curso química aplicada a la restauracion

Curso senuprese ricial

"Física v üuimica de la limpieza de objetos Patrimoniales"

preservados si se encuentran en objetos antiguos. Los conservadores se enfrentan, frecuentemente, a la necesidad de remover materiales que son considerados suciedad sin retirar, al mismo tiempo, otros que deben quedarse donde se encuentran.

Cuando hablamos de suciedad, puede ser que se trate de materiales que, con el correr del tiempo, se fueron depositando sobre la superficie de un objeto, penetrando sus poros y grietas. Por el contrario, la suciedad que es producto de alteraciones de las sustancias, que forman el objeto en cuestión, tiene su origen en reacciones químicas entre los materiales de este objeto y sustancias presentes en el medioambiente. Esta distinción tiene su fundamento en las ideas de mezclas físicas y de compuestos químicos y nos permite hablar de dos clases de suciedad: m a t e r i a l e s d e p o s i t a d o s s u p e r f i c i a l m e n t e (soldaduras, adhesivos, hollín, etc.) y p r o d u c t o s d e la alteración d e l o s m a t e r i a l e s o r i g i n a l e s ( corrosión de los metales, pátinas, oxidación de la celulosa, etc.).

El polvo depositado sobre un cuerpo es una mezcla de fragmentos de piel humana y de animales, fibras textiles, partículas de carbón, grasas provenientes de la combustión incompleta de hidrocarburos, microcristales de sales dispersos en el aire o depositados en los restos de piel, cristales de óxido de silicio (arena), hongos y microorganismos, etc. Muchas de estas suciedades son higroscópicas y esto favorece el crecimiento de mohos o incrementa el poder corrosivo de las sales, mientras que los microorganismos pueden atacar objetos realizados con materiales orgánicos.

Cuando la suciedad es producto de alteraciones químicas, al intentar quitarla, se retira al mismo tiempo parte del objeto original con lo que se altera la superficie del mismo.

Limpieza y estabilidad química

El mayor objetivo de todo tratamiento de conservación de un bien mueble es incrementar su estabilidad química. La limpieza es uno de los momentos más importantes en el proceso de estabilización de un objeto. También es necesaria como paso previo a toda intervención o tratamiento más profundo.

Hay varias cuestiones a tener en cuenta cuando se decide un tratamiento de limpieza. Algunas se resuelven con la descripción de la naturaleza de la suciedad. Pero otras se relacionan con cuestiones éticas y de estudio histórico. La ciencia puede ser útil para explicar las consecuencias de los tratamientos de limpieza, ayudando a tomar decisiones sobre las acciones a seguir en un tratamiento determinado.

Frente a un objeto sucio es necesario preguntarse:

¿Por qué limpiar? ¿Es suciedad? ¿Solamente en una proporción o en su totalidad? ¿Está produciendo daño?

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¿Puede el objeto soportar ser limpiado? ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de! objeto y de la suciedad? ¿Cómo se puede afectar a la suciedad sin afectar al objeto?

¿Cuáles serán los efectos de la limpieza? ¿Cuál será el aspecto del objeto después de la limpieza? ¿La estabilidad de! objeto está afectada? ¿Con qué frecuencia es necesario limpiar el objeto en el futuro?

¿Cómo se puede limpiar el objeto? ¿Es el tratamiento adecuado? ¿Cómo actúa el tratamiento? ¿Es el tratamiento seguro para el que lo realiza y para ei objeto? ¿Cuándo detenerse?

¿Qué sostiene la suciedad en su lugar?

El polvo puede estar débilmente adherido a la superficie o mecánicamente atrapado en los intersticios que ofrecen los poros de un objeto o atrapado entre las fibras como las textiles. También, ei polvo puede estar adherido por fuerzas de atracción electrostáticas.

Cuando dos materiales son frotados, las fuerzas de fricción pueden arrancar electrones de la superficie de uno de estos materiales hacia la superficie del otro. La superficie que gana electrones se carga negativamente y la que los pierde, lo hace positivamente. Que una superficie se vuelva positiva o negativa depende de la naturaleza se los materiales que se frotan. Pero ambos tipos de cargas atraen las partículas de polvo.

La superficies cargadas eléctricamente atraen el polvo porque la partículas de polvo poseen electrones que pueden ser desplazados, con lo que la partícula se transforma en dipolos con una región positiva y otra negativa.

Si una superficie se encuentra cargada, por ejemplo, en forma negativa atraerá a las regiones positivas de las partículas de polvo.

La atracción entre la superficie cargada estáticamente en forma negativa y la región positiva de las partículas polvo es más fuerte que la repulsión con la región negativa que está más alejada.


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Una vez que una superficie se ha cargado eléctricamente no hay forma de impedir que el polvo se deposite sobre ella. Intentar remover el polvo frotando no resulta porque más fricción sólo logrará incrementar las cargas electrostáticas. La pregunta es cómo eliminar las cargas o si es posible no generarlas.

Los materiales se pueden clasificar en a i s l a d o r e s o en c o n d u c t o r e s . En los aisladores no es posible que los electrones se desplacen mientras que en los conductores esto sí ocurre.

Es un hecho familiar que los metales son buenos c o n d u c t o r e s . En los metales, algunos electrones están repartidos alrededor de los átomos y están listos para moverse a través del sólido. El movimiento de los electrones en una dirección constituye la corriente eléctrica.

En los materiales sólidos, en los que los electrones están formando un ion o una molécula, no puede ocurrir tan fácilmente esta transferencia de electrones. En estos casos no hay movimiento de cargas. Por lo que ninguna corriente es conducida. Estos materiales son a i s l a d o r e s . Es importante recordar que la corriente eléctrica no sólo se produce por movimiento de electrones. Los iones también transportan cargas si pueden moverse. Los sólidos cristalinos están formados por arreglos de iones, donde se alternan ios positivos con los negativos formando extensas redes. Cuando un sólido de este tipo es disuelto en un líquido, los iones pueden moverse y pueden transportar su carga con ellos. La moléculas de los gases también pueden ionizarse y conducir corriente eléctrica, como ocurre en los tubos fluorescentes.

Cuando un cable eléctrico es conectado a una batería, el borne positivo de ésta atrae electrones, mientras que el lado negativo libera el exceso de electrones dentro del cable^ El voltaje de la batería indica la fuerza con que estos electrones son impulsados a través del cable. La batería se descarga cuando los electrones en exceso de un lado se equilibran con los que están en defecto en el otro.

r Cuando se pule un objeto y se generan cargas eléctricas ocurre algo similar que con las baterías. Los objetos forman los equivalentes de los bornes negativos con un exceso de electrones, y el paño de limpieza se comporta como el borne positivo. ¡

Tanto aisladores como conductores pueden cargarse electrostáticamente. Un aislador puede ser cargado por frotamiento, quedando las cargas en el lugar donde fueron producidas. Mientras que en los conductores las cargas producidas del mismo modo se distribuyen por todo en cuerpo por conducción, alejándose las cargas unas de otras tanto como sea posible. La Tierra es un buen conductor en su totalidad ( posee una gran cantidad de iones disueltos en su superficie) y si un metal es conectado a tierra, las cargas se dispersan en su superficie descargándose el cuerpo. Cuando el metal está aislado, las cargas quedan en él Como ocurre con los automóviles que están aislados por las gomas y en algunas situación se descargan a través de nuestro cuerpo.


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Los metales son fáciles de descarar por difusión, los aisladores no. La dificultad reside en la imposibilidad de que las cargas eléctricas se muevan a lo largo de la superficie. Esto significa que cada punto del cuerpo debe ser conectado a tierra, no solamente uno. Para ser efectivo el conductor debe cubrir toda la superficie cargada. Como cubrir toda la superficie de un objeto es imposible, se debe buscar otro procedimiento para dispersar las cargas.

En ambientes húmedos los problemas de estática son menores. Esto es así porque una capa de agua conecta el cuerpo con la tierra, lo que es suficiente para descargar el cuerpo. Si bien el agua pura es mala conductora de la electricidad, una capa delgada de agua en la superficie no es pura y puede contener iones disueltos que descarguen el cuerpo.

Las uniones químicas y la suciedad

Hay tres tipos de uniones entre átomos. Las uniones iónicas, las covalentes y las metálicas. Estos tipos de uniones son denominadas uniones primarias y todas producen fuerzas muy intensas entre los átomos. Las reacciones químicas producen cambios en los patrones de las uniones primarias entre átomos.

También hay fuerzas que mantienen unidas las moléculas entre sí. Estas fuerzas se denominan uniones secundarias y son más débiles que las uniones primarias. Son estas fuerzas las que explican cómo se mantienen unidas ¡as moléculas de los materiales sin que se produzcan rearxrorresquímicas y e n p a r t i c u l a r cómo l a s u c i e d a d s e a d h i e r e a l o s o b j e t o s .

F u e r z a s d e un d i p o l o La moléculas con uniones covalentes que contienen oxígeno pueden tener

sus electrones distribuidos de modo que ei oxígeno se encuentra cargado ligeramente en forma negativa. Aunque la molécula es en su totalidad eléctricamente neutra (carga cero), una reglón de la misma es ligeramente positiva y otra, ligeramente negativa.

Las moléculas cargadas de este modo se llaman d i p o l o s . La sustancia se llama p o l a r si sus moléculas son dipoios y n o p o l a r e s en caso contrario.

U n i o n e s p u e n t e d e hidrógeno Esta unión resulta de la atracción entre un átomo de hidrógeno unido

covalentemente con otro átomo muy electronegativo1, como es el caso del átomo de oxígeno, formándose un dipolo muy fuerte. El agua es un ejemplo de este tipo de moléculas. La fuerza de este tipo de enlace es la principa! causa de las propiedades singulares y únicas de! agua.

U n i o n e s d e L o n d o n La unión por fuerzas de London se produce entre moléculas, sean o no

polares, o átomos, en el caso de sustancias monoatómicas. Son el resultado de

1 La electronegatividad mide la intensidad con que un átomo puede atraer electrones.


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corrimientos momentáneos en la simetría de la nube electrónica de una molécula o de un átomo provocando una polarización transitoria. Cuando hay una gran cantidad de moléculas juntas, esto origina fuerzas atractivas que las mantienen unidas en forma débil. Las moléculas de la parafina se mantienen unidas de esta manera. También son la causa de que las ceras se adhieran a los objetos.

La suciedad superficial se mantiene adherida a los objetos por alguna de estas tres formas de uniones secundarias. Los problemas de limpieza están relacionados con la fuerza con que las partículas de poivo se adhieren a los objetos y las fuerzas de cohesión con que las moléculas del objeto se encuentran unidas entre si. Obviamente, si el polvo está adherido débilmente a un objeto con gran cohesión interna, será fácil limpiarlo sin provocar daños (salvo que el material sea muy poroso). Si las adhesión de la suciedad es muy fuerte, respecto de la cohesión interna del cuerpo que se quiere limpiar, se presenta un problema difícil de resolver.

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'Física v Química de la limpieza de objetos Patrimoniales"

C l a s e 1

G u í a 1

C o m e n z a n d o a v e r d e o t r o m o d o a l g u n a s c o s a s

/Estamos c a m b i a n d o l a tierra d e l u g a r ! De un publicidad televisiva de los años 60 del siglo XX

En esta guía les proponemos una breve actividad a realizar en la cocina o donde se encuentren más cómodos.

Materiales • Una birome o un peine en su defecto. • Una paño de lana (la manga de un pulóver viene bien). • Trocitos lo más pequeños posibles de papel

Disponga sobre una superficie de madera los trocitos de papel.

Frote el cuerpo de la birome fuertemente con el paño de lana.

Acerque, sin tocarlos, la birome a los trocitos de papel.

Describa qué ocurrió.

¿Cómo puede explicarlo sucedido utilizando la lectura de la ficha 1?

Ahora trate de descargar la birome.

Describa cómo lo hizo.

Pruebe nuevamente con los trocitos de papel sin frotar con el paño de lana. ¿Hay alguna región de la birome que no se haya descargado?

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Curso semipresericial

a v Química de la limpieza de objetos Patrimoniales"'

C l a s e 1

Recapitulación personal y Prueba e¿ ?ejo

1) Realice un breve resumen de la ficha 1.

2) ¿Qué sucedería si intento retirar de un mueble lustrado una cinta de papel engomada? ¿Explique lo que ocurriría utilizando argumentos de la lectura?

3) ¿Ocurriría io mismo si la cinta está adherida a un papel?


Curso semipresencial Física y química

Alumno: CECILIA MERCEDES SABBATINI ¿Cómo está Cecilia? Un gusto trabajar con ud, Yo cómo verá siempre atrasado en mi correspondencia. Veamos su trabajo Guía 1 A c t i v i d a d de birome y papeles

La superficie de la lapicera se carga por fricción positivamente, quedando la carga eléctrica solo en el lugar donde solo se ha frotado con el paño. Esto indica que el cuerpo de la birome es aislador primero por tratarse de un plástico y segundo porque las cargas no se desplazan sino que quedan con estática en el lugar donde se ha practicado la fricción, donde al mismo tiempo se demuestra la ausencia de movimiento eléctrico en todo el cuerpo del objeto, en Este caso la birome. Para realizar la descarga existen dos posibilidades inmediatamente cargada la birome, se puede dejar caer a una altura no muy grande y los papeles se desprenden, o, dejar unos minutos sin quietos ambos materiales que el desprendimiento es automático, donde las cargas vuelven a estabilizarse. Excelentes respuestas Recapitulación personal y prueba espejo: 1- Se denomina suciedad al conjunto de materiales que no forman parte original del objeto. Pero esto es ambiguo, ya que en objetos muy antiguos la misma suciedad ya forma parte del objeto (sea por porosidad o grietas) y su remoción implica la pérdida de material por lo que se hace necesaria su existencia. Es por ello que a la hora de efectuar una limpieza hay que evaluar la naturaleza de las partículas, la estabilidad química del objeto, su historia, el respeto por su integridad (ética) y las consecuencias de dicho accionar, más si tenemos en cuenta que esta puede ser superficial o alterar su originalidad. Muchas de estas partículas son higroscópicas y favorecen el crecimiento de hongos o la corrosión de sales, siendo la atracción electrostática la principal causa de dicha adherencia y sus uniones1 las que mantienen a la suciedad en determinados sitios del objeto. Las cargas eléctricas son determinadas por la naturaleza de los materiales, estos pueden ser Aisladores, donde no hay movimiento eléctrico y la carga queda en el lugar o, Conductores en el caos de los metales, donde al desplazarse se distribuyen uniformemente en toda la superficie como la Tierra. Por ejemplo. No hay que olvidarse que de acuerdo al tipo de adhesión, el retiro de suciedad será sin daño, o de difícil remoción con pérdida de material original. 2- El lustre es parte del objeto actuando como acabado y protector de la superficie. La presencia de una cinta engomada implica al ser retirada arrastrar solo parte del lustre, esto varia de acuerdo al tiempo er que estuvo adherida (días, meses, años) y exceptuando que la madera no presente deterioros no se perdería materia prima, si se observaría una marca en la sup. del lustre. No obstante al ser retirada la cinta, quedara sobre el lustre partículas de adhesivo que deben ser removidas sino estas atraerán aún más panículas que se irán depositando en su superficie. 3 - La cinta sobre el papel al ser retirada si arrastra y se pierde material original. Ya que la goma penetra en los poros del papel y se adhiere internamente (no superficial como el otro caso). En casos donde la adhesión de la cinta lleva años, es muy difícil retirarla sin que se pierda parte integra donde estuvo la cinta del material, ( ya no solo con rasgaduras o capas del mismo papel). En este caso se me hace muy difícil establecer que tipo de unión es la que se da entre papel - cinta, ya que la cinta es aislante y el papel tiene cargas eléctricas negativas. Muy buen resumen Llegamos al final nos vemos pronto. Mario

Entre estas se encuentran las primarias que son uniones iónicas, covalentes o metálicas. Secundarias son más débiles sin reacciones químicas, fuerzas Dipolo, unión puente hidrogeno, unión de London.

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Clase 2 Ficha 2

Limpieza mecánica

Contenidos temáticos

• Efectos de !os métodos mecánicos usados en conservación, • La iimpieza mecánica • E¡ concepto de energía,

introducción L a t i e r r a i i g e r a m e n t e a d h e r i d a a l o s o b j e t o s d e

h u e s o o m a r f i l p u e d e q u i t a r s e r a s p a n d o c o n u n i n s t r u m e n t o p u n z a n t e . , .

L a conservación d e l o s b i e n e s c u l t u r a l e s U N E S C O

Si uno recorre las páginas de los libros dedicados a temas de conservación de bienes muebles, se encuentra con que, en la mayoría de los temas, sean piedras, metales, textiles, etc. se dedica un apartado a los métodos mecánicos de limpieza, generalmente llamados métodos en seco.

Las ventajas de estas técnicas de limpieza, a diferencia de los métodos químicos, están dadas por el hecho de que no se agrega nada que pueda provocar algún cambio en los materiales de los objetos tratados. Los métodos químicos, por lo general, buscan disolver la suciedad o provocar algún tipo de reacción química con ella.

Los solventes pueden introducir más profundamente la suciedad en los poros del material con que está hecho el cuerpo bajo tratamiento. El agua puede hinchar los materiales higroscópicos o iniciar procesos de corrosión en metales. A estas cuestiones se le puede agregar que el conservador se puede exponer a materiales tóxicos.

Si bien la última afirmación hecha en el párrafo anterior es frecuente al utilizar compuestos químicos, en las operaciones con herramientas mecánicas es necesario utilizar, en muchos casos, protectores oculares o para la piel y pulmones del operador,

Colisiones y limpieza

Cuando se pasa un cepillo, se utiliza un cincel, se lija una superficie, se utiliza una aspiradora, o se recurra a vibraciones ultrasónicas se busca que estas herramientas o máquinas provoquen colisiones con la suciedad. Estas

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colisiones producen fuerzas que arrancan la suciedad del lugar en que se encuentra, al romper e! contacto de ésta con el objeto. Toda técnica de limpieza mecánica consiste sencillamente en esto.

En este proceso es necesario controlar las fuerzas para evitar dañar ei bien bajo tratamiento.

Para seleccionar el procedimiento mecánico de limpieza es conveniente tener en cuenta:

- Las propiedades mecánicas de! objeto: dureza, flexibilidad, rigidez, elasticidad, etc

- La firmeza de la adherencia de la suciedad, que depende del tipo de unión secundaria entre ambos cuerpos: puente de hidrógeno, dipoio -dipolo, electrostática, fuerzas de London, etc.

- Es la suciedad fácil de fracturar (quebradiza) o resistente a la misma (tenaz).

Las diversas técnicas de limpieza mecánica se pueden agrupar en cuatro tipos distintos de procedimientos:

- Los aplicables a polvos; cepillos, pinceles, plumeros, paflos, etc. - Las utilizadas en capas de sólidos adheridos al objeto producto de

corrosión o adherencia en capas firmes7~c7ñceles, cuchillos, punzones, etc,

- Los métodos de abrasión,: limas, lijas, piedras de pulir, pastas abrasivas, arenadores, taladros, etc.

- Las vibraciones; Taladros, percutores, vibradores ultrasónicos, taladros "Tínfasonicos de densita, etc.

Cepillando o frotando

El polvo es un tipo de suciedad que no se adhiere muy firmemente a la superficie de los objetos y sus partículas no se encuentran muy cohesionadas entre sí. Esto hace que sea relativamente sencillo retirarlo con cepillos, plumeros pinceles, aspiradoras o paños. Pero estas técnicas presentan ciertas dificultades a tener en cuenta. Es común ver cómo plumas, cerdas, pelos, o fragmentos de tela quedan enganchados en superficies astilladas aunque, al principio, ésas eran imperceptibles; lo que puede provocar roturas, al intentar retirarlas de los lugares donde se encuentran agarradas. Por otra parte, ¿dónde va a parar el polvo puesto en movimiento?

Las aspiradoras resuelven estos problemas en parte, ya que retienen el polvo en una bolsa. Estos artefactos producen una corriente de aire sobre los objetos que arrastra las partículas de polvo, pero también partículas del objeto que se quiere limpiar, si éstas no están muy firmemente adheridas al mismo. El caudal de estas máquinas viene regulado de fábrica; pero puede modificarse utilizando distintos tipos de bocas de captura. La corriente de aire se puede controlar usando diámetros adecuados, cuanto mas pequeños sean, mayor será ¡a velocidad de la corriente de aire. Otro modo de controlar esta corriente de aire es alejando o acercando la bocas de captura.

Cuando el polvo se ha puesto en movimiento, si el material del objeto es más blando que las partículas de polvo, se pueden provocar arañazos o

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raspaduras sobre la superficie del primero, sobre todo si se trata de polvo arenoso.

El pulido con paños también es utilizado para quitar el polvo depositado sobre la superficie de los cuerpos. Esta técnica de limpieza puede provocar daños de tres maneras diferentes: por abrasión, al arrastrar partículas de polvo como arena; al generar electricidad estática, que atrae a las partículas de polvo que están próximas a la superficie del objeto; o el encerado de las superficies que, ai generar una delgada capa grasosa, adhiere el polvo con más firmeza.

Métodos de percusión

Los metales suelen cubrirse de una capa firmemente adherida a su superficie producto de la corrosión o la oxidación. También en las piedras se suelen formar eflorescencias similares a microscópicas estalactitas o crescencias cristalinas. En la limpieza de este tipo de suciedad se utilizan cinceles, cuchillos, punzones, etc. Estos métodos consisten en retirar la costra producida sobre el objeto de a poco, pedazo por pedazo. La técnica más adecuada es comenzar por los bordes de la capa de suciedad y colocando la herramienta en forma vertical.

•

a * r

a) Punzón en buena posición y ángulo conveniente b) Punzón en mala posición y ángulo correcto. c) Ánguio y posición incorrectos dei punzón. Según "La conservación de antigüedades y obras de arte" de H, J . Plenderleith

Las propiedades mecánicas del objeto, respecto de la costra a retirar, son fundamentales en este tipo de intervención. También hay que tener en cuenta el grosor de la capa adherida, ya que una capa muy fina no puede ser retirada de este modo.

Si se aplica una fuerza de 500 gramos sobre un punzón cuya punta tenga una superficie de 5 milésimas de milímetro ejercerá una presión de muchas toneladas por cm 2 Un punzón es por lo tanto, una herramienta muy potente. El operador debe tener paciencia y proceder lentamente en este tipo de trabajo.

Lijando y raspando

La abrasión es producto de la acción simultánea de muchas filos cortantes. Las herramientas de este tipo son numerosas y diversas: limas, lijas, piedras de diversas granulometrías planas o circulares, pastas de pulir, arenadores etc. También suelen utilizarse gomas, gomas en polvo o trozos de miga de pan ligeramente fermentadas.

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Desde el punto de vista de la ciencia, no hay diferencia entre raspar y pulir. En definitiva solamente se trata de una diferencia de tamaño en ei raspado.

Los factores a tener en cuenta son: - La dureza relativa entre el abrasivo y el objeto, ya que si el abrasivo es

menos duro que el objeto no producirá ninguna modificación en la superficie. Pero el objeto puede no tener una dureza uniforme a lo largo de toda su superficie y el abrasivo puede ser variable también. Oiro detalle a tener en cuenta es la dureza de la costra, si esta es menor que la del objeto no hay problema pero por lo general no es así. Consecuentemente ios granos abrasivos son elegidos por su dureza relativa: arenas, carborundum u óxidos de aluminio.

- Los abrasivos vienen en diferentes tamaños desde los grueso para comenzar el trabajo y los finos para finalizarlos.

- El calor resultante de la fricción entre las superficies durante ei proceso de abrasión. Generalmente se utiliza agua, aceites para disminuir el calor producido y también se los utiliza como lubricante, para disminuir la capacidad de raspado de los abrasivo utilizados.

- La abrasión con gomas o polvos de goma en la limpieza de papel es realmente un proceso diferente, ya que la acción de la goma es de adherirse a la suciedad tirando de ella y desalojándola de su lugar. Lo que evita que se vuelva a depositar.

Vibraciones

Otro modo de limpieza es a través de herramientas que producen vibraciones deslocalizando las partículas de suciedad. La oscilación de la corriente eléctrica alterna es utilizada en ciertas herramientas para producir vibraciones en puntas de diferente tamaño para limpiar o grabar.

La limpieza ultrasónica también utiliza vibraciones. Las vibraciones producen ondas sonoras dentro de un recipiente con agua o algún solvente. Las ondas provocan zonas de compresión y expansión dentro del líquido. Si esta secuencia de compresión y expansión es rápidas, se produce un fenómeno llamado c a v i t a t i o n que son como burbujas pequeñas (burbujas ultrasónicas) que producen una acción de "cepillado". Puede pensarse como una abrasión, donde las partículas abrasivas tienen el tamaño de una molécula.

Limpieza y energía

La física y la química proveen explicaciones sobre cómo es la materia y cómo se producen cambios en ella. Las ideas de cambio o estabilidad en la materia están relacionadas con ei concepto de energía.

El intercambio de energía en los distintos procesos que sufre la materia es lo que produce dichos cambios.

La energía es definida por la física como la capacidad de un sistema de producir trabajo. Entendiendo como sistema a una parte dei universo sujeta a nuestro estudio.

La energía de un sistema material puede manifestarse como;

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- Energía potencial, determinada por su posición en un campo de fuerzas externo: gravitacjonal, eléctrico, químico, etc, Por ejemplo, un matulo tendrá más energía cuando se lo deje caer sobre un clavo desde mayor altura. El trabajo será la distancia que se desplace el clavo por efecto de la fuerza que el martillo aplieó sobre dicho clavo, ¡a que será mayor cuando se deje caer, el martillo, desde una posición que esté a mayor aitura que otra.

- Energía cinética, este tipo de manifestación de la energía depende de la velocidad con que un cuerpo se mueva y de la masa dei mismo. Volviendo ai martillo del ejemplo anterior, cuanto más rápido se mueva el martillo mayor será la fuerza con que golpea un clavo, por lo que mayor será el trabajo que realice al golpear el clavo ya que de desplazará una distancia más grande. Ahora, si la masa del martillo es más grande que la de otro martillo, aunque viaje a la misma velocidad, mayor será la energía que posea,

- Energía de la masa en reposo, es la energía que se liberaría si la materia fuese convertida en energía. Esta forma de energía escapa a los fines de este curso.

Todas las formas de energía son convertibles unas en otras. Si analizamos el cambio de energía en el caso del martillo, vemos que si

se lo sostiene a una determinada altura tendrá acumulada una determinada cantidad de energía potencial debido a su peso. Al dejarlo caer esta energía potencial se transformará en movimiento de la cabeza del martillo, o sea se transformará en energía cinética.

Guando una persona se frota las manos la energía cinética se transforma en calor, ya que éstas se calientan.

Una de las características es que la energía total de un sistema se conserva. En el caso del martillo al dejarlo caer, la suma de la energía cinética más la energía potencial es siempre la misma a medida que éstas van cambiando.

Todos los métodos de limpieza mecánica se basan en colisiones entre la herramienta y la suciedad, de modo que la energía que transporta la herramienta al estar en movimiento se transforme en trabajo mecánico que desplaza la suciedad de su lugar. La tarea del operario es controlar la cantidad de energía con que dotara a la herramienta de modo de no dañar el objeto sobre el que esta operando.

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Clase 2

Guía 2

Simulando el método de percusión

Materiales • Lina papa cruda sin cascara. • Un cuchillo. • Una tabla de madera. • Un clavo grande. • Un martillo.

Experiencia 1

Corte la papa en rodajas gruesas. Elija las que tiene ambas caras planas.

Coloque una de las rodajas sobre la tabla de madera apoyando una de sus caras.

Con el cuchillo en forma vertical y muy próximo a uno de los bordes empuje hacia debajo de modo de quitar un pedazo pequeño, ¿ O A ^ ,

Repita la misma operación, pero esta vez colocando el cuchillo en el centro de la rodaja de papa, u O** f i a ^ ^ j ^

Nuevamente repita la operación, colocando el cuchillo en forma oblicua a la cara de la rodaja de papa. _ C.<o|^,-,, r y p s / / v - A

Describa lo que ocurrió en eada caso. ¿Puede relacionarlo con el dibujo de la página 3?

Experiencia 2

Coloque otra rodaja de papa sobre la tabla. Apoye el clavo sobre la c a r a - « 2 * ^ de la papa en forma vertical y apoye la cabeza del martillo sobre la cabeza del clavo.

Eleve la cabeza del martillo unos cinco centímetros y déjelo caer sobre la cabeza del clavo.

Apoye el clavo nuevamente en forma vertical dejando caer la cabeza dei martillo sobre la del clavo, esta vez desde 10 centímetros de altura.

Describa lo que ocurrió en cada caso.

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Curso semipresenciaí

Clase 2

Recapitulación personal y prueba espejo

Realice un resumen de la ficha 2.

Trate de describir los cambios de energía en la experiencia 1.

sj Describa una actividad de limpieza a la que esté habituada / o, en ios términos de lo visto en la ficha 2.

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Guía2: Experiencias Método de Percusión Exp- 1-En el primer paso, se produce un corte con retiro de materia, (la papa) en uno de los bordes, el esfuerzo fue mínimo y no hubo movimiento de la materia en cuestión. En el segundo paso, ya se presentó una dificultad, el hecho de que fuese el medio impedía desgarrar y retirar parte de la materia, por lo que luego de una gran movimiento del cuchillo sobre la papa, y esta a su vez no permaneció quieta se pudo desgarrar y perforar. Ya en el tercer paso, al colocar el cuchillo en forma oblicua el corte se efectuó sin dificultades sin otros movimientos. En que se relaciona con la figura tres del apunte, en que al tener mayor ángulo el elemento cortante sobre la superficie a tratar mayor es la capacidad de corte y retiro de material, ya que la fuerza no recae solo en la punta de modo vertical descendente, sino que está dispuesta en el mismo modo en toda la superficie. Exp.- 2; En este caso, la primera opción de 1 martillo a los 5 cm., al caer hace que el clavo se hunde la sup. y llegue a tocar la madera, mientras que mayor distancia, ( 10 cm.) no solo la velocidad de caída varía, sino también la intensidad del golpe repercute de otro modo en la superficie, en este caso, y tras efectuar dos veces la misma operación se obtuvo hundimiento y adhesión del clavo a la madera, y en otra instancia partición de la superficie en varios trozos. En esta segunda experiencia se trato de energía cinética.

1-Resumen Ficha 2 RECAPITULACION PERSONAL Y PRUEBA ESPEJO: La limpieza en seco es mas eficiente en el sentido de que no agrega elementos que agredan W a materia original, mientras que los químicos no solo producen algún tipo de fricción, sino que mientras, disuelven la suciedad introducen profundamente mas suciedad en los poros. La suciedad se quita asi por fuerzas de colisión., al romper la partícula el contacto con la superficie a la que esta sujeta. El polvo es la partícula mas común, que de acuerdo a su grado de cohesión pueden ser de fácil o difícil remoción, peor muchas veces el movimiento se genera para retirarlo provoca arañazos o raspaduras en sup. Astilladas. Lo mismo sucede con las superficies donde este es depositado arrojando como consecuencias:

• daño por abrasión • generar electricidad estática • Sup. Enceradas, capas grasosas y adherencias firmes.

Métodos aplicables: • Percusión, abrasión, producto acción simultánea de muchas fibras cortantes, se inicia por los

bordes y se retira costra por costra. • Raspado-pulido dureza relativa, depende del grano abrasivo, ya que el objeto no tienen en toda la

sup. La misma dureza. » Vibración, Limpieza ultrasónica, Oscilación de corriente alterna, dislocan partículas

La energía es la capacidad de una sustancia de producir trabajo. • Potencial, trabaja con campo gravitacional, eléctrica y química. • Cinética; velocidad que se mueve entre el objeto y su masa. • Masa en reposo: energía que se libera si la materia se hace energía.

2- Cambios de energía experiencia 1 De acuerdo a lo observado en la experiencia 1 podría tratarse de energía mecánica aplicada sobre la papa, con un objeto cortante en este caso un cuchillo, al cortarse se transforma la superficie liberando energía Potencial. 3- Tipo de limpieza habitual Depende de la suciedad a retirar y de la materia prima original. Por lo general el primer paso es la limpieza mecánica, con pincel en seco, brocha o aspiradora. Pocas veces utilizo paños o trapos. Y una vez retirado el polvo, (según que superficie y grado de adhesión se trate) prosigo con método de percusión, principalmente abrasivos, sea lijas, herramientas con superficies filosas y cortantes, hojas de acero, bisturís.

física y química de LA LIMPIEZA DE OBJETOS PATRIMONIALES mayo-jufío de 2006

La limpieza es una de las intervenciones más frecuentes en objetos de valor patrimonial. Si quien limpia desconoce la naturaleza físico - química de ia suciedad y su relación con los objetos sobre los que está depositada, puede causa ríes deterioros graves e irreversibles

CONTENIDOS Y FECHAS DE LAS CLASES 13, 2 7 de mayo 10 y 2 4 de j u n i o 8 y 2 2 de j u l i o

- Naturaleza de la suciedad - Métodos mecánicos de limpieza. - Eí agua en la limpieza. - Acidez y alcalinidad de las soluciones. - B uso de solventes orgánicos. - Reacciones químicas y limpieza.

Profesor: Lic. Mario Mántica Químico. Profesor de Química, Física y Tecnología. Licenciado en Educación por la Universidad de Rosario. Durante 20 años dirigió su taller de restauración de antigüedades (especialidad metales, porcelana y vidrio) Fue Subdirector dei Observatorio Astronómico, Planetario y Museo Experimental de Ciencias de Rosario. Trabaja en la Escuela de MuseoSogía de la Municipalidad de Rosario.

FUNDACIÓN P A T R I M O N I O HISTÓRICO Laprida 563 Rosario

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"Física y Química de ia l impieza de objetos patr imonia les"

Clase 4

Ficha 4

Líquidos, soluciones y solventes


• Propiedades de los líquidos • Las soluciones • El agua • Solventes orgánicos

" C o r r e c t a m e n t e , l a l i m p i e z a d e u n a o b r a p o l i c r o m a d e b e i n i c i a r s e c o n u n a s e r i e d e p r u e b a s p a r a e s t a b l e c e r s i l a disolución d e a q u e l l o s m a t e r i a l e s a r e m o v e r ( u n b a r n i z e s p e s o o c u a l q u i e r s u s t a n c i a fumógena s u p e r f i c i a l ) p u e d e s e r u n p r o c e s o físico, físico - químico o n e t a m e n t e químico, *

P a o l o C r e m o n e s i

Los líquidos

La materia en nuestro planeta se encuentra en tres estados fundamentales: sólido, líquido o gaseoso. Los materiales con que están hechos los bienes culturales muebles, que conforman el patrimonio de una cultura, son mezclas materiales en la que se encuentran presentes estos tres estados, en mayor o menor medida,

Los líquidos son aquellos que, juntamente con los gases, tienen la capacidad de fluir por lo que se los considera f l u i d o s . A diferencia de ios gases, los líquidos tienen superficies límites bien definidas.

Los líquidos presentan propiedades físicas como la v i s c o s i d a d , ia v o l a t i l i d a d o la tensión s u p e r f i c i a l , etc. y químicas, como ia capacidad de d i s o l v e r determinadas sustancias y otra no.

Estas propiedades, se explican por la existencia de enlaces secundarios entre sus moléculas.

La v i s c o s i d a d determina la capacidad que posee un líquido de fluir (moverse) con mayor o menor rapidez. Por ejemplo; los aceites fluyen con más

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© Fundación Patrimonio Histórico í


"Física v Química de ia limpieza de objetos patrimoniales"

dificultad que el agua que se desplaza más rápidamente cuando la colocamos sobre una superficie plana, respecto de la forma en que lo hacen los aceites.

Si visualizamos los líquidos a nivel molecular podemos ver que ¡as moléculas están lo suficientemente separadas como para pasar unas entre otras. Esto ocurrirá con mayor o menor dificultad, dependiendo de las fuerzas intermoiecuiares generadas por los enlaces secundarios entre ellas, lo que comunicará al líquido mayor o menor fluidez.

En el caso del agua, los enlaces puente de hidrógeno entre sus moléculas hacen que ésta fluya más lentamente que el éter o la acetona, cuyos uniones intermoleculares son más débiles, a pesar de que poseen moléculas más grandes.

Esta capacidad de fluir es importante a la hora de utilizar líquidos en tratamientos de conservación. En algunos casos, es necesario controlarla como ocurre con algunos "removedores" de pintura, como el diclorometano al que se le agrega metilcelulosa para que fluya más lentamente y permanezca más tiempo en la zona a tratar, en lugar eseurrir rápidamente.

Otras dos propiedades a tener en cuenta son la c a p i l a r i d a d y la tensión s u p e r f i c i a l que se encuentran relacionadas. Una molécula, en el interior de un líquido, está completamente rodeada por otras, y la atracción que las demás ejercen sobre ella, es igual en todas las direcciones. En cambio, sobre una molécula, que está en la superficie, se ejercen fuerzas hada el interior del iíquido que son mayores que hacia el exterior, donde hay menos moléculas, ya que hay vapor y aire en estado gaseoso. Este efecto provoca una contracción de esta superficie que genera una película (energía de superficie); a esto se debe que los líquidos formen gotas.

Es un hecho conocido que el agua, cuando cae sobre una tela, forma gotas que dificultan que penetre entre las fibras. Este hecho, que impide la limpieza, se debe a que las fuerzas de cohesión entre las moléculas del líquido son mayores que las de adhesión entre las moléculas de agua y la de las fibras textiles. La función de los jabones y detergentes es debilitar esta propiedad de los líquidos en el caso del agua.

La c a p i l a r i d a d provoca que los líquidos penetren espontáneamente en tubos pequeños (capilares) o en superficies porosas. Este efecto también se debe a la relación entre las fuerzas de cohesión entre las moléculas del líquido y las de paredes de los capilares. Esta forma de penetrar en poros, grietas y capilares permite que los solventes sean transportados a lugares inaccesibles de otro modo, permitiendo la limpieza. Lamentablemente, esto también puede provocar daños, como es el caso del agua que favorece la corrosión, o si se congela, aumenta las grietas al expandirse, provocando fracturas en la superficie del objeto.

La v o l a t i l i d a d de un líquido está vinculada con el secado. Esta volatilidad es la que permite la evaporación y, por consiguiente, el que se seque con mayor o menor rapidez. Está vinculada con la tensión superficial y


"Física v Química de la limpieza de obietos patrimoniales"

con ia viscosidad: un líquido con alta viscosidad y alta tensión superficial es menos volátil que otro con valores más bajos de esas dos variables. Un ejemplo es el caso de la mayor volatilidad del alcohol frente a la del agua.

Las soluciones

Ei estudio de las soluciones tiene gran importancia, ya que la mayoría de las reacciones químicas son reacciones entre soluciones.

Las soluciones son sistemas homogéneos fraccionables, formados por dos o más sustancia miscibles, que no reaccionan entre sí.

Podemos considerar a las soluciones como dispersiones homogéneas, o sea que son mezclas de varias sustancias que tienen el aspecto de una sola.

Cuando la solución está constituida por dos sustancias puras, una de ellas suele hallarse en menor proporción (sustancia dispersa), a ésta se la denomina s o l u t o . La otra es la sustancia dispersante, llamada s o l v e n t e o d i s o l v e n t e .

Los términos soluto y solvente no se aplican cuando la solución consta de igual cantidad de sustancias en el mismo estado de agregación.

Las soluciones tiene propiedades específicas idénticas en todas partes. Su densidad, color, viscosidad, etc. son iguales, cualquiera sea la porción del sistema que se examine. Pero estas propiedades específicas de las soluciones dependen de la relación entre las masas de soluto y solvente. Por ejemplo, si se evapora el agua de una solución de agua y sal, la densidad de ésta aumenta.

Realmente, no es estrictamente cierto que el solvente disuelva al soluto; para que la solución se forme es necesario que interactúen las partículas del solvente con las del soluto.

Las interacciones entre soluto y solvente se producen cuando ei tipo de unión en los componentes de la soluciones es semejante. Si las atracciones entre el soluto y el solvente son debidas a eargas eléctricas permanentes (como las fuerzas existentes entre dipolos o iones ), se establecerá, entonces, una atracción entre soluto y solvente. Tratándose de sólidos iónicos en solución, como el cloruro de sodio, los dipolos de las moléculas de agua originan poderosas fuerzas de atracción electrostáticas, que vencen a las fuerzas de atracción entre los iones. Los aniones cloruro quedan rodeados por moléculas de agua cuyos extremos positivos se agrupan junto al anión cloro. Con los cationes sodio sucede algo similar: son rodeados por el extremo negativo de las moléculas de agua.

Se forman así iones hidratados que se mueven libremente en el seno de! agua.

Si las atracciones entre las moléculas del soluto y las del solvente son del tipo Van der Waal, también se formará solución. Esté es ei caso de las soluciones donde las moléculas son no polares.

Pero, en el caso de diferentes tipos de atracciones entre soluto y solvente (por ejemplo al mezclar partículas eargadas y no cargadas), no se formará solución, en este caso se dice que son no miscibles.



"Física v Química de la limpieza de objetos patrimoniales" El proceso de formación de una solución puede ser endotérmico o

exotérmico. En ambos casos, el estado del soluto es más estable del que tenía antes de disolverse.

Las soluciones pueden presentarse como líquidas, sólidas o gaseosas. Esto dependerá del estado de agregación del solvente.

Solventes orgánicos

Se vio que interacciones entre soluto y solvente se producen cuando el tipo de unión en los componentes de la soluciones es semejante, por lo que es de esperar que para disolver suciedades orgánicas se utilicen solventes orgánicos.

Las sustancias orgánicas se caracterizan por estar formadas principalmente porjcarbono, hidrógeno y oxígeno. El carbono es un elemento que tiene la capacidad de unirse formando largas cadenas. Esto permite que, con un número redueido de elementos, se forme un gran número de sustancias diferentes. Por ejemplo: los hidrocarburos (formados por carbono e hidrógeno), ¡os alcoholes, las cetonas, los éteres y los ácidos orgánicos (formados por carbono, hidrógeno y oxígeno).

Los solventes orgánicos son aquellos compuestos que se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente, como el caso del alcohol etílico, del hexano, de la acetona o del vinagre (ácido acético).

Los solventes orgánicos pueden ser polares o no polares. Los hidrocarburos son no polares, mientras que los que poseen oxígeno en su molécula son polares. Los solventes no polares disuelven suciedad no polar, mientras que los solventes polares disuelven suciedad polar.

El agua como solvente

El agua es un gran disolvente de muchas sustancias, por eso muchas veces al hablar de solubilidad de una sustancia se da por entendido que el solvente es agua. El agua es un disolvente universal, ya que son pocas ¡as sustancias completamente insolubles en ella. Hay algunas sustancias que se disuelve tan poco en agua que se ¡as consideran insolubles, como es el caso del vidrio; sin embargo, el hecho de que sea ligeramente soluble en agua, produce deterioros en los bienes realizados con este material.

El agua es un'sorwrrte polar, ya que su molécula es un dipolo, con lo que disuelve rápidamente la mayoría de las sales o cualquier sustancia polar.

Las grasas son insolubles en agua. Por este motivo, se le agregan aditivos como los jabones y detergentes, que permiten usar agua como solvente de grasas.



"Física y Química de la limpieza de objetos patrimoniales"

Clase 4

Guía 4

Una experiencia sencilla

Materiales

• Alcohol puro (del usado para desinfectar). • Marcador negro • Un vaso o frasco de vidrio. • un papel de filtro de café.

1) Recortar una tira de papel de filtro de unos 2 cm de ancho. 2) A 3 cm de uno de los extremos, tracen una raya con el marcador. 3) Coloquen alcohol en el frasco en cantidad suficiente como para que el

nivel del líquido no llegue a la marca de tinta. 4) Cuelguen de una varillita la tira de papel de filtro, por el extremo opuesto

al que se realizó la marca de tinta, cuidando que no toque las paredes y que el extremo marcado esté sumergido en el alcohol. Recuerden que el nivel del líquido no llegue a la marca de tinta.

5) Observen y describan lo que ocurre. 6) ¿Con qué propiedad de los líquidos asocia la experiencia?

Con el informe del trabajo, enviar una recapitulación personal de la ficha.


Curso; limpieza de los objetos Patrimoniales Alumno; sabbatini Cecilia Mercedes Clase N° :4 Guía: Experiencia del papel filtro

Inicialmente el papel absorbió el alcohol que fue ascendiendo al punto de tocar la tinta y correrla primeramente hacia los costados como eflorescencia y luego la elevó a unos 7 cm. de la marca original que quedó simulada y el resto de la tinta en la parte superior creó una especie de línea no recta sino con movimientos ondulados. La experiencia se asocia con la capilaridad del material filtro, siendo en este a su vez absorbente y la volatilidad del solvente en este caso el alcohol que se liga a la tensión superficial. Recapitulación Personal: La materia en el planeta se encuentra en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Los líquidos como los gases tienen la posibilidad de fluir, alo que se llama fluidos, pero los líquidos tienen superficies límites bien definidas mientras que los gases no. Líquidos: poseen propiedades físicas dadas por la existencia de enlaces secundarios entre las moléculas.

• Viscosidad: capacidad de moverse con mayor o menor rapidez, por ej. El agua es más viscosa que el aceite, pero menos que la acetona o el éter.

• Volatilidad: se vincula con el secado. Permite la evaporación y el hecho de que seque con mayor rapidez se vincula con la tensión superficial, a mayor tensión y viscosidad menos volátil.

• Tensión superficial: es un efecto de contracción de fuerzas en la superficie por lo se generan gotas los líquidos. Fuerzas de cohesión más fuertes que las de adhesión. Capilaridad: permite que los líquidos penetren naturalmente en los capilares o las superficies porosas relación fuerzas de cohesión entre moléculas y las paredes de los capilares.

Soluciones; sistemas homogéneos fraccionables, formados por 2 sustancias miscibles entre si. Mezclas de varias sustancias que parecen una sola. Cuando dentro de la solución hay una sustancia en mayor proporción que otra esta se considera solvente o disolvente siendo la dispersante, mientras que la otra en menor cantidad es el Soluto. Esto no se aplica cuando las proporciones son las mismas. Las soluciones tienen propiedades específicas idénticas en todas partes, como también densidad, color, viscosidad. Cuando las sustancias son semejantes, se dan las interacciones entre soluto y solvente debidos a las cargas eléctricas, dándose las atracciones soluto-solvente. El proceso de formación de una solución puede ser endotérmico o exotérmico., pudiéndose presentar éstas como líquidas, sólidas, o gaseosas. Dependiendo del estado de agregación del solvente. Solventes orgánicos; pueden ser

1. Polares: sustancias que poseen oxígeno. Estos disuelven suciedad polar. Como el caso del agua. Siendo un gran solvente de muchas sustancias, mayoría de las sales o cualquier sustancia polar, excepto las grasas por lo que en tesos casos requiere de aditivos jabones o detergentes que permiten usar al agua como solvente

2. No polares: hidrocarburos, estos solvente disuelven suciedad No Polar.

Curso semipresenciaí "Física y Química de la limpieza de objetos patrimoniales"

Clase 5

Ficha 5

Reacciones químicas y limpieza


• Cambios físicos y químicos • Reacciones químicas • Energía de activación • Oxidación - reducción • Catalizadores

Introducción El deterioro que sufren los objetos, que los lleva a necesitar un tratamiento

de conservación, como todos sabemos, es el resultado de diversos cambios. Éstos pueden provocarse en distintas circunstancias: manipulación, traslados, condiciones de humedad, contaminación atmosférica, diversas intervenciones de limpieza y restauración, etc.

Desde el punto de vista de la conservación estos cambios pueden ser clasificados ei\físicos y químicos.^

Los cambios físicos implican reordenamiento de las moléculas sin que cambie su estructura. Muchos de íos tratamientos de conservación son cambios físicos. Por ejemplo, cuando se quita el polvo de un objeto. En este caso se está moviendo, dicho polvo, de un lugar a otro. También ocurre un cambio físico cuando se adhieren dos telas con cera, para dar mayor resistencia a un cuadro. En este caso se forra la parte trasera del lienzo de una pintura con otro lienzo, usando ia cera como un adhesivo termoplástico. A! calentarla, ésta fluye y puede ser distribuida de forma pareja sobre las telas que, a su vez, la absorben. Al secarse las moléculas de cera dejan de desplazarse, solidificándose y manteniendo unidos los lienzos firmemente.

Los cambios químicos implican ei reordenamiento de los átomos que forman las moléculas de una sustancia originándose nuevas moléculas de otra sustancia. Los átomos de la plata, por ejemplo, se combinan con los sulfuras presentes en el aire, opacando su superficie y originando una pátina oscura de sulfuro de plata color negro. Otro ejemplo es la corrosión del hierro.

Fundación Patrimonio Histórico 5

Curso semipresencia!


Reacciones químicas Una reacción química es un fenómeno químico en el cual una o más

sustancias dan origen a otra u otras sustancias, de propiedades diferentes a las de las sustancias originales. Las sustancias de las que se parte reciben el nombre de r e a c t i v o s . Las sustancias que se forman como consecuencia de la reacción química se denominan p r o d u c t o s .

En una reacción química se produce un reordenamiento de los átomos que forman parte de los reactivos para originar los productos, conservándose ia cantidad y calidad de los átomos presentes. Así por ejemplo, si a un trozo de mármol o de piedra caliza (carbonato de calcio) se lo calienta fuertemente, se observa ia aparición de un gas, el dióxido de carbono y de un sólido, el óxido de calcio. El carbonato de calcio es, en este caso el único reactivo, y el dióxido de carbono y el óxido de calcio son los productos. Podemos esquematizar ei proceso como se muestra a continuación:

REACTIVOS P R O D U C T O S

Carbonato de calcio • Dióxido de carbono y óxido de calcio

Calor C a C 0 3 • C 0 2 + CaO

Para que una reacción química ocurra tienen que colisionar las sustancias con que se encuentra confeccionado el objeto histórico con ¡as que conforman su medio ambiente. Por lo general, los distintos gases presentes en el aire o el vapor de agua reaccionan con los sólidos como la celulosa del papel o de la madera, el cobre o el hierro, etc.

Energía de activación

Si bien la cantidad de celulosa contenida en un papel y la cantidad de oxígeno presente en el aire es adecuada para que se produzca una combustión, ésta no ocurre espontáneamente. Para que la reacción se produzca, las colisiones entre las sustancias en condiciones de reaccionar deben poseer la energía adecuada para que se ocurra un intercambio entre los electrones exteriores de los átomos que forman las sustancias, forzándolas a modificar las uniones químicas existentes. La celulosa, por ejemplo, es termodinámicamente inestable en el aire ya que se necesita poca energía para que se oxide, energía que puede ser aportada por la radiación UV presente en la luz.

Esta cantidad de energía es denominada energía d e activación. La energía de activación es lo que determina que una reacción ocurra

lenta o rápidamente. Por ejemplo, el hierro también es inestable

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i Curso semipresenciaí


termodinámicamente en el aire, pero se lo puede dejar un tiempo prolongado en presencia de ia atmósfera antes de que el deterioro sea notable.

Reacciones de oxidación - reducción

Uno de los mecanismos por los que se reordenan los átomos para formar sustancias diferentes a las de partida o reactivos, es el de oxidación -reducción. Durante este tipo de cambio algunos átomos o grupos de átomos pierden electrones y otros ios ganan.

Cuando un átomo o un grupo de átomos pierde electrones se dice que se oxida. En ese caso, se forma un ion positivo (catión). Por el contrario, cuando un átomo o grupo de átomos gana electrones se dice que se reduce. En este último caso también se forma un ion, pero negativo (anión).

En el caso del hierro, éste pierde dos electrones que son ganados por átomos de oxígeno formándose un óxido de hierro. Este cambio de metai a metal oxidado es lo que comúnmente se llama oxidación, pero no es el único mecanismo por el que un metal se puede oxidar. La pátina oscura que cubre la plata es el resultado de una oxidación de la plata, pero causada por su reacción con ei sulfuro de hidrógeno presente en el aire.

Así como el hierro y la plata se oxidan, el oxígeno y el sulfuro de hidrógeno del aire se reducen.

Limpieza por oxidación o reducción

Uno de los mecanismos más conocidos de limpieza por oxidación -reducción es el blanqueo de objetos. El blanqueo, por ejemplo, de la celulosa del papel por la acción reductora del hipoclorito de calcio.

Otra técnica de este tipo es el blanqueo por acción del agua oxigenada o peróxido de hidrógeno en el caso de lozas y porcelanas.

La acción de las soda cáustica sobre el óxido de hierro para limpiar superficies oxidadas de este metal es conocida en limpieza de metales.

Otro método es la reducción electrolítica utilizada en metales como la plata o aleaciones como el bronce.

Catalizadores

Algunas reacciones sólo son posibles si se encuentra presente un catalizador. Un catalizador es una sustancia que actúa sobre las reacciones químicas modificando la energía de activación, sin modificar los productos de la reacción. En la limpieza de los barnices de las obras policromas se utiliza este tipo de sustancias.

Las encimas son un tipo de catalizadores presentes en numerosos procesos de los seres vivos. Una encima muy conocida es la tialina presente en la saliva. Para la limpieza de cuadros existe saliva artificial que cumple la misma función.




Clase 5

Guía 5

Dos simples experiencias de óxido - reducción

El verde pompeyano

El cobre en presencia de algunos ácidos se oxida, transformándose en carbonato básico de cobre (un tipo de malaquita). Las estatuas de este material o de sus aleaciones, como el bronce o el latón, al aire libre y en presencia de ácidos en la atmósfera se cubren de una capa de color verde conocida como verde pompeyano.

Experiencia 1

Materiales • Un trozo o un clavo de cobre • Vinagre artificial o blanco

Humedecer una parte del cobre con el vinagre y dejarlo al aire libre observar lo que sucede.

Hierro cobreado por óxido - reducción

Experiencia 2

Materiales • Un clavo de hierro común, • Sulfato de cobre • Agua de la canilla • Un frasco chico

Preparar una solución de sulfato de cobre colocando una pequeña cantidad en agua dentro del frasco. Sumergir el clavo de hierro en la solución preparada. A los diez minutos retirarlo de la solución y observar el recubrimiento del clavo.




Clase 5

Recapitulación personal y una prueba espejo a modo de examen.

1. Indicar cómo limpiaría los dos objetos obtenidos en la guía 5.

2. Expliquen el por qué de la elección de esos procedimientos.

3. Elijan algún procedimiento de limpieza a los que estén habituado e indiquen qué tipo de limpieza es: física, química, mecánica.

4. Describan en forma, lo más detallada posible y usando los términos adecuados los procedimientos mencionados en el punto 3.

5. Realicen una recapitulación personal de las cinco clases integrando los conceptos que aparecen en ellas.


Esto nos demuestra que la materia está en permanente cambio de manera física (reordenamiento de moléculas sin modificar estructura) como química (reordenamiento de moléculas de otra sustancia). Partiendo de las sustancias originales denominadas Reactivos se obtienen Productos, pero para que ello ocurra las sustancias deben colisionar. Las colisiones entre las sustancias requieren de cierta energía para que se de un intercambio entre los electrones exteriores del átomo. La energía intervenirte es de activación. Esto hace que la reacción sea lenta o rápida. Los átomos se reordenan por oxidación (el Átomo que pierde electrones se transforman en Ion positivo -Catión ) y reducción, (átomo que gana electrones se carga negativamente Ion negativo Anión). Algunas reacciones solo son posibles si se encuentra un catalizador,(sustancia que

modifica la energía de activación) sin modificar los productos de la reacción como ocurre con las encimas.

Curso: limpieza de los objetos Patrimoniales Alumno: sabbatini Cecilia Mercedes Clase N°: 5

1. a 4 Procedimientos guía 5. Como en ambos casos se trata de óxidos emplearía soda cáustica, tomando el recaudo de ir observando que va ocurriendo a cada momento y en que instante limitar esta reducción. No olvidemos que en este caso el blanqueo de objetos se logra mediante el proceso de oxidación-reducción. Primeramente el procedimiento de limpieza seria química- abrasiva ya que la soda cáustica ataca el material dañado (en este caso), sin llegar a tocar la materia prima original sana, de modo que si ataca más al óxido producido en sus capas más superficiales. Luego el procedimiento sería mecánico, con un cepillo se retiraría el excedente que quedó desprendido por la acción de la soda cáustica. Este proceso implica solo raspado, sin llegar a tocar capas más profundas. El proceso de raspado se podrá intensificar en la medida que la acción de la soda cáustica no haya sido óptimo.

2. Recapitulación personal de las 5 clases Partiendo de la premisa que en el planeta la materia se encuentra en tres estados sólido, líquido y gaseoso podemos determinar que la suciedad es entonces el conjunto de materiales que no forman parte original de un objeto, siendo el polvo la partícula degradante más común, que de acuerdo a su grado de cohesión pueden ser de fácil o difícil remoción. A la vez intervienen factores como la longevidad del mismo, la porosidad o las grietas que posibilitan el ingreso de partículas externas y que al removerlas significaría perder material original. Demás está decir que a la hora de efectuar una limpieza hay que evaluar la naturaleza de las partículas, la estabilidad química del objeto, su historia, el respeto por su integridad (ética) y las consecuencias de dicho accionar, más si tenemos en cuenta que esta puede no ser superficial y alterar su originalidad. La adherencia de partículas de suciedad se da por atracción electrostática, donde algunas de ellas son higroscópicas y favorecen el crecimiento de hongos o la corrosión de sales. Sucede entonces que resulta más eficiente la limpieza en seco (a través de raspado, pulido, vibración, abrasión) en el sentido de que no agrega elementos extraños que agredan a la materia original, mientras que los químicos producen algún tipo de fricción e introducen profundamente más suciedad en los poros, donde al mismo tiempo debe intervenir energía., o sea la capacidad de una sustancia de producir trabajo. Dada la naturaleza de la materia a la hora de limpiar, también nos encontramos con líquidos fluidos o gases Según su tipo serán más volátiles, de mayor fijación, absorción, mayor evaporación o más escurridizos. Pero para que ellos puedan actuar dependen principalmente de cómo son las superficies a tratar, que tipo de capilaridad, tensiones existentes, que poseen los objetos. Es necesario saber que al mezclarse dos sustancias se producen soluciones, (soluto-solvente) capaces de remover partículas de suciedad de acuerdo a como se presentan ellos mismos.


"Física y Química déla limpieza de objetos patrimoniales"

Clase 6

Ficha 6

Para finalizar algunas observaciones

La limpieza con solventes

Cuando se trató el tema de las soluciones se diferenció entre soluto y el solvente. En limpieza, la suciedad juega el rol de soluto, o sea aquello que se va a disolverse, utilizando para ello algún tipo de solvente. Estos solventes pueden ser inorgánicos, como el agua, u orgánicos como el alcohol o los hidrocarburos.

También se vio que las sustancias pueden ser p o l a r e s o n o p o l a r e s . La experiencia dada por ia utilización de solventes, que se encuentren entre algunas de estas categorías, lleva a la conocida expresión "lo similar disuelve lo similar".

Por esto, para las suciedades de tipo orgánico como: grasa, barnices viejos, pinturas, pegamentos, alquitrán, manchas de moho, etc. se utilizan solventes orgánicos.

Este tipo de suciedad se encuentra por lo general sobre objetos realizados con materiales también orgánicos.

Por lo contrario para disolver suciedades como ser depósitos salinos de carácter iónico o polar es conveniente un solvente inorgánico polar como el agua.

Tener en cuenta esta máxima es una buena ayuda para eiegir un solvente adecuado y seguro.

Algunas consideraciones acerca de los solventes

Algunas propiedades de las sustancias como ser ei p u n t o d e ebullición y el p e s o m o l e c u l a r son útiles para determinar si un solvente es más volátil que otro. Aquellos solventes con bajo punto de ebullición y bajo peso molecular generalmente tienen una volatilidad también baja. Por lo contrario altos puntos de ebullición y altas masas moleculares presentan una volatilidad más elevada.

Tener en cuenta estos datos ayudan a elegir el solvente más adecuado. Hay que recordar que si un solvente se evapora muy rápidamente colaborara en arraigar más fuertemente la suciedad haciendo que esta penetre en ios poros y grietas del objeto que se está limpiando. Por lo contrario si e s menos volátil permite retirarlo con más tiempo evitando la situación anterior.

Los alcoholes tienen un punto de ebullición más alto que las naftas (parafinas) si se los compara tomando valores de masas similares por ejemplo:



ei etanol con una masa molecular de 32 presenta un punto de ebullición de 78 °C por el contrario un solvente como la nafta blanca con una masa molecular promedio de 80 presenta un punto de ebullición de 68 °C.

La principal desventaja de los hidrocarburos como solventes es que son muy inflamables. A pesar de eso son muy utilizados en limpieza, las grasas se disuelven muy bien en hidrocarburos ya que son sustancias del mismo tipo.

Los hidrocarburos puros son muy costosos por lo que se utilizan mezclas como la nafta blanca que se la produce a partir de la destilación del petróleo.

Los solventes halogenados como tetracloruro de carbono, utilizado en la limpieza de textiles, el diclorometano utilizado este último como decapante de pinturas, poseen en sus moléculas algún tipo de halógeno. Los halógenos son el cloro, el flúor, el bromo y el yodo. Estos solventes son mucho más volátiles que los hidrocarburos de masas moleculares similares pero presentan la particularidad de no ser inflamables con lo que se los puede contener en bateas extensas sin riesgo de incendio. De todos modos hay que ser cuidadosos y no calentarlos a la llama por que se descomponen produciendo un gas llamado fosgeno que es muy venenoso.

Al utilizar hidrocarburos clorados en la limpieza de textiles esta es mucho más rápida ya que se seca más velozmente si se le pasa una corriente de aire tibio. La nafta blanca demora mucho más en secar y es muy inflamable.

La densidad de los vapores está relacionada con la masa molecular de ios compuestos. Si la masa molecular es mayor que 30 los vapores tienden a quedarse próximos al piso con lo que debe trabajarse eTV-ambrentes ventilados o bajo campana de gases para acelerar la evacuación de ios vapores.

Usos de ácidos y bases en conservación

El agua se encuentra ligeramente ionizada o sea separada en iones hidrógeno (H+) y en iones hidroxilo ( OH")

H 2 0 ==== H + + OH"

Algunas sustancias cuando se disuelven en agua se separan (ionizan) aumentando la concentración de iones hidrógeno en este caso decimos que estamos frente a un ácido. Si al disolverse aumenta la concentración de hidroxilos ( OH") se dice que se trata de una base o hidróxido.

El ácido clorhídrico es utilizado para remover depósitos calcáreos como el carbonato de calcio de cerámicas o manchas de vidrios. De este modo los carbonatas insolubles se convierten en cloruros solubles en agua y se los puede lavar fácilmente. Para el caso de querer remover carbonato de plomo de un objeto de plomo es necesario ser muy cuidadoso ya que el éste ácido ataca también al metal.

El ácido fluorhídrico se utiliza para limpiar manchas de óxido de hierro. Como este ácido no reacciona con los carbonatas se lo puede utilizar en la limpieza de mármoles para quitarles manchas de óxido de este tipo. También

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irso semipresenciaí "Física y Química de ta limpieza de objetos patrimoniales"

se lo puede utilizar en la limpieza de algodón y de celulosa siempre que el objeto a tratar no tenga sustancias colorantes sensibles al fluorhídrico.

El ácido ortofosfórico óxido de hierro de objetos hechos con este metal y además lo protege de la corrosión ya que forma compuestos complejos solubles en el caso del óxido pero insoluble en el caso del hierro.

Los ácidos orgánicos son buenos para neutralizar los blanqueadores alcalinos como la soda cáustica pero hay que tener cuidado si se trata de objetos hechos con celulosa ya que si no se los retira muy bien puede producir envejecimiento prematuro del material.

Estos ácidos orgánicos también son buenos limpiadores en los casos del cloruro de plata sobre objetos de este metal o de óxido de cobre ya que transforma los óxidos insolubles en solubles.

Uno se los usos de las bases en conservación es la neutralización de •ácidos. Es conocido el adagio "ácido mas base da sal más agua". Esta sal formada se puede retirar por lavado con agua siempre que el producto sea soluble.

EPamoníaco es un gas que disuelto en agua produce una base la solución amoniacal muy usada en limpieza como desacificador ya que sus sales son solubles.

El amoníaco sirve para tratar las manchas rojas que produce dióxido de azufre ambiental sobre los cueros El tratamiento consiste en suspender el cuero sobre los vapores de amoníaco provenientes de una solución concentrada de amonio generándose una sal de amonio que puede quedar sobre el cuero por que no lo afecta.



Clase 6

Recapitulación personal

Realice una recapitulación personal de los temas tratados en esta clase y trate de asociarlo a procedimientos que utiliza habitualmente en su trabajo o en lo cotidiano.

Con esta propuesta de recapitulación personal y la de la clase anterior damos por finalizado este breve curso de limpieza. Esperamos que haya sido de utilidad para su trabajo.

Cordialmente el profe y la gente de la Fundación.

F u n d a c i ó n P a t r i m n n i n Hktnrirn A

Curso semipresenciaí de limpieza de objetos patrimoniales Glaseó Recapitulación personal Alumno: Sabbatini Cecilia En la clase se habló de la limpieza como un soluto, algo que verdaderamente uno no lo tiene en cuenta de esa manera cuando se está interviniendo al objeto, sino que lo considera ya un problema, de manera que ir aclarando con que nos encontramos en la practica misma hace abrir un poco mas los ojos y reconocer que como bien uno sabe el mundo no es mas que química pura. Generalmente cuando estoy en el taller las problemáticas que se presentan son restos residuales de barnices, lacas o pegamento, siendo una precisamente intervenidos con solventes orgánicos, excepto que la adhesión sea tan profunda que deba utilizar métodos mecánicos de remoción. Respecto a la volatilidad de los solventes de acuerdo al objeto que deba intervenir se hace complicado sostener el efecto del mismo si no hay un envolvimiento del objeto para que la humedad pueda retenerse y así surta efecto el solvente sobre el objeto. Generalmente cuando se trata de barnices para el retiro absoluto sin dañar el marco o la madera que lo contiene recurro a la esenciad é trementina en un trapo embebido que recubro con una bolsa de polietileno y de este modo evitar su rápida evaporación, de este modo evito que el polvo se adhiera mientras se esta efectuando un tratamiento, como así también el desecamiento de la materia prima original, esta situación y tratamiento es casi reiterativo ya que por lo general trabajo con piezas de madera. Otra consideración que me ha ocurrido en el tratamiento de cerámica es la presencia de sales, donde una vez más coincido en que el mejor solvente es el agua, claro que hay tomar resguardo a la hora la utilización de la misma, ya que el exceso puede muy por el contrario hacer que esta penetre aún más y su remoción sea aún más complicada (al dejar de ser superficial). En lo que respecta al uso de ácidos solo he recurrido a ellos cuando he trabajado con lozas muy manchadas y casi oxidadas. El método más efectivo ha sido el ácido clorhídrico como bien cita UD o el uso de amoniaco donde el tratarse de una sustancia gasógena, se puede disolver fácilmente en agua una sustancia polar, pero de rápida evaporación, de manera que requiere de algunos ingenios prácticos para que el resultado sea más efectivo. Solo me resta agregar que el curso me ha sido de gran ayuda para reconocer pequeños detalles de la práctica y justificar acciones, que sin la palabra técnica o la misma química posee en la rutina del taller me encuentro. Nuevamente y como ya se lo he dicho en el primer curso que tomé con UD de química ame ha sido un gusto la manera sencilla en que explicó cada tema, lo que al mismo tiempo me abre una incógnita de porque nos e enseña de este modo Química en las escuelas, sería mucho más dinámico y comprensible para un adolescente que ver netamente ecuaciones y fórmulas que las aprenden de memoria y no logran visualizar len la vida cotidiana. Una vez mas un gusto y espero no haber resultado redundante en algunos conceptos a lo largo del curso. Hasta la próxima. Dios mediante. Atte. Cecilia

Curso semipresenciaí "Física v Química de la iimpieza de objetos Patrimoniales"

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Naturaleza de la suciedad

Comenzando a ver la limpieza de otro modo M a t e r i a l e s e n el l u g a r e q u i v o c a d o y

m a t e r i a l e s e n e l l u g a r c o r r e c t o Anónimo

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Como todo conservador ya sabe, la limpieza es una de las tareas indispensables en la conservación preventiva del los bienes muebles. Conocer el enfoque que las ciencias naturales pueden brindar acerca de la naturaleza físico -química de la suciedad y su relación con los objetos sobre los que se encuentra depositada, es de gran utilidad en la formación de quienes tienen la tarea de conservar el patrimonio histórico con el que cuenta una sociedad.

¿Qué es la suciedad?

Desde el punto de vista físico - químico no hay diferencia entre lo que consideramos suciedad y los objetos sobre los que la suciedad se encuentra depositada. Podemos considerar a ia suciedad como un conjunto de materiales que no se encontraban, originalmente, formando parte del objeto.

Restos de comida en un plato o rastros de grasa en una prenda pueden ser considerados suciedad en objetos actuales, pero deberán ser cuidadosamente


• ¿ Qué e s l a s u c i e d a d ? • L i m p i e z a y e s t a b i l i d a d química. • ¿ Qué s o s t i e n e l a s u c i e d a d e n s u l u g a r ?

curso química aplicada a la restauracion

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