{"id":681,"date":"2018-08-06T13:07:00","date_gmt":"2018-08-06T13:07:00","guid":{"rendered":"https:\/\/olgapayan.com\/?p=681"},"modified":"2025-04-04T11:37:37","modified_gmt":"2025-04-04T11:37:37","slug":"consolidacio-de-roques-carbonatades-amb-nanoparticules-dhidroxid-de-calci","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/olgapayan.com\/es\/consolidacio-de-roques-carbonatades-amb-nanoparticules-dhidroxid-de-calci\/","title":{"rendered":"Consolidaci\u00f3n de Rocas Carbonatadas con Nanopart\u00edculas de Hidroxid de Calcio"},"content":{"rendered":"
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CONSOLIDACI\u00d3N DE ROCAS CARBONATADAS CON NANOPART\u00cdCULAS DE HIDR\u00d3XIDO DE CALCIO<\/h2><\/div>\n\t\t\t<\/div>
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Los productos basados en nanomateriales permiten imitar, de manera artificial, estos efectos sobre la superficie de los monumentos y modificar la capacidad de adhesi\u00f3n y penetraci\u00f3n del agua l\u00edquida en la rocas.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Catedral de Burgos construida con caliza de Hontoria de la Cantera<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Desgraciadamente, en algunos casos, la aplicaci\u00f3n de tratamientos consolidantes de forma y naturaleza inapropiada ha generado y\/o precipitado deterioros y descohesiones que han supuesto p\u00e9rdidas f\u00edsicas graves en los elementos patrimoniales. La propuesta de nuevos tratamientos de consolidaci\u00f3n con nanopart\u00edculas en suspensi\u00f3n de hidr\u00f3xido de calcio busca recuperar la cohesi\u00f3n perdida con la m\u00e1xima penetraci\u00f3n del producto y con un car\u00e1cter compatible con la naturaleza del soporte original que no conlleve comportamientos diferenciados y s\u00ed una adhesi\u00f3n en las zonas alteradas.<\/p>\n

Las rocas carbonatadas, como las calizas, tienen una gran presencia en nuestro patrimonio arquitect\u00f3nico pero est\u00e1n expuestas a variados procesos de deterioro que modifican sensiblemente su textura. Estas circunstancias derivan en cambios mineral\u00f3gicos y f\u00edsicos con p\u00e9rdidas de material que llegan a destruir los monumentos. Las calizas son rocas sedimentarias compuestas, en su mayor\u00eda, por carbonato c\u00e1lcico.<\/p>\n

El agua es uno de los principales agentes de alteraci\u00f3n de las rocas con material calc\u00e1reo, adem\u00e1s su poder de disoluci\u00f3n se incrementa en presencia del CO2 atmosf\u00e9rico procedente de la combusti\u00f3n.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Trasaltar de la catedral de Burgos: relieves de Vigarny en caliza de Briviesca, mucho m\u00e1s alterable que la caliza de la fachada.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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El CO2 atmosf\u00e9rico acidifica el agua y disuelve a las piedras calizas:<\/p>\n

H\u2082O + CO\u2082 \u2192 CO\u2083H\u2082
CO\u2083 + CaCO\u2083 \u2192 (CO\u2083H\u2082)\u2082Ca<\/p>\n

Este bicarbonato de cal que se forma es muy soluble y va empobreciendo la piedra, aunque en cuanto llega a la superficie de la roca, esta disoluci\u00f3n se seca y se transforma de nuevo en caliza. Esta situaci\u00f3n que en un principio puede ser beneficiosa, alcanza cada vez m\u00e1s espesor y forma una costra ennegrecida m\u00e1s compacta que la propia piedra.<\/p>\n

El desarrollo de las actividades industriales ha provocado un aumento significativo de las emisiones de gases como el CO2 o el SO2, que en contacto con el agua forma el \u00e1cido sulfuroso que se oxida y se transforma en \u00e1cido sulf\u00farico.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Disgregaci\u00f3n de la roca a causa de la atm\u00f3sfera industrial y urbana<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Los ciclos de hielo-deshielo pueden ocasionar que los capilares de la roca, saturados de agua, ante una congelaci\u00f3n brusca sean presionados y se destruyan a causa del aumento del volumen del hielo.<\/p>\n

De manera muy similar act\u00faan las sales solubles, con el proceso de recristalizaci\u00f3n como resultado de la evaporaci\u00f3n del agua en la que estaban disueltas esas sales.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Primero se satura la roca con agua rica en sales solubles, posteriormente el agua se evapora y las sales cristalizan<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Como ya hemos visto los materiales con dimensiones nanom\u00e9tricas tienen un comportamiento diferente y mejorado con esta reducci\u00f3n de tama\u00f1o. Hasta ahora se han utilizado diversos productos consolidantes para intentar recuperar la cohesi\u00f3n perdida pero la realidad es que la eficacia de estos materiales a largo plazo no ha resultado la m\u00e1s adecuada. Son tratamientos que no perduran, con poca penetrabilidad, con una naturaleza distinta a la del sustrato y modifican sustancialmente las propiedades f\u00edsicas y el comportamiento h\u00eddrico de las rocas. Un ejemplo son los consolidantes org\u00e1nicos como resinas polim\u00e9ricas sint\u00e9ticas que se ha demostrado que en algunos casos pueden producir y\/o acelerar los procesos de deterioro.<\/p>\n

Otro caso diferente es el hidr\u00f3xido de calcio que se conoce como consolidante desde la antig\u00fcedad. Cuando se expone al C02 atmosf\u00e9rico en unas condiciones determinadas de humedad relativa, reacciona transform\u00e1ndose en carbonato c\u00e1lcico. Este es un tratamiento totalmente compatible con este tipo de materiales pero que en cambio resulta insatisfactorio por su escasa penetraci\u00f3n en el sustrato.<\/p>\n

Esto ha cambiado con el desarrollo de la nanotecnolog\u00eda. Se han descubierto nuevas posibilidades de aplicaci\u00f3n con soluciones y emulsiones basadas en nanopart\u00edculas de este hist\u00f3rico consolidante. Este producto a tama\u00f1o nanom\u00e9trico asegura la completa transformaci\u00f3n a carbonato c\u00e1lcico dentro de la roca, a la vez que resuelve los problemas de alteraciones de color y la poca penetrabilidad de los productos. Tambi\u00e9n podemos controlar la morfolog\u00eda y el tama\u00f1o de los cristales, el efecto de la carbonataci\u00f3n y la profundidad de la penetraci\u00f3n jugando con las concentraciones y distintos tipos de disolventes.<\/p>\n

Normalmente estos materiales son sintetizados en procesos bottom up. La ruta sol-gel y la precipitaci\u00f3n qu\u00edmica son los mecanismos de producci\u00f3n m\u00e1s adecuados para obtener los \u00f3xidos de calcio, magnesio y s\u00edlice m\u00e1s adecuados para la consolidaci\u00f3n de las distintas rocas monumentales. Estas part\u00edculas nanom\u00e9tricas presentan unas caracter\u00edsticas qu\u00edmicas y estructurales espec\u00edficas y se han convertido en una de las principales herramientas para restaurar la estructura de los materiales p\u00e9treos. Un nan\u00f3metro es un punto m\u00e1gico en la escala dimensional con propiedades qu\u00edmicas y f\u00edsicas espec\u00edficas y diferenciadas de los materiales en escala bulk.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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Nanorestore
https:\/\/www.ctseurope.com\/en\/<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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En el mercado existen varios productos comerciales para la consolidar rocas carbonatadas como por ejemplo Nanorestore\u00ae y CaLosil\u00ae. La aplicaci\u00f3n de estos consolidantes est\u00e1 supeditada tambi\u00e9n a los agentes extr\u00ednsecos e intr\u00ednsecos que pueden alterar, de alguna manera sus propiedades espec\u00edficas, humedad relativa, tiempo de exposici\u00f3n, temperatura\u2026 se deben tener en cuenta en las aplicaciones para obtener el mejor rendimiento. El Grupo de Petrolog\u00eda Aplicada a la Conservaci\u00f3n del Patrimonio del Instituto de Geociencias (CSIC-UCM) ha evaluado el resultado y la posterior estabilidad de estos dos productos en soluciones coloidales alcoh\u00f3licas. Se ha determinado, por ejemplo, la presencia de portlandita en los productos con mayor concentraci\u00f3n (5g\/l) y cierta ordenaci\u00f3n preferencial en los cristales formados. En cambio en el producto menos concentrado (1,5g\/l) los cristales no est\u00e1n agregados y no presentan una \u00fanica direcci\u00f3n de crecimiento.<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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(Derecha) Material consolidado con CaLosil
https:\/\/ibz-freiberg.de\/produkte<\/p><\/div>\n\t\t\t<\/div>

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La humedad relativa es tambi\u00e9n es un factor determinante a la hora de aplicar estos productos consolidantes, el proceso de carbonataci\u00f3n en distintas condiciones de humedad se manifiestan de manera diferente con distintos h\u00e1bitos cristalinos y velocidades de crecimiento tambi\u00e9n desiguales.<\/p>\n

La difracci\u00f3n de rayos x es la herramienta que permite identificar estas variaciones durante los procesos de carbonataci\u00f3n teniendo en cuenta los distintos par\u00e1metros: concentraci\u00f3n, humedad relativa, temperatura y tiempo de exposici\u00f3n. Por ejemplo, despu\u00e9s de 14 d\u00edas con una humedad del 54% y una concentraci\u00f3n de 20g\/l no hay presencia a\u00fan de carbonatos y s\u00f3lo se identifica portlandita, en cambio si la concentraci\u00f3n es de 1,5g\/l se ha producido la carbonataci\u00f3n pero el producto aun no es estable. Con una humedad relativa del 90% y a concentraciones m\u00e1s bajas (1,5g\/l) es mucho m\u00e1s r\u00e1pida la formaci\u00f3n de la calcita.<\/p>\n

Hay otros factores que pueden influir en el proceso de carbonataci\u00f3n de los productos consolidantes a base de nanoparticulas, se ha determinado que el CO2 del ambiente y la presencia de agua (liquida o vapor), pueden acelerar los procesos de crecimiento de las distintas fases minerales.<\/p>\n

Las pruebas para valorar la idoneidad de estos tratamientos consolidantes necesitan siempre de una caracterizaci\u00f3n completa de los materiales p\u00e9treos a tratar y una determinaci\u00f3n de su posterior comportamiento y propiedades ante los tratamientos de consolidaci\u00f3n.<\/p>\n

El empleo de la nanotecnolog\u00eda ha permitido ajustar las caracter\u00edsticas y propiedades de un material ya conocido mejorando sensiblemente sus cualidades. La transformaci\u00f3n del hidr\u00f3xido de calcio en carbonato c\u00e1lcico dentro del material p\u00e9treo, adem\u00e1s de consolidar la roca, consigue mejorar su sistema poroso y su influencia sobre las propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas. Con un material compatible qu\u00edmicamente con la roca consolidada, mejoramos a la vez una mayor resistencia a su principal agente de alteraci\u00f3n: el agua.<\/p>\n

A pesar de todo esto es necesario ajustar siempre las metodolog\u00edas y ambientes de aplicaci\u00f3n para que las intervenciones est\u00e9n validadas y no aceleremos los procesos de deterioro de los materiales que queremos proteger. Cualquier nueva tecnolog\u00eda tienen que ser escrupulosamente investigada y contrastada por investigadores y conservadores.<\/p>\n