de talforma que la
dispersin de un material en el otropueda hacerse de manera controlada
pal-a alcanzar unaspropiedades ptimas.
( 3 ,> Las propiedades son superiores, yposiblemente nicas en algn aspecto
especifico, a las propiedades de los componentesporseparado...
A s p u e d e n d i s t i n g u i r s e e n u n m a t e r i a l co m p u e s t o u n o o m s m a t e r i a l e s q u e ac t an como
refuerzo, aportando resistencia y rigidez y un elemento ligante o matriz que va a proporcionar
al compuesto proteccin y resistencia a la corrosin adems de mantener la unin de las fibras
y distribuir las tensiones.
3 6 HULL. Derek, E n Introduction to CompositeMaterials, Cambridge Univcrsity Press, 1981, pg 3.
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S e g n e l t i p o d e m a t r i z p u e d e c l a s i f i c a r s e e n :
M a t e r i a l e s co m p u e s t o s d e m a t r i z
M a t e r i a l e s co m p u e s t o s d e m a t r i z
Materiales compuestos de matriz
metlica.
cermica.
3 7polimrica -
Si se atiende al tipo de refuerzo que llevan, pueden distinguirse tambin varios grupos
dentro de los materiales compuestos.
El primer tipo estara formado por los reforzados con cargas.
El segundo tipo seran los reforzados con fibras cortas aleatoriamente distribuidas en
el plano (mats o fieltros).
El tercer tipo estara formado por reforzados con fibras unidireccionales o cintas.
Un cuarto tipo seran los que incluyen tejidos como refuerzo.
La presente investigacin se centrar e n este tipo d e materiales, tambin llamados de matriz orgnica. Lasmatrices pueden se r a su vez tanto termoes tables como termoplsticas.
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CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS SEGN SU MATRIZY SEGN SU REFUERZO
Material compuesto
- Segn su matriz
- Segn su refuerzo
- dc matriz metlica-- de matriz cermica- de matriz polimrica
- reforzados con cargas-
reforzados con fibras cortas o mat- reforzados con fibras unidireccionales o
cintas- reforzados con tejidos
A s i m i s m o , s e h a v e n i d o h a c i e n d o d e n t r o d e l o s m a t e r i a l e s c o m p u e s t o s u n a d i f e r e n c i a c i n
entre los llamados materiales compuestos convencionales, que son aqullos que constan de una
m a t r i z d e p o l i s t e r y u n r e f u e r z o d e f i b r a d e v i d r i o , y los materiales compuestos avanzados, entre
l o s q u e s e c u e n t a n l o s f o r m a d o s p o r r e s m a e p o x y y f i b r a d e c a r b o n o .
Lo s s o p o r t e s b a s a d o s e n m a t e r i a l e s co m p u e s t o s q u e m s s e h a n u t i l i z a d o e n e l c a m p o
artstico son los constituidos por un refuerzo de fibras qumicas (principalmente fibras de vidrio
y fibras de carbono) y u n a m a t r i z d e r e s m a . L a d e s c r i p c i n en profundidad de estos componentes,
s u s t i p o s y c a r a c t e r s t i c a s e s e l o b j e t o d e l o s s i g u i e n t e s apartados.
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11 .3 .2 . - FIBRAS QUMICAS
Una primera clasificacin de las fibras textiles establece una diferenciacin entre fibras
naturales y fibras qumicas dependiendo de s i son de origen natural, por el contrario, son
generadas por la accin del hombre.
En cuadro siguiente queda reflejado de un modo esquemtico el criterio de clasificacin
adoptado en la presente tesis para la clasificacin de los diferentes tipos de fibras, siendo de
especial inters la ubicacin de las fibras de vidrio y de carbono dentro de ella ya que se han
encontrado divergencias entre varias de las fuentes consultadas sobre esta cuestin.
- fibras naturales:
-fibras qumicas:
11- animales (seda)2- vegetales (algodn, lino)3- minerales (asbestos)
1- dc polmeros naturales o fibrasartificiales
2- dc polimeros sintticos o fibras sintticas3-Fibras qumicas inorgnicas, fibras
inorgnicas u otras, entre las que seencuentran el vidrio textil y elcarbn
Clasificacin de las fibras textiles
fibras textiles
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Las fibras qumicas38 son el resultado de una serie de procesos que se aplican sobre
polmeros naturales o artificiales, o sobre otras sustancias previamente obtenidas por sntesis
q u m i c a , p a r a c o n s e g u i r s u t r a n s f o r m a c i n e n f i b r a s 3 9 . T e ni e n d o e n c ue n t a e l t i p o d e sustancias
q u e v a n a s u f r i r e l p r o c e s o d e t r a n s f o r m a c i n s e h a n d e f i n i d o t r e s g ru po s d e n t r o d e l a s f i b r a s
quimicas:
-
e l p r i m e r g r u p o e s e l d e l a s f i b r a s d e p o l m e r o s n a t u r a l e s o f i b r a s a r t i f i c i a l e s 4 0 , q u e s e
obtienen a partir de sustancias polimricas naturales transformadas por la accin de
agentes qumicos;
- el segundo grupo es el de las fibras de polimeros sintticos, tambin llamadas fibras
s i n t t i c a s , q u e s e o b t i e n e n a p a r t i r d e s u s t a n c i a s t a m bi n p o l i m r i c a s p r o d u c i d a s p o r
sntesis qumica41. A este tipo pertenecen las fibras de aramida utilizadas frecuentemente
en construccin42~
3 8 Las fibras qumicas pueden encontrarse e n algunas fuentes denominadas igualmente fibras
manufacturadas como e n la norma UNE 40-449-82,Clas(Icacindefibras textiles segn su origen, oman-made fibres como e n AA.VV., Ident(flcationofestile m aterials, The Textile nstitute, Manchester,
975.Ve r tambin: GACN GUILLN, Joaqun, Fibrastextiles, Universidad Politcnica de Catalua, Terrasa,991, pg. 1 3 , URKULLO, op.cit., pg. 25 4 y definicin d e fibras qumicas e n norma UNE 40-286-79.
El trmino fibras artificiales se encuentra e n varias fuentes, entre ellas e n GACN GUILLN, Joaqun. Op.
cit., pg. 1 3 .
Para ms datos: URKULLO, op . cit., pg. 254, AA.VV., Op. cit., pg. 30 y CURRY, Robert, MarineApplications of Advanced Composites, Primer curso sobre materia/es compuestos aplicados a laconstruccin naval, Blanca Parga Landa, Madrid, 1991, pg. .4.5.
42 Las fibras de aramida presentan propiedades mecnicas medias, superiores a las fibras de vidrio e
inferiores a las de carbono. Sin embargo s o n fcilmente atacables po r productos qumicos y se degradanpor la radiacin solar. Por tanto, n o se han considerado interesantes como alternativa a los soportes
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- un tercer grupo de fibras no incluidas en ninguno de los dos anteriores y que se
denominan en algunas fuentes fibras inorgnicas43. Dentro de este grupo se encuentran
l a s f i b r a s d e v i d r i o y l a s f i b r a s d e c a r b o n o , c u y o e s t u d i o e s p a r t e e s e n c i a l d e l o s o b j e t i v o s
de la presente investigacin.
El criterio adoptado aqu para la clasificacin de estas fibras se corresponde con el que
s e r e f l e j a e n l a n o r m a UNE 40-449-82 as como en el libro Ident/ication oftextiles Material?4,
entre otras fuentes. Tal como se indicaba anteriormente, se han detectado una serie ded e s a c u e r d o s e n d i s t i n t a s f u e n t e s c o n s u l t a d a s s o b r e l a c l a s i f i c a c i n d e l a s f i b r a s t e x t i l e s . A u n q u e
n o e s o b j e t i v o p r i m o r d i a l d e e s t a T e s i s D o c t o r a l la aclaracin de esta controversia, se mencionan
a continuacin algunos de los diferentes puntos de vista debido principalmente a sus distintos
c r i t e r i o s p a r a c l a s i f i c a r l a s f i b r a s d e v i d r i o y a l a i m p o r t a n c i a d e s t a s p a r a l a i n v e s t i g a c i n q u e
aqu se realiza.
En el libro Diseo de hilos45, se establece igualmente una clasificacin de las fibras
textiles en dos grandes grupos, la fibras naturales y las qumicas. Sin embargo, se incluye la fibra
de vidrio entre las fibras minerales de origen natural, citando incluso una designacin de la CEE
de las principales fibras textiles que las engloba dentro de ese mismo grupo.
tradicionales.
~- ver: AA.VV., Op. cit.. E n la norma UNE 40-449-82, ClasIficacindefibrastextiles segn su origen, seagrupan simplemente como Otras.
Norma UNE 40449-82, CIas f icacindefibrastextiles seg n su origeny AA.VV., Ident(/?cationoftextiles
Materials. The Textile Institute, Manchester, 1975.~ AA.VV.. Diseode hilas, Ediciones UPC, Barcelona, 993, pg. 7 .
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En otra fuente, la de M. Teresa URKULLO POLO46 , se hace una clasificacin de las
fibras qumicas en artificiales y sintticas y solamente menciona las fibras de vidrio para indicar
su exclusin del grupo de las fibras sintticas.
Las fibras sintticas.., suelen ser denominadas con el apelativo de no
celulsicas ya que tambin comprenden fibras proticas artWciales pero
excluyendo lafibra de vidrio.
En Introduccin al diseo con composites de Javier OROZCO MESSANA47, se
distinguen tres tipos de fibras como son las fibras naturales, las sintticas y las cermicas,
citndose las libras de vidriojunto a las de carbono y de boro como ejemplos de fibras cermicas.
11.3.2.1.- FIBRAS D E VIDRIO
Estas f ibras se fabr i can mediante u n proceso de fusin de vidrio, siendo la composicin
de ste var iab le segn e l t ipo de f ibras que se quiera obtener y la s aplicaciones a que se vayan a
destinar. Principalmente, dicha composicin est basada en el slice con adicin de diferentes
48xidos en cantidades muy precisas
4 6
URKU LLO POLO, M. Teresa, Investigacin del comportamiento de algunos textiles utilizados comosoportede pintura comofuented e documentacin en procesosde restauracin, Facultad de Bellas Artes,UCM, Madrid, 1992, pg. 254.
OROZCO MESSANA, Javier, Introduccinaldiseocon composites, AIMME Publicacione:4 La norma UNE 40-286-79 especifca los componentes principales de las fibras de vidri~
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El proceso de fabricacin comienza con la fusin en un tanque de una mezcla
previamente triturada y amasada. Esta primera fase se realiza a unos 1 5 5 0 0 C y durante ella se
realiza la homogeneizacin de la mezcla y la eliminacin de las posibles inclusiones gaseosas49.
Tras una fase de refinado en la que se va bajando la temperatura de un modo progresivo,
el vidrio fundido alimenta una serie de recipientes cuyas bases son placas de platino y rodio
perforadas y calentadas elctricamente. El vidrio fluye porgravedad a travs de varios centenares
de orificios siendo estirado y enfriado para formar las fibras de entre 5 y 24 micras de dimetro50.
De forma inmediata, y antes de enrollarse sobre unos tambores, las fibras reciben un
t r a t a m i e n t o s u p e r f i c i a l , c o no ci d o como e n s i m a j e , q u e t i e n e como principales funciones la
proteccin de las fibras de la abrasin en los procesos de mecanizacin posteriores, asegurar una
buena unin entre los filamentos que las forman y favorecer su compatibilidad con las resinas
de estratificacin51.
La produccin industrial de este tipo de fibras tiene su origen hacia el ao 1940 en
E E . UU 5 2.
Consultar: fibra d e vidrio en MIRA VETE, Antonio, Los nuevos materiales e n la construccin, CentroPolitcnico Supe rior, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, 1994.
~ Ve r definicin d e ensimaje e n Norma UNE 40-501-84.
S I Este punto se ampliar ms adelante a hablar de l deterioro de este tipo de fibras (Apartado .3.6.2.).
5 2 PARCA LANDA, 8., op. cit., p g .1 .-6
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Los tipos de vidrios usados ms comnmente son: el vidrio E que es el ms utilizado para
aplicaciones generales y posee una alta resistencia mecnica; el vidrio 5, que tiene an mejores
propiedades mecnicas; y el vidrio C, cuya estabilidad qumica le hace muy resistente a la
corrosin~. Las propiedades de estos tipos de vidrio quedan reflejadas en la tabla del apartado
11.3.2.3.- Comparacin entre las fibras, en la pgina 11.37.
S i s e c o n s i d e r a n d e u n modo g e n e r a l l a s f i b r a s d e v i d r i o , p u e d e n c o n s i d e r a r s e como
propiedades comunes a todas ellas una buena resistencia a traccin y una elevada estabilidad
d i m e n s i o n a l , t r m i c a y qumica. Adems, sucomportamiento antela humedad es muy bueno, con
valores de recuperacin de humedad54 del 0,3% o inferiores, y presentando gran resistencia a la
5 5intemperie -
E n 1 9 7 5 , A l a i n 1 3 . B o i s s o n a s y G u s t a v A . B er g er c o i n c i d e n e n sus consideraciones acerca
de las mejoras que aportan las propiedades de la fibra de v i d r i o p a r a s u u t i l i z a c i n e n s o p o r t e s
artsticos. Estos dos autores alaban este tipo de tela en los siguientes puntos56:
Ve r tambin: PINTADO SANJUANBENTO, J o s Mara, Fibras, seleccin y propiedades. Primercursosobre materiales compuestos aplicadosa laconstruccinnaval, Blanca Parga Landa, Madrid, 1991.
Datos extrados d e GACN GUILLN, Joaqun, Fibras textiles, Universitat Politcnica de Catalunya,Terrasa, 1991. pg. 54-55.
Examinar: AA.VV., Los materiales compuestos defibrade vidrio, Universidad d e Zaragoza. Zaragoza,991. y ESCOHOTADO IBOR, M ~ Teresa, Conservacinyrestauraciond e lapinturaactual, 1985, pg.76 .
56 BERGER, Gustav. A., l-Ieat-seal liningofatorn paintingwith ElEVA 37,Studies inconservation,
vol. 20 , n 0 3 . 1975, citado e n SNCHEZ CUENCA, Ramn, Reentelado con tea de fibra de lino, ICongreso de conservacinde bienesculturales, Comite Espao de l ICOM, Teruel, 978, pg. 42 .
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temperatura.
1.- Lafibra de vidrio posee la ms alta resistencia a la traccin de todas las
fibras conocidas7.
2.- Tiene una estabilidad dimensional excepcional.
3.- No reacciona ante los cambios ambientales de humedady
4.- Tiene una alta resistencia quzmtcc .
5.- Posee una gran durabilidad al no ser afectada por la
agentes biolgicos (hongos, insectos, etc.).
luz solar ni los
L a s v e n t a j a s d e l a u t i l i z a c i n d e f i b r a d e v i d r i o f r e n t e a l a t e l a d e l i n o r e s u l t a n e v i d e n t e s :
1 . - Una tela de lino sufre un alargamiento de hasta un 1 0 por 100 con una
simple traccin manual (3por100 en lafibra de vidrio bajo tensiones del
orden de 30 Tm /cm t>.
2.- Las dimensiones de una tela de lino cambian bujo los efectos de una tensin
siendo su recuperacin sloparcial en un grado que depende de la calidad
del lino (100por 100 de recuperacin en lafibra de vidrio).
Esta afirmacin hoy ya no es vlida, ya que se han desarrollado industrialmente varios tipos dc fibrasms resistentes: Vidrio 5, Vidrio R, Vidrio S2, Aramida, Carbono, etc.
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II.3.2Z- FIBRAS DE CARBONO
Su fabricacin industrial tienen su origen en el ao 1965 en EE.UU., en la industria
a e r o e s p a c i a l 5 9 , y n a c e n p o r l a n e c e s i d a d d e e n c o n t r a r m a t e r i a l e s m s l i g e r o s q u e l o s q u e e s t a b a n
d i s p o n i b l e s h a s t a e s e m o m e n t o . E s t e t i p o d e f i b r a s s e o b t i e n e n p o r u n a d e s c o m p o s i c i n t r m i c a
progresiva por pirlisis o carbonizacin de un hilo precursor, compuesto por fibras orgnicas,
en unas condiciones ambientales controladasW. A medida que en las condiciones del proceso se
v a n a u m e n t a n d o l a t e m p e r a t u r a y e l t i e m p o s e o b t i e n e n tipos diferentes de fibras poreste orden:
fibras preoxidadas, fibras de carbono y fibras de grafito61.
El resultado de este proceso es una fibra formada por un conjunto de tomos cuya mayor
o menor organizacin permite desarrollar una gama amplia de productos con diferentes
propiedades mecnicas. Durante la fabricacin de la fibra de carbono se aplican tres procesos
sucestvos62:
~ bidem.
Principalmente se han utilizado tres tipos de precursores para la elaboracin d e estas fibras. La mayor parted e ellas se obtienen a partir de l poliacrilonitrilo (PAN) que proporciona las mejores propiedades d eresistencia y otras propiedades mecnicas para su empleo e n la elaboracin d e materiales compuestos. Lasfibras obtenidas a partir de u n precursor dc rayn tienen propiedades inferiores y resultan ms caras debidoa lo costoso d e su produccin. Finalmenie. la s fibras de precursor d e alquitrn son las d e menor costegracias al menor precio d e este material.
6 1 Op. cit., pg. 274.
62 Ve r tambin fibra de carbono en MIRAVETE, Antonio, Op. cit., e n GACN GUILLN, Joaqun, Fibras
acrlicas. Univ. Politcnica Barcelona, Terrasa, 19 82 y FibrasTextiles, Universitat Politcnica d e Catalua,Terrasa. 1 9 9 1 y PINTADO SANJUANBENITO, J o s M., Tipos, seleccin de fibras, Primer CursosobreMateriales Compuestosaplicadosa la construccin naval, Blanca Parga Landa, Madrid, 991.
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Reticulacin o estabilizacin a 250 grados C. en atmsfera oxidante.
2.- Carbonizacin porcalentamiento hasta 1.100 grados C. en medio inerte. Tras
este proceso se obtiene fibra de carbono de alta resistencia.
3 . - G r a f i t i z a c i n e n u n c a l e n t a m i e n t o p r o g r e s i v o hasta alcanzar 3.000 grados C.
en medio inerte. En este proceso se obtienen fibras de alto mdulo.
L a s f i b r a s d e a l t a r e s i s t e n c i a s o n p r o d u c i d a s c o n l a i n t e n c i n d e o b t e n e r u n a r e s i s t e n c i a
a traccin elevada mientras que en las de alto mdulo se busca la obtencin de fibras de superior
mdulo elstico. En este ltimo caso, el aumento de la temperatura durante su fabricacin
provoca la mejora deseada en las propiedades elsticas del material pero a la vez hace disminuir
los valores de la resistencia a traccion.
Una vezelaboradas las fibras, stas reciben un tratamiento superficial que tiene por o b j e t o
mejorar las condiciones de adhesin de stas con las resinas en la fabricacin de los materiales
compuestos.
Las propiedades ms destacables de las fibras de carbono son su baja densidad y su
excepcional comportamiento mecnico, presentando caractersticas de rigidez, resistencia y
estabilidaddimensional que han hecho aumentar de forma muy importante su demanda en los
ltimos aos. Adems, su grado de absorcin de agua es mnimo e incluso nulo en algunos
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c a s o s . E s t a s p r o p i e d a d e s p u e d e n a p r e c i a r s e e n l a t a b l a del apartado 11.3.2.3.- Comparacin entre
l a s f i b r a s , e n l a p g in a 1 1 . 3 7 .
Desde un principio, la utilizacin de estas fibras ha presentando algunos inconvenientes
que seestn tratando de solventar con la optimizacin de los procesos de fabricacin. El primero
de los inconvenientes se refera a su elevado coste, el cual est empezando a igualarse a otras
fibras tradicionalmente ms baratas. Tambin se ha avanzado de forma importante en la
obtencin de fibras que posean a la vez un elevado mdulo y una gran resistencia. Antonio
Miravete cita a modo de ejemplo:
... Una fibra de carbono de alto mdulo (HM2 0) fabricada a partir de un hilo
de petrleo de cristal lquido recientemente desarrollado porPetoca, en Japn,
tiene mdulos de elasticidady valores de resistencia de 200 GPay 2000 MPa
respectivamente; su coste es comparable al de lafibra de vidrio...
Las fibras de carbono poseen, por tanto, unas excelentes propiedades mecnicas, debido
a las cuales los laminados hechos a partir de estas fibras van a tener un alto mdulo y resistencia
a l a f a t i g a y a l a r o t u r a .
63 MIRAVIRTE. Antonio, Op. cit.
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11.3.2.3.- COMPARACIN ENTRE LAS FIBRAS.
En la tabla 1 1 .1 se muestran algunas de las propiedades de las fibras de carbono y de
vidrio. Aunque estos datos se refieran a fibras aisladas, es decir, sin formar parte de estructuras
reforzadas, cabe destacar algunos aspectos de sus propiedades que son particularmente tiles para
su uso en la fabricacin de laminadost
Entre las principales caractersticas de estas fibras se encuentran suresistencia y elevado
mdulo elstico con una baja densidad.
La concurrencia en ellas de estas tres propiedades ha hecho de estas fibras componentes
muy apreciados para la elaboracin de componentes estructurales.
El mdulo elstico es comparativamente mayor en los dos tipos de fibras de carbono que
en las de vidrio. Sin embargo, las fibras de carbono son muy frgiles y su comportamiento ante
el impacto es deficiente.
E s i n t e r e s a n t e q u e l a s f i b r a s p r e s e n t e n u n a adecuada estabilidad trmicaya que stas se
v a n a e m p l e a r a m e n u d o e n s e r v i c i o s a a l t a s t e m p e r a t u r a s , a d e m s d e q u e v a n a s u f r i r
64 Para ms datos consultar: HULL, Derek, Materiales compuestos, Reverte, Barcelona, 1987, pg. 22 y
PNTADO SANJUANBENTO Op cit
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TABLA 1.166
PROPIEDADES DE LA S FIBRAS D E CARBONO Y DE VIDRIO A 20W
Propiedades Unidades Vidrio tipo Vidrio tipo Carbono Carbono
E 5 alta alto
resistencia mdulo
Dimetro p m 8-14 7,6-8,6 7,0-9,7
Densidad 1 0 3 kg m ~ 2,56 2,24 175 1,95
Mdulo de Young GN m 2 76 84 250 390
Mdulo
(perpendicular al eje GN m 2 76 20 12
de la fibra>
Resistencia a
traccin GN m 2 1,4-2,5 2,442 2 ,7 2 ,2
Alargamiento de
rotura 1,8-3,2 4-5 1,0 0,5
P aralelo Paralelo
Coef.dedilatacin 106yC 4,9 1,05 -0,1 a-0,5 -0,5a-1,2
trmica (0 a 1000 C) Radial Radial
7-12 7-12Conductividad
trmica W m yC1 1,04 24 10 5
Ver tambin: HULL, Op. cit.. pg. 14- 1 5 . y Curso de doctorado: Diseo de estructuras marinas enmateriales compuestos, Prof: Blanca Parga Landa, E.T.S.. Navales. U.P.M., 993.
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11.3.2.4.- TEJIDOS DE FIBRAS DE VIDRIO Y DE FIBRAS DE CARBONO
D e f o r m a s i m i l a r a l a d e s c r i t a p a r a los tejidos naturales67, las fibras de vidrio y las fibras
d e c a r b o n o s e e m p l e a n i g u a l m e n t e p a r a l a f a b r i c a c i n d e h i l o s , e s t r u c t u r a s s t a s q u e v a n a
mejorar de forma considerable las propiedades de las fibras aisladas68.
As, como caractersticas principales puede decirse que los hilos de fibras este tipo de
f i b r a s p u e d e n estar constituidos por fibras cortas o largas, unidas entre s mediante ligantes y/o
torsin. Adems, dos o ms hilos pueden combinarse mediante torsin o unin simple para
obtenerotros de mayor resistencia.
Estos hilos se van a utilizar para la elaboracin de refuerzos para los llamados materiales
s i n t t i c o s c u y a s p r o p i e d a d e s v a n a e s t a r d e t e r m i n a d a s p o r l a n a t u r a l e z a y d i s p o s i c i n d e l o s h i l o s
que los forman.
C u a n d o l o s h i l o s s e d i s t r i b u y e n d e m a n e r a a l e a t o r i a e n e l p l a n o , u n i d o s e n t r e s p o r u n
ligante qumico, constituyen los denominados mats o fieltros que, segn el tipo de hilos que los
f o r m a n , p u e d e n s e r d e f i b r a s c o r t a s ( o d e hilos cortados) y de hilos continuos (fibras largas)69.
67 Examinar Apartado l.2.2.2- Tejidos de fibras naturales.
68 PARGA LAN DA, B. , Aplicaciones de materiales compuestosalsector navaL introduccin, Curso d e
Materiales Compuestos, E.T.S. Navales, Universidad Politcnica d e Madrid, 1992, pg. .1-5.69 Ver definicin d e mato fieltro e n Norma UNE 43-501-84.
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Las principales caractersticas de los mats son la uniformidad de gramaje, una buena
d e f o r m a b i l i d a d y c o m p a t i b i l i d a d c o n l a s r e s i n a s y l a i s o t r o p a e n e l p l a n o , e s d e c i r , q u e e x h i b e
las mismas propiedades en todas las direcciones.
E s t a s p r o p i e d a d e s s e v e n i n f l u e n c i a d a s por caractersticas como el dimetro de los
f i l a m e n t o s , e l t t u l o d e l o s h i l o s d e b a s e ( d e n s i d a d l i n e a l ) y e l t i p o y c a n t i d a d d e l l i g a n t e
empleado.
Cuando las fibras se encuentran dispuestas con una orientacin en el plano se puede
hacer una distincin atendiendo a si stas estn tejidas o no. Las estructuras ms caractersticas
entre las de fibras no tejidas son los hilos de Roving y las cintas unidireccionales.
El Roving consiste en una serie de hilos continuos ensamblados en paralelo, sin torsin
ni entretejido, a los que se ha aplicado un ensimaje plstico para favorecer su compatibilidad con
l a s r e s i n a s d e e s t r a t i f i c a c i n . El resultado es un cordn que se distribuye en bobinas con anchura
variable.
L a s c i n t a s u n i d i r e c c i o n a l e s e s t n f o r m a d a s p o r h i l o s c o n t i n u o s c o n o r i e n t a c i n c on st an t e
q u e s e p r e s e n t a n c a s i s i e mp r e p r e i m p r e g na d a s y co n u na a nc h u r a e n t r e 1 5 y 3 0 c m .
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E n t r e l a s e s t r u c t u r a s d e f i b r a t e j i d a s e e n c u e n t r a n l o s t e j i d o s d e r o v i n g y l o s t e j i d o s
propiamente dichos. Los primeros estn formados por mechas de roving tejidas mientras que los
segundos estn formados por hilos a los que antes de aplicar el proceso de tejedura se ha
aplicado torsin7 0 .
Cualquiera de estos tejidos son utilizados como refuerzo para la elaboracin de los
materiales compuestos. Estos materiales debern gran parte de sus propiedades tanto a las
caractersticas de los hilos de roving o torsionados que las forman como al tipo de entrelazado
que los une.
70 Curso de doctorado: Diseo de estructuras marinas en materiales compuesto s , Pro f . . ~ 8. Parga Landa,E.T.S.I. Navales. U.P.M., 1993.
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