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COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES ANTE LOS AGENTES
ATMOSFÉRICOS
Introducción:
Los agentes atmosféricos que afectan más a la durabilidad de los materiales son
las radiaciones del sol, la humedad atmosférica, el oxígeno del aire, y los iones
de la polución; por ejemplo en la inestabilidad de la superficie de la madera el
contenido de humedad, la hinchazón – merma, la porosidad, el colorido, los
exudados y extractos celulares; y en el mecanismo de envejecimiento por
meteorización.
En el acabado de la madera, las propiedades físicas que interesan conocer son
cinco:
Contenido de humedad
Hinchazón y merma
Porosidad
Esta variabilidad hace de la superficie de madera un soporte inestable, que es
bueno conocer para poder aplicar las medidas necesarias para obtener los
mejores resultados en la duración de los acabados.
Para prevenir estos daños conviene aplicar recubrimientos sobre la madera con
un contenido de humedad inferior al 20%, con lo que además se evita la
presencia de hongos del azulado o de pudrición. En el caso en que el contenido
de humedad supere el 22%, se recomienda aplicar fondos o recubrimientos
impregnantes, que contengan materias activas fungicidas, para prevenir la
posible invasión de hongos xylófagos.
Además de la influencia del agua estática (o fija) de la madera, el agua
circulante afecta también a los recubrimientos.
La salida al exterior del agua circulante depende de la temperatura: el calor
ambiente de las viviendas puede presionar su salida al exterior en forma de
vapor.
Si los poros se cierran con un recubrimiento impermeable, se impide la salida al
exterior y el vapor de agua se acumulará bajo la película del recubrimiento. En
las superficies exteriores se condensa con el frío de la intemperie, empapa la
madera, que aumenta su grado de humedad y provoca a hinchazones, mermas
y aparición de hongos xylófagos.
La Hinchazón y la Merma
La Hinchazón y la merma se producen por los cambios del contenido de
humedad (hinchamientos al absorber el agua y mermas o contracciones al
exhalarla). Provoca variaciones dimensionales en las piezas, y también fuertes
tensiones (que ya emplearon los egipcios para romper grandes rocas mediante
grietas), cuarteamientos y roturas en los recubrimientos.
La primera medida a toma para evitar los daños que producen el “juego” o
“trabajo” de la madera, es la de que los polímeros (con valores bajos de la Tg)
tengan una excelente flexibilidad y elasticidad para seguir sus movimientos y
sean durables.
La Porosidad
La porosidad o volumen vacío de la madera, varía mucho con la especie, dentro
del propio individuo e incluso dentro de la misma pieza (aunque el peso
específico de una madera se fije para cada especie).
Antiguamente se apreciaba la calidad de una madera de construcción por su
peso específico, lo que tal vez explique que ésta fuera la propiedad física de la
madera que se estudiara por primera vez.
Eflorescencia
Aspecto o sedimento de la trasformación de ciertas sales que se encuentran en
las superficies húmedas convirtiéndose en polvo parecido a la tiza.
Elasticidad/plasticidad
Capacidad de un material de volver a su estado original después de haber sido
deformado, es decir, no se sobrepasa el límite de deformación, lo que se conoce
como comportamiento elástico.
Los plásticos en general tienen una respuesta elástica. Si se sobrepasa el límite
de deformación de un material cuando se somete a tensión, ya no regresará a su
estado original cuando se elimine la tensión, proceso que se denomina
deformación permanente por comportamiento plástico. La plasticidad es lo
opuesto a la elasticidad. Cuando esto sucede, el material actúa como un muelle,
y decimos que tiene un comportamiento elástico. Algunos materiales, como los
metacrilatos, se romperán en cuanto hayan sido objeto de una pequeña
deformación, mientras siguen mostrando un comportamiento esencialmente
elástico. Otros, como los poli carbonatos, pueden estirarse hasta longitudes muy
superiores a la original antes de romperse. Estos últimos tienen un límite de
deformación y su correspondiente tensión en punto de fluencia.
Absorción de agua/absorción de humedad
Porcentaje de ganancia de peso de un material después de sumergirlo en agua
durante un tiempo especificado a una temperatura especificada. Es importante
en aquellas piezas que requieren buena estabilidad dimensional, especialmente
en entornos que no son de oficina. Muy importante para casi todas las
propiedades eléctricas. A medida que se absorbe el agua, algunas dimensiones
de la pieza tienden a crecer y las propiedades físicas pueden deteriorarse. Son
preferibles los valores bajos. Las condiciones pueden ser de inmersión en agua o
de exposición a una atmósfera húmeda. En este último caso, el proceso también
se denomina absorción de vapor.
METEORIZACIÓN
Es el proceso de desintegración física y química de los materiales sólidos en o
cerca de la superficie de la Tierra, bajo la acción de los agentes atmosféricos.
También puede definirse como la descomposición de la roca, en su lugar; seria
un proceso estático por el cual la roca se rompe en pequeños fragmentos, se
disuelve, se descompone, se forman nuevos minerales, obteniendo así la
remoción y el transporte de detritus en la etapa siguiente que vendría a ser la
erosión. La meteorización entonces, al reducir la consistencia de las masas
pétreas, abre el camino a la erosión.
Pero como la meteorización esta íntegramente relacionada con los minerales,
esta posee ciertas características que la hacen más o menos resistente al
proceso de meteorización o alteración de allí la importancia que tiene la serie
de Goldich, debido a que esta nos permitirá determinar dicha resistencia.
TIPOS DE METEORIZACIÓN
Como objeto de análisis se suele clasificar a la meteorización en tres tipos:
Físico-mecánico.
Químico.
Biológico
Pero en la realidad estos tipos se combinan lo que hace difícil definir cual de
ellos actuó en determinado proceso de alteración.
Actualmente se tiende a establecer una inicial distinción entre las
fragmentaciones o clásticas para la mecánico y descomposiciones o
alteraciones para la químico.
METEORIZACIÓN FISICA Y MECANICA
La meteorización mecánica o física consiste en la ruptura de las rocas a causa
de esfuerzos externos e internos causados por los meteoros. Son sinónimos, y
más exactos, los términos de disgregación y fragmentación. La disgregación
implica la ruptura de la roca en fragmentos más o menos grandes y
angulosos pero sin modificación de la naturaleza mineralógica de la roca. Los
calibres pueden ir desde la arcilla, a la marga, el limo, la arena y hasta los
fragmentos de varios metros.
La superficie de meteorización puede realizarse en capas, exfoliación, o grano a
grano, desagregación granular.
Los procesos más importantes son: termoclastia, gelifracción, hidroclastia,
haloclastia y corrasión.
1. Termoclasticidad
La termoclastia consiste en la fragmentación de la roca debida a los cambios
de temperatura bruscos. Las dilataciones y las contracciones producidas por
los cambios de temperatura producen tensiones en las rocas que terminan por
romperla.
Para que se produzca esta ruptura son necesarios cambios bruscos en períodos
muy cortos de tiempo, como los que se dan en los desiertos áridos, pero
también rocas cuyo color y textura permitan una absorción y disminución de la
radiación calorífica. Además deben tener una composición mineralógica que
permita diferencias de dilatación y contracción, para que las tensiones sean
efectivas.
Las condiciones para que se produzca la termoclastia son tan difíciles que no ha
sido posible reproducirla en un laboratorio, por lo que en ocasiones se duda de
que sea un mecanismo natural, sin embargo en los desiertos cálidos sí parece
funcionar, al menos en combinación con otros mecanismos. Este mecanismo
produce fenómenos de exfoliación y desagregación granular.
2. Gelifracción o crioclastia
La gelifracción consiste en la fragmentación de la roca debida a las tensiones
que produce la congelación y descongelación del agua en los huecos que
presenta la roca. El aumento de volumen que produce el agua congelada sirve
de cuña, lo que termina por romper la roca. Esto quiere decir que para que la
gelifracción funcione es necesario que existan frecuentes ciclos de hielo-
deshielo lo que ocurre en las latitudes medias con procesos de tipo peri glaciar.
En las latitudes altas con procesos de tipo glaciar estas alternancias no se dan,
ya que el período de congelación dura meses.
La gelifracción es el mecanismo más eficaz en las latitudes medias. Muchos
autores la consideran como un tipo de termoclastia, pero al no ser las diferencias
de temperatura lo que rompe la roca, sino un agente intermedio, el agua helada
y deshelada, prefiero considerarlo como un mecanismo aparte.
La eficacia de la gelifracción depende de la naturaleza de la roca y puede
pulverizarla en granos de tamaño limo, microgelifracción, o en bloques grandes
y angulosos, macrogelifracción.
3. Hidroclastia
La hidroclastia consiste en la fragmentación de la roca debida a las tensiones
que produce el aumento y reducción de volumen de determinadas rocas
cuando se empapan y se secan. Normalmente, en este mecanismo la arcilla
tiene una importancia decisiva.
Los ciclos de humectación y secado son más lentos que los de hielo deshielo,
pero más persistentes. La presión ejercida por la arcilla húmeda persiste
mientras esté húmeda. Durante la fase seca la arcilla se cuartea, presentando
debilidades que pueden aprovechar otros agentes erosivos.
En función del tamaño de los fragmentos podemos distinguir la
macrohidroclastia, en regiones que alternan arcillas masivas y calizas o
areniscas y que presentan cuarteamientos muy grandes, y la microhidroclastia,
en regiones de rocas cristalinas con algún grado de alteración, y que forma
limos.
4. Haloclastia
La haloclastia consiste en la fragmentación de la roca debida a las tensiones
que provoca el aumento de volumen que se producen en los cristales salinos.
Estos se forman cuando se evapora el agua en las que están disueltos. Las
sales, que están acogidas en las fisuras de las rocas, presionan las paredes, a
manera de cuña, hasta romperlas. En realidad no son los cristales formados los
que ejercen la presión suficiente para romper la roca, si no el aumento de
volumen de los cristales al captar nuevos aportes de agua, que hacen crecer el
cristal.
La haloclastia sólo funciona en los países altamente salinos y áridos, es decir en
las franjas litorales y en las regiones muy áridas. El mecanismo es muy similar a
la gelifracción, aunque su ámbito de incidencia es menor.
Debido al reducido tamaño de los cristales salinos este mecanismo apenas tiene
importancia en las rocas con fisuras, sin embargo es muy efectivo en las rocas
porosas, por lo que el material que se forma es de pequeño calibre: arenas,
limos, margas y arcillas.
5. Corrasión
La corrasión implica denudación, es decir fragmentación y transporte del
material, así que también se considera un agente de transporte (corrasión
eólica); no obstante, aquí explicaremos el mecanismo de fragmentación de la
roca.
La corrasión es un proceso de erosión mecánica producido por golpes que
producen los materiales que transporta un fluido (aire, agua o hielo) sobre una
roca sana. La reiteración de los golpes termina por fragmentar tanto de la roca
sana como el proyectil. El resultado es la abrasión (desgaste por fricción) de la
roca y la ablación (cortar, separar y quitar) de los materiales.
La eficacia de la corrasión depende de la densidad y de la velocidad del fluido.
Un fluido es más denso cuantos más materiales lleva en suspensión (carga).
También es más eficaz cuanto menos vegetación exista.
METEORIZACIÓN QUÍMICA
Son Disoluciones y Alteraciones que sufren los cambio de las rocas por la
acción disolvente del agua que se puede acelerar por la meteorización
mecánica, también se puede decir que es la alteración de los minerales
provocando otros distintos, los procesos más destacados en la meteorización
química son los siguientes:
1 LA OXIDACIÓN:
Es producida por el contacto del oxigeno del aire con ciertos componentes
químicos-mineralógicos de las rocas particularmente favorables para
combinarse con él (compuestos férricos, carbonatos, sulfuros, etc. Consiste en
la transformación química de estos en óxidos; una transformación que cambia
la composición de la superficie externa de los afloramientos, sin penetrar más
allá de unos milímetros, al tiempo que en la mayor parte de los casos varia su
coloración. Puede darse que la consecuencia fundamental de la oxidación es la
formación de patinas superficiales, casi siempre de color rojizo u ocre oscuro.
2 LA HIDRATACIÓN:
Afecta con mayor profundidad a las rocas compuestas de forma casi exclusiva
por minerales susceptibles de reaccionar al agua, estas rocas son sobre todo
de tipo metamórfico y meta sedimentario compuestas de silicatos aluminosos,
las cuales al hidratarse se transforman en arcillas, haciendo que no solo
cambie la naturaleza químico - Mineralógica de la roca en un espesor que
puede superar la decena de metros sino que su resistencia frente a los agentes
erosivos disminuye sustancialmente.
3 LA HIDRÓLISIS:
Es una reacción que tiene por efecto el desdoblamiento de una molécula en
presencia de agua, en términos geomorfológicos, es un proceso de
meteorización consistente en la combinación hidrolitica de determinados
elementos de los minerales que tiene como consecuencia la ruptura de los
sistemas de cristalización de estos. Actúa sobre los componentes silicatados y
aluminicos silicatados de las rocas (micas, feldespatos, etc.), destruyendo su
estructura cristalina originaria y dando lugar a la progresiva separación de
sílice de los elementos con los que se combina, a la neoformación de minerales
arcillosos y a la liberación de los elementos metálicos en forma de hidróxidos.
Para que se produzca la meteorización química es necesaria la presencia de
agua y con una temperatura alta la velocidad de reacción aumenta.
La meteorización química es muy alta en zonas ecuatoriales y tropicales,
media en zonas de clima templado-húmedo y baja en las zonas extremas de
mucho frío o calor y pocas precipitaciones donde domina la alteración
mecánica.
METEORIZACIÓN BIOLÓGICA
se debe a la acción de vegetales, en concreto a la acción de las raíces que
entran en el terreno en forma de cuña y van partiendo las rocas y disgregando
el suelo.
AGENTES O FACTORES QUE INCIDEN EN EL MODELADO DEL RELIEVE Y
LA METEORIZACIÓN
El modelado del relieve se produce, en gran medida, por la acción de la
meteorización sobre los materiales preexistentes. El modelado, por tanto,
vendrá condicionado por los mismos factores que controlan la meteorización.
De estos factores los más importantes son el tipo de materiales (litología) y el
clima (temperatura, humedad vientos y radiación solar) , pero existen otros
factores que contribuyen a exagerar o suavizar los efectos que marcan los
factores básicos estos son la variable estructura y la variable tiempo.
a. LITOLOGÍA:
Partiendo del hecho que el relieve es el conjunto de formas que
adoptan los materiales y rocas de la corteza terrestre, se podría decir que
este factor es el más importante que influye en el modelado del relieve,
debido precisamente que es allí donde se producen todos los procesos de la
meteorización, aunque para que sé de la meteorización es importante contar
con otras variables como temperatura, agua, viento para que se produzca las
diferentes fragmentaciones, descomposiciones de la roca todos estos
agentes son los encargados de provocar los relieves que podemos observar
hoy día.
b. CLIMA:
Que varía con épocas, estaciones, actividad solar, volcanes, etc., dependen
los mecanismos físicos y químicos que actúan sobre la superficie del
Planeta. El clima también influye en el desarrollo o no de la vida animal y
vegetal sobre las rocas expuestas a la meteorización. Los vegetales son los
seres vivos que más acusan las variaciones climática, así mismo el clima
influye de sobre manera para que se de determinado tipo de meteorización
de allí su importancia.
c. TIEMPO:
El tiempo que un relieve está sometido a los agentes erosivos y
a la meteorización hace que lo consideremos más maduro o evolucionado o
con formas más “juveniles”. El tiempo transcurrido desde su formación habrá
permitido que los agentes geológicos externos hayan modelado a través de
las crisis climáticas los relieves surgidos.