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formulacion de recubrimiento anticorrosivo a base de resina natural de cujiTRANSCRIPT
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA
EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS
CONVENCIONALES (EPOXI-POLIAMIDA) Y NO CONVENCIONALES
(RESINA DE CUJI) EN ATMÓSFERA ALTAMENTE CORROSIVA
Autor (es): López B, Jean C
C.I.: V-17.234.309
Sánchez M, Alexander
C.I.: V-18.301.301
Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina
C.I.: V- 11.474.601
Santa Ana de Coro, Septiembre de 2012
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA
EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS
CONVENCIONALES (EPOXI-POLIAMIDA) Y NO CONVENCIONALES
(RESINA DE CUJI) EN ATMÓSFERA ALTAMENTE CORROSIVA
Anteproyecto de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Técnico Superior
Universitario en Química
Autor (es): López B, Jean C
C.I.: V-17.234.309
Sánchez M, Alexander
C.I.: V-18.301.301
Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina
C.I.: V- 11.474.601
Santa Ana de Coro, Septiembre de 201
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DEDICATORIA
A Dios por bendecirme diariamente.
A mis padres Hermes Sánchez y Grisel Manrique por su esfuerzo y preocupación
en mi progreso temporal.
A mis hermanos por estar siempre al pendiente de mí.
A mi esposa Anageorgina Ferrer de Sánchez por su apoyo y dedicación.
A mis demás familiares y amigos por su apoyo.
Br. Alexander Sánchez
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DEDICATORIA
A Dios por permitirme llegar a esta etapa de mi vida profesional.
A mis padres y demás familiares por apoyarme a lo largo de mi vida y
especialmente en mi formación académica.
Br. Jean Carlos López
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RECONOCIMIENTOS
Gracias a Dios por darme la oportunidad de culminar este ciclo de mi vida, por
darme la fuerza de voluntad, perseverancia e inteligencia para poder enfrentar este
reto iniciado hace algunos años atrás, por medio de su ayuda aprendí más que una
carrera especifica sino también a amarla, a disfrutarla y compartirla. También
agradezco a mi padre Hermes Sánchez y mi madre Grisel Manrique, por su apoyo
incondicional durante todos estos largos años económica y espiritualmente
especialmente por su paciencia y gran amor, en general a toda mi familia también por
siempre animarme. A mi esposa Anageorgina Ferrer de Sánchez por su apoyo y
preocupación por sufrir conmigo esta etapa final de una parte de mi vida.
Agradezco También a esta tierra tan hermosa, amo a Coro, es fuente de mi
inspiración y gran casa de estudio, en ella aprendí a valorar, a recordar, a ser como
esta tierra es; llena de energía, brillante, radiante y acogedora llena de oportunidades
para crecer espiritual, personal y académicamente. Siempre la llevare en mi corazón.
Especialmente a la gente de esta tierra como a Camila de pineda, la señora Lola,
Alcides Manzini, Omar Pirona, Edwin García, La abuela María, el presidente Morlés
y su esposa, la hermana Edit y Yudi Rodríguez .
Agradezco a la Profesora Yolibeth Medina por su gran apoyo y ayuda en esta
etapa terminal de este pequeño peldaño académico, así como a la Profesora Rosa
Reyes y a Pedro del CITEC con su ayuda esperada realizar este proyecto. Agradezco
a mis profesores durante este tiempo de mi formación que me ha marcado por su
ejemplo como la Primera profesora de química I la profesora Yelitza González, a la
Profesora Rosalvis, Jeanmarys Chirinos, Alexander Guarenas, Alexander Colina,
Alicia Martínez, Rafael Atacho y la profesora Dixa Obando, les aprecio y recordare
siempre.
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RECONOCIMIENTOS
A la profesora Yolibet Medina por su valiosa asesoría.
Al cuerpo docente de esta Institución.
Al Comité Académico por su asesoría para que este estudio se llevara a feliz
término.
Br. Jean Carlos López
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AUTORIZACION DEL TUTOR PARA LA PRESENTACION DEL TEG
En mi carácter de tutor del Trabajo Especial de Grado elaborado por los
bachilleres: López Braca, Jean Carlos, C.I.:V.- 17.234.309 y Sanchez M,
Alexander C.I.:V.-18.301.301, para optar por el titulo de Técnico Superior
Universitario en: Quimica, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y meritos
suficiente para ser sometido a la revision y evaluacion por parte del jurado que el
CDTEG designe, asi como para la exposicion del mismo por parte de los bachilleres
autores, y en sentido le asigno la calificacion parcial acumulada de:__________ (___)
puntos en la escala del 1 al 8.
En la ciudad de Santa Ana de Coro a los 18 días del mes de Septiembre de 2012.
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___________________________________________________
Licenciada en Química
Especialista: Yolibeth Medina
C.I.: V.-11.474.601 �
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “ALONSO GAMERO”
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA
EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS
CONVENCIONALES (EPOXI-POLIAMIDA) Y NO CONVENCIONALES
(RESINA DE CUJI) EN ATMÓSFERA ALTAMENTE CORROSIVA
Autor (es): López B, Jean C C.I.: V-17.234.309
Sánchez M, Alexander C.I.: V-18.301.301
Tutor: Lcda. Esp. Yolibeth Medina C.I.: V- 11.474.601
RESUMEN El presente estudio tuvo como objetivo evaluar sistemas de recubrimientos convencionales y no convencionales en acero al carbono A-36 en una zona de alta agresividad corrosiva, bajo la necesidad de crear medidas tendentes a la prevención del fenómeno de la corrosión. Para ello, se utilizó la resina natural de Cují (Prosopis Juliflora) con un porcentaje de humedad de 2 % en resina seca para la formulación del recubrimiento no convencional, por su capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión. El estudio es de tipo descriptivo donde se tomo en cuenta data experimental a partir del sistema de recubrimiento específico (tanto natural como comercial). Para las pruebas de intemperismo las probetas fueron expuestas durante 35 días en la zona Septentrional de la Península de Paraguaná (Cabo San Román) debido a la alta agresividad de corrosión que presenta la zona. Los resultados fueron los siguientes: en la zona de exposición se realizó una caracterización de la agresividad de corrosión a través del método de pérdida de peso, arrojando como resultado 65,9900 µm/año, clasificado entre un ambiente altamente salino. Se comprobó la eficiencia del recubrimiento natural evaluado por normas estandarizadas de calidad como COVENIN, ASTM, AOAC e ISO. En las propiedades mecánicas del recubrimiento no convencional los resultados fueron: brochabilidad regular; adherencia de 4; espesor de la película seca 2.75 mils; la dureza fue de 6H; grado de oxidación de 4.43 %; resistencia química de 95.56 %. En contraste, las propiedades mecánicas del recubrimiento convencional fueron: brochabilidad fácil; adherencia de 5B; espesor de la película seca de 2.35 mils; dureza de 6H; grado de oxidación de 0.03 % y resistencia química de 99.97. En el recubrimiento no convencional el deterioro fue bajo, por lo tanto, es capaz de competir con los recubrimientos convencionales. Palabras claves: Recubrimientos de Pintura, Resina de Cují, Corrosión.
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INDICE GENERAL
Pág.
Constancia de Aceptacion del Tutor.................................................................... vii
Resumen.............................................................................................................. viii
Índice General...................................................................................................... ix
Índice de Tablas................................................................................................... xi
Índice de Figuras................................................................................................. xiv
Introducción......................................................................................................... 1
CAPITULO I. EL PROBLEMA...................................................................... 3
Planteamiento del Problema.............................................................................. 4
Objetivos de la Investigación............................................................................ 6
Objetivo General............................................................................................... 6
Objetivos Especificos........................................................................................ 7
Justificación de la Investigación....................................................................... 7
Alcances y Limitaciones................................................................................... 8
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO............................................................... 10
Antecedentes de la Investigación...................................................................... 11
Bases Teóricas................................................................................................... 14
Definición de Cují (Prosopis Juliflora)...................................................... 14
Antraquinona.............................................................................................. 14
Corrosión.................................................................................................... 15
Recubrimiento de Pintura........................................................................... 16
Componentes de una Pintura...................................................................... 16
Pigmentos.............................................................................................. 17
Tipos de Pigmentos............................................................................... 18
Resinas o Ligantes...................................................................................... 19
Solventes.................................................................................................... 19
Aditivos...................................................................................................... 20
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Resina Natural............................................................................................ 20
Clasificación por su Naturaleza............................................................. 20
Definición de Términos Básicos....................................................................... 21
Operacionalización de las Variables de la Investigación.................................. 25
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO............................................. 27
Tipo de Investigación....................................................................................... 28
Nivel de la Investigación................................................................................... 28
Diseño de la investigacion................................................................................. 28
Población y Muestra.......................................................................................... 29
Etapas de la Investigación................................................................................. 31
CAPITULO IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS
RESULTADOS.................................................................................................. 56
Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují......................................... 57
Medición de pH......................................................................................... 57
Porcentaje de Sólidos................................................................................ 58
Porcentaje de Humedad.............................................................................. 60
Densidad..................................................................................................... 61
Porcentaje de Cenizas................................................................................ 61
Concentración de Antraquinonas............................................................... 62
Formulación de los Recubrimiento y No Convencionales................................ 64
Porcentaje de Sólidos por Masa Teórico................................................... 66
Porcentaje de Sólidos por Volumen Teórico.............................................. 66
Rendimiento Teórico.................................................................................. 67
Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional mediante las
normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC...................................................... 67
Brochabilidad............................................................................................. 68
Adherencia................................................................................................. 69
Espesor de la Película Seca....................................................................... 70
Dureza........................................................................................................ 71
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Velocidad de Corrosión.............................................................................. 72
Grado de Oxidación y Resistencia Química.............................................. 75
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................. 77
Conclusiones..................................................................................................... 77
Recomendaciones............................................................................................. 79
REFERENCIAS................................................................................................. 80
ANEXOS............................................................................................................. 84
Anexo A............................................................................................................ 84
Anexo B............................................................................................................. 92
Anexo C............................................................................................................. 97
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ÍNDICE DE TABLAS
Tablas # Pág.
1 Componentes Básicos de un Recubrimiento.................................................. 17
2 Clasificación de las Resinas........................................................................... 21
3 Operacionalización de las Variables de la Investigación............................... 25
4 Tamaño de la muestra poblacional conocida................................................. 30
5 Cantidad promedio de Exudado Requerido para el Estudio.......................... 31
6 Datos Obtenidos en la prueba de pH.............................................................. 58
7 Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)............... 59
8 Datos obtenidos en la prueba de Humedad.................................................... 60
9 Densidad Experimental en el Laboratorio...................................................... 61
10 Datos experimentales en el laboratorio de porcentaje de cenizas.................. 62
11 Datos obtenidos en el análisis de concentración por método
espectrofotométrico UV- Visible................................................................... 63
12 Porcentaje en peso del recubrimiento no convencional................................. 64
13 Porcentajes volumétricos de los recubrimientos convencionales.................. 64
14 Propiedades de los recubrimientos Formulados............................................. 65
15 Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante
su porcentaje de sólidos por masa teórico...................................................... 66
16 Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados...................... 68
17 Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados............................. 69
18 Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados................................ 70
19 Categoría de corrosión atmosférica............................................................... 72
20 Estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera a partir del dato
de corrosión para el acero al carbono............................................................. 73
21 Resultados de la velocidad de corrosión obtenida......................................... 73
22 Valores obtenidos a partir de la exposición................................................... 74
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23 Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y
resistencia química en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina
comercial........................................................................................................ 75
24 Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y
resistencia química en las probetas con recubrimiento no convencional....... 76
25 Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)................ 84
26 Cuadro de validación de resultados, del análisis de porcentaje de humedad
mediante tratamiento estadístico.................................................................... 85
27 Datos Obtenidos en las Pruebas de Cenizas................................................... 86
28 Datos Obtenidos en la Prueba de Densidad................................................... 88
29 Datos Obtenidos en la Prueba de pH.............................................................. 89
30 Datos obtenidos en el análisis de concentración por método
espectrofotométrico UV- Visible................................................................... 90
31 Resumen de Parámetros Fisicoquímicos........................................................ 91
32 Datos del volumen de los componentes del recubrimiento a base de cují.
(No convencional).......................................................................................... 93
33 Rendimiento teórico del recubrimiento no convencional.............................. 94
34 Propiedades de los recubrimientos Formulados (convencionales y no
convencionales)............................................................................................... 95
35 Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante
su porcentaje de sólidos por masa teórico....................................................... 95
36 Porcentajes en peso del recubrimiento no convencional................................ 95
37 Porcentajes Volumétricos del recubrimiento Epoxi poliamida
(convencional)................................................................................................ 96
38 Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados..................... 97
39 Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados............................. 97
40 Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados................................ 98
41 Pruebas de Dureza de los Recubrimientos..................................................... 99
42 Valores obtenidos a partir de la exposición................................................... 100
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43 Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y
resistencia química en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina
comercial........................................................................................................ 101
44 Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y
resistencia química en las probetas con recubrimiento no convencional....... 102
45 Resumen de evaluación de Propiedades Mecánicas de los Recubrimientos
Anticorrosivos................................................................................................ 103
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura # Pág.
1 Estructura de la antraquinona......................................................................... 15
2 Recolección de resina de cují…..................................................................... 32
3 Pesada de resina de cují en estado sólido....................................................... 33
4 Formación de fases......................................................................................... 34
5 Verificación de Antraquinonas en medio Básico con Solvente Benceno...... 35
6 Patrones de 2-etil-Antraquinona y extracto líquido de Exudado Diluido...... 36
7 Medición de transmitancia de los patrones y extracto de cují....................... 36
8 Lectura del pH a la Resina Líquida................................................................ 37
9 Secado de Cápsulas de Porcelana.................................................................. 38
10 Desecador, Muestras Esperando el Equilibrio Térmico................................. 38
11 Pesando para Obtener la Diferencia de Peso.................................................. 39
12 Pesada del Picnómetro Vacío......................................................................... 39
13 Diferencia de Peso del Picnómetro................................................................ 40
14 Pesada de Muestra.......................................................................................... 40
15 Desecado de muestras.................................................................................... 41
16 Pasado de Muestra Seca................................................................................. 41
17 Procedimiento para el cálculo de porcentaje de cenizas................................ 42
18 Pesada de cenizas después de la prueba......................................................... 42
19 Porcentaje en peso de componentes de recubrimiento no convencional....... 44
20 Pesada de Dióxido de Titanio........................................................................ 44
21 Decapado de probetas.................................................................................... 45
22 Lijado de probetas.......................................................................................... 46
23 Etiquetado de probetas................................................................................... 46
24 Prueba de Brochabilidad en recubrimiento no convencional......................... 47
25 Prueba de Brochabilidad en recubrimiento convencional............................. 47
26 Secado de probetas por 8 días........................................................................ 48
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27 Prueba de Adherencia de recubrimiento no convencional............................. 48
28 Prueba de Adherencia de recubrimiento convencional.................................. 49
29 Equipo utilizado en prueba............................................................................. 49
30 Medición de espesor de película seca a recubrimientos convencionales y
no convencionales.......................................................................................... 50
31 Diferentes grados de dureza de lápices de grafito.......................................... 50
32 Pruebas de dureza al recubrimiento convencional......................................... 51
33 Pruebas de dureza al recubrimiento no convencional.................................... 51
34 Probetas desnudas antes de la exposición a la intemperie............................. 52
35 Zona de exposición a la intemperie en Cabo San Román.............................. 53
36 Probetas desnudas después de un mes de exposición a la intemperie............ 53
37 Remoción del oxido por decapado (ciclo sucesivo de limpieza)................... 54
38 Patrón visual para determinar grado de oxidación......................................... 54
39 Probetas recolectadas después de exposición al ambiente salino agresivo.... 55
40 Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona........... 61
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INTRODUCCIÓN
La corrosión de metales o proceso de deterioro de éstos por agentes presente en el
medio ambiente, constituyen un problema generalizado en todos los países del
mundo. Los metales pueden ser lentamente atacados por el oxigeno de la atmosfera,
oxidando sus primeras capas superficiales hasta avanzar hacia el interior del metal.
Sin embargo, el proceso de corrosión puede acelerarse cuando los metales están
expuestos a una atmosfera con altas concentraciones de sales o compuestos químicos
producto de la contaminación. De acuerdo a lo anteriormente expuesto, la corrosión
es considerada como la causa más importante del fallo de los matariles metálicos
(Feliu, S y otros, 2002)
Las frecuentes variaciones a que están sometidas los metales y aleaciones, hace
que otros materiales (Plásticos, cerámicas, etc…) gocen cada vez mayor aceptación
en los diferentes mercados de consumo, hecho que causa grandes pérdidas monetarias
debido al deterioro de las infraestructuras y construcciones.
Los procesos de corrosión afectan a la península de Paraguana, no solo por la alta
salinidad de la atmosfera, sino también por la cantidad de agentes contaminantes que
se encuentran en ella. Debido a esto, es muy importante establecer métodos eficaces
de protección para las estructuras metálicas ya existentes, y para aquellas
construcciones nuevas en esta región donde existe un ambiente agresivo de corrosión.
Es por ello, que esta investigación pretende evaluar la acción protectora del sistema
de recubrimiento a base de resina natural de cují (Prosopis Juliflora), ya que posee
una gran capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión. El acero al carbono A-
36 para efectos de este estudio será expuesto en la península de Paraguana
específicamente en la costa de Cabo San Román a la cercanía de la estación radial la
voz de Venezuela.
Este estudio además persigue comprobar la eficiencia al sustituir el recubrimiento
convencional (comercial) por los no convencionales (naturales). En cuanto al punto
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de vista económico la posible sustitución del recubrimiento convencional permitirá
disminuir gastos en tratamiento y mejoramiento de la vida útil del metal donde el
ambiente ser favorecido por la disminución de agentes químicos tóxicos y poco
amigables.
El informe está dividido en cuatro capítulos: en el Capítulo I se presenta el
problema planteado, su justificación y los objetivos desarrollados durante la
investigación, el Capítulo II contiene las bases teóricas que sustentan la realización
del trabajo, el Capitulo III en marco metodológico, bajo el cual está basada esta
investigación y por ultimo en l Capítulo IV se presentan los resultados obtenidos, las
conclusiones y recomendaciones que buscan sustentar de forma científica la
efectividad del recubrimiento natural derivado del Cují.
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CAPITULO I
EL PROBLEMA
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CAPITULO I EL PROBLEMA
Planteamiento del problema
La antraquinona es un compuesto de vital importancia como intermediario en la
elaboración de colorantes y como anticorrosivo en recubrimientos (Chung,1990),
dicho compuesto se encuentra en forma natural en algunas insectos y plantas tales
como Ruibarbo, Espino Cerval y el género Áloe, hongos, liquenes, donde sirve como
esqueleto básico para sus pigmentos.
El uso de recubrimientos anticorrosivos, representa uno de los métodos más
prácticos para el control de la corrosión de los metales; la protección que éstos
ofrecen viene dada por una barrera que impide en lo posible el acceso de agentes
corrosivos a la superficie metálica. La barra protectora del cual se hace mención está
formada por una dispersión liquida de un vehículo y un pigmento o extracto vegetal,
obteniéndose una película sólida adherida a la superficie del metal; su durabilidad o
eficiencia está condicionada a la resistencia de esta película al medio agresivo.
Por tal razón, en los últimos años en el estado Falcón se han realizado estudios
sobre la utilización de extractos naturales obtenidos de plantas xerófitas de la zona
semiárida del estado falcón para la prevención de la corrosión específicamente, en
especies como Opuntia ficus indica, calotropis procera y Aloe Vera. Estas
investigaciones han permitido conocer una apreciable acción inhibidora de la
corrosión, mediante la acción de los componentes de estos extractos por su contenido
de antraquinonas responsables de las cualidades inhibidoras de la corrosión en
materiales metálicos tales como el acero y el aluminio, lo cual da una idea de que los
compuestos con estructuras químicas parecidas pueden tener el mismo efecto
inhibidor. (Prato y Reyes 2002).
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Normalmente para la fabricación de recubrimientos se utilizan pigmentos
minerales u orgánicos como el minio de plomo, cromato de cinc, cromato de plomo,
entre otros, y el vehículo sólido o resina, se utilizan epoxi-poliamida, entre otras
gamas de resinas sintéticas, u otros aditivos para formar el recubrimiento
anticorrosivo. Cabe destacar que la formulación de cualquier pintura o recubrimiento
tiene por regla general cuatro elementos fundamentales tales como: pigmentos +
vehículo sólido o resina + extendedores + solventes volátil, en recubrimientos
convencionales los componentes antes mencionados son los que poseen las
propiedades inhibidoras de la corrosión, pero son de alta toxicidad, causando
contaminación.
Dentro del grupo de resinas naturales de la región se han encontrado alternativas
anticorrosivas en extractos derivados de plantas como: Opuntia ficus indica,
calotropis procera y Aloe Vera entre otras, por sus efectos y capacidad de
contrarrestar los efectos de la corrosión, de allí su empleo en la formulación de
recubrimientos anticorrosivos que surgen de la necesidad de evitar los daños
producidos por los cambios atmosféricos en ambientes altamente corrosivos, donde la
durabilidad de la película depende fundamentalmente de su resistencia al medio
corrosivo y la facultad que posee de permanecer adherido al sustrato
metálico.(Sánchez y Reyes, 2006).
En el Instituto Universitario de Tecnología Alonso Gamero se hizo un estudio
sobre la resina del cují, donde presentó compuestos de antraquinona o estructuras
relacionadas, responsables de las actividades anticorrosivas de la resina estudiada en
esta planta. Estudios previos han demostrado que dicha resina posee una elevada
capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión atmosférica sobre superficies
metálicas por sí sola, sin necesidad de adicionar otro aditivo químico. (Polanco y
Raffe, 2010).
Actualmente en la industria comercial de pinturas, se emplean resinas sintéticas
que se emplea como recubrimiento anticorrosivo que representan un índice de
toxicidad considerable y a su vez muy costosos. Es por ello que este trabajo de
investigación tiene como finalidad comparar recubrimientos comerciales (epoxi
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poliamida) con el sistema de recubrimiento anticorrosivo a base de resina natural de
cují aplicado en el acero al carbono A-36, con el propósito de conocer la eficiencia
inhibidora de la resina natural, extraído y procesado de la especie vegetal Prosopis
Juliflora (Cují) fácilmente cultivable en la región del estado Falcón, a fin de obtener
una alternativa viable para atender este proceso de degradación, favoreciendo la vida
útil del material y representado así la potencialidad de crecimiento económico que
traería la producción de recubrimiento anticorrosivo natural en la región Falconiana.
En ese mismo orden de ideas, el empleo de este recubrimiento a Base de Prosopis
Juliflora (Cují) permitirá ampliar las opciones de resinas como bases para las pinturas
naturales anticorrosivo ya descubiertas como el aloe vera entre otras, mejorando con
ellos las condiciones de vivienda en la región falconiana que se ven afectadas cada
día por la corrosión debido a la salinidad presente en el ambiente por ubicarse en la
zona costera del territorio venezolano.
Pudiendo denotar que el sistema de recubrimientos a evaluar está constituido por:
un recubrimiento de origen natural proveniente de la resina de cují para ser aplicado
en sustratos metálicos de acero al carbono A-36 y compararlo con un recubrimiento
comercial (Epoxi-poliamida). En base a lo antes expuesto y con el fin de evaluar la
capacidad anticorrosiva del extracto obtenido de la resina del árbol de cují, se formula
la siguiente interrogante para la investigación:
¿Cuál será la efectividad de la pintura formulada con resina del exudado del cují
en sustratos metálicos?
Objetivos de la investigación
Objetivo General
Evaluar sistemas de recubrimiento epoxicos comercial y no convencional
(resina de Cují) en atmósfera altamente corrosivas.
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Objetivos Específicos
Caracterización de la resina natural aplicando métodos fisicoquímicos tales como:
espectroscopia de UV, humedad, pH, porcentaje de cenizas, porcentaje de sólidos,
densidad.
Elaborar la formulación del recubrimiento convencional y no convencional
utilizando la resina de Cují liquida en sistema epoxicos aplicado en acero al carbono
A-36.
Evaluar el recubrimiento convencional y no convencional mediante las normas
COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera altamente corrosiva.
Comparar el efecto de la resina natural validando los resultados obtenidos
mediante la realización e interpretación de los métodos de análisis.
Justificación de la investigación
A través de estudios realizados a la resina del árbol del cují ha quedado
demostrado que ésta posee una elevada capacidad de contrarrestar el efecto de la
corrosión sobre superficies metálicas como recubrimiento, por lo tanto la evaluación
de las propiedades mecánicas y la eficiencia de este extracto natural en base a resina
de cují, se pretende formular una pintura con propiedades similares a las comerciales
con el fin de proponer una alternativa ante el problema de la corrosión así como una
nueva forma de aprovechamiento de esta planta en la región Falconiana
representando una innovación en la obtención de materia prima para estos
recubrimientos.
El potencial industrial que se descubrió en el exudado del cují como anticorrosivo,
se han obtenido por medio de evaluaciones previas con dicha resina (elaborada con
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solventes como el benceno y xileno) (Polanco y Raffe, 2010). Considerando el nivel
de contaminación y elevados costos de producción o de adquisición que generan las
resinas convencionales, se propone como alternativa la formulación de una pintura
orgánica, que sustituya las resinas sintéticas por una de origen vegetal como Prosopis
Juliflora (Cují), con este propósito se enfoca la investigación con el fin de obtener un
recubrimiento en base a la resina natural del cují como vehículo solido en la
elaboración de pinturas anticorrosivas.
Es importante destacar que este proyecto de investigación permite conocer medios
y técnicas de avance para la industria de los anticorrosivos y sistemas de protección
marino e industrial, adquiriendo conocimientos científicos y tecnológicos que a su
vez puedan ser impartidos a las comunidades, dejando así un impacto positivo en el
desarrollo socio-económico de la región, ya que la producción de estos
recubrimientos son de origen natural, además que son extraídos y procesados de
especies vegetales que se encuentran en la diversidad de recursos naturales de la
región del estado Falcón, ya que contribuyen una alternativa en el campo de la
fabricación de nuevas pinturas.
Alcance y Limitaciones de la Investigación
El estudio comprenderá la evaluación del exudado de cují en forma líquida
adicionándole un agente curante de epoxi-poliamida, a fin de comparar las
propiedades anticorrosivas del exudado de cují con recubrimiento convencionales
(epoxi poliamida), en un ambiente altamente corrosivo.
El uso del cují está basado en estudios anteriores donde se demostraron sus
propiedades anticorrosiva de forma cualitativa; es por ello que se propone evaluar la
formulación de recubrimientos naturales con agentes curante epoxica aplicándolo
como pintura y evaluarlo en ambientes altamente corrosivos como lo es La Voz de
Venezuela Ubicado En cabo San Román, para evaluar las propiedades mecánicas y
eficiencia de esta pintura en ambientes de de alta agresividad corrosiva, observando
la velocidad de corrosión en la que se expondrán probetas de acero al carbono A-36
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de 7 cm de ancho por 4 de Largo y un espesor de 5 mm. El estudio estará
comprendido en dos fases: la primera es la obtención del Extracto liquido de resina de
cují (solubilizacion de resina natural) una que se llevara a cabo en el Instituto
Universitario de Tecnología Alonso Gamero, por lo que se usara materiales y
reactivos que se encuentran en la institución y la otra fase que se realizar en la Centro
de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) de la Universidad Francisco de Miranda;
donde formulamos la pintura con reactivos que se encuentran en dichas instalaciones
y para la preparación de las probetas (sustratos metálicos a ensayar pruebas
mecánicas), como decapado, aplicación de pintura epoxi poliamida comercial a
comparar con el recubrimiento natural, así como también la prueba de espesor de la
película seca (345 Digital Coating Thickness Gauge).
No será objeto de estudio comprobar el uso de las antraquinonas presentes en la
resina como colorantes ni de otras aplicaciones que pueden tener así como las
estructuras químicas presentes en ella, tampoco verificar el rendimiento de extracción
de la resina por parte del árbol según condiciones edafo-climaticas de la zona, ni la
extracción de las antraquinonas con diferentes solventes debido a la precipitación que
presenta en solventes como el alcohol, éter, entre otras. �
CAPITULO II
MARCO TEORICO
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CAPITULO II MARCO TEORICO
Antecedentes de la Investigación
Arias y Calles, (2010) Evaluación del Sistema de Recubrimiento Anticorrosivo
con Distintos Aditivos Naturales de la Corrosión en el Acero al Carbono A-36 en
Inmersión Marina El objeto de estudio de esta investigación fue evaluar el sistema de
recubrimiento anticorrosivos en el acero A-36. Con aditivos naturales tales como la
Granada, Naranja, Algodón de Seda, Dividive y Cardón de Dato, en inmersión
marina determinándole velocidad de corrosión a partir de la extrapolación, por medio
de análisis electroquímico mediante las curvas de polarización lineal en probetas de
acero A-36, empleando electrodos de plata/cloruro de plata en una celda con
capacidad de 250 mL de solución salina de NaCl.
La metodología utilizada en esta investigación, fue un diseño experimental
presentando nivel descriptivo orientada no a verificar hipótesis sino que a partir de
modelos teóricos definidos con anterioridad trata de descubrir hechos o situaciones
actuales, facilitando la identificación de características como comportamiento,
propiedades de una muestra, permitiendo descubrir y comprobar la posible asociación
a las variables de la investigación.
El aporte de esta investigación viene connotado en cuanto al uso de Acero A-36
como sustrato metálico en las pruebas de la pintura formulada con la resina del
exudado de cují, así como en la evaluación de la velocidad de corrosión por vía
electroquímica para el tratamiento de los resultados en dicha evaluación.
Polanco y Raffe, (2010) Realizaron un Estudio de la Resina Natural de Árbol de
Cují (Prosopis Juliflora), como posible Inhibidor de la corrosión en
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Armaduras de Concreto. El objetivo principal de esta investigación consistió en el
estudio fisicoquímico de la resina natural exudada por la planta del cují con la
finalidad de comprobar su capacidad inhibidora al fenómeno de la corrosión en la
armadura (acero) del concreto utilizado para construcciones públicas y civiles. Dentro
de los métodos utilizados se destaca el principio de espectrofotometría UV-Visible el
cual se usó para determinar la concentración presente en el exudado, se utilizaron
ensayos de Brochavilidad, Adherencia, y Grado de Oxidación, estos últimos
aplicados para la caracterización de recubrimientos, la metodología fue una
investigación de campo con nivel exploratorio de diseño transaccional descriptivo.
Entre los resultados más resaltantes se encuentra presencia cualitativa del grupo
epoxi de la resina (positivo), del resultado de brochavilidad sobre las probetas
(sustrato Metálico) se observo que no hubo la existencia de huellas de brocha en
ambos recubrimientos, Adherencia (3.33°A), Resistencia Química (79%) se concluye
con esta investigación que la resina natural exudada por la planta del cují posee una
excelente propiedad inhibidora de la corrosión.
El aporte que incluye esta investigación residió en el hecho de las técnicas y los
análisis que estos realizaron ya que se determinaron las posibles propiedades
inhibidoras de la resina de cují, Esta investigación sirve de referencia para el
desarrollo de este trabajo ya que en ella se aplicaron técnicas, procedimientos y
análisis preliminares que fueron empleados para la determinación de propiedades
fisicoquímicas de la resina entre estos procedimientos destaca ensayos en probetas de
Acero en espacio simulado en medio acido y salino, resistencia química y ensayos de
Brochavilidad, Adherencia y Grado de Oxidación.
Williams Y. y Briceño I, (2011). Realizó un estudio titulado Evaluación de
Recubrimientos Convencionales y no Convencionales en el Acero al carbono A-36 en
la Península de Paraguana. En este proyecto se evaluaron los recubrimientos
convencionales como Poliuretano, Epoxipoliamina y no convencionales a base de
Aloe Vera aplicados en acero al Carbono A-36 en la Península de Paraguana, que
surge de la necesidad de crear medidas tendentes a la prevención de la corrosión,
condicionaron superficies de acero A-36 mediantes tratamientos físicos para reforzar
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la acción protectora del sistema que utilizaron. Para ello utilizaron resina natural de
Aloe Vera con un porcentaje de humedad de 2% en la formulación de los
recubrimientos no convencionales (Aloe Vera Poliamida y Aloe Vera Poliuretano),
por su capacidad de contrarrestar el efecto de la corrosión, evaluando también los
recubrimientos convencionales de la marca Internacional.
Su estudio estuvo enmarcado en un nivel descriptivo donde tomaron en cuenta
datos experimentales por sistemas específicos. Para los ensayos de intemperismo los
recubrimientos fueron expuestos en las zonas durante 4 meses: aeropuerto Josefa
Camejo, Estación de Bomberos de Punto Fijo y Puerto Guaranao, previo al estudio
caracterizaron la agresividad de la corrosión a través del método de pérdida de peso,
arrojando como resultados ambientes altamente y medianamente agresivos. Se evaluó
la eficiencia de de los recubrimientos a través de pruebas de Ampolladuras, Grado de
Oxidación, Agrietamientos, Perdida de Brillo y Tizamiento.
La metodología de esta investigación se aplica a nuestro trabajo especial de grado
debido a los parámetros a evaluar en la eficiencia del recubrimiento y de la
formulación a aplicar en la preparación de la pintura natural derivada del cují.
Bustamante y Reyes, (2006) Evaluación de Sistemas de Recubrimiento Epoxi-
poliamida y Alquílicos Formulados con a Aloe Vera como Pigmentos Ecológicos. El
propósito de esta tesis fue evaluar la eficiencia del Aloe Vera como pigmento y
aditivo anticorrosivo en sistemas de fondo alquílicos y epóxicos industriales,
utilizando resina natural en polvo de Aloe. La investigación es experimental apoyada
en un estudio exploratorio y descriptivo, la cual surge de la necesidad de limitar las
consecuencias producidas por la corrosión. El uso del Aloe Vera obedece a su bajo
costo, fácil adquisición y baja toxicidad, logrando la obtención de un recubrimiento
anticorrosivo de excelente calidad que puede competir con otros aditivos y
pigmentos comerciales.
Finalmente los resultados de utilidad industrial de tipo inmersión en esta
investigación, se realizaron además ensayos de resistencia química y de la gota,
cuyos recubrimientos epoxicos resistieron el ataque a las sustancias orgánicas y
electrolitos (salinos, ácidos y alcalino). El aporte que ofrece este tesis es su
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metodología de trabajo, para desarrollar recubrimientos pigmentadas con la resina de
cují en estado sólido.
Bases Teóricas
Esta sección , tiene como finalidad hacer mención sobre los puntos teóricos que
conformara la investigación como; Cují, antraquinonas, resina natural, corrosión y
sus diferentes manifestaciones, sistemas de recubrimientos, generalidades del
recubrimientos epoxica, eficiencia de los recubrimientos anticorrosivos, Método
Espectrofotométrico UV – Visible, etc.
El Cují (Prosopis Juliflora)
El Cují o Prosopis Juliflora (nombre científico) de 6 a 15 m de altura, y hasta 100
cm de diámetro; fuste torcido, corto y muy ramificado; copa amplia y extendida; la
corteza es áspera, acanalada, de color gris o castaño; las espinas tienen una longitud
de 0.6 a 2.5 cm.
La especie, se distribuye en Perú, Chile y Argentina y se ha extendido a México, el
sur de Estados Unidos, Brasil, Bolivia, Colombia, El Salvador, Nicaragua, Uruguay,
Venezuela, y la Bahamas. El árbol de Cují también se encuentra en Irán, India,
Suráfrica y Australia. Salazar, Soihet y Miguel (2000).
La Antraquinona
De entre las quinonas del antraceno, solamente tiene importancia práctica el
compuesto 9,10-dioxo, conocido con el nombre de antraquinona. Es el más
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importante derivado del antraceno y se obtiene industrialmente por oxidación del
propio antraceno.
Dicha antraquinona, debido a la falta de carácter aromático del núcleo central,
tiene un carácter quinoideo muy débil, y en muchos aspectos puede ser considerada
como una dicetona normal. En particular es difícil de reducir a hidroquinona, no
forma quinhidrona y en estado puro es casi incolora. De ella se derivan una serie de
productos de sustitución que tienen gran importancia como materias colorantes o
como productos intermedios para su síntesis. Se obtienen casi exclusivamente a partir
de la antraquinona y sus relaciones isoméricas son iguales a las de los compuestos de
la serie de la naftalina, ya que falta totalmente la posibilidad de sustitución en las
posiciones 9 y 10. Klages, F. (2006)
Figura 1
Estructura de la Antraquinona.
Fuente: Klages, F. (2006)
La Corrosión
Se denomina corrosión al ataque destructivo que sufre un material, especialmente
metálico, por acción química o electroquímica con su medio ambiente (atmósfera,
suelo, agua, etc). Este término suele referirse normalmente al ataque de los metales,
aunque otros materiales no metálicos, como las cerámicos y los polímeros, también
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pueden ser deteriorados por ataques químicos directos, pero en estos casos suele
utilizarse el término degradación.
La reacción de que se produce en el fenómeno de la corrosión depende de la
naturaleza química del entorno y de la concentración efectiva de las especies
reactivas. En los materiales metálicos el proceso de corrosión es normalmente
electroquímico, es decir, una reacción química en la cual hay una transferencia de
electrones de una especie a otra. Gómez y Alcaraz (2004).
Recubrimiento de Pintura
Es un material compuesto por una matriz polimérica (Vehículo) y por un conjunto
de partículas (pigmentos, extendedores o cargas) dispersa en una solución. La
formación de un recubrimiento es la transformación de película húmeda a película
seca, que por lo general un proceso de polimerización que conduce a la constitución
de una macro molécula. (Feliu, S. 2002)
Componentes Básicos de una Pintura
Se puede definir una pintura como una pintura como una composición liquida y
solida (aditivos como polvos) que se pueden secar y curar, que forman películas con
propiedades estéticas, decorativas o anticorrosivas. La selección adecuada de las
materias primas , bien como la calidad de las mismas o balanceo estequiometrico de
cada uno de los constituyentes , dentro de las composiciones de la pintura , son
factores importantísimos, para que se obtengan productos con calidad y con las
propiedades deseadas. Cada uno de los constituyentes de las pinturas poseen
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funciones definidas y especificas dentro de las composiciones de las mismas. (Feliu,
S y otros, 2002)
Tabla 1
Componentes Básicos de un Recubrimiento
Vehículos Pigmentos Volátiles No Volátiles Transparentes Opacos
• Solventes activos (reducir viscosidad)
• Solventes latentes ( reducir viscosidad y bajar costo)
• Diluyentes (bajar costo)
• Agua (fase continua en emulsiones)
• Solvente coalescente (ayuda a la formación de película en emulsiones)
• Resina (dureza y adhesión)
• Aceite (flexibilidad y durabilidad)
• Plastificantes (Flexibilizar)
• Secantes (acelerar el secado)
• Extendedores (para bajar costos de la pinturas)
• Especialidades (texturizar, matizar)
• Protectores (rojo óxido, cromato de zinc, minio).
• Decorativos ( todos los colores incluyendo el blanco).
• Funcionales (antivegetativo, retardante de Fuego)
Fuente: Elaboración propia.
Pigmentos
Los pigmentos son partículas solidas dispersas en el vehículo, que se añaden en la
formación de los recubrimientos de pinturas con distintos fines:
1. Para dar una coloración determinada.
2. Para aumentar la durabilidad del polímero, ya que es conocida la capacidad de
los pigmentos para absorber o reflejar la radiación ultravioleta, disminuyendo
notablemente la erosión del recubrimiento.
3. Para disminuir la corrosión del metal subyacente. Los pigmentos
anticorrosivos tratan de frenar el proceso de corrosión.
4. Para disminuir la permeacion de agentes agresivos del medio en contacto con
el recubrimiento. En efecto, la existencia de pigmentos de forma laminar reduce
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enormemente la permeabilidad al aumentar extraordinariamente el camino a recorrer
por la especie agresiva que atraviesa el recubrimiento. (Feliu, S y Otros. 2002).
Tipos de Pigmentos (Cargas)
Las cargas son pigmentos que no confieren color ni opacidad a las pinturas y son
Utilizadas por razones técnicas y económicas. La mayoría de las cargas son productos
de origen mineral aunque existen algunos tipos obtenidos sintéticamente a través de
procesos industriales. Las principales cargas utilizadas en la industrial de pinturas
incluyen: (a) Sulfato de Bario, (b) Silicato de Magnesio (Talco), (c) Silicato de
Aluminio, (d) Dióxido de Titanio, (e) Carbonato de Calcio y (f) Silícea.
Definiendo algunas de ellas, se obtienen los siguientes:
1. Dióxido de Titanio: dentro de los pigmentos Blancos, el dióxido de Titanio
es sin duda alguna el más utilizado en la industria en la fabricación de pinturas de
color blanco de aquellas de tonos claros. Poseen un elevado poder de cobertura u
opacidad, cuando se comparan con otros pigmentos, destacando su algo índice de
refracción y el tamaño medio de las partículas. El dióxido de titanio aumenta el poder
de cobertura (30-40%) superior y mejora la resistencia a la radiación solar. Además
posee excelente resistencia química. Feliu, S y Otros, 2002.
2. Silicato de magnesio (Talco): el talco actúa como un pigmento extensor en
pinturas. Es empleado para reducir el uso de pigmentos mas caros, normalmente
dióxido de titanio y también imparte propiedades al Film o película seca. Las
partículas de talco, especialmente las partículas de tremolita prismica, refuerzan la
pintura y reducen el resquebrajamiento. El talco disminuye el escurrimiento y la
sedimentación del producto por las buenas propiedades de suspensión. Las mismas
también actúan como un buen agente de aplanamiento que permite a la pintura
nivelarse después de la aplicación y producir una capa regular. El uso de talco como
carga en pintura de base, emulsiones y coberturas exteriores resultan buenas
propiedades de dispersión y durabilidad. La resistencia mecánica y la terminación son
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importantes en pinturas bases industriales, por ejemplo: para acero industrial y
pinturas de tráfico. Feliu, S y otros, 2002.
3. Silicato de aluminio: es un polvo finamente dividido de color blanco. Su
tamaño de particulaprimario esta entre 25 y 100 milimicras, lo hace especialmente
idóneo para su utilización como pigmento blanco en numerosas aplicaciones. Su
superficie especifica, que expresa porosidad de este material y su valor de pH lo
hacen adecuado para su utilización como carga en determinadas mezclas de
polímeros. Feliu, S y otros, 2002.
Resinas o Ligantes
Son productos cuya misión es la de mantener unidas las partículas sólidas,
pigmentos y cargas, una vez la pintura está seca. Según el tipo de resina utilizada la
pintura tendrá unas características de secado y resistencias determinadas. La
terminología en el campo de las pinturas y recubrimientos es variada y por ello se
puede usar indistintamente los términos resina, ligante, polímero, etc.
Según Sagola (2001), dentro de un cuadro básico, en la industria se utilizan los
siguientes formadores de película: resina alquidalica, resina epoxica, resina
poliamidica, resina vinílica, resina acrílica, resina fenólica, resina de cumarona-
indeno. resina de silicón; silicato de etilo, litio, sodio, potasio; aductos y mezcla de
algunos de estos productos; resina de poliuretano y resina de hule clorado.
Solventes
Se llama así al agua y otros productos le naturaleza orgánica cuya misión es la de
dar a la pintura una viscosidad óptima según el método de aplicación que debe
utilizarse. Los disolventes se utilizan además para solubilizar las resinas y regular la
velocidad de evaporación.
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Aditivos
Son productos que se dosifican en pequeñas cantidades para facilitar el proceso de
fabricación de la pintura, aportar unas características concretas a la pintura seca, crear
las condiciones adecuadas para que el secado se produzca de forma correcta y para
estabilizar la pintura en el periodo de almacenamiento. (Calvo, 2009)
La Resina Natural
Se llaman resinas a los productos de la secreción de savia de ciertos arboles, ya sea
natural o provocada artificialmente por incisión en su corteza. En su mayor parte
están constituidas por ácidos y .alcoholes resinosos de constitución orgánica
complicada (Doerner e In Hoppe, 1998).
Clasificación por su Naturaleza
De acuerdo con Agueda y otros (2009), por su naturaleza se clasifican en:
1. Resinas Naturales: son sustancias orgánicas o semifluidas, fusibles e
insolubles en agua, entre las que destacan la trementina natural, “pez griega” o goma-
laca y los aceites de linaza, de ricino o de pescado.
2. Reinas Sintéticas: estas sustancias tienen su origen en la elaboración
mediante procesos químicos, destacando la colofonia, que es el componente
mayoritario de la trementina y el copal, obtenidos por mezclas de aceites resinosos,
alcoholes y éteres.
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Tabla 2
Clasificación de las Resinas
Resinas naturales Resinas sintéticas
gomorresinas
oleorresinas
bálsamos
lactorresinas
poliéster
poliuretano
resina epoxi
acrílicos
Fuente: Elaboración propia.
Definición de Términos Básicos
Acabado Capa externa de pintura o recubrimiento, la cual deberá reunir las
características adecuadas para resistir al medio que se exponga. En un sistema con
varias capas de pintura o recubrimiento, el acabado es la última, a las intermedias se
les llama Capas Intermedias. (Feliu, S Otros. 2002)
Aditivo Sustancia que se incluye en pequeñas cantidades en las formulaciones de
pinturas para mejorar ciertas propiedades. Los más corrientes con dispersantes,
espesantes, secantes, antidecantantes, estabilizadores, plastificantes, antiespumante,
bactericidas, antiflotantes. (Gispert C, 1997)
Adherencia Propiedad de la pintura de permanecer unida a la superficie. La
adherencia es el resultado de fuerzas mecánicas y electroquímicas. (Feliu, S Otros.
2002)
Brillo Sensación que percibe el ser humano al observar la luz reflejada por una
superficie. (Feliu, S Otros. 2002)
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Brochabilidad Facilidad o habilidad con la cual puede aplicarse una pintura a brocha
lo cual se traduce en una buena eficiencia del trabajo de aplicación y en la obtención
de un acabado sin marcas de brocha. (Gispert C, 1997)
Fondo Pintura de base o imprimante que se da a una superficie antes de aplicar las
manos de acabado. El fondo o la imprimación que se utilice dependen del tipo de
superficie y su estado y del sistema total de pintura a aplicar. (Gispert C, 1997)
Imprimante Producto que se aplica como primera capa de un sistema de pintura y
que cumple una o varias de las siguientes funciones: mejorar la apariencia, el
rendimiento y la adherencia de las capas de acabado y proteger contrala corrosión.
(Gispert C, 1997)
Inertes Grupo de pigmentos de bajo índice de refracción, que cumplen funciones
tales como: Disminuir costos, aumentar viscosidad, disminuir brillo, etc, pero que no
contribuyen al poder cubriente de la pintura, Los pigmentos con un índice de
refracción alta son útiles por ser más opacos es decir, tienen mayor poder de
cubrimiento. (Gispert C, 1997)
Inhibidor Material que se utiliza para desacelerar o parar una reacción indeseada.
Son muy corrientes los inhibidores de corrosión que se añaden al agua de enjuague en
operaciones de preparación de superficies, para evitar el ataque al metal mientras el
agua se evapora. (Gispert C, 1997)
Limpieza Eliminación de contaminantes (óxidos, grasa, aceites, polvo, hongos,
incrustaciones, etc), por cualquier medio manual, mecánico, químico o término.
(Gispert C, 1997)
Oxidación Proceso por el cual los átomos de un material ceden electrones en una
reacción química. Formación de oxido. Las pinturas y recubrimientos formulados con
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aceites secables, endurecen por la oxidación de los aceites con el oxígeno del aire.
(Gispert C, 1997)
Oxido de hierro Pigmento natural o sintético, de color amarillo, pardo o rojo,
compuesto principalmente por óxidos de hierro. El óxido de hierro rojo es muy
utilizado en la formulación de bases anticorrosivas. (Gispert C, 1997)
Primario También conocido como base, fondo o primer. Su principal función es
aumentar la adherencia de los acabados, en ocasiones contiene inhibidores de
corrosión y dan mayor grosor a un sistema (primario + acabado). En ocasiones ciertas
pinturas o acabados no son compatibles con materiales o no se adhieren a ellos,
entonces usamos primarios, aplicando una capa de este uniforme, a modo de fondo y
mejoramos el sistema. Ejemplo: Productos alkidalicos sobre lamina galvanizada: Los
alkidalicos reaccionan con los químicos del galvanizado, saponificándose y formando
jabones, los cuales provocan que al cabo de unos meses la pintura se desprenda casi
por completo. Si usamos un primario Epóxico, evitamos el contacto del acabado
alkidálico con la lamina evitando la reacción química y por tanto el levantamiento de
la pintura. (Gispert C, 1997)
Película Capa que producen las pinturas y recubrimientos una vez aplicados sobre la
superficie. (Feliu, S Otros. 2002)
Pigmento Material en partículas finamente divididas, natural o sintético, orgánico o
inorgánico insoluble, que una vez dispersado en un vehículo líquido para la
fabricación de pinturas proporciona cualidades esenciales como color, opacidad,
consistencia y la resistencia a la corrosión, entre otras. Las principales categorías de
los pigmentos son: activos (dióxido de titanio, rojo toluidine, azul ftalo), inertes o
rellenos (carbonatos, barita, talcos), anticorrosivos (minio, cromato de zinc, zinc
metálico) y funcionales (aluminio, cobre, luminosos). (Feliu, S Otros. 2002)
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Pintura Mezcla o dispersión de pigmentos en un vehículo líquido el cual contiene un
ligante, diseñado para aplicarse en capa delgada sobre una superficie con lo cual se
convierte en una película sólida opaca que sirve para decorar, proteger, señalizar o
cumplir otras funciones. (Feliu, S Otros. 2002)
Preparación de superficie Tratamiento manual, mecánico, químico, o térmico que se
hace con el fin de acondicionar una superficie sobre la cual se va aplicar una pintura o
recubrimiento. Todas las operaciones de preparación de superficies deben tener como
finalidad proporcionar una superficie limpia, seca y con una rugosidad apropiada para
la adherencia y durabilidad del material aplicado. (Feliu, S Otros. 2002)
Secamiento Proceso de transformación de una capa de recubrimiento líquido a
sólido, debido a la evaporación de solventes, reacciones físico-químicas o una
combinación de ambas. Existen distintos grados de secamiento: al tacto, al manejo,
para lijar, para segundas manos y para poner en servicio la superficie pintada. (Feliu,
S Otros. 2002)
Vehículo Parte liquida de una pintura en la cual se encuentra dispersado el pigmento,
consta de un formador de película (vehículo no volátil) y adelgazadores. (Vehículo
volátil). (Feliu, S Otros. 2002)
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CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
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CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Tipo de Investigación
El presente proyecto de investigación se enmarca dentro del tipo de investigación
de campo (Arias, 2006), ya que los datos se recolectan del ambiente natural sin alterar
sus propiedades. En este sentido, el estudio se cimentará en una investigación de esta
índole puesto a que no cambiarán ni se alterarán las condiciones de aplicabilidad del
recubrimiento y se tomarán los datos tal cual se presente en el estudio.
Nivel de la Investigación
La investigación descriptiva consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno,
individuo o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento (Arias,
2006).
A lo planteado por el autor en su definición se colige, que la presente
investigación se considera descriptiva ya que con esta se pretende explicar el
comportamiento del recubrimiento ecológico elaborada a partir del exudado del cují,
que se expondrá en un ambiente altamente corrosivo como lo es el cabo San Román.
Diseño de la Investigación
Según Arias (2006), esta investigación consistirá en un diseño experimental, ya
que el estudio será realizado en un momento determinado, esto significa que la
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investigación será ejecutada en un lapso de tiempo estipulado y tomando en
consideración que las condiciones ambientales varían según el tiempo, y de esta
forma observar bajo ciertas condiciones ambientales cómo se comporta el
recubrimiento ecológico aplicado.
Población y Muestra
Según Arias (2006), la población corresponde al “conjunto finito o infinito de
elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las
conclusiones de la investigación”. Esta queda delimitada por el problema y por los
objetivos del estudio.
Para objeto del estudio planteado la población estará comprendida por las plantas
de Cují (Prosopis Juliflora) ubicadas en el sector pueblo nuevo de la Península de
Paraguana; estando estas distribuida de forma silvestre en un área de
aproximadamente 100Hectáreas.
Según Sabino (2002), una muestra no es más que una parte de ese todo que
llamamos universo y que sirve para representarlo. La muestra es una parte
representativa de la población, para que una muestra sea representativa y por tanto
útil debe reflejar las similitudes y diferencias encontradas en la población. En esta
investigación la muestra representativa vendrá dada por la recolección del exudado de
la planta de forma natural y forzada por medio de cortes en los tronco de los arboles
seleccionados a través de un plan de muestreo donde se fijó una serie de criterios a
considerar para la captación de la muestra.
Para garantizar la representación de la muestra a estudiar se estableció la estrategia
de la aplicación del muestreo intencional o estratificado debido a que “el investigador
selecciona los elementos que a su juicio son representativos, lo cual exige al
investigador un conocimiento previo de la población que se investiga, para poder
determinar cuáles son las categorías que se pueden considerar como tipo
representativo del fenómeno que se estudia” (Tamayo Tamayo, 2000).
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La abundancia de la planta de Cují (Prosopis Juliflora) en el sector Pueblo nuevo
es muy extensa por lo que limitar esta población sería imposible. Para limitar la
población transformándola en finita se aplicó un muestreo aleatorio simple con el
objeto de garantizar que cada hectárea de las plantas en estudio tenga la posibilidad
de ser seleccionada. Por lo que se seleccionó el 10% del área de estudio por tratarse
de una investigación descriptiva (Arias, 2006) (ver Tabla 3), quedando limitada la
población finita conocida de 1 hectárea.
Tabla 4
Tamaño de la muestra poblacional conocida
Tamaño de la muestra poblacional
Población (cantidad 10 hectáreas)500 plantas de cují
Muestra (1 hectárea a muestrear) 50 plantas de cují
Fuente: Elaboración Propia
Basados en la investigación realizada por Polanco y Raffe (2010), los criterios de
selección de la planta estudiada fueron las siguientes:
1. Las plantas de Cují (Prosopis Juliflora) deben poseer una altura mínima de 3
metros.
2. Deben contar con hojas en sus ramas.
3. De corteza marrón (característico de la planta viva)
4. El tronco debe poseer un radio mínimo de 3 centímetro.
Para estimar la cantidad necesaria de exudado a extraer, se requirió considerar la
masa promedio para la ejecución de los análisis y solubilizacion de la resina de cují
en estado líquido, considerando los porcentaje de pérdidas y el número de repetición
de los análisis necesarios para dicho estudio, entre ellos: concentración de
antraquinonas en la resina de cují y análisis fisicoquímicos como humedad, pH,
sólidos totales, porcentaje de cenizas entre otros. Por lo que los “muestreos
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intencionales, no poseen formulas estadísticas para determinar el tamaño de las
muestras necesarios para los análisis requeridos” (Pinto y Piña, 2008).
Utilizando las fuentes referenciales en las cantidades de muestra por análisis se
estimó el total de muestra requerida es de 246 gramos de resina solida de cují (ver
Tabla 4), teniendo en cuenta un 50 % de pérdidas estimadas por agentes
contaminantes en la muestra como pedazos de troncos, arena, polvo entre otros.
Tabla 5
Cantidad promedio de Exudado Requerido para el Estudio.
Método
analítico
Cantidad
requerida
para
análisis
Número
de
extracción
Numero
de
replicas
Más de
50% de
pérdidas
Total de
masa de
la
muestra
Fuente
referencial
Método de extracción de antraquinona con benceno
20 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg
1 1 4 gr 36 Polanco y Raffé(2010)
Ensayos fisicoquímicos
50 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg
- 3 45 gr. 105 gr.
ASTM D-1475, D-1644, D-1293 Y AOAC 7003, 7009
Ensayos mecánicos
50 gr. De muestra con precisión de 0.1 mg - - 45 gr. 105 gr.
COVENIN d 472-87,404-83, ASTM D-610, y Covenin 766-87)
Cantidad total de muestra: 246 gr. De resina de cují solida
Fuente: Elaboración Propia
Etapas de la Investigación
En base a lo antes expuesto acerca del estudio comparativo de la resina elaborada
a partir del exudado del cují y las resinas comerciales será necesario cumplir con
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ciertas etapas de investigación consideradas necesarias para la presente investigación
utilizada para su posterior validación, divididas de acuerdo a las actividades que
conforman la investigación las cuales se describen a continuación:
Etapa 1. Recolección y Pre-Tratamiento de la Muestra
Para la recolección de la muestra se realizo una serie de cortes transversales al
tronco de la planta del Cují (Prosopis Juliflora) tomando en cuenta que se deberá
esperar un cierto tiempo (1 mes)para que la planta exude una cantidad representativa
para ser recolectada (ver Figura 2).
Figura 2
Recolección de Resina de Cují
Fuente: Propia.
Se recogieron en envases de vidrio previamente lavados y secados, luego se
trasladaran al Laboratorio de Química II del Departamento Académico de Química
del IUTAG donde se le aplicaron pre-tratamientos, tales como: de molido, colado y
secado para eliminar posibles impurezas como sólidos adheridos, humedad entre
otros.
Se visitó la comunidad de Pueblo Nuevo de la Península de Paraguana sector
Varaiber, donde los arboles de cují cumplen con los requisito de madures de la planta
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descritos anteriormente. Encontrando así arboles donde su tronco exudaba de forma
natural y no requirió de cortes o la aplicación de técnicas de extracción forzosas, para
la recolección de la muestra se realizó un muestreo aleatorio simple, donde se limitó
la zona de estudio a una hectárea, se recolectaron un total de 300 gramos de resina
natural de cují suficiente para realizar los análisis y formulación del recubrimiento no
convencional calculados con anterioridad.
Etapa 2.Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují (Prosopis Juliflora)
Se realizaron una serie de pruebas para determinar las propiedades fisicoquímicas
de la resina, las cuales ayudaron a determinar si la resina podría utilizarse para la
elaboración del recubrimiento no convencional.
Estudio Fisicoquímico
Obtención del extracto liquido de la resina de cují
Para la solubilizacion de la resina solida de cují se disolvieron 50 gramos de
exudado en un solvente de hidróxido de potasio y benceno con una relación 7:3,
luego se llevaron a sequedad total evaporándola con 50ml de alcohol etílico, se
adiciono 100 ml de hidróxido de potasio al 5 % con agitación constante esperando 5
minutos para su filtración. Después de filtrada, se llevó a la solución a un rango ácido
agregando 2 ml aproximadamente ácido acético glacial para llevar a un rango de pH
entre 4 y 5, posteriormente se agregaron 100 ml de benceno manteniendo agitación
constante por 15 minutos para luego trasvasar al decantador, dejando reposar hasta
visualizar la formación de 2 fases, desechando la fase menos densa para conservar la
más densa donde se encuentran implícitas las antraquinonas (ver Figura 3,4 y 5).
Figura 3
Pesada de resina de cují en estado solido
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Figura 3 (cont.)
Fuente: Propia.
Figura 4
Formación de fases
Fuente: Propia.
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Figura 5
Verificación de Antraquinonas en medio Básico con Solvente Benceno
Fuente: Propia.
Análisis de la Concentración de Antraquinonas por vía Espectrofotométrica
Para este estudio se aplicó el método de espectrometría UV-Visible con el equipo
Spectronic 20 (UNICO RS), utilizando como solvente Benceno para la preparación
de los patrones muestras de concentración conocida para realizar la curva de
calibración y obtener la concentración real conocida del grupo epoxi en la resina
natural de cují (Prosopis Juliflora).
Se utilizaron patrones de concentración conocidas de 2-etil-Antraquinona disuelto
en benceno a concentraciones de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 M (Molar) (ver Figura 6), el
extracto líquido de Cují se tomó con un factor de dilación de 25. Para ajustar la
longitud de onda a medir la transmitancia se determinó por medio del máximo de
Absorción del 2-etil-Antraquinona seleccionando así la longitud de onda a 450 nm
(ver Figura 7).
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Figura 6
Patrones de 2-etil-Antraquinona y extracto líquido de Exudado Diluido
Fuente: Propia.
Figura 7
Medición de transmitancia de los patrones y extracto de cují
Fuente: Propia.
Medición de pH (Covenin 676-81)
El pH es un parámetro que afecta la solubilidad de trazas de minerales, debido a
la habilidad del agua a causar corrosión metálica y a la capacidad del agua a sostener
vida de los organismos. La metodología de las pruebas cubre la determinación de pH
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por mediciones electromagnéticas empleando electrodos de vidrio como sensor y
soluciones buffers para la calibración del electrodo utilizando un pH metro marca
HANNA disponible en el IUTAG.
Figura 8
Lectura del pH a la Resina Líquida
Fuente: Propia.
Porcentaje de Sólidos (ASTM D-1644)
Estos métodos de pruebas son aplicables a pinturas, pues son útiles a usuarios y
productores en la determinación de composición de sólidos o compuestos no
volátiles. Algunas veces forma una medida apropiada de materias que forman capas
en las pinturas. Los métodos de pruebas determina la fracción de la pintura que es no
volátil a la temperatura experimental mientras se elimina solventes volátiles.
Esta prueba se realizó utilizando una cápsula de porcelana que fue secada
previamente en una estufa a 105 ºC y luego se enfrió en un desecador , se pesó y se
registró el valor, posteriormente se agregaron 10 mL de la muestra de la resina,
llevada a una temperatura de 100 ºC (ver Figura 9, 10 y 11) . El peso del residuo se
reportó como sólidos totales y la pérdida de peso como humedad en tanto por ciento.
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Figura 9
Secado de Cápsulas de Porcelana
Fuente: Propia.
Figura 10
Desecador, Muestras Esperando el Equilibrio Térmico
Fuente: Propia.
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Figura 11 Pesando para Obtener la Diferencia de Peso
Fuente: Propia.
Densidad (ASTM D-1475)
La densidad en unidades e peso por volumen, es comúnmente empleada para
determinar la calidad de las pinturas. Si la densidad no se encuentra dentro de la
especificación, hay buena probabilidad de una descarga errónea u otro problema
serio. Este método es aplicable para determinar la densidad de pintura, productos
relacionados y componentes cuando se encuentra en estado líquido.
Este la relación prueba consistió en pesar un picnómetro vacío, dentro del cual se
preparó cantidades iguales de la resina liquida de cují y luego se pesó el picnómetro
con la muestra para determinar la relación peso volumen (ver Figuras 12 y13).
Figura12
Pesada del Picnómetro Vacío.
Fuente: Propia.
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Figura 13
Diferencia de Peso del Picnómetro
Fuente: Propia.
Porcentaje de Humedad (AOAC 7003)
Esta prueba permitió la determinación del agua presente en la muestra, pesando
por triplicado las capsulas vacías y luego adicionando la muestra, introduciéndola
posteriormente en la estufa por un tiempo prolongado. Con la muestra fría se
prosiguió a calcular el porcentaje.
Para determinar la humedad contenida en la resina de cují se tomó una muestra
alrededor de 6 ml, colocada en una capsula de cristal previamente seca. Luego se secó
a una temperatura de 105 ºC por 4 horas, seguidamente se colocaron en el desecador
y al enfriar se pesaron.
Figura 14
Pesada de Muestra
Fuente: Propia.
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Figura 15
Desecado de muestras
Fuente: Propia.
Figura 16
Pasado de Muestra Seca
Fuente: Propia.
Porcentaje de Cenizas (AOAC 7009)
Esta prueba permitió la cuantificación de los minerales presentes en la sustancia
analizada. Consiste en secar la muestra durante un tiempo prolongado, luego se
transfiere cierta cantidad de pigmento secado en una capsula para ser quemada.
Posteriormente se peso y seco para ser calentada nuevamente hasta la obtención de
cenizas de color rojo. Con la muestra fría se prosiguió a calcular el porcentaje de
cenizas.
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Se pesaron 10 ml de muestra en un crisol, al secar la muestra, se incineró a una
temperatura de 550ºC no excediendo a un color rojizo encendido, hasta que esté libre
de carbón. Se determino el peso de cenizas.
Figura 17
Procedimiento para el cálculo de porcentaje de cenizas
Fuente: Propia.
Figura 18
Pesada de cenizas después de la prueba
Fuente: Propia.
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Etapa 3. Formulación de los recubrimientos convencional, no convencional y
preparación de las probetas
Las antraquinona presente en el extracto liquido de cují derivado del exudado
aplicando el procedimiento de: secado de la muestra en su totalidad con alcohol
etílico, luego adicionando hidróxido de potasio con agitación constante para luego
filtrar para extraer cualquier sólido, adicionando a la solución ácido acético en pro de
obtener un pH ácido adicionando como solvente benceno para la formación de dos
fases para decantación, tomando en cuenta la fase más densa. Seguido a ello, se
realizo el mezclado del compuesto antraquinona extraído del exudado del cují con
una porción de epoxipoliamina como agente curante y otros compuestos extendedores
y pigmentación.
En esta fase se abordaron los aspectos técnicos envueltos en la formulación del
sistema de recubrimiento, de pinturas comerciales de la marca “Pintura
Internacional”; epoxi-poliamida. Entre tanto se determinaron algunos parámetros de
formulación como serán presentados a continuación, que son útiles para el
entendimiento de ciertas características físicas de los revestimientos por pintura no
convencional, como la evaluación técnica y económica de las mismas.
Porcentaje de sólidos por masa teórico
Corresponde porcentualmente a la masa, teórica de sustancias no volátiles que
permanecen en la pintura formulada en el laboratorio teniendo en cuenta la
evaporación de los disolventes presente en el extracto liquido de cují, siendo bastante
útil con el fin de controlar la calidad, tanto para el fabricante de pintura como el
usuario. Se tiene como referencia teórica las especificaciones del fabricante de la
pintura comercial para alcanzar el mayor grado de porcentaje de sólidos suspendidos
en la pintura a la hora de formular. (Briceño y Williams, 2011).
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Este procedimiento consiste en pesar las diferentes masas solidas de los
componentes de la pintura no convencional.
Figura 19
Porcentaje en peso de componentes de recubrimiento no convencional.
Fuente: Propia.
Figura 20
Pesada de Dióxido de Titanio
Fuente: Propia.
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Porcentaje de sólidos por volumen teórico
Esta parte corresponde teóricamente al porcentaje en volumen de sustancias no
volátiles que permanecen en el recubrimiento. El porcentaje de sólidos en volumen es
importante ya que a partir de ello se logro calcular el rendimiento teórico de la pintura
no convencional. (Briceño y Williams, 2011).
Rendimiento teórico
El rendimiento teórico toma en consideración la rugosidad del sustrato, no
aumenta el área superficial y perdida durante la aplicación de la pintura. Este dato
además viene en función del porcentaje de sólidos en volumen y del espesor de la
película seca (µm). (Briceño y Williams , 2011)
Preparación de las Probetas
Esta etapa estará conformada por la selección de una lámina de acero A-36 de un
grosor de 0.4 cm. a la cual se le realizaran cortes de iguales medidas para su
posterior tratamiento con solución decapante HCL y �����, para recubrirlas con las
pinturas mezcladas con antraquinona, y a las comerciales.
Evaluando en esta etapa: brochavilidad, adherencia, porosidad del recubrimiento
anticorrosivo a base de la antraquinona extraída del cují.
Figura 21
Decapado de probetas
Fuente: Propia.
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Figura 22
Lijado de probetas
Fuente: Propia.
Figura 23
Etiquetado de probetas
Fuente: Propia.
Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional mediante las
normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera altamente corrosiva
Los recubrimientos anticorrosivos fueron elaborados a base de resina de cují
(Prosopis Juliflora), aditivos químicos y aditivos anticorrosivos del epoxi amida
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comercial que fue sometido a pruebas bajo las normas COVENIN ASTM, ISO y
AOAC para conocer sus propiedades mecánicas:
Brochabilidad (COVENIN 472-87)
Este método de ensayo estableció un medio subjetivo para determinar la
Brochabilidad de la pintura, así como el aspecto de la película seca empleándose una
brocha y lamina de acero, después de preparada el sustrato metálico se procedió a
extender uniformemente el recubrimiento con una brocha efectuando movimientos
hacia arriba y hacia debajo de tal manera que superpondrá evaluando la resistencia
que obtendrá la pintura al deslizamiento de la brocha en términos de fácil, regular o
difícil observando las huellas que deja la brocha.
Figura 24
Prueba de Brochabilidad en recubrimiento no convencional (resina de Cuji)
Fuente: Propia.
Figura 25
Prueba de Brochabilidad en recubrimiento convencional “Pintura Internacional”
Fuente: Propia.
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Figura 26
Secado de probetas por 8 días
Fuente: Propia.
Adherencia (COVENIN 404-83)
Un recubrimiento debe cumplir su función de protección y decoración de un
sustrato, debe adherir a él su vida útil. Siendo el sustrato y la preparación de la
superficie (o falta de ella) quien tiene un efecto drástico sobre la adhesión de los
recubrimientos. Un método para evaluar la adhesión de los revestimientos o
tratamientos a la superficie en diferentes recubrimientos al mismo sustrato es de un
valor y utilidad considerable en la industria.
Este método de prueba cubrió los procedimientos para evaluar la Adhesión de las
películas de los revestimientos a sustrato metálicos mediante la aplicación y remoción
de una cinta plástica adhesiva en cortes hechos sobre la película tomando en cuenta el
patrón suministrado por la norma.
Figura 27
Prueba de Adherencia de recubrimiento no convencional
Fuente: Propia.
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Figura 28
Prueba de Adherencia de recubrimiento convencional
Fuente: Propia.
Prueba de espesor de película seca (Covenin 766-87) (345Digital CoatingThickness
Gauge)
Para la prueba de esta norma se utilizo un instrumento llamado Elcometer modelo
345 F, el cual midió el espesor de la película seca de los recubrimiento
convencionales y no convencionales sobre el acero. Este instrumento consta de una
cánula con la cual se toma la lectura del espesor de la película colocándola sobre la
superficie cubierta con el recubrimiento a estudiar, luego de haber calibrado el
instrumento.
Figura 29
Equipo utilizado en prueba
Fuente: Propia.
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Figura 30
Medición de espesor de película seca a recubrimientos convencionales y no
convencionales
Fuente: Propia.
Dureza de Película (ASTM D-3363)
Este método permitió la determinación rápida y económica de la dureza de la
película de los recubrimientos orgánicos formulados sobre un sustrato en términos de
grafitos de dibujo o lápices de grafito de dureza conocida. La prueba consistió en
rayar la película con diferentes escalas de lápices (6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H,
2H, 3H, 4H, 5H, 6H); comenzando con el de mayor dureza (6H) y finalizando con el
menor (6B), con el fin de comprobar la resistencia de la misma.
Figura 31
Diferentes grados de dureza de lápices de grafito
Fuente: Propia.
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Figura 32
Pruebas de dureza al recubrimiento convencional
Fuente: Propia
Figura 33
Pruebas de dureza al recubrimiento no convencional
Fuente: Propia.
Exposición del Recubrimiento en ambiente de corrosión Altamente agresivo como
lo es en Cabo San Román (estación de radio la Voz de Venezuela) para la
Validación de los Resultados.
En esta etapa procederá de la anterior en la que luego de ser aplicada la resina
natural de cují (recubrimiento no convencional) a las barras de acero serán expuesta a
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un ambiente de corrosión agresivo con el fin de determinar el grado de oxidación de
cada una de las probetas comparado con la recubiertas con el anticorrosivo comercial,
valiéndose para ello de patrones visuales para clasificar cualitativamente el grado de
oxidación, Tizamiento, empolladura y la resistencia del recubrimiento. Por último, se
procederá a validar los resultaros obtenidos aplicado los siguientes cálculos
estadísticos: Media, Desviación Estándar y coeficiente de Variación.
Cálculo de la velocidad de corrosión de la zona de estudio (ASTM G �� )
La técnica de pérdida de peso es ampliamente utilizada en los estudios de
corrosión atmosférica, dado que es relativamente simple y precisa. Se debe asegurar
que los productos de la corrosión se puedan retirar de la muestra sin gran ataque del
metal o sustrato base. Para ello, se utilizan distintas soluciones específicas
(decapante) para asegurarse que los productos de la corrosión se eliminan mediante
ciclos sucesivos de limpieza en esta solución. Este tratamiento de ciclos se repite
hasta la completa eliminación de los productos de la corrosión, aunque la técnica es
lenta, garantiza la eliminación total del producto de la corrosión, permite diferenciar
la pérdida de peso del metal debido a la corrosión atmosférica del ambiente al cual
fueron expuestas las muestras.
Figura 34
Probetas desnudas antes de la exposición a la intemperie
Fuente: Propia.
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Figura 35
Zona de exposición a la intemperie en Cabo San Román
Fuente: Propia.
Figura 36
Probetas desnudas después de un mes de exposición a la intemperie
Fuente: Propia.
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Figura 37
Remoción del oxido por decapado (ciclo sucesivo de limpieza)
Fuente: Propia.
Grado de Oxidación (ASTM D-610)
La cantidad de oxidación por debajo o a través de la película de pintura es un
factor significante para determinar si un sistema de revestimiento debería ser reparado
o sustituido. Esta práctica es una manera estándar de cuantificación de la cantidad y
distribución de la oxidación superficial. El grao de oxidación se evalúa empleando
una escala de 0 a 10 basados en el porcentaje de oxidación visible, basados en
patrones visuales estandarizados por la norma.
Figura 38
Patrón visual para determinar grado de oxidación
Fuente: ASTM D-610
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Figura 39
Probetas recolectadas después de exposición al ambiente salino agresivo
Fuente: Propia.
Etapa 4. Validación de los Resultados.
El Objetivo de esta etapa es realizar la validación de los resultados obtenidos en el
estudio experimental, aplicando cálculos estadísticos como: Media, Desviación
Estándar y coeficiente de variación. Con el fin de delimitar un rango de confiabilidad
de los resultados obtenidos en los diferentes estudios evaluados durante el análisis.
Es importante destacar que los rangos de aceptabilidad y rechazo, se espera que se
encuentren comprendidos dentro de los siguientes criterios: Coeficiente de Variación
(CV) menos o igual a 10 %, Desviación Estándar � 5.
CAPITULO IV
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
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CAPITULO IV PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Con el fin de dar respuesta a los objetivos planteados, se procede a la presentación
y análisis de los resultados obtenidos en el presente estudio, cuyo propósito es evaluar
sistemas de recubrimiento epoxicos comercial y no convencional (resina de Cují) en
atmósfera altamente corrosivas.
Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují.
Se realizaron una serie de pruebas de carácter fisicoquímico para la determinación
de sus propiedades, las cuales ayudaron a determinar si la resina podría utilizarse
para la elaboración del recubrimiento no convencional anticorrosivo. Cabe destacar
que los diferentes parámetros evaluados se realizaron en los laboratorios de química
del Tecnológico Alonso Gamero.
Medición de pH (COVENIN 676-81)
Para este análisis se utilizo el laboratorio de fisicoquímica donde se encuentra
ubicado el pHmetro modelo Hanna a una temperatura de trabajo de 19.4 ºC, con el
cual se realizo la medición de pH del extracto liquido de cují con el fin de cuantificar
la acidez o basicidad de la muestra debido a que esta influye directamente en la
formulación del recubrimiento debido a posibles reacciones indeseadas sobre el
sustrato metálico, por ello su importancia en el estudio.
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Tabla 6
Datos Obtenidos en la prueba de pH
Muestra Masa de
muestra
Volumen
de
hidróxido
de potasio
Volumen
de
Benceno
Nº de
medidas
Temperatura
ºC
pH
Extracto
liquido de
cují
50 g 70 ml 30 ml
1 19.4 7.85
2 19.4 8.00
3 19.4 8.01
Promedio 7.95
X = 7.95 S = 5.77x10-3 CV = 0.072 %
Fuente: Elaboración propia.
El pH obtenido del extracto de cují obtenido es de 7.95 medido a una temperatura
de 19.4ºC, un valor que está comprendido dentro de la escala como un pH
ligeramente básico. Dicho valor, era de esperarse debido a no provocar cambios
bruscos de iones al momento de recubrir las probetas con la pintura no convencional.
La importancia de conocer esta propiedad reside en que es un parámetro que afecta a
la solubilidad de trazas de minerales, y representa las condiciones que podrían hacer
posible la vida de microorganismos. Es importante destacar que una mayor acidez
(niveles inferiores de pH a 4.5) sería preocupante ya que posiblemente provocaría una
reacción con el sustrato metálico.
Los valores obtenidos para la validación fueron: 7.95 ± 5.77x10-3. El porcentaje
de coeficiente de variación fue de 0.072 %. Indicando que el análisis esta validado
por su bajo rango de valor, estando dentro del rango de tolerancia del estudio.
Porcentaje de Sólidos (ASTM D-1644)
En este estudio de sólidos totales se aplican a las pinturas con el fin de ser útil en
la determinación de la composición de sólidos presentes en la resina debido a que
59��
�
afecta la calidad de la misma, su valor es interés debido a que influye en las
propiedades mecánicas de la pintura. A continuación se muestran los resultados del
estudio:
Tabla7
Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)
Número
del Crisol
Peso del
Crisol
Vacio (g)
Peso
muestra
humedad
(g)
Masa
seca más
crisol (g)
Muestra
seca (g)
% de
sólidos
totales
1 23.66 2 25.55 1.89 94.5
2 20.91 2 22.76 1.85 92.5
3 23.96 2.01 25.81 1.85 92.1
promedio 93.04
X = 93.04 S = 5.77x10-3 CV = 6.20x10-3%
Fuente: Elaboración propia.
La resina seca presenta un porcentaje de sólidos no volátiles de 93.04 %. Dicha
propiedad representa la cantidad de la resina que formara parte de la película seca.
Los sólidos presentes en la resina de cují tienen como función principal otorgar
resistencia química al recubrimiento formado y por ende incidir sobre el efecto
negativo de las condiciones y componentes (agentes) presentes en la zona de estudio.
Cabe destacar que los sólidos totales se calcularon por diferencia en las pruebas de
humedad, aprovechando la norma debido a que el método aplica los mismos
principios de la prueba de humedad.
Los valores estadísticos obtenidos para la validación de este análisis es aceptable
debido a que se encuentra en el rango de tolerancia aceptable, con una media de 93.04
± 5.77x10-3y un coeficiente de variación de 6.20x10-3 %.
60��
�
Porcentaje de Humedad (AOAC 7003)
Debido a que el porcentaje de humedad está relacionada con el porcentaje de
sólidos totales contenidos en la resina, se procedió al cálculo de la humedad por
diferencia de peso, aplicando el método estandarizado de la AOAC 7003:
Tabla 8
Datos obtenidos en la prueba de Humedad.
Numero
del Crisol
Peso del
Crisol
Vacio (g)
Peso
muestra
humedad
(g)
Masa
seca mas
crisol (g)
Muestra
seca (g)
%
Humedad
1 23.66 2 25.55 1.89 5.5
2 20.91 2 22.76 1.85 7.5
3 23.96 2.01 25.81 1.85 7.9
promedio 6.96
X = 6.96 S = 0.42 CV = 6.03 %
Fuente: Elaboración propia.
La resina arrojo un porcentaje inicial de humedad de 6.96 % lo que representa la
cantidad de agua que se evaporo durante el proceso de secado de la misma. Es
importante conocer este parametro, ya que los microorganismos necesitan agua para
su crecimiento y lo utilizan como solvente de nutrientes para permitir su crecimiento.
Al conocer el porcentaje de humedad de la resina de cuji, nos asegura la calidad de la
resina, resultando con un valor de 6.96 % el cual es conveniente por el minimo
porcentaje de humedad de la misma, para lograr que se conserve sus caracteristicas
anticorrosivas en el tiempo.
En la validacion de los resultados se obtubo una media de: 6.96 ± 0.42 y un
coeficiente de variacion de 6.03 %. Lo cual es aceptable para el estudio.
61��
�
Densidad (ASTM D-1475)
Al igual que la viscosidad, los efectos de la densidad de la resina se reflejan en las
propiedades fisicoquímicas y mecánicas de los recubrimientos. Algunas de las
propiedades donde se podría observar defectos debido a una densidad no aplicable
incluye películas no niveladas y arrugamiento.
Tabla 9
Densidad Experimental en el Laboratorio
Numero de repetición Densidad ��� ����
1 1.04
2 1.04
3 1.04
Promedio 1.04
X = 1.04 S = 0 CV = 0 %
Fuente: Elaboración propia.
La resina empleada para la fabricación de los recubrimientos no convencionales
arrojo un valor de 1.04 ��� ���� , (Ver Tabla 9). Dicho valor, indica que la resina
posee una densidad casi igual al del agua a la misma temperatura. Con una media
aritmética de 1.04 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 lo cual hace de este estudio
100 % confiable debido a que se encuentra dentro de los rango de validación para este
estudio.
Porcentaje de Cenizas (AOAC 7009)
El análisis de porcentaje de cenizas son el conjunto de minerales que no arden ni
se evapora contenida en la muestra, con el fin de verificar la presencia de minerales
en la resina se aplico la método AOAC 7009. Dando como resultado los siguientes
datos:
62��
�
Tabla 10
Datos experimentales en el laboratorio de porcentaje de cenizas
Numero de repetición % de Cenizas
1 2.5
2 2.55
3 2.5
Promedio 2.51
X = 2.51 S = 0 CV = 0 %
Fuente: Elaboración propia.
La resina estuvo compuesta de un 2.51 % de cenizas. Lo que indico la cantidad de
minerales presentes en la misma. Algunos de ellos imparten a la pintura un mayor
poder de cobertura además de resistencia química. Cabe destacar que la resina no
presento trazas de carbón.
Concentración de Antraquinonas
Primeramente se identifico la presencia del grupo epoxi mediante una valoración
cualitativa de forma colorimétrica con el fin de justificar el estudio del presente
análisis para la formulación del recubrimiento no convencional a base de la resina de
cují; la cual arrojo ser positiva, identificando el grupo epoxi en el extracto liquido de
cují al adicionarle hidróxido de amonio la cual se torna de color rojo pálido
característico del resultado positivo ante la presencia de antraquinonas (Ver Figuras
5).
Posteriormente, se cuantifico de manera general la presencia de antraquinonas por
medio del estudio espectrofotométrico ultravioleta-visible por medio de equipo
instrumental Espectrinic 20 disponible en el laboratorio de química instrumental del
Tecnológico Alonso Gamero. El procedimiento del estudio consistió en obtener
primero el máximo de Absorbancia del compuesto patrón de 2 Etil-antraquinona para
calibrar el equipo a la longitud de onda del compuesto a identificar resultando ser 450
63��
�
nm, luego se obtuvo la curva de calibración para los patrones de referencia de
concentración conocida de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 Molar de 2 Etil-antraquinona con el
fin de graficar la relación entre concentración versus Absorbancia, para analizar la
muestra problema, obteniendo así la concentración presente de antraquinonas en el
extracto liquido obtenido en el laboratorio (Ver Figuras 6 y 7).
Figura 40
Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 11
Datos obtenidos en el análisis de concentración por método espectrofotométrico UV-
Visible
Patrón o Muestra Concentración
% de Transmitancia ABS.
1 2,50E-02 65 0,187 2 5,00E-02 59 0,2291 3 7,50E-02 54,5 0,2636 4 1,00E-01 37 0,4436
Muestra Problema (FD = 25) 0.1993 19.17 0.721
Muestra Original 4.9825
Fuente: Elaboración propia.
�����������������
������� ���
�
����
���
����
���
����
���
����
���
����
���
������� �������� �������� �������� ������� �������� ��������
���������
��� ����� �������
��������������������
64��
�
La concentración obtenida en el extracto líquido de cují (Prosopis Juliflora) fue de
4.9825 M la cual representa una baja concentración comparado con el estudio de
Ranffer y Polanco 2010, sin embargo se procedió a formular la pintura a base de esta
resina con el fin de comprobar su capacidad inhibidora de la corrosión, adicionándole
agentes curante, extendedores, pigmentos típicos en la formulación de una pintura
con el fin de compararlo con una pintura de uso industrial epoxica comercial para
evaluar su efectividad.
Formulación de los Recubrimiento y No Convencionales
Para la obtención de un recubrimiento no convencional con buenas propiedades
mecánicas y un excelente poder de protección se utilizo el benceno como disolvente
de la resina de cují al 30 % v por su fluidez y la eficiencia al extraer las antraquinonas
del exudado con mayor eficiencia manteniendo las propiedades anticorrosivas de la
misma, también se le adicionaron varios pigmentos.
Tabla 12
Porcentaje en peso del recubrimiento no convencional
Componente % en Peso
Extracto liquido de cují 40
Agente curante 22
Silicato de Magnesio (Talco) 8
Silicato de Aluminio 18
Dióxido de titanio 10
Aceite de linaza 2
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 13
Porcentajes volumétricos de los recubrimientos convencionales
65��
�
Tabla 13 (cont.)
Componentes %en Volumen
Resina comercial 75.18
Agente Curante 24.82
Fuente: Fabrica de Pintura Internacional.
La formulación del recubrimiento no convencional se realizó con las
concentraciones demostradas anteriormente (Ver Tabla 12). El extracto liquido de
cují y el agente curante forman el vehículo fijo del recubrimiento.
Al recubrimiento no convencional o comercial no se le agregaron los aditivos que
actúan como pigmento, debido a que estos ya poseen en sus composiciones algunos y
los mismos sirvieron como patrón para comparar y evaluar el desempeño de ambos
sistemas. La composición del recubrimiento comercial se determino según
recomendaciones del fabricante (ver Tabla13).
Tabla 14
Propiedades de los recubrimientos Formulados
Propiedad Epoxi Comercial Resina Cují mas
Poliamida
% de Sólidos en masa *100 85.48
% sólidos en volumen *53.62 80.279
Rendimiento teórico
(��/l) *10.55 11.493
Espesor de película
liquida (mils) 4.383 3.41
Concentración
volumétrica de pigmento
(CVP) (%)
* 19.267
(*) = Datos de pintura Marca Internacional Fuente: Elaboración propia.
66��
�
Porcentaje de Sólidos por Masa Teórico
El porcentaje de sólidos por masa teórico o el porcentaje de sólidos que
permanecen en el recubrimiento después de la evaporación de los disolventes es útil
para los fines de control de calidad. El valor calculado para el recubrimiento no
convencional fue de 85.48 % un valor que lo clasifica como un recubrimiento de un
alto porcentaje de sólidos (Ver Tabla14)
Dichos recubrimientos de un alto porcentaje de sólidos teóricos contienen
normalmente más de 70% de sólidos, y por ello es que los mismos se secan a
temperatura ambiente o temperaturas relativamente bajas.
Los recubrimientos convencionales (comerciales) tienen estimado su porcentaje de
sólidos por masa a 100% dicho valor les permite ser clasificados como
termoplásticos (ver tabla Nº 15). Los termoplásticos son formulados con resinas de
una elevada masa molecular. Ellos al igual que los recubrimientos no convencionales
formados a base de resina de Cují (Prosopis Juliflora) secan de forma rápida a
temperatura ambiente.
Tabla 15
Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante su
porcentaje de sólidos por masa teórico.
Característica Termoplásticos Alta porcentaje
de sólidos
Base de disolvente
Porcentaje en masa
del extracto seco
100 �70-85 30-60
Fuente: Feliu, s y otros, 2002
Porcentaje de Sólidos por Volumen Teórico
Teóricamente el porcentaje en volumen representa, el volumen de las sustancias
no volátiles del recubrimiento que permanece como parte de la película seca. Los
67��
�
valores obtenidos de la tabla Nº 16 muestran que el recubrimiento no convencional
poseen una mayor cantidad de sólidos no volátiles en su composición (80.279%) del
recubrimiento Cují + Poliamida. dicho valor se vio reflejado en las propiedades
mecánicas del recubrimiento no convencional tales como: flexibilidad, brochavilidad,
adherencia (Ver Tabla 15).
Rendimiento Teórico
A la hora de compararse los recubrimientos en términos de costo o cobertura el
valor del rendimiento teórico es muy importante para hacer una elección entre un tipo
de recubrimiento y otro, y no hacerla por tan solo su precio. El rendimiento teórico
representa el área recubierta con determinado espesor de película seca por litro de
pintura utilizada. El mejor rendimiento se obtuvo en el recubrimiento formulado por
resina de cují + poliamida con 11.493 (��/l).
Evaluación del recubrimiento convencional y no convencional
mediante las normas COVENIN ASTM, ISO y AOAC en atmósfera
altamente corrosiva.
Las propiedades mecánicas del recubrimiento convencional y no convencional es
parte fundamental del control de calidad que se aplica a un recubrimiento, por lo que
se consideran en este estudio el análisis de propiedades tales como: brochabilidad,
Adherencia, espesor de la película seca, velocidad de corrosión, grado de oxidación,
dureza, resistencia química. Los parámetros de calidad evaluados en el estudio
fueron sometidos a condiciones climáticas de intemperie en una zona altamente
corrosiva; a una velocidad de corrosión de 65,9900 µm/año en Cabo San Román. Las
valoraciones de los resultados estuvieron sujetas a patrones visuales y escalas tanto
cualitativas y cuantitativas según la norma:
68��
�
Brochabilidad
La prueba de Brochabilidad aunque es subjetivo sirve para evaluar la resistencia
del deslizamiento de la brocha en los sistemas de recubrimientos (R.D.B) aplicado al
sustrato, también sirve para evaluar el efecto que tiene la rugosidad de la superficie.
Esta prueba pretendió evaluar cualitativamente la brochabilidad del recubrimiento no
convencional y comparándolo también con un recubrimiento convencional o
comercia, en la tabla siguiente se aprecian los resultados.
Tabla 16
Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados
Recubrimiento Método Probeta R.D.B Huellas de brocha o
líneas de empate
Epoxi poliamida
(convencional) (COVENIN
472-87)
1 Fácil Ausente
2 Fácil Ausente
3 Fácil Ausente
Cují-poliamida
(no convencional)
4 Regular Insignificantes
5 Regular Insignificantes
6 Regular Insignificantes
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados indican que es más fácil aplicar los recubrimientos comerciales
mediante el uso de brocha además de ausencia de huellas derivadas de la aplicación
del recubrimiento por la brocha. Para el sistema de recubrimiento comercial presenta
una Brochabilidad fácil cuando se realizan movimientos indicados por la norma
observando películas uniformes casi sin huellas.
Por otra parte los recubrimientos no convencionales presentaron comportamientos
un poco diferentes, el sistema de recubrimiento Cují + Poliamida dio como resultado
69��
�
una Brochabilidad regular y huellas insignificantes. De lo antes mencionado se
observo que la resina de cují es compatible con la poliamida (agente curante).
Aunque la Brochabilidad del recubrimiento no convencional fue inferior a la
comercial no se pudo apreciar una gran diferencia entre las huellas dejadas. Esto
indica que los recubrimientos a base de resina de cují presento buenas características
cohesivas, estando dentro de las especificaciones comerciales.
Adherencia
Tabla 17
Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados
Sistema de
Recubrimiento
Método Probeta
Escala de
valores de
ADHESION
% de
fallas en
el corte
S CV
Convencional
(comercial)
Covenin
404-83
7 5 0
0 0 8 5 0
9 5 0
No Convencional Covenin
404-83
10 4 21
0 0 11 4 21
12 4 21
Fuente: Elaboración propia.
Se determino un buen comportamiento en los dos esquemas de recubrimientos.
Donde el mejor comportamiento se obtuvo claramente en el comercial por sus
características termoplásticas y resina de alta densidad obteniéndose un valor de 5 lo
cual indica una cantidad mínima o ninguna de recubrimiento fue extraído después de
la prueba con el adhesivo plástico y el corte en cruz ocasionado a la superficie,
además para ambos recubrimientos(comercial y no convencional) el rango de
70��
�
validación se suponen confiables ya que la media para el recubrimiento comercial fue
de: 5 ± 0 y un coeficiente de variación de: 0.
El sistema de recubrimiento no convencional su rango de validación se suponen
confiables ya que la media para este recubrimiento fue de: 4 ± 0 y un coeficiente de
variación de 0. El valor de 4 dentro de la escala para este recubrimiento indicó que
una mayor cantidad de recubrimiento fue extraído en comparación al recubrimiento
epoxica comercial. No obstante este valor indica un comportamiento muy bueno
tomando en cuenta la escala completa. La adherencia en la interface
metal/recubrimiento es un factor de excepcional importancia y complejo, es el
resultado de diversos tipos de unión.
Espesor de la Película Seca
A continuación se muestran los resultados cuantitativos del espesor de la película
seca por medio de equipo digital Elcometer modelo 345 F, el cual se procedió a medir el
espesor de la película seca después de aplicar dos manos de recubrimientos, mediante el
uso de brochas, con 24 horas de diferencia de aplicación. Las pruebas se realizaron
después del tiempo recomendado de curado (8 días).
Tabla 18
Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados
Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio
Epoxi poliamida
(convencional) Elcometer
modelo 345 F
2.4 2.3 2.3 2.33
Cují poliamida
(no convencional) 2.7 2.8 2.7 2.73
Recubrimiento
convencional
X = 2.33 S = 5.77x10-3 CV = 0.24 %
71��
�
Tabla 18 (cont.)
Recubrimiento no convencional
X = 2.73 S = 5.77x10-3 CV = 0.21 %
Fuente: Elaboración propia.
De los valores obtenidos se observo que el mayor espesor se midió en el
recubrimiento no convencional, esto debido a que la resina de cují le otorga a dichos
recubrimientos mayor espesor, influenciada esta por la cantidad de sólidos totales en
la misma así como pigmentos adicionados al mismo. En cuanto a la validación de los
resultados el recubrimiento convencional fue: una media de: 2.33 ± 5.77x10-3 y un
coeficiente de variación de 0.24 %. Para el recubrimiento no convencional la media
fue de: 2.73 ± 5.77x10-3 y un porcentaje de coeficiente de variación de 0.21 %. Este
análisis estadístico demuestra que este estudio se encuentra dentro de los rangos de
validación por lo que se suponen confiables.
No obstante existió una diferencia de espesor entre el recubrimiento comercial o
convencional con el no convencional, debido a que le recubrimiento comercial
presenta espesores secos más delgados que el formulado con la resina natural de cují.
El valor teórico del fabricante para el recubrimiento epoxica comercial es de 2 mils, a
partir de estos datos teóricos podemos afirmar que el valor obtenido
experimentalmente es compatible con lo esperado. La diferencia de espesor entre las
pinturas radica en el origen de sus resinas. El espesor del recubrimiento orgánico es
una de las principales características que se debe verificar al realizar un control de
calidad ya que de ellas depende la resistencia a la intemperie, así como su color, brillo
y flexibilidad entre otras características de las pinturas en general.
Dureza
La Evaluación de la dureza superficial de la pintura consta de la utilización de un
rango de lápices, siendo cada uno de ellos de mayor dureza que el anterior: 6B, 5B,
4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H. El lápiz se aplica en la superficie de la
72��
�
pintura en un ángulo de 45° y con carga constante. El resultado viene dado por la
dureza del último lápiz que no raye la superficie de la pintura.
Esta prueba se realizo después del tiempo de curado de 8 días donde este arrojo un
comportamiento similar en los dos sistemas de recubrimiento. Todos los sistemas
presentaron una dureza de película 6H, el mayor valor que se puede obtener. Este
valor indica que las películas secas pueden ser penetradas por parte de un lápiz solido
de dureza 6H, el lápiz más duro existente para la prueba. Con ello afirma que los dos
sistemas cumplen con esta propiedad mecánica.
Los resultados reiteran la compatibilidad que presenta el agente curante de la
Poliamida con la resina de Cují. Este resultado asegura que los recubrimientos
formulados cumplen con la característica básica necesarios para ser tomadas en
cuenta para la función de recubrimiento anticorrosivo.
Velocidad de Corrosión
Con relación a la clasificación de la corrosión atmosférica, ISO 9223 establece
cada cinco categorías de corrosión para cada uno de los metales típicos (Acero al
carbono, Zinc, Cobre y aluminio).
La estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera para cada uno de los 4
metales puede realizarse a partir de los datos de corrosión después de su exposición.
Tabla 19
Categoría de corrosión atmosférica
Categoría de corrosión Agresividad C 1 Muy baja C 2 Baja C 3 Media C 4 Alta C 5 Muy alta
Fuente: ISO 9223
73��
�
Tabla 20
Estimación de la categoría de corrosión de una atmósfera a partir del dato de
corrosión para el acero al carbono
Categoría de corrosión Valor (µm/año) Ejemplos de ambientes
típicos en climas
templados
C 1 �1.3
Categoría de corrosión Valor (µm/año) Ejemplos de ambientes
típicos en climas
templados
C 2 1.3 - 25 Atmosferas con bajo nivel
de contaminación
C 3 25 – 50 Atmosferas urbanas e
industriales
C 4 50 – 80 Áreas industriales y
costeras con alta salinidad
C 5 80 - 200 Áreas industriales con alta
humedad y atmosfera
agresiva y áreas costeras
con ata salinidad
Fuente: ISO 9223
La tabla 20 ilustra la caracterización de los ambientes de exposición según las
normas ISO 9223. Los valores obtenidos sirvieron para afirmar la hipótesis inicial de
la clasificación de los ambientes según su apariencia o ubicación geográfica.
Tabla 21
Resultados de la velocidad de corrosión obtenida
74��
�
Tabla 21 (cont.)
Lugar de
exposición
Ambiente
aparente
Clasificación
real
Valor de la
velocidad de
corrosión
(promedio)
Categoría
corrosiva
Agresividad
Cabo San
Román
Ambiente
marino
Área costera
con alta
salinidad
65.9900
µm/año
C 4 Alta
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados revelan que el ambiente corrosivo de la zona de estudio en Cabo
San Román ubicado en la zona septentrional de la península de Paraguana,
catalogándose como un ambiente de agresividad alta de la corrosión tras exponer las
probetas durante 857 horas en dicho ambiente, registrando un valor de 65.9900
µm/año, esto debido a su cercanía al mar, su atmósfera se ve afectada por altas
concentraciones de iones cloruros, que favorecen la corrosión de especies metálicas.
Tabla 22
Valores obtenidos a partir de la exposición
Probeta
Nº
Peso
inicial
(gr)
Peso
final
(gr)
Pérdida
de peso
(gr)
Tiempo de
exposición
(Horas)
Velocidad
de
corrosión
calculado
(µm/año)
Promedio
(µm/año)
7 284.71 282.11 2.6 857 65.8217
65.9900 8 287.97 285.33 2.64 857 66.8343
9 286.8 284.22 2.58 857 65.3154
X = 65.9900 S = 8.08x10-4 CV = 1.22x10-3 %
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados cuantitativos de la velocidad de corrosión en la zona de exposición
de las muestra, se certifican por medio los datos estadísticos de validación del estudio
75��
�
con una media de: 65.9900 ± 8.08x10-4 y un coeficiente de variación de 1.22x10-3 %
lo cual lo hacen confiable.
Grado de Oxidación y Resistencia Química
Luego de haberse expuesto las probetas 1, 2, 3 cubiertas con el recubrimiento
convencional (Epoxipoliamina) y las probetas 4, 5 y 6 con recubrimiento no
convencional (resina de cují) a la intemperie por 857 horas se procedió a aplicar la
norma ASTM D 610, que evalúa y cuantifica usando imágenes estandarizadas como
el grado de oxidación en superficies de acero pintadas. El grado de oxidación debajo
de un filme de pintura es un factor que determina si un sistema de pinturas debe ser
reparado o reemplazado y en nuestro caso evalúa la capacidad inhibidora del
recubrimiento formulado a base de resina de cují.
Tabla 23
Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y resistencia química
en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina comercial.
Fuente: Elaboración propia.
Recubrimiento Probeta Velocidad
de
Corrosión
Ponderación
del Grado
de
Oxidación
% de
Oxidación
% de
Resistencia
Química
Convencional
(comercial)
1
65.9900
µm/año
9 0.03 99.97
2 9 0.03 99.97
3 9 0.03 99.97
Promedio 0.03 99.97
Grado de
oxidación
X = 0.03 S = 0 CV = 0 %
Resistencia química
X = 99.97 S = 0 CV = 0 %
76��
�
Como resultado de esta evaluación se obtuvo que para el recubrimiento
convencional su grado de oxidación fue menor por lo que su resistencia química fue
elevada y esto debido a las características termoplásticas de la resina comercial.
Considerando los datos estadísticos obtenidos en el estudio con una media en el grado
de oxidación de: 0.03 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 % y la media en la
resistencia química fue de: 99.97 ± 0 y un coeficiente de variación de 0 %. Lo cual
hacen de este estudio confiable por estar dentro del rango de validación.
A continuación, se muestran los resultados del grado de oxidación y resistencia
química obtenidos para el recubrimiento no convencional (ver Tabla 24).
Tabla 24
Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y resistencia química
en las probetas con recubrimiento no convencional.
Fuente: Elaboración propia
Mientras que el recubrimiento no convencional su grado de oxidación fue
visualmente perceptible ponderándose en promedio de 4.43 % y su resistencia
química de 95.56 % lo cual lo hace más susceptible la corrosión. La media para el
grado de oxidación en el recubrimiento no convencional fue de: 4.43 ± 5.77x10-3 y
un coeficiente de variación de 0.13 % y la media en la resistencia química fue de:
95.56 ± 0.31 y un coeficiente de variación de 0.31 %. Lo cual hacen de este estudio
confiable por estar dentro del rango de validación.
No convencional 4
65.9900
µm/año
4 10 90
5 5 3 97
6 9 0.3 99.97
Promedio 4.43 95.56
Grado de
oxidación
X = 4.43 S = 5.77x10-3 CV = 0.13 %
Resistencia química
X = 95.56 S = 0.31 CV = 0.32 %
77��
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Tras analizar y discutir los resultados, se obtuvieron las evidencias definitivas, a
fin de responder a los objetivos planteados por la investigación, razón por la cual, se
procede a especificar los axiomas que determinan la evaluación de sistemas de
recubrimientos convencionales (epoxi-poliamida) y no convencionales (resina de
cují) en atmósfera altamente corrosiva.
En relación a los resultados arrojados en la caracterización fisicoquímicas
realizadas a la resina de Cují (Prosopis Juliflora) arrojaron valores donde se evidencia
las propiedades optimas para su uso como resina en los recubrimientos no
convencionales, destacando las siguientes: 2 porciento de humedad en la resina
Solida y utilizando un pH ligeramente básico en medio acuoso de 7.95 el cual es
ideal para evitar un reacción sobre el sustrato metálico y limitando la solubilizacion
de las trazas de minerales que puedan estar presentes en el extracto liquido de cují
donde se determinaron por medio de porcentaje de cenizas el cual fue 2.5 %
(minerales presentes en la resina), la concentración de antraquinonas en el exudado de
cují presento una concentración de 4.9825 M lo cual sirvió como base en la
formulación del recubrimiento obteniendo una efectividad considerable importante en
el grado de oxidación y resistencia química.
Con respecto a la formulación del recubrimiento ecológico, Se pudo clasificar el
recubrimiento no convencional a base de resina de cují (Prosopis Juliflora) como un
recubrimiento con alto porcentaje de sólidos (86.15 %) y un porcentaje de sólidos en
volumen de 75.55 % lo cual lo hace tener un rendimiento teórico (11.44 ��/ l)
mayor que el recubrimiento comercial (10.55 ��/ l).
Las pruebas para la evaluación de las propiedades mecánicas de los recubrimientos
mediante las normas COVENIN, ASTM, AOAC, e ISO indicaron que el sistema de
protección compuesto por la resina de Cují (Prosopis Juliflora) posee buenas
78��
propiedades mecánicas al igual que los recubrimientos comerciales. El recubrimiento
no convencional Presento buena adherencia (4), mayor espesor (2.75 mils) igual
grado de dureza que el comercial (6H), brochavilidad regular con huellas
insignificante donde en esto difirió al comercial y esto debido al alto porcentaje de
Sólidos por masa.
A través de los valores de la velocidad de corrosión se clasifico el ambiente de
estudio en la zona de Cabo San Román como un área de corrosión alta. Reportando
una velocidad de corrosión de 65,9900 µm/año. Ante este medio fueron expuestas
las probetas metálicas con recubrimiento no convencional y comercial por 35 días a
la intemperie. Presentando mejor eficiencia el recubrimiento convencional con
respecto al porcentaje de oxidación de 0.03% y el porcentaje de Resistencia química
con 99.97%, debido a las propiedades termoplásticas y mayor masa molecular
polimérica del cual está elaborada dicha resina.
Mientras que el recubrimiento natural o no convencional a pesar de obtener buenas
propiedades mecánicas su eficiencia en cuanto al porcentaje de oxidación fue de 4.43
% y la resistencia química de 95.56%, en 35 días (857 horas) consecutivos de
exposición a la intemperie, en iguales condiciones que el recubrimiento comercial. Lo
que se deduce que la tendencia de corrosión sobre el recubrimiento no convencional,
es significativa con respecto al tiempo de exposición y la calidad del recubrimiento
comercial, por lo que requeriría un mantenimiento regular para la preservación del
sustrato metálico, sin embargo atribuimos que el grado de oxidación presente en estas
probetas fueron afectadas por alguna fallas en el sustrato metálico (agrietamiento,
porosidad), que los cubre el recubrimiento comercial por sus propiedades
termoplásticas.
Con respecto a la validación de los resultados mediante la realización e
interpretación de los métodos de análisis estadísticos, se obtuvieron resultados de
aceptación y confiabilidad dentro de los rangos establecidos para este estudio siendo
la desviación estándar y coeficiente de variación bajas para cada una de los métodos
cuantificables analizados en el estudio.
79��
Recomendaciones
En futuras investigaciones, se recomienda formular el recubrimiento a base de
resina de cují con menores concentraciones de solvente no volátil. Además se sugiere
para análisis posteriores tomar en cuenta las condiciones Edalfoclimaticas para una
caracterización de la resina más confiable.
Se recomienda comparar el recubrimiento no convencional con otros tipos y
marcas de recubrimientos comerciales como fondos; entre otros, para así evaluar la
eficiencia de la resina natural en estudio ya que solo se comparo con una sola marca
de pintura anticorrosiva industrial, para tal fin se necesita un estudio más profundo
(análisis de Tizamiento, porosidad, empolladura, agrietamiento etc.) mayor numero
de probetas y prolongar el estudio de intemperismo 4 meses.
En futuras investigaciones, se recomienda realizar estudios más específicos, para
identificar y determinar el mecanismo predominante de la protección anticorrosiva
mediante estudios de Tizamiento, perdida de brillo y detección de porosidad y una
preparación del sustrato metálico por medio de una abrasión por proyección como el
Sandblasting con el fin de evitar posibles fallas al aplicar los recubrimientos
naturales.
80��
REFERENCIAS
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Embellecimiento de superficies. Madrid: Paraninfo.
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Científica (5ª ed.). Caracas: Episteme.
Arias y Calles (2010) Evaluación del Sistema de Recubrimiento Anticorrosivo con
Distintos Aditivos Naturales de la Corrosión en el Acero al Carbono A-36 en
Inmersión Marina. Centro de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) Universidad
Nacional experimental Francisco de Miranda.
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Investigaciones en Procesos Sociales y Condiciones de Vida.
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poliamida y Alquílicos Formulados con a Aloe Vera como Pigmentos
Ecológicos” Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda.
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Madrid: Díaz de Santos.
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arte. Barcelona: Reverté.
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Universidad Politécnica de Valencia.
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tecnología para el desarrollo (CYTED). Subprograma XV: Corrosión / Impacto
ambiental sobre materiales. Proyecto XV. 1: Mapa Iberoamericano de
Corrosividad Atmosférica (MICAT).
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ingenieros. Murcia: Universidad de Murcia.
Hanbook ASM International. (1987). Volumen 13.
Klages, F. (2006). Tratado de química orgánica: T. 1. Pt. 2. Barcelona: Ed. Reverté.
Norma: COVENIN (1981). Norma 676. Determinación de valor pH.
Norma: COVENIN (1987). Norma 472. Pinturas, Barnices y afines. Determinación
de Brochavilidad.
Norma: COVENIN (1983). Norma 404. Pinturas, Barnices, recubrimiento y afines.
Determinación de Adhesión.
Norma: ASTM (1997). Norma D-3363. Standard Test Methods For Measunring
Hardness by Pencil Test.
Norma: ASTM (1987). Norma D-610. Evaluation Degree of Rusting on painted
Steel Surfaces. Standard Test Method.
82��
Norma: ASTM (2006). Norma D-1644. Standard Test Methods For No Volatile
Content of Vanishes and Paints.
Norma: ASTM (2008). Norma D-1475. Standard Test Methods For Density of
Liquid Coatings, Inks and Related Products.
Norma: ASTM (2003). Norma G ��. Standard Practice For Preparing, Cleaning
and Evaluating Corrosion Test Specimens.
Norma: ISO (1991). Norma 9223. Corrosion of Metals and Alloys-Classification of
Corrosivity of Atmospheres.
Norma: AOAC (1980). Norma 7003. Método Oficial de Análisis de Determinación
de la Humedad.
Norma: AOAC (1980). Norma 7003. Método Oficial de Análisis de Determinación
de Cenizas.
Prato y Reyes 2008. Antraquinonas en el Aloe Vera Barbadenses de zonas
semiáridas de Falcon, Venezuela, como inhibidores de la corrosión.
Multiciencias, Año/Volumen 8, numero 00. Universidad del Zulia, Punto Fijo,
Venezuela.
Palacios, C., (1995). Corrosión. Edición de Gerencia de Ingeniería de Petróleo.
Corpoven. Puerto La Cruz, Venezuela.
Pazos, N., (2005). Tecnología de los metales y procesos de manufactura. Caracas:
Universidad Católica Andrés Bello.
83��
Polanco y Raffe. (2010). Estudio de la Resina Natural de Árbol de Cují (Prosopis
Juliflora), como posible Inhibidor de la Corrosión en Armadura de Concreto.
Instituto Universitario de Tecnología Alonso Gamero.
Sanchez y Reyes. (2006). Una Metodología Para el Estudio del Aloe Vera, Agente
inhibidor de la Corrosión. Universidad Pedagógica Experimental Libertador,
Caracas, Venezuela.
Salazar, R., Soihet, C., & Miguel, M. J. (2000). Manejo de semillas de 100 especies
forestales de América Latina. Turrialba: CATIE.
Sagola, E. (2001). Sistemas de Pintado. Recubrimientos Anticorrosivos. Pinturas
NERVION.
Tamayo y Tamayo, M. (2000). El proceso de la investigación científica. México: Limusa.
Williams Y. y Briceño I, (2011). Evaluación de Recubrimientos Convencionales y
no Convencionales en el Acero al carbono A-36 en la Península de Paraguana.
Centro de Investigaciones Tecnológicas (CITEC) Universidad Nacional
experimental Francisco de Miranda.
84��
ANEXO A
Caracterización Fisicoquímica de la Resina de Cují
Cálculos de las propiedades fisicoquímicas de la resina de Cují
(Prosopis Juliflora).
Prueba del porcentaje de Humedad y Sólidos Totales
Tabla 25
Datos obtenidos en la prueba de Humedad (resina de cují solido)
Numero
del Crisol
Peso del
Crisol
Vacio (g)
Peso
Muestra
Humedad
(g)
Masa
Seca mas
Crisol
(g)
Muestra
Seca (g)
%
Humedad
% de
Sólidos
Totales
1 23.66 2 25.55 1.89 5.5 94.5
2 20.91 2 22.76 1.85 7.5 92.5
3 23.96 2.01 25.81 1.85 7.9 92.1
promedio 6.96 93.04 Fuente: López y Sánchez 2012.
Calculo de porcentaje de humedad
%humedad = ������ ����������������������� ������ * 100
%humedad = ������� * 100 = 5.5 %
%humedad = ������� * 100 = 7.5 %
85��
%humedad = ������������� * 100 = 7.9 %
El promedio de las tres muestras = 6.96 % (Media. (X)
Validación de los resultados obtenidos con los crisoles usados en él análisis de
humedad, mediante la determinación de la desviación estándar y el coeficiente
de variación
Formula de desviación estándar Formula de coeficiente de variación
Tabla 26
Cuadro de validación de resultados, del análisis de porcentaje de humedad mediante
tratamiento estadístico.
Xi (Xi –X) � (�������
5.5 (5.5 - 6.96) = -1.46
(������7.5 (7.5 - 6.96) = 1.07
7.9 (7.9 - 6.96) = 1.13
� = 20.9 0.74 0.54
Fuente: Elaboración Propia.
Calculo de desviación estándar:
S = ���� ! = 0.42
Calculo de Coeficiente de Variación:
86��
CV = �� �"��" * 100 = 6.03 %
Nota: todas las medias, Desviación estándar y coeficiente de desviación fueron
calculados de la misma manera en cada analisis.
Prueba de Humedad (extracto liquido de cují): 26.83 %
Nota: para el cálculo de humedad del extracto liquido se procedió de la misma forma
que con la solidad.
Calculos del Porcentaje de Solidos Totales
% promedio de sólidos totales = 100 % - % humedad Promedio
Promedio de sólidos Totales = 93.04 %
Calculo de desviación estándar:
S = ��#��� ! = 5.77x10-3
Calculo de Coeficiente de Variación:
CV = ��$$%���!�!��! * 100 = 6.20x10-3 %
Prueba de Sólidos totales (extracto liquido de cují): 73.16 %
Nota: para el cálculo de sólidos totales del extracto liquido se procedió de la misma
forma que con la solidad.
Prueba de % de cenizas
Tabla 27
Datos Obtenidos en las Pruebas de Cenizas
87��
Tabla 27 (cont.)
Numero del
Crisol
Peso del
Crisol Vacio
(g)
Peso muestra
humedad (g)
Cenizas+
crisol (g)
Muestra seca
(g)
1 23.66 2 23.600 0.06
2 20.91 2 20.890 0.02
3 23.96 2.01 23.888 0.072
Fuente: Elaboración Propia.
Calculo de porcentaje de Cenizas
% Cenizas = &��'�����(�)*+���,��'�����-��������*)*�*�- * 100
%Cenizas = ���"� * 100 = 3 %
%Cenizas = ����� * 100 = 1 %
%Cenizas = ���$����� * 100 = 3.5 %
El promedio de las tres muestras = 2.5 %
Calculo de desviación estándar:
S = ��! = 0
Calculo de Coeficiente de Variación:
CV = ���� * 100 = 0
88��
Prueba de densidad.
Tabla 28
Datos Obtenidos en la Prueba de Densidad
Peso del
recipiente
seco y vacio
(g)
Peso del
picnómetro
lleno con
agua (g) T: 26
ºc
Peso del
picnómetro
lleno con
resina de cuji
(g)
Densidad del
agua 26 ºc
(. /012 )
20.417 30.163 30.636 1
Fuente: Elaboración Propia.
Calculo de Densidad del Extrato Liquido de Cuji
Densidad = 3��'�4*�)'��'�������*)��3��'���-�3*�)'��'�5��*'3��'�4*�)'��'�����6,���3��'���-�3*�)'��'�5��*' * densidad del agua
Densidad 1 =78��989� : �;���<��= 78��<98 : ;���<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2
Densidad 2 =78��9;A� : �;���<��= 78��<98 : ;���<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2
Densidad 3 =78��98�� : �;���<��= 78��<98 : ;���<��=> * 1��? @�!2 = 1.04 ��? @�!2
Densidad promedio: 1.04 ��? @�!2
Calculo de desviación estándar:
S = ��#��� ! = 5.77x10-3
Calculo de Coeficiente de Variación:
89��
CV = ��$$%���!�!��! * 100 = 6.20x10-3 %
Medicion de pH
Tabla 29
Datos Obtenidos en la Prueba de pH
Muestra Masa de
muestra
Volumen
de
hidróxido
de potasio
Volumen
de
Benceno
Nº de
medidas
Temperatura
ºC
pH
Extracto
liquido de
cují 50 g 70 ml 30 ml
1 19.4 7.85
2 19.4 8.00
3 19.4 8.01
Fuente: Elaboración propia.
Promedio de pH: 7.95
Calculo de desviación estándar:
S = ��#��� ! = 5.77x10-3
Calculo de Coeficiente de Variación:
CV = ��$$%���!$��� * 100 = 0.072 %
Análisis de concentración de antraquinonas presente en el exudado de cují
mediante método instrumental de espectrofometria UV-Visible
90��
Tabla 30
Datos obtenidos en el análisis de concentración por método espectrofotométrico UV-
Visible
Patrón o muestra Concentración (M)
% de Transmitancia ABS.
1 2,50E-02 65 0,187 2 5,00E-02 59 0,2291 3 7,50E-02 54,5 0,2636 4 1,00E-01 37 0,4436
Muestra Problema (FD = 25) 0.1993 19.17 0.721
Muestra Original 4.9825 Fuente: Elaboración propia.
Calculo de concentracion de antraquinona del extrato liquido de cuji por la
ecuacion de la recta:
Y = m x + b
B C D�E�
Y = Absorbancia
X = Concentración (Molar)
m = 3.2172
b = 0.0798
FD (Factor de Dilución) = 25
B C ��$������$��!���$� = 0.1993 * FD
X = 0.1993 * 25 = 4.9825 M (Molar)
91��
Figura 41
Curva de calibración del espectrofotómetro con 2 Etil-antraquinona
Fuente: Elaboración propia.
Resumen de parámetros fisicoquímicos de la resina de Cují seca y liquida
(extracto en Benceno)
Tabla 31
Resumen de Parámetros Fisicoquímicos
Parámetros Valores de resina liquida
Valores de resina solida (seca)
Medición de pH 7.95 -
% de sólidos 93.04 98
%de Humedad 2 2
% de cenizas 2.5 2.3
Densidad 1.04 1.05 ��? @�!2Presencia de antraquinona Positivo -
Concentración de antraquinona 4.9825 M -
Fuente: Elaboración propia.
������������������
����������
�
����
���
����
���
����
���
����
���
����
���
������� �������� �������� �������� �������� �������� ��������
���������
��� ����� �������
��������������������
92��
ANEXO B
Cálculos de las Propiedades
de los Recubrimientos Formulados
(No Convencionales)
Porcentaje de sólidos por masa teórica del recubrimiento no convencional.
F0 C GH�I�GJK�I�GLGHIMNKIGLIGO
Leyenda:
Masa de Pigmento (Mp) = 36 gramos (18 g de Silicato de Aluminio + 8 gramos
Silicato de Magnesio (talco) + 8 g de Dióxido de Titanio)
Masa de Aditivo no Volátil (Ma) = 2 gramos (2g de aceite de linaza)
Masa de Resina = 0.70 (% P/v) composición del estrato bencílico de cuji formado
por 40 * 0.70 = 28 gramos.
La resina está Formada por 93.04 % de sólidos totales entonces:
Resina libre de humedad = 0.9304 * 28 g = 26.15 gramos
Masa de sustancia volátil del extracto bencílico de cují = 40 g – 26.15 = 13.85 g
Masa de Vehículo fijo (Mvf) = (26.15 g de resina de cují + 22 g de agente curante) =
48.15 g.
F0 C !"P�I� ����P�I��P!"P�I� ����P�I��PI�!��� * 100 = 86.15 %
93��
Porcentaje de Sólidos en Volumen Teórico del Recubrimiento no Convencional.
FQ C NH�I�NJK�I�NLNH�I�NJK�I�NLINO * 100
Leyenda:
Sv = Porcentaje de sólidos por Volumen.
Vp = Volumen de Pigmentos.
Vvf = Volumen de Vehículo Fijo.
Va = Volumen de aditivos no Volátiles.
Tabla 32
Datos del volumen de los componentes del recubrimiento a base de cují. (No
convencional)
Componente Masa (g) Densidad (. /012 )
Volumen /01
Silicato de Aluminio 18 2.80 6.42
Silicato de Magnesio
(Talco) 8 2.80 2.85 Aceite de linaza 2 0.94 2.127
Extracto en benceno de cují 40 0.8786 45.52 Resina de Cují
(libre de humedad y disolventes) 26.15 1.04 25.14
Agente curante (Poliamida) 22 0.902 24.39
Fuente: Elaboración propia.
Formula: Volumen = masa / densidad
94��
% de Sólidos en Volumen de recubrimiento a base de cují (Extracto de cuji-agente
curante (Poliamida):
Vp = Volumen de Pigmentos = (6.42 + 2.85 + 2.127) = 11.39 @�!
Vvf = Volumen de Vehículo Fijo = (25.14 + 24.39) = 49.53 @�!
Va = Volumen de aditivos no Volátiles = 2.127 @�!
Vs = Volumen de compuestos Volátiles = 20.38 @�!
Nota: el volumen de compuesto Volátil se obtiene restando el volumen del extracto
en benceno de cují con la resina libre de humedad y solventes.
FQ C 7���!��I� ���!�I�����$����R7���!��I� ���!�I�����$I���!�����R� * 100 = 75.55 %
Rendimiento teórico del recubrimiento formulado a base de cují (no
convencional)
Rt C SJT��UVS�
Donde:
Rt = Rendimiento Teórico (��/ l)
Sv = Porcentaje de sólidos por Volumen (%)
EPS = Espesor de la película Seca (W�� Tabla 33
Rendimiento teórico del recubrimiento no convencional
Recubrimiento Espesor medido
(mils) experimentalmente
Espesor (W�� % de sólidos En Volumen
(Sv) Cují + poliamida 2.60 66.04 75.55
Fuente: Elaboración propia.
95��
Nota: 25.4 W� = 1 mils se aplica una regla de tres para aplicar una conversión.
Referencia (Fuente)
Rt C $����T��""�� � = 11.44 ��/ L
Tabla 34
Propiedades de los recubrimientos Formulados (convencionales y no convencionales)
Propiedades Epoxi Comercial (convencional)
Cují-Poliamida (no convencional)
% sólidos en masa *100 86.15 % Sólidos en
Volumen *53.62 75.55 Rendimiento teórico
(��/ l) *10.55 11.44 Fuente: Elaboración propia.
Nota: * = datos obtenidos teóricamente de pinturas marca Internacional.
Tabla 35
Comparación de diferentes tipos de recubrimientos alternativos mediante su porcentaje de sólidos por masa teórico:
Característica Termoplásticos
Alto porcentaje de sólidos
Base de disolventes
Porcentaje en masa del extracto seco *100 X70 -85
35-60
Fuente: Feliu, S y Otros, 2002
Tabla 36
Porcentajes en peso del recubrimiento no convencional.
Componentes % en peso. Extracto en benceno de Cují 40
Agente curante 22 Silicato de Magnesio (Talco) 8
Silicato de Aluminio 18 Dióxido de Titanio 10
Aceite de linaza 2 Fuente: Elaboración propia.
96��
Tabla 37
Porcentajes Volumétricos del recubrimiento Epoxi poliamida (convencional).
Componentes % en Volumen. Resina comercial 75 Agente curante 25
Fuente: Fabrica de pintura Internacional.
Nota: Los porcentajes están basados en un volumen de pintura de 100 ml para ambos
recubrimiento. Para la formulación de la pintura no convencional se requirió de una
serie de pruebas por ensayos y error.
97��
ANEXO C
Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados (convencional y no
convencional)
Tabla 38
Pruebas de Brochabilidad de los Recubrimientos Formulados
Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio Epoxi poliamida (convencional) Elcometer
modelo 345 F Fácil fácil fácil fácil Cují poliamida
(no convencional) regular regular regular regular Fuente: Elaboración propia.
Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados sobre las Probetas de
Acero al Carbono A-36
Tabla 39
Pruebas de Adherencia de los Recubrimientos Aplicados
Sistema de
Recubrimiento
Método Probeta
Escala de
valores de
ADHESION
% de
fallas en
el corte
S CV
Convencional (comercial)
Covenin
404-83
1 5 0
0 0 2 5 0
3 5 0
No Convencional Covenin
404-83
4 4 21
0 0 5 4 21
6 4 21
Fuente: Elaboración propia.
98��
Ejemplo de cálculos estadísticos
Calculo de desviación estándar:
S = ��! = 0
Calculo de Coeficiente de Variación:
CV = �� * 100 = 0 %
Nota: para Ambos recubrimiento se aplico es mismo procedimiento estadístico.
Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados (convencionales y no
convencionales) antes de su exposición al ambiente salino
Tabla 40
Pruebas de Espesor de los Recubrimientos Formulados
Recubrimiento Método Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio
Epoxi poliamida
(convencional) Elcometer
modelo 345 F
2.4 2.3 2.3 2.33
Cují poliamida
(no convencional) 2.7 2.8 2.7 2.73
Recubrimiento
convencional
X = 2.33 S = 5.77x10-3 CV = 0.24 %
Recubrimiento no convencional
X = 2.73 S = 5.77x10-3 CV = 0.21 %
Fuente: Elaboración propia.
Nota: Todos los valores están representados en mils (milésimas)
Calculo de desviación estándar del recubrimiento convencional:
S = ��#��� ! = 5.77x10-3
99��
Calculo de Coeficiente de Variación del recubrimiento convencional:
CV = ��$$%���!��!! * 100 = 0.24 %
Nota: todos los resultados estadísticos (desviación estándar, media y coeficiente de
variación) para ambos recubrimientos (convencional y no convencional) fueron
calculados de la misma manera.
Pruebas de Dureza a los Recubrimientos Convencionales y no Convencionales
sobre el Sustrato Metálico
Tabla 41
Pruebas de Dureza de los Recubrimientos
Dureza
Recubrimiento
Dureza
de lápiz 6B 5B 4B 3B 2B B HB F H 2H 3H 4H 5H 6H
Convencional
Probeta 1
X
Probeta 2
X
Probeta 3
X
No Convencional
Probeta 4
X
Probeta 5
X
Probeta 6
X
Fuente: Elaboración propia.
100��
Valores obtenidos a partir de la exposición de probetas de acero al carbono A-36
en la costa de Cabo San Román.
Tabla 42
Valores obtenidos a partir de la exposición
Probeta
Nº
Peso
inicial
(gr)
Peso
final
(gr)
Pérdida
de peso
(gr)
Tiempo de
exposición
(Horas)
Velocidad
de
corrosión
calculado
(µm/año)
Promedio
(µm/año)
7 284.71 282.11 2.6 857 65.8217
65.9900 8 287.97 285.33 2.64 857 66.8343
9 286.8 284.22 2.58 857 65.3154
X = 65.9900 S = 8.08x10-4 CV = 1.22x10-3 %
Fuente: Elaboración propia.
Calculo de la velocidad de corrosión:
C= (K x W) / (A x t x D) Fuente: (ASTM G ��)
Donde K es una constante, t es el tiempo de exposición, en horas, A es el área en
centímetro cuadrados, w es la pérdida de peso en gramos y D es la densidad en
gramos sobre centímetro cubico.
K = 8.76 x <�$ micrómetros por año (µm/año).
Valor de la densidad (D) = Acero al carbono 7.85 ? @�!2
Área superficial = (2LA) + (2LE) + (2AE)
Donde A es el anche de la probeta, L el largo de la probeta y E espesor
101��
- Perdida de espesor teorico = (W / A *D)
- Espesor Real Perdido = Espesor inicial - Espesor final
- Perdida de peso = Peso inicial – Peso final.
Calculo de desviación estándar:
S = ����"#���"! = 8.08x10-4
Calculo de Coeficiente de Variación:
CV = ����%��� �"������ * 100 = 1.22x10-3 %
Valores obtenidos por inspección visual del grado de Oxidación y resistencia
química en las probetas con aplicación de recubrimientos convencional y no
convencional
Tabla 43
Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y resistencia química
en las probetas con recubrimiento epoxipoliamina comercial.
Fuente: Elaboración propia.
Recubrimiento Probeta Velocidad de Corrosión
Ponderación del Grado
de Oxidación
% de Oxidación
% de Resistencia
Química
Convencional (comercial)
1 65.9900 µm/año
9 0.03 99.97 2 9 0.03 99.97 3 9 0.03 99.97
Promedio 0.03 99.97 Grado de oxidación
X = 0.03 S = 0 CV = 0 %
Resistencia química
X = 99.97 S = 0 CV = 0 %
102��
Tabla 44
Valores obtenidos por inspección visual del grado de oxidación y resistencia química
en las probetas con recubrimiento no convencional.
Fuente: Elaboración propia
Figura 42
Patrón visual para determinar grado de oxidación
Fuente: ASTM D-610
No convencional 4
65.9900
µm/año
4 10 90
5 5 3 97
6 9 0.3 99.97
Promedio 4.43 95.56
Grado de
oxidación
X = 0.03 S = 4.43 CV = 0.13 %
Resistencia química
X = 95.56 S = 0.31 CV = 0.32 %
103��
Calculo de desviación estándar para el grado de oxidación:
S = ��#��� ! = 5.77x10-3
Calculo de Coeficiente de Variación del para la resistencia química:
CV = ��$$%���! � ! * 100 = 0.13 %
Resumen de evaluación de Propiedades Mecánicas de los Recubrimientos
Anticorrosivos.
Tabla 45
Parámetro Método Recubrimiento Convencional
Recubrimiento No Convencional
Brochabilidad Covenin 472-87 Fácil Regular
Adherencia Covenin 404-83 5B 4B
Prueba de espesor de película seca
Elcometr 345 Digital Coating
Thickness Gauge
2.35 mils 2.75 mils
Dureza de la película
ASTM D-3363
6H 6H
Velocidad de corrosión
ASTM G <" 65,9900 µm/año
Grado de oxidación
ASTM D-610
% de oxidación
% R.Q
% de oxidación
% R.Q
0.03 99.97 4.43 95.56
Fuente: Elaboración propia.