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OFICINA SALITRERA HUMBERSTONE

LAS EFLORESCENCIAS SALINAS EN EL

SISTEMA CONSTRUCTIVO

AGOSTO 2014 Patricio Daz V Director Patrimonio e Investigaciones Corporacin Museo del Salitre

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SALITRERA HUMBERSTONE Y SUS EFLORESCENCIAS

SALINAS EN EL SISTEMA CONSTRUCTIVO Patricio Daz V

Director Patrimonio e Investigaciones Corporacin Museo del Salitre

Hace cinco aos que estoy haciendo el seguimiento de la degradacin del sistema constructivo de las diferentes viviendas de la oficina salitrera Humberstone (Patrimonio de la Humanidad) que la mayora fueron construidas entre los aos 1930-36 y las primeras en 1872-94, con materiales constructivos llamado Cemento Pampino del cual existen una variedad de composiciones (referencia, Internet Cemento Pampino) compuesta de chuca, ridos, carbn, escorias, arena, costrones, alambre o huincha metlica, con una baja proporcin de yeso, de cemento o cal, las que se utilizan en diferentes sistemas constructivos como paredes y bloques de la salitrera Humberstone como son las calles Tarapac, Sargento Aldea, Ramrez, Manuel Rodriguez, Lautaro, Baquedano, donde con el pasar de los aos se hicieron presente los daos en su sistema constructivo de sus paredes.

Salitrera Humberstone

Estos daos en sus viviendas de diferentes aspectos fsico y qumico en su sistema constructivo que no tienen capas impermeabilizantes o drenajes horizontales ni verticales, fueron afectados por condiciones ambientales como son la salinidad, viento costero, el que se complementa con el arrastre de finos, con sus camanchacas ocasionales, su humedad relativa, condensacin, alta radiacin solar, los que originan los efectos de osmosis y tensin superficial, manifestndose sus efectos en ladrillos, morteros, piedras, cermicas, vidrios, metales, oxidacin y principalmente en los

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materiales constructivos del campamento de Humberstone, los que de una u otra forma fueron degradando a su estado natural como lo ha sido siempre cuando el hombre construye algo, la naturaleza comienza a ejercer su poder natural, sin dejar a un lado los temblores, terremotos y lluvias muy ocasionales. Con lo que respecta a los factores climticos, como la humedad relativa que en nuestro caso es baja, la que todos los das origina el fenmeno por nuestro astro rey, cuando deja el horizonte, dando paso a la noche, produciendo un descenso de la temperatura por efecto de la baja retencin de la radiacin infrarroja, originando condensacin y la formacin de soluciones acuosas que circulan en superficie como calaminas, con una cantidades de iones, provenientes de los diferentes componentes salinos.

A.- Datos Ambientales de la regin de la Pampa del Tamarugal (Humberstone). Proporcionado por la estacin Metereologica de Canchones, gentileza del Dr Agrnomo or e renas C arli n. Nota: Grfico de datos promedios diario ambientales de tres aos, el promedio corresponde a las 24 horas de los promedios.das

Estas soluciones con los iones ingresan en poros, grietas, espacios y uniones, donde actan con los diferentes elementos como son las sales de calcio, sodio, potasio, magnesio, hierro. Bajo estas condiciones actan qumicamente, ms aun cuando al da siguiente la temperatura ambiental sube sobre los 30C, originando su

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evaporacin, aumentando la concentracin de sus iones libres. Estos cambios de la interaccin de los iones hace que sus sales se desplacen en la superficie y el interior de las paredes en forma de eflorescencias y desprendimiento de su material constructivo como lo muestra la fotografa adjunta.

Humberstone: Efecto en la pared Estas sales llamadas eflorescencias, se observa en las paredes, donde su composicin son cloruros, sulfatos de magnesio, sodio o potasio, nitratos de sodio o potasio, carbonatos de calcio, magnesio o sodio, pentaboratos. Entre estas sales, algunas de las ms comunes son perteneciente al caliche y su pampa como calcita (CaCO3), yeso (CaSO42H2O), kieserita (MgSO4H2O), epsomita (MgSO47H2O), halita (ClNa) y nitratita (NaNO3). En el caso de los cementos, el ataque del sulfato se manifiesta con una formacin de apariencia blanquecina y agrietamiento progresivo que reduce al concreto a un estado quebradizo. La accin del sulfato de sodio es doble, reacciona primero con el hidrxido de calcio generando durante la hidratacin del cemento, formando sulfato de calcio e hidrxido de sodio. A su vez el sulfato de calcio ataca al aluminato triclcico formando etringita. Con relacin a las principales sales que actan en este fenmeno fsico qumico lo podemos obtenerlo de Winkler, 1973, y Arnold y Zehnder, 1990, cuyas sales solubles se presentan bajo la forma de eflorescencias y subeflorescencias corresponde a las siguientes: Carbonatos Sulfatos Sulfatos Calcita CaCO3 Yeso CaSO42H2O Boussingaultita (NH4)2Mg(SO4)26H2O

Dolomita CaMg(CO3)2 Basanita CaSO40.5H2O Syngenita K2Ca(SO4)2H2O

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Magnesita MgCO3 Epsomita MgSO47H2O Grgeyita K2Ca5(SO4)6H2O

Nesquehonita MgCO33H2 Hexahidrit MgSO46H2O Aphthitalita K3Na(SO4)2

Lansfordita MgCO35H2O Kieserita MgSO4H2O Ettringita Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O

Hidromagnesita Mg5 OH(CO3)2 24H2 Dodecahidrita MgSO412H2O Thaumasita Ca3Si(CO3)(SO4)(OH)612H2O

Heptahidrita Na2CO37H2O Darapskita Na3(SO4)(NO3)H2O

Natrn Na2CO310H2O Miralbita Na2SO410H2O

Thermonatrita Na2CO3H2O Thenardita Na2SO4

Nahcolita NaHCO3 Arcanita K2SO4

Trona Na3H(CO3)32H2O Bloedita Na2Mg(SO4)24H2O

Kalcinita KHCO3 Picromerita K2Mg(SO4)26H2O

Cloruros Oxalatos Nitratos

Bischofita MgCl26H2O Whewellita Ca(C2O4)H2O Nitrocalcita Ca(NO3)24H2O

Antarcticita CaCl26H2O Weddellita Ca(C2O4)2H2O Nitromagnesita Mg(NO3)26H2O

Tachyhidrita CaMg2Cl612H2O Nitratita NaNO3

Halita NaCl Nitro (salitre) KNO3

Silvita KCl Nitro amnico NH4NO3

Cuando las sales cristalizan en el exterior de los materiales (eflorescencias), sus daos no son mayores excepto por lo que respecta a la esttica, pero en pinturas las eflorescencias producen trasformaciones fisicoqumicas de las capas pictricas y sus sustratos, lo que suele implicar modificaciones cromticas debido a la modificacin de la naturaleza de los pigmentos. Por ejemplo, en ambientes hmedos, el blanco de plomo (2PbCO3Pb(OH)2) puede transformarse en xido de Pb (PbO2), de color marrn, y la azurita (2CuCO3Cu(OH)2) de color azul puede transformarse en malaquita (CuCO3Cu(OH)2), de color verde.

Tomado de Winkler 1973. Humedad higroscpica sobre ladrillo en funcin de la humedad relativa del aire y de la cantidad de NaCl (halita) en la superficie del mismo

Con relacin a la cristalizacin de sus sales en las paredes, pisos, paredes (subeflorescencias) induce a una fuerte deterioro mecnico debido al desarrollo de esfuerzos por: .- Cristalizacin a partir de una solucin

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Expansin por hidratacin Expansin trmica diferencial

Estos efectos originan una perdida de cohesin, generalmente relacionada con la fatiga de los materiales como lo observamos en las viviendas de Humberstone. Como vemos las subeflorescencias son muy importantes en los procesos de deterioro de los materiales constructivos de Humberstone, la observacin de eflorescencias superficiales es de extrema importancia ya que no slo indica la presencia de soluciones salinas dainas en el interior del material, sino que ofrece una idea de la migracin de agua en los sistemas porosos, esto es del nivel de ascenso capilar o de los canales de infiltracin de las camanchacas.

En el caso de las viviendas de Humberstone, analizaremos como el agua se introduce en las paredes de las viviendas. Por lo general hay dos causas de las soluciones salinas en las viviendas el agua del subsuelo y de las camanchacas, el primero est originado por las condiciones ambientales el que podemos analizar en la variacin diaria de temperatura, viento, radiacin, tambin hay que recordad que vivieron personas y algo aportaron, como la limpieza, jardines, rotura de caeras, alcantarillado, tambin el mismo nivel fretico del salar, torta de ripio, la que se infiltraba por capilaridad, mientras que la segunda se infiltra simplemente por gravedad.

Torta de ripio al fondo Levantamiento del piso

Con relacin al fenmeno de la infiltracin de agua por capilaridad, corresponde al resultado del ascenso o descenso de un lquido, como lo podemos ver en el interior de un tubo de ensayo, cuando ste es sumergido en el lquido. Estas fuerzas las llamamos tensin superficial.

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Si analizamos un poco de teora, estas fuerzas en sistemas solido-lquido-gas se pueden interpretar cuando las gotas de un lquido depositadas sobre la superficie de un material slido presenten ngulos de contacto slido-lquido variados, en funcin de la naturaleza de los slidos, lquidos y gases en contacto. As, los lquidos que mojan a los slidos cuando el ngulo de contacto est comprendido entre 0 y 90, en este caso el lquido asciende por el capilar. Si por el contrario la conjuncin de fuerzas de tensin superficial condicionan que el ngulo de contacto slido-lquido est comprendido entre 90 y 180, el lquido no moja al material y desciende por el capilar.

Variacin en el ngulo de contacto slido-lquido. En (a) el lqudo (agua) moja al slido (mortero), y < 90, mientras que en (b) el lquido (mercurio) no moja al slido y > 90.

Las fuerzas resultantes (F) de las tensiones superficiales en un sistema slido-lquido-gas en un tubo capilar (w es el peso de la columna de agua en (a) el lquido se eleva una altura h si (a) < 90, y desciende en (b) si > 90.

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La altura a la que asciende (o desciende) un lquido en un capilar no es slo funcin del ngulo de contacto, sino que depende tambin del radio del capilar, lo demuestra la ecuacin de la altura que alcanzada por un lquido en un capilar:

h = 2 STV cos()/(d g r) h = Es la altura (cm), positiva si asciende o negativa si desciende, STV = Es la tensin superficial lquido-vapor (72.8 dinas/cm para el agua-aire, a 20 C), Cos() = Es el ngulo de contacto (en radianes, = grados /180), d = Es la densidad del lquido (1 g/cm3 para el caso del agua pura), g = Es la aceleracin de la gravedad (980 cm/s2), r = Es el radio de poro (cm). En el siguiente diagrama (B) nos muestra las curvas altura-radio de capilar calculadas para el sistema agua-aire y distintos valores de . Ntese que la altura ascendida (o descendida) es del orden de varios metros para radios de poro del orden de 1 m.

Diagrama (B).- Este grfico nos muestra las curvas altura-radio de capilar calculadas para el sistema agua-aire. La curva de =75 corresponde al ascenso capilar del agua en contacto con una caliza. Ntese que valores de altura negativos se obtienen para > 90, lo que implica que el agua descender en el capilar.

Para el caso del ngulo de contacto entre el agua y las distintas fases minerales presentes en Humberstone como muros de piedra, ladrillo, y revestimientos de mortero es variable. No obstante, en todos los casos el agua moja a estas sustancias dado su naturaleza polar (enlaces esencialmente inicos). Por ejemplo, el ngulo de

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contacto entre calcita y agua, medido en una probeta de caliza es de 75.75(4.33 m) (Durn-Surez, 1995). Tomando como valor significativo 75, la altura alcanzada por el agua para radios de poro de 1 m, existentes en todo tipo de morteros (de yeso, cal area y cales hidrulicas y cementos) es cercana a 2 a 5 metros, el que podemos ver el dao en las viviendas de Humberstone. Aunque la altura alcanzada tambin varia en funcin de la tortuosidad (la cantidad de vas que hacienden o bajan) del sistema capilar y del ngulo de contacto slido-lquido se modifica al variar la concentracin de las soluciones acuosas, el clculo anterior revela la importancia del ascenso capilar en muros y revestimientos sometidos a infiltracin, y del potencial deterioro resultante de la precipitacin e hidratacin de sales en el sistema poroso de los materiales.

Casa interior calle San Martn Altura del dao por capilaridad En base a los mismos antecedentes de Durn-Surez, los clculos anteriores se ha supuesto que las soluciones acuosas pueden ascender por capilaridad a partir de un reservorio infinito. Sin embargo, en la realidad el ascenso del agua depende de la tasa de aporte de agua del subsuelo y de la tasa de evaporacin en una vez localizada en el muro. Las variaciones climticas diarias y estacionales controlan estas dos tasas, de forma que el comportamiento hdrico del sistema muro-solucin acuosa es bastante complejo a escala de tiempo. Los casos ms problemticos desde el punto de vista conservativo de edificios y pinturas murales son, lgicamente, aquellos en los que el reservorio puede considerarse infinito o constante. Estos casos se dan cuando el subsuelo se mantiene hmedo, ya sea por las caractersticas del clima local (clima lluvioso) como por la localizacin del edificio (cercano a un bao, piscina, alcantarillado). En estas situaciones, el ascenso del agua est controlado por la tasa de evaporacin, y el sistema tiende a un estado estacionario. Esto es, el agua asciende continuamente hasta una altura constante controlada por la tasa de evaporacin. Para alcanzar este estado estacionario se necesita que la tasa de evaporacin sea constante durante un tiempo suficiente, lo cual no se corresponde con la realidad en Humberstone pero, es correcto a las condiciones de la salitrera.

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En el caso de Humberstone, el subsuelo es deficiente en agua, por su clima seco y caluroso, el ascenso est controlado por la tasa de aporte, si es importante comentar que la napa de agua est a 35 m de profundidad en la Pampa del Tamarugal y el campamento fue construido en su borde. La deficiencia de agua hace que los daos ocurridos sobre muros y revestimientos sean menores en esta situacin, por lo que su altura del ascenso de las soluciones acuosas es funcin de las condiciones ambientales, limitndose los deterioros a las zonas baja de las paredes.

En esta fotografa de ascenso capilar de agua del subsuelo en pared de calle Tarapac. A menor altura se concentran las sales menos solubles (carbonatos y sulfatos) y a mayor altura precipitan las sales ms solubles (cloruros y nitratos). La precipitacin de estas ltimas sales muy solubles indica que la tasa de evaporacin es mayor que la tasa de aporte de aguas salinas del subsuelo, lo cual es tpico de ambientes secos y calurosos como Humberstone. Parte de dao tambin es por viento.

2.- INFILTRACIN DE AGUA POR GRAVEDAD Este caso, en Humberstone o las salitreras no es muy comn, pero cuando ocurre, el agua de lluvia suele infiltrarse por gravedad y en se hace presente posteriormente el levantamiento del terreno por sus sales.

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Techo y viviendas de Humberstone Viviendas, efectos por humedad y viento

3.- PRECIPITACION DE SALES Y FRACCIONACION DE SOLUCIONES SALINAS La circulacin de agua por capilaridad o gravedad en las viviendas de Humberstone son los encargados de transportar igualmente los iones en solucin. Este sistema salino es inicialmente homogneo, esto es, consta de una nica fase, la solucin acuosa. No obstante, las especies qumicas (aniones y cationes) en solucin son muy variadas, por lo que pueden precipitar una gran variedad de sales cloruros, sulfatos, nitratos. La precipitacin de una sal en un sistema multicomponente como el caliche se produce cuando se alcanza una determinada concentracin, denominada de saturacin, para las especies qumicas que forman la sal. Si nos basamos en las ecuaciones que gobiernan la reaccin de disolucin/precipitacin de la sal puede simplificarse por la siguiente ecuaciones que se resumen en el producto de solubilidad: K = (C+aq)m (A-aq)p

Esta ecuacin que se denomina Producto de Solubilidad, valor de la constante de equilibrio que depende de un gran nmero de variables, tales como la temperatura, presin, humedad relativa, pH, concentracin de otras especies, etc. Las Curvas de Solubilidad adjunta (C), muestra las curvas de equilibrio para distintas sales en funcin de la temperatura. En esta figura puede apreciarse que la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura para la mayora de las sales.

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Curvas de Solubilidad (C). Para explicar la solubilidad del nitrato de sodio y su posterior cristalizacin, nos basaremos en el grafico adjunto (izquierda) que muestra la solubilidad de algunas sales en agua en funcin de la temperatura a presin atmsfera. El grfico de la derecha muestra el comportamiento de la solubilidad y cristalizain de las sales del caliche.

4.- CRISTALIZACION Para la precipitacin de una sal determinada a partir de una solucin, bajo condiciones ambientales dadas, se producir cuando la concentracin de las especies en solucin constitutivas de la sal sea tal que el producto solubilidad sea igual o superior a la constante de equilibrio. Cuando ambas funciones son iguales, se mantiene en equilibrio y la solucin se denomina saturada, mientras que cuando el producto de solubilidad es mayor que la constante de equilibrio, la condicin es de desequilibrio y la solucin se denomina sobresaturada. Por cintica de reaccin, las sales precipitan cuando originan desviaciones del equilibrio, esto es, cuando la solucin est sobresaturada. Estas ltimas soluciones presentan cantidades mayores de sal en solucin de las que puede disolver (esto es, de las que predice el equilibrio qumico), por lo que son inestables y tienden a precipitar una cantidad de sal, disminuyendo la concentracin, de forma que el producto de solubilidad sea igual a la constante de equilibrio. El grado de sobresaturacin a partir del que precipitan las sales depende del tipo de sal y de las condiciones ambientales, aunque suele ser relativamente pequeo de forma que el producto de solubilidad y la constante de equilibrio sean muy similares. Obviamente, cuanto mayor sea la sobresaturacin, mayor ser la cantidad de sal precipitada. Las soluciones que circulan por las paredes de las viviendas de Humberstone y llegan a las condiciones de sobresaturacin se dan cuando se produce evaporacin del agua

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o cuando se dan cambios de temperatura, generalmente descensos, ya que la solubilidad de las sales aumenta generalmente con la temperatura. Estas relaciones pueden apreciarse en el grfico T y Gpl (Concentracin), que representa las relaciones cualitativas entre la temperatura y la concentracin de una solucin saturada. La cristalizacin slo puede ocurrir entre el estado de saturacin y el de sobresaturacin, siendo a priori imposible en el campo de la subsaturacin. Partiendo de una solucin subsaturada, el estado de saturacin o sobresaturacin, esta se puede alcanzar de tres formas: Descenso de la temperatura. Si la solucin de nitrato o sal en la pared, su temperatura cambia rpidamente, la concentracin de la solucin se mantiene constante y se sita por encima de la curva de equilibrio o de su solubilidad, alcanzando un determinado grado de sobresaturacin (punto B). La cantidad de sal precipitada depender de la magnitud de la sobresaturacin (recta B-B). Si el cambio de temperatura es infinitamente lento, la solucin alcanzar su punto de saturacin (punto A'), en este punto se producir una nfima precipitacin de sal, que har descender infinitesimalmente la concentracin de la solucin, que coincidir con la concentracin de equilibrio descrita por la curva de saturacin. El descenso de temperatura contina y este proceso se repite de forma que la sal va precipitando en equilibrio, y la concentracin de la solucin evoluciona a lo largo de la curva A'-B.

El diagrama esquemtico (D), de temperatura-concentracin de soluto, con la curva de equilibrio (saturacin), su campos de sobresaturacin y subsaturacin, y puntos de sobresaturacin crtico y del cual se produce la precipitacin.

Cambios instantneos de temperatura no son posibles (la transmisin del calor por conduccin, conveccin y adveccin (transporte de una propiedad atmosfrica, como el calor o la humedad). Los cambios bruscos de la temperatura pueden alcanzarse fcilmente en la superficie, tales como en ciclos de temperatura diarios sobre todo en

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zonas semiridas y ridas, como nuestro desierto, lo cual permite la sobresaturacin. En general, el cambio de temperaturas no ser lo suficientemente rpido como para producir una trayectoria de sobresaturacin como la de la linea A-B-B, sino que ser intermedia entre sta y la de cristalizacin en equilibrio A-A'-B.

Incremento de la concentracin. Este proceso puede darse por evaporacin del agua. Si el incremento de concentracin es infinitamente rpido, la temperatura se mantiene constante y se sita por encima de la curva de equilibrio, precipitando bruscamente la sal cuando se alcance un determinado grado de sobresaturacin (punto C). La cantidad de sal precipitada depender de la magnitud de la sobresaturacin (recta C- ). Si el incremento de concentracin es infinitamente lento, la solucin alcanza su punto de saturacin (punto ). En este punto se producir una nfima precipitacin de sal, que har que la concentracin de la solucin permanezca en el punto de equilibrio . La evaporacin continuada ar que este proceso se repita de forma que la sal va precipitando en equilibrio, y la concentracin de la solucin se mantiene en el punto . La cantidad de sal precipitada ser idntica a la correspondiente al caso de sobresaturacin (recta C-C). Cambios bruscos en la concentracin que produzcan sobresaturacin pueden darse por rpida evaporacin del agua contenida en poros y capilares superficiales de las rocas porosas y morteros, particularmente cuando el sol incide directamente sobre los mismos. No obstante, la evaporacin no ser lo suficientemente rpida como para producir una trayectoria de sobresaturacin como la de la lnea A-C-C, sino que ser intermedia entre sta y la de cristalizacin en equilibrio A- .

Una combinacin de ambos procesos es poco probable, dado que el descenso de temperatura no favorecer la evaporacin del agua para incrementar la concentracin de la solucin. 5.- HUMEDAD RELATIVA Otra de las variables que inciden fuertemente en la precipitacin de sales en Humberstone es la humedad relativa del aire. En las condiciones de los sistemas porosos donde cristalizan las sales, la humedad relativa del aire que circula junto con las soluciones acuosas puede controlar de forma efectiva la precipitacin de determinadas sales ya que cantidades moderadas de sal se encuentran en contacto con elevadas cantidades de aire hmedo, particularmente si este ltimo circula con relativa facilidad. En estos casos, y bajo condiciones ambientales determinadas (temperatura fija), la humedad relativa del aire en equilibrio con la solucin saturada (HR) viene determinada por la ecuacin:

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HR = PH2O(solucin)/PH2O(aire) donde PH2O(solucin) = Es la presin de vapor del agua en la solucin salina saturada, PH2O(aire) = Es la presin de vapor del agua en el aire saturado. Las humedades relativas en equilibrio con soluciones saturadas para distintas sales se presentan en la Tabla E, cuya informacin corresponde a Arnold y Zehnder, 1990. Las condiciones de sobresaturacin y precipitacin se dan cuando la humedad relativa del aire en equilibrio con la solucin salina (HR) es menor o igual a la humedad relativa del aire en equilibrio con la solucin saturada (HReq), esto es:

HR HReq Bajo las condiciones de sistemas porosos, la humedad relativa del ambiente determina si una sal precipita, y as deteriora una pared, mortero o capa pictrica (pintura), o se disuelve. Siempre que la HR se mantenga por encima de HReq para una sal dada, el soluto permanecer en solucin o la sal se disolver. Cuando HR del ambiente sea menor que HReq, la sal precipitar. As, las variaciones de HR de ambiente pueden generar ciclos de cristalizacin/disolucin para una sal dada, independientemente de que se produzcan cambios de temperatura o evaporacin del solvente. Como queda reflejado en la Tabla E, las sales hidratadas (con H2O estructural) son ms susceptibles a cambios en la HR que las sales anhidras (Magnesio o Decahidratos). Como puede deducirse, estos ciclos son comunes a escala diaria por causas climticas, por lo que la proteccin de los objetos (pinturas murales) expuestas al exterior es prcticamente imposible. En los interiores, las condiciones ambientales pueden parecer ms estables, al quedar el aire relativamente aislado, ya que existen ventanas y puertas pero, al no existir estas condiciones la situacin es crtica como el exterior. Sin embargo, cambios en las condiciones de HR del aire de interiores pueden ser inducidos por causas que pueden evitarse con facilidad. As, cuando vivan los pampinos el encendido de determinado tipo de lmparas haca aumentar rpidamente la temperatura del aire y, en consecuencia, descender rpidamente la HR, lo que facilita la cristalizacin de sales. Por otra parte, la transpiracin de un nmero elevado de personas que visiten el edificio puede hacer aumentar rpidamente la HR, favoreciendo en este caso la disolucin de las sales. No debe extraar, por tanto, que la afluencia de pblico (turistas) se limite en aquellas salas donde se localicen objetos delicados o de particular relevancia histrico-artstica sobre los muros, caso que hay que analizar a futuro en el edificio de la Pulpera.

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Tabla E. Informacin de Arnold y Zehnder, 1990, Humedades relativas del aire en equilibrio con soluciones saturadas de distintas sales. Ntese las sales hidratadas son particularmente sensibles a las variaciones en la humedad relativa.

SAL 0C 5C 10C 15C 20C 25C 30C

Antarcticita CaCl26H2O 41.0 37.7 33.7 30.8 28.6 22.4

Bischofita MgCl26H2O 33.7 33.6 33.5 33.3 33.1 32.8 32.4

Nitrocalcita Ca(NO3)24H2O 59.0 59.6 56.5 54.0 53.6 50.5 46.8

Nitromagnesita Mg(NO3)26H2O 60.4 58.9 57.4 55.9 54.4 52.9 51.4

Nitro amnico NH4NO3 61.8

Nitratita NaNO3 78.6 77.5 76.5 75.4 74.3 73.1

Halita NaCl 75.5 75.7 75.7 75.6 75.5 75.3 75.1

Thenardita Na2SO4 82.0 82.2 84.3

Silvita KCl 88.6 87.7 86.8 85.9 85.1 84.3 83.6

Epsomita MgSO47H2O 86.9 90.1 88.3 88.0

Natrn Na2CO310H2O 96.5 97.9 88.2 83.2

Miralbita Na2SO410H2O 95.2 93.6 91.4 87.9

Nitro (Salitre) KNO3 96.3 96.3 96.0 95.4 94.6 93.6 92.3

6.- TRANSFORMACIONES DE FASE POR HIDRATACIN-DESHIDRATACIN (CHUCA).

Como hemos visto, las variaciones de temperatura y humedad relativa del aire en contacto con las sales del caliche inducen procesos de disolucin y precipitacin de sales. Sin embargo, estas procesos estn frecuentemente acompaados de procesos de hidratacin/deshidratacin en muchas sales comunes de eflorescencias y subeflorescencias, ya que las variaciones de temperatura y humedad relativa inducen transiciones de fase. En general, el aumento de temperatura induce deshidratacin, de forma que las sales pierden molculas de agua estructurales como los sulfatos decahidratados y de magnesio. Las transiciones a estados de hidratacin distintos se marcan por inflexiones en las curvas de equilibrio concentracin-temperatura (ver curvas para Na2SO4 y CaCl2). Por lo que respecta a la humedad relativa, su aumento induce hidratacin, como cabra esperar. En la Figura F se muestra el efecto de la humedad relativa a distintas temperaturas para la transicin de fase basanita (o hemihidrita)-yeso, que se encuentra en la chuca, utilizada en la construccin de las viviendas de la industria salitrera. CaSO40.5H2O (basanita) + 1.5 H2O = CaSO42H2O (yeso) Dado que la basanita que se encuentra en bajas proporciones al borde de la Pampa del Tamarugal y la Cordillera de la Costa, de color blanco hueso oscuro, llamada chuca, ampliamente utilizada en el sistema constructivo con yeso, cal y cemento, la

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basanita es la fase menos hidratada, su campo de estabilidad se localiza a mayores temperaturas y menores humedades relativas. Este mismo tipo de relaciones se aplica a todas las sales hidratadas encontradas en eflorescencias y subeflorescencias en muros y revestimientos.

Figura F. Diagrama temperatura-humedad relativa para la transformacin basanita a yeso para 1 atmsfera de presin (Datos de Winkler y Wilhelm, 1970).

Esta nueva condiciones de las sales por efecto de la T y HR se origina por el cambio de fase mineral de un contenido de agua a otro distinto, originando un volumen diferente, ejerciendo presiones sobre la paredes y poros. En general, el proceso de hidratacin implica nicamente la incorporacin de agua a la estructura cristalina, mantenindose la composicin inica original del mineral anhidro. El proceso es bastante complicado, implicando el paso de una fase a otra no a travs del estado slido, sino a travs de reacciones de disolucin y precipitacin. Al cambiar las condiciones ambientales, la solubilidad del mineral inestable aumenta, lo que supone que comienza a disolverse; por otra parte, desciende la solubilidad del mineral estable, que rpidamente llega a la saturacin y precipita.

7.- FRACCIONACIN DE SOLUCIONES SALINAS Cuando una solucin salina que circula por un muro o revestimiento comienza a precipitar en el punto en que la solucin logra su sobresaturacin, por lo que este punto depender de: .- las condiciones ambientales del sistema muro-solucin-aire, y .- la naturaleza de los iones en solucin. Este ltimo punto es importante, ya que no todas las sales disueltas en un solvente como el agua alcanzan la sobresaturacin bajo las mismas condiciones ambientales.

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Lo que en un muro se observan diferentes fraccionamientos o distribucin de las sales.

Los muros, con revestimientos o no, afectados por infiltracin capilar suelen mostrar una zonacin (distribucin de diferentes tipos de daos o sales) en cuanto al deterioro observable externamente. Un esquema de esta distribucin se presenta en las paredes de las viviendas de Humberstone que se representa en la figura G (ref: de investigacin Convento Suiza). En las zonas ms prximas al zcalo (zona A de la Figura G), el muro suele encontrarse bastante hmedo, pero no se observan fuertes deterioros, pero por encima (zona B), se encuentra el deterioro ms fuerte, con desintegracin granular y arenizacin de rocas y morteros, escamacin de revestimientos, prdida de pelcula pictrica. En esta zona se encuentran adems las mayores concentraciones de eflorescencias salinas, constituidas esencialmente por sulfatos de Ca, Mg y Na, aunque tambin se encuentran carbonatos de Na y nitratos de K. Todas estas sales presentan una solubilidad en agua dbil a moderada. Sobre esta zona, se encuentra una zona de deterioro menos intenso (zona C), cuya anchura puede ser de varios metros. Las rocas, morteros y pinturas murales no presentan generalmente graves daos, aunque se encuentran bastante hmedos y generalmente oscurecidos. Las eflorescencias pueden estar totalmente ausentes en esta zona, aunque de si existen estn formadas esencialmente por cloruros y nitratos, sales que presentan solubilidades en agua moderadas a elevadas. Sobre esta zona, el material se encuentra seco y sin deterioro asignable a la infiltracin de agua (zona D).

Figura G. Zonacin del deterioro y cristalizacin de sales debidos al ascenso capilar y fraccionacin de soluciones salinas en muros y revestimientos.

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Aunque puede considerarse bastante general, este esquema de distribucin no pretende cubrir lgicamente toda la razn para resolver problemas. Es posible que en muros y revestimientos muy deteriorados la zona A presente un estado ruinoso con la zona B, y la zona C puede presentar grados muy variables de deterioro.

De la figura G, la distribucin de sales a lo largo de la zonacin es el resultado de las fracciones de la solucin. Durante su ascenso, la solucin comienza a evaporarse desde el primer momento que el aire est en contacto con el muro. No obstante, en la zona A la tasa de evaporacin no es suficiente para concentrar de forma efectiva la solucin debido al aporte de la misma desde el inmediato subsuelo. A algo ms de altura, en la zona B, la tasa de evaporacin supera suficientemente a la tasa de aporte de la solucin, por lo que la concentracin aumenta hasta saturarse en las sales menos solubles (sulfatos, y algunos carbonatos y nitratos). Se forman de esta manera abundantes eflorescencias y subeflorescencias, con el consiguiente deterioro para los materiales. Una vez precipitadas las sales menos solubles, quedan en solucin aquellas cuya solubilidad es tal que se necesitan tasas de evaporacin muy fuertes para concentrarlas de forma efectiva. Si esto no ocurre, la solucin migra transportando los iones y la zona C queda simplemente hmeda por el ascenso capilar, pero no precipitan sales. Si la evaporacin es muy intensa, la migracin de los iones en solucin puede detenerse en la zona C si se alcanzan las condiciones de saturacin, precipitando sales como cloruros y nitratos en esta zona. No obstante, las cantidades de sal precipitadas en forma de eflorescencias o subeflorescencias sern relativamente menores debido a la alta solubilidad de estas sales y su carcter fuertemente higroscpico. As, bajo condiciones de humedad relativa elevadas las posibles sales precipitadas tendern a adsorber agua de la atmsfera, condensndola y favoreciendo su redisolucin. Slo en caso de infiltracin de soluciones muy salinas y de tasas de evaporacin muy fuertes en ambientes secos se encontrar en esta zona C abundancia de sales y fuerte deterioro como observamos en las casas de la Calle San Martn y Tarapac. Esta tipo de secuencias se forman no solo por ascenso capilar del agua. Tambin pueden darse en una corriente de solucin salina que discurre por la superficie de un objeto (agua de lluvia). En todos los casos, a mayor solubilidad de la sal mayor ser la distancia a la que precipita respecto de la fuente de la solucin. 8.- LAS SALES DEPOSITADAS POR EFLORESCENCIAS Y SUBEFLORESCENCIAS

Las sales que se depositan en la superficie exterior, depende del mecanismo de saturacin de la solucin. Si nos referimos en el caso de evaporacin, el proceso est controlado por dos procesos difusivos que actan simultneamente; la tasa de

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evaporacin, o de difusin de vapor de agua a travs del material ya seco hacia el exterior, y por otro la tasa de aporte de solucin a travs de la red porosa baada hacia el frente de evaporacin. Si la velocidad de difusin del vapor es menor que la de migracin de la solucin, esta ltima podr llegar a la superficie externa donde se evaporar y cristalizarn las sales. Se forman en este caso las eflorescencias como en las casas de la calle Tarapac. Si, por el contrario, la tasa de migracin de solucin es menor que la tasa de difusin del vapor de agua, el equilibrio se alcanzar a una cierta distancia de la superficie, producindose en este caso subeflorescencias. Obviamente, las tasas de evaporacin, o de difusin del vapor de agua a travs del material ya seco hacia el exterior, dependen de la humedad relativa del aire exterior. Bajo condiciones de humedad relativa ms bajas, las tasas de difusin del vapor de agua son mayores, por lo que se producir una mayor precipitacin de sales en forma de subeflorescencias. Tambin, si la solucin es similar al agua vieja puede darse el caso que determinadas sales cristalizan como eflorescencias y otras como subeflorescencias a una misma altura del muro y al mismo tiempo. Este proceso es semejante al proceso de fraccionamiento descrito anteriormente, aunque la escala es mucho menor. As, si la tasa de difusin del vapor es suficientemente lenta como para permitir el acceso de la solucin a la superficie exterior, la evaporacin tiene lugar sobre esta ltima, de forma que incluso una sal moderada a fuertemente soluble en agua puede precipitar como eflorescencia. Sin embargo, la evaporacin tambin har concentrar la solucin localizada inmediatamente por debajo de la superficie en cierto grado, de manera que puede alcanzarse el punto de saturacin para una sal menos soluble que la cristalizada en el exterior, formndose una subeflorescencia. El resultado es una secuencia estratigrfica formada por sales de distinta naturaleza. Por otro lado, si el mecanismo de saturacin se debe al descenso de la temperatura, entonces lo ms probable es que se formen subeflorescencias, dado que la solucin contenida en el sistema poroso no se mueve, y las sales cristalizan en el interior del material donde la temperatura desciende lo suficiente para saturar la solucin. No obstante, el deterioro de paredes y bloques no se ve crticamente afectado por los mecanismos concretos de nucleacin y crecimiento. Una vez que la sal se encuentra en el interior del material, los procesos de deterioro ocurren de forma similar a como ocurriran en medios homogneos. 9.- MORFOLOGA DE LOS CRISTALES DE SALES

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Los hbitos ms comunes de las sales encontradas en eflorescencias y subeflorescencias de paredes y bloques son muy variados, desde finos, cristales, cbicos, rmbicos, prismticos y otros similares a pelos o fibras. Este ltimo tipo de forma se encuentra sobre todo en eflorescencias muy poco compactas, generalmente similares a una pelusa muy dbil. Una determinada sal puede coexistir en formas cristalogrficas (idiomorfas, forma definida y caras fcilmente reconocibles) caractersticas de la sal en una misma masa salina como el cloruro de sodio (cbico), salitre (rombo) (Figura H). En general, esta coexistencia se debe a estadios de cristalizacin distintos, controlados por condiciones ambientales distintas (temperatura, humedad relativa, grado de sobresaturacin, humedad del sustrato, impurezas de la solucin, velocidad de la solucin,...).

Figura H. Morfologa de sales en eflorescencias sobre pinturas murales interiores de la Iglesia de San Jernimo (Granada). (A) Cubo de halita (NaCl) recreciendo sobre whisker (pelo) de nitro (KNO3). (B) Whiskers (fibras) de halita en una eflorescencia de tipo pelusa.

La humedad del sustrato es la variable que ms afecta a la morfologa de las sales, la que est relacionada con la temperatura y la humedad relativa del ambiente, por eso cuando el sustrato presenta una pelcula continua de agua adherida a la superficie, las formas que se producen corresponden con las formas cristalogrficas de las sales, esto es, las formas de equilibrio. Esto se debe a la facilidad de movilidad (difusin) de los iones en la solucin. En estas circunstancias las sales forman costras compactas. Si la pelcula de agua es muy delgada, se producen filamentos que crecen a partir del sustrato casi seco. Por eso entre hmedo y seco, se dan todas las transiciones posibles, con formas casi ecuantes, prismticas y aciculares que crecen de acuerdo con las condiciones ambientales.

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Sales en Humberstone Estas variaciones morfolgicas son tpicas en distintos niveles de eflorescencias en muros y revestimientos, encontrndose costras ms compactas, en los niveles inferiores ms hmedos y pelusa en los niveles superiores ms secos. En las subeflorescencias localizadas en el interior de los sistemas porosos, las formas ms abundantes son ecuantes y compactas cuando existe un suministro continuo de agua que garantice el recubrimiento de las paredes de los poros. 10.- MECANISMOS DE DETERIORO POR PRECIPITACION E HIDRATACIN DE SALES

La importancia del proceso de cristalizacin de sales en el interior de un material poroso debido a la evaporacin de disoluciones acuosas supone el crecimiento de cristales en el interior de los poros, lo cual genera presiones sobre las paredes de los mismos que pueden dar lugar a la fracturacin y prdida de cohesin, fenmeno se da mucho en las calicheras o viviendas con el ingreso de las sales en las rocas las que fcilmente se rompen una vez que dichas sales hacen su ingreso por el efecto de la humedad relativa (agua), solubilidad de las sales y su posterior cristalizacin por la evaporacin del agua. Este fenmeno se inicia en los poros o cavidades de las rocas .

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La rotura o fisura de las rocas que es ejercida por la presin de los cristales del caliche (NaCl, NaNO3, Na2SO4, MgSO4 y otras sales como KNO3, KClO4).

Para explicar este proceso a partir de una solucin sobresaturada. Como hemos visto, la cristalizacin de sales necesita de una cierta sobre saturacin de la solucin. La presencia de una solucin sobresaturada en el sistema poroso de paredes y morteros permite explicar el crecimiento de cristales de sales en un ambiente confinado, en contra de las paredes de los poros. Las sales presentan mayores solubilidades bajo presiones elevadas que a presiones atmosfricas. Esto significa que las curvas de saturacin en equilibrio para una sal dada se desplazarn hacia el campo de sobresaturacin correspondiente a una presiones atmosfricas al aumentar la presin, grficamente lo muestra el grafico adjunto concentracin vs temperatura. Por lo tanto, una solucin sobresaturada a presin atmosfrica puede producir la cristalizacin de sales en equilibrio a presiones mayores. De esta manera, es posible explicar porqu los cristales de sales crecen en contra de las paredes de los poros y capilares, ejerciendo esfuerzos sobre las mismas.

Este diagrama esquemtico temperatura-concentracin de soluto, con las curvas de

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equilibrio (saturacin) para dos presiones distintas, P1 (atm) y P2>P1. La curva de solubilidad para P2 se localiza dentro del campo de sobresaturacin para P1,. Ntese que una solucin sobresaturada a P1 (en una piedra o mortero de un muro) con una concentracin de sobresaturacin C mayor que la concentracin de equilibrio a P1 (Cs), puede precipitar sales bajo un medio poroso confinado. Las sales ejerceran en este caso presiones de hasta P2 sobre las paredes de los poros. La presin ejercida P2 es funcin del grado de sobresaturacin a P1 (C/Cs). Las relaciones cuantitativas entre las distintas variables pueden aproximarse mediante la siguiente ecuacin, que describe una situacin unidimensional (esfuerzos lineales): (P-1)Vs = RTln(C/Cs)

P = Presin lineal bajo la que cristaliza el cristal, Vs = Volumen molar de la sal slida,

R = Constante de los gases perfectos (R=8.314 J/mol K),

T = Temperatura absoluta (K), Cs= Concentracin de saturacin sin influencia de la presin, esto es, la concentracin de saturacin en equilibrio para la temperatura T. C = Concentracin de sobresaturacin, a la que la solucin y la sal slida estn en equilibrio a la presin P. Siguiendo esta aproximacin, pueden calcularse las presiones mximas que algunas sales desarrollan al cristalizar a partir de soluciones con variable grado de sobresaturacin y distintas temperaturas (Figura I, Datos J). Los siguientes datos son condiciones tericas de investigaciones que detallan los efectos de la presin de los cristales sobre paredes o muros. As en los datos adjuntos se expresan los clculos para distintos grados de sobresaturacin (C/Cs, en escala logartmica natural, lo cual hace que las proyecciones sean rectas), presiones mximas tericas alcanzadas (P en atmsferas) y temperaturas (0, 25 y 50 C) para el Yeso y la Halita. En los diagramas se presentan tambin los valores de solubilidad mxima (concentracin de saturacin) para 1 atmsfera de presin y distintas temperaturas (10 y 40 C en el caso del Yeso, y 20 y 60 C para la Halita). En la Datos J se expresan los resultados de clculos tericos para un nmero amplio de sales encontradas en las paredes y morteros. Puede observarse, por ejemplo, que la presin terica mxima desarrollada por la Halita para C/Cs a 50 C es de alrededor de 2000 atm, presin suficiente para fracturar materiales relativamente resistentes.

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Figura I. Informacin tomada de Winkler 1973, donde las presiones de cristalizacin del yeso y halita a distintas temperaturas y grados de sobresaturacin (C/Cs), en escala logartmica natural. Ntese que para grados de sobresaturacin extremos pueden alcanzarse presiones de varias centenas o miles de atmsferas.

Sin embargo, estas condiciones son bastante tericas. En primer lugar hay que tener en cuenta que las soluciones naturales localizadas en un sistema poroso no suelen estar saturadas inicialmente, por lo que el grado de sobresaturacin por descenso de temperatura o evaporacin es limitado (esto es, C/Cs es bajo). En segundo lugar, el ya comentado comportamiento intermedio entre una trayectoria instantnea de sobresaturacin y la cristalizacin en equilibrio que no genera sobresaturacin alguna. Otro punto a tener en cuenta es la importancia de los cambios de temperatura, que slo en algunos ambientes extremos (ridos y semiridos) sern de importancia suficiente para generar sobresaturacin. Datos J. Presiones de cristalizacin (atm) de algunas sales (tomado de Winkler, 1973). C/Cs=grado de sobresaturacin. SAL Vol molar

(cc/mol) C/Cs=2 C/Cs=2 C/Cs=50

0C 50C 0C 50C 0C 50C Anhidrita Ca(SO4) 46 335 398 1120 1325 1900 2262

Bischofita MgCl26H2O 129 119 142 397 470 675 803

Dodecahidrato MgSO412H2O 232 67 80 222 264 378 450

Epsomita MgSO47H2O 147 105 125 350 415 595 708

Yeso CaSO42H2O 74 282 334 938 1110 1595 1900

Halita NaCl 28 554 654 1845 2190 3135 3737

Heptahidrita Na2CO37H2O 154 100 119 334 365 568 677

Hexahidrita MgSO46H2 130 118 141 395 460 671 800

Kieserita MgSO4H2O 57 272 324 910 1079 1543 1840

Miralbita Na2SO410H2O 220 72 83 234 277 397 473

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Natrn Na2CO310H2O 199 78 92 259 308 440 524

Tachhidrita Mg2CaCl612H2 310 50 59 166 198 282 336

Thenardita Na2SO4 53 292 345 970 1150 1650 1965

Thermonatrita Na2CO3H2O 55 280 333 935 1109 1590 1891

Estas consideraciones conducen a no sobreestimar la accin de la cristalizacin de sales en los materiales de construccin, aunque en una gran mayora de los casos, cierta sobresaturacin es esperable, y por lo tanto ciertos esfuerzos bruscos. Como ejemplo, tomemos la halita. En los Datos J puede verse que los valores de concentracin saturada a la presin atmosfrica son de 264 y 274 g/l para temperaturas de 20 y 60 C respectivamente. Si suponemos una solucin inicialmente saturada a 60 C y descendemos instantneamente la temperatura a 20 C, conseguiremos una solucin sobresaturada con C/Cs = 1.03788; la presin de cristalizacin terica mxima conseguida en este proceso ser de 32 atm, claramente muy inferior a los valores antes apuntados. Si tomamos otro ejemplo como el sulfato sdico anhidro (thenardita, Na2SO4), la presin terica mxima obtenida por sobresaturacin, partiendo de una solucin saturada a 60 C (453 g/l) y descendiendo instantneamente la temperatura hasta 40 C (Cs = 388 g/l), es de 72.7 atm. La expresin anterior puede despejarse para cualquiera de las variables. As por ejemplo, si se conoce la resistencia a la rotura de un material, se puede investigar cuales seran las condiciones de sobresaturacin de una solucin que podra romper el material. En este caso, consideraramos la presin mxima terica como la resistencia a la rotura del material. Conociendo el resto de las variables (T y Vs) se despejara C/Cs, de manera que: C/Cs = exp((P-1)Vs/(RT))

De esta manera, se pueden evaluar la capacidad de distintas sales para romper un material concreto, teniendo en cuenta que estos clculos son aproximaciones tericas, y que no contemplan la posibilidad de un sistema parcialmente confinado.

11.- PRESIN DE HIDRATACIN DE SALES

Este fenmeno es muy importante en Humberstone y Santa Laura porque fuera de afectar a las viviendas, afecta a la madera (pino oregn) y costrones de caliche, por eso las transformaciones de fase (lquido-slido) que implican hidratacin/deshidratacin suponen importantes cambios de volumen. En consecuencia, las presiones generadas por la hidratacin de sales es muy importantes, como son los decahidratos.

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Tericamente para condiciones de reaccin de hidratacin en equilibrio, la siguiente expresin puede aplicarse para calcular las presiones de hidratacin en funcin de la temperatura y la humedad relativa ambiental: P - 1 = (nRT)/(Vh-Va)2.3log(Pw/Pw')

P = Presin de hidratacin (atm), n = Nmero de moles de agua ganados en la hidratacin, R = Constante de los gases perfectos R = 8,205746 * 10-5 m3 * atm/(K*mol). T = Temperatura absoluta (K), Vh = Volumen de la fase hidratada (cc/mol), Va = Volumen de la fase anhidra o con menor hidratacin (cc/mol), Pw = Presin de vapor de agua a la temperatura T, Pw' = Presin de vapor de agua en la sal hidratada. A partir de esta expresin se pueden derivar diagramas de presin (de hidratacin)-temperatura-humedad relativa, que permiten visualizar mejor sus relaciones. En la Figura K se representa un diagrama de presin-humedad relativa sobre el que se proyectan las curvas de la transicin de fase en equilibrio basanita = Yeso, para intervalos de T de 10 C, conociendo la temperatura y la humedad relativa de la transicin en equilibrio puede calcularse la presin de hidratacin mxima terica desarrollada por el Yeso. Por ejemplo, a 0 C y 90% de humedad relativa, la presin de equilibrio sera de unas 2000 atm, por lo que la presin de hidratacin mxima sera de 2000 atm. A 30 C y 90% de HR la presin sera de unas 1480 atm.

Figura K. Presiones de hidratacin de basanita (hemihidrita) a yeso a distintas temperaturas y humedades relativas.

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La expresin anterior es terica, desarrollada para un sistema poroso idealmente confinado y que tenga aporte ilimitado de vapor de agua (humedad) hacia los cristales de sal. Por lo tanto, las presiones de hidratacin calculadas son las mximas tericas. Los efectos de la hidratacin de sales son muy variados, dependiendo del tipo de sales involucradas y de las caractersticas del material y de las condiciones termohigromtricas del medio ambiente. El yeso, por ejemplo, suele considerarse como una sal muy agresiva, tanto por su frecuencia en los materiales constitutivos de paredes y revestimientos como por las presiones que puede llegar a desarrollar. Sin embargo su efecto depende drsticamente de la sal de la que derive. As, si la sal precursora es anhidrita, las presiones tericas mximas pueden llegar a 2800 atm, aunque los efectos no son tan importantes como los desarrollados si la fase

precursora es la basanita, ya que en el primer caso, la transicin es lenta, pudiendo permanecer la anhidrita como fase metaestable y no

transformarse a yeso, mientras que en el segundo caso la transicin es rpida, pudiendo hidratarse y deshidratarse en ciclos de tiempo muy cortos. De los antecedentes tericos, la hidratacin de los sulfatos de Mg (kieserita a hexahidita, a epsomita y a dodecahidrato) no es muy importante, dado que no desarrollan presiones elevadas. Los carbonatos de sodio se encuentran frecuentemente en muchas rocas y morteros alterados, si bien desarrollan presiones bajas y son muy solubles. El proceso de hidratacin de los sulfatos de sodio (thenardita a miralbita) es ms rpido que el del resto de las sales, pudiendo darse varias veces al da; esto hace que an desarrollando presiones de hidratacin moderadas, los procesos de deterioro pueden ser muy importantes. En las siguientes tablas de Winkler 1973, se adjuntan las presiones de hidratacin de las sales ms comunes bajo condiciones de temperatura y humedad relativa, donde bajas temperaturas y altas humedades relativas producen altas presiones de hidratacin, y viceversa. Thermonatrita (Na2CO3H2O) a Heptahidrita (Na2CO37H2O) Heptahidrita (Na2CO37H2O) a Natrn (Na2CO310H2O)

HR% 0 C 10 C 20 C 30 C 0 C 10 C 20 C 30C

100 938 770 611 430 816 669 522 355

90 799 620 457 276 666 504 350 185

80 673 455 284 94 490 320 160

70 488 264 88 282 112

60 243 46 60

Kieserita (MgSO4H2O) a Hexahidrita (MgSO46H2O)

HR% 65.3C

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Basanita (CaSO40.5H2O) a Yeso (CaSO42H2O) Hexahidrita (MgSO46H2O) a epsomita (MgSO47H2O),

HR% 0C 20C 40C 60C 10 C 20 C 30 C 40 C

100 2190 1755 1350 926 146 117 92 96

90 2000 1571 1158 724 132 103 77 69

80 1820 1372 941 511 115 87 59 39

70 1600 1145 702 254 97 68 40 5

60 1375 884 422 76 45 17

50 1072 575 88 50 19

Por lo tanto, las presiones de hidratacin se pueden generar por:

Un proceso en equilibrio, siempre que los poros estn confinados (presin mxima), o relativamente confinados, y exista acceso de vapor a las sales. En este caso las presiones se alcanzan lentamente. .- Por un proceso de transicin de fases en desequilibrio por cambios en las condiciones del medio y permanencia de la fase inestable en el campo de estabilidad de la fase estable. En este caso las presiones se alcanzan rpidamente. 12.- RESUMIENDO SOBRE EL MATERIAL CONSTRUCTIVO DE HUMBERSTONE

Los mayores daos en su sistema constructivo esta originado por el efecto de las eflorescencias y subeflorescencias, De lo analizado del material constructivo de las viviendas del campamento de Humberstone, podemos deducir que la accin mecnica de las sales en los materiales de las paredes es muy importante, por sus componentes naturales como chuca, costrones, ridos, escorias, carbn, caliche, cementos, yeso y cal donde se desarrollan gran parte de los fenmenos fsico qumicos, donde sus sales bajo ciertas condiciones de temperatura y humedad se originan diferentes actividades que se van de reacciones, cristalizacin, aflorescencias y deteriorando con el tiempo. Efectos mecnicos que pueden llegar a disgregar y romper las rocas, cuyo comportamiento de las sales en el interior del sistema poroso en muy variable y complejo, dadas las numerosas variables que influyen por la humedad, el agua de infiltracin, temperatura en el interior del material, concentracin de las soluciones, viento. Es por lo tanto muy importante conocer su composicin de sus sales y su caractersticas fsicas de las paredes.

100 418

90 226

80 13

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Existen sin embargo ciertas evidencias que pueden ayudar a simplificar estos procesos. La distribucin de sales en el interior de un material expuesto a la atmsfera suele presentar un patrn de fuerte incremento de la concentracin a medida que el material es ms superficial respecto de la superficie expuesta a la atmsfera. La concentracin de las sales aumenta exponencialmente al acercarnos a la superficie, mantenindose ms o menos constante a partir de una distancia determinada. La evaporacin, la temperatura y la humedad relativa, es la causa de esta distribucin que influyen en los procesos de cristalizacin de los cloruros, nitratos, sulfatos. Por lo tanto, los efectos causados por estas sobre las paredes en su deterioro en la superficie. Esta cristalizacin de los NaCl, Na2SO4, NaNO3, sales de Mg, K, Ca, que se producen en la superficie de las paredes llamadas eflorescencias y cuando la cristalizacin se produce en el interior del material, aunque sea cercano a la superficie, se llama subeflorescencias, en cuyo caso los efectos de los procesos anteriormente descritos pueden ser mucho ms importantes. Por eso la mayora de los trabajos sobre este tema en la proximidad de la superficie implica un sistema poroso poco o nada confinado. Por eso, s se produce un fuerte deterioro debido a la prdida de cohesin generalizada que implica la disolucin del material bajo la superficie y la consiguiente disgregacin de la superficie. Tambin es importante considerar o tener presente que los efectos fsicos (mecnicos) de los procesos que ocurren en las paredes con la cristalizacin de sales sean poco importantes respecto de los efectos qumicos de los mismos, derivados esencialmente de la disolucin del material y el ataque qumico de las propias sales. Las formas de alteracin ms comunes son la formacin de eflorescencias y subeflorescencias, aunque otras formas generalmente atribuidas a la accin de las sales son las cavidades o poros. El proceso de formacin de eflorescencias y subeflorescencias depende del mecanismo de saturacin de la solucin. En el caso de deberse a evaporacin, el proceso est fuertemente condicionado por dos mecanismos con comitantes. Por un lado, la tasa de difusin de vapor de agua a travs del material ya seco hacia el exterior, y por otro la tasa de aporte de solucin a travs de la red porosa. En Humberstone, la velocidad de difusin del vapor es menor que la de migracin de la solucin, esta ltima llega a la superficie externa, donde se evaporar y cristalizarn las sales y se forman las eflorescencias. Por supuesto si la tasa de migracin de

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solucin es menor que la tasa de difusin del vapor de agua, el equilibrio se alcanzar a una cierta distancia de la superficie, producindose en este caso subeflorescencias. En la noche en Humberstone, el mecanismo de saturacin se debe al descenso de la temperatura, entonces lo ms probable es que se formen subeflorescencias, dado que la solucin contenida en el sistema poroso no se mueve, y por lo tanto la sales cristalizan en el interior del material donde la temperatura desciende lo suficiente para saturar la solucin.

Sales, Florescencias Florescencias y subflorescencias

La observacin de eflorescencias superficiales es importante ya que indican la presencia de soluciones salinas en el interior del material y nos pueden dar una idea del alcance de la migracin de agua en el sistema poroso (por ejemplo, del nivel de ascenso capilar). Adems, si las eflorescencias estn compuestas por sales resistentes, como es el caso de la calcita, pueden producir endurecimientos de la superficie. Esto conlleva el consiguiente retraso en la alteracin de la superficie respecto del interior, que puede llegar a un estado de prdida de cohesin tal que la roca sufre un colapso y por lo tanto una desintegracin importante casi instantnea. En el caso de las subeflorescencias, estas son importantes en los procesos de deterioro de los materiales, ya que estn bajo la superficie de las paredes.

En las paredes de alta porosidad, el intercambio de vapor de agua entre la pared y el aire es rpido y continuo, por lo que pueden producirse ciclos de cristalizacin/disolucin y de hidratacin/deshidratacin de sales. Por otra parte, el viento intenso en Humberstone retira el material suelto, producido durante la alteracin, ejerciendo una accin mecnica abrasiva que acelerar la prdida de materia en las zonas especialmente atacadas por las sales. Por lo tanto, mientras que las eflorescencias y subbeflorescencias tendern a concentrarse en las partes donde se produce preferentemente la evaporacin, esto es, en las soleadas, las cavidades pueden desarrollarse tambin en otras partes.

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Pared: Daos en pinturas Daos en Analizado los diferentes daos en las viviendas de Humberstone, este trabajo se complemento con un trabajo de investigacin y consisti en buscar cuales seran los materiales ms significativos para la restauracin de las viviendas, llegando a la conclusin que la chuca con una proporcin de cemento y yeso, alambre o malla, se logran buenos resultados, los componentes de carbn que aporta en bajar las densidad, la gravilla como relleno, son factibles retirarlos, estos trabajos de investigacin estn en las calles Tarapac. Pero tambin es importante comentar que el sistema constructivo que rene mejores condiciones en Humberstone es de la calamina planchada perforada con un revestimiento de cemento, este sistema tiene la ventaja de soportar temblores de alta intensidad. Como tambin para evitar que contine este dao de la eflorescencias sera aislar el muro pero sera como construirlo de nuevo su base. Referencia Deterioro en muros de edificios ocasionado por eflorescencias salinas, Giuseppe Cultrone, Eduardo S. Pardo. Documentos de Influencia de la recristalizacin de sales, Juan M Tena, Juan A. Mandado, Jos A Garca Anquela. Alteracin de los Monumentos granticos en la Provincia de la Corua, Guitian Ojea, Casal Porto, Silva Hermo. Determinacio n de umedad en la tmo sfera, Carolina Meruane y ene Garreaud. Cemento Pampino (Iternet) Patricio Daz V