CAMARAS DE ENSAYOS CLIMATICOS Y DE ENVEJECIMIENTO AMBIENTAL ACELERADO
PARA REPRODUCCION Y SIMULACION EN LABORATORIO DE CLIMAS NATURALES O ARTIFICIALES
DISEÑO, INVESTIGACION Y DESARROLLO DESDE 1967

lunes, 10 de julio de 2017

Proteccion del bronce artistico contra la corrosion.

Las esculturas de bronce situadas a la intemperie, especialmente las sometidas a clima contaminado urbano o las ubicadas en las proximidades costeras expuestas a ambientes saturados de niebla salina marina, que suelen ser la mayoría de ellas, a largo plazo siempre se suelen ver afectadas por fenómenos de corrosión de mayor o menor cuantía dependiendo del grado de protección inicial.

La afectación del bronce, en estos casos, aparece en forma de diversas manchas de  morfología variable, indicativas de indicios de corrosión.

En estos casos, los departamentos responsables del mantenimiento del patrimonio artístico suelen asignar partidas presupuestarias para su correcta conservación.
En los programas de mantenimiento periódico se explica que el tratamiento de protección que reciben las esculturas de bronce al final de la restauración consisten en la aplicación de diversas manos de un barniz protector compuesto por resinas acrílicas con aditivos antioxidantes en disolución con disolventes orgánicos. Pese a sus "excelentes" propiedades de resistencia, a partir de los cinco o seis años comienza a perder su eficacia, cogiendo además una tonalidad amarillenta.
Sin embargo, las manchas aparecidas en las esculturas suelen tener  una tonalidad verde y azul, signo de que la capa de sacrificio creada por la capa de protección se ha perdido y el metal ha empezado a reaccionar frente a la incidencia directa de los agentes atmosféricos y la contaminación ambiental.
El tratamiento suele consistir en:
Limpieza química de la escultura, retirando la protección mediante disolventes.
Tratamiento de inhibición de cloruros en el bronce con citrato amónico.
Barnizado final mediante varias capas de resina acrílica incolora.

viernes, 30 de junio de 2017

Estabilidad de medicamentos: Temperatura cinetica media.

Cuando en el laboratorio farmacéutico se acomete la realización de ensayos de estabilidad, conforme a las normativas que le competen, resulta imprescindible adquirir una o varias cámaras climáticas y realizar sus propios estudios especializados relacionados con el producto. Respecto de las cámaras climáticas, el investigador selecciona los tamaños y rangos específicos de temperatura y humedad y el grado de automatización y dotación: Sistemas de adquisición de datos, registros gráficos, precisiones, encriptamientos, control de accesos, etc., y validar el equipo conforme a la normativa vigente. 

Una vez adquirida la cámara climática, otra cosa es el uso que el investigador haga de ella  y las conclusiones que saque sobre sus propias investigaciones de producto, lo cual entra solo dentro del propio campo de la investigación farmacológica. Conceptos tales como la energía cinética media (en el cual no vamos a entrar por exceder del campo de la climatización), y la temperatura cinética media, sobre la que, aunque también está relacionada con el producto, sí podemos aventurarnos a comentar desde el punto de vista únicamente climático.
Imagen: Farmacia Acacia.
 
Efectivamente, para el investigador, la temperatura cinética media (TCM) es el parámetro más apropiado para  evaluar si las condiciones previstas de los productos se cumplen para dar seguridad durante el almacenamiento a los medicamentos y sustancias farmacológicamente activas.
ECUACIONES PARA CALCULAR LA TCM

John D. Haynes, fue el primero en proponer un modelo para obtener este valor que lo llamó inicialmente Tv (Temperatura virtual).
Este modelo incluye dos aspectos: las condiciones climáticas y los factores cinéticos propios de reacciones de degradación, relacionados con aspectos moleculares, etc.
La Tv es un valor directamente vinculado con las reacciones de degradación del producto en cada una de las temperaturas ambientales presentadas  durante el almacenamiento a lo largo del tiempo.
Para  obtener la TCM parece conveniente combinar la ecuación cinética de primer orden  con la ecuación de Arrhenius, es decir, relacionarla con factores de degradación producto/temperatura/tiempo. Pero esto es algo que ha de dirimir el investigador.
Entre los diferentes referentes a este respecto, destacan  Haynes, como decíamos, y Carstensen, los cuales establecieron sus propias fórmulas de cálculo. En todos los casos contemplan conceptos tales como: temperatura horaria o número total de horas anuales, pero siempre valores en el tiempo de larga duración, no de picos inerciales de corta duración los cuales no tienen mayor relevancia sobre las características del producto.
La  ecuación de Haynes se puede aplicar a periodos de tiempo diarios,  semanales, y anuales; sin embargo, toma los datos promedio mensuales,  porque al mantener las condiciones de almacenamiento controladas, no se justifica utilizar los datos de temperatura diarias, y por tanto mucho menos de picos de corta duración.
En el modelo propuesto por el grupo de Carstensen se toman tanto los valores  promedio mensuales como los rangos de valores entre las temperaturas máximas y mínimas mensuales; tampoco se consideran picos puntuales de corta duración producidos accidentalmente a la apertura de puertas de cámara climática o de consecuencias transitorias de regulación, inercias temporales, etc. 
Redundando; lo habitual es tomar el promedio aritmético de las condiciones estables, eliminados los picos accidentales de corta duración, tales como las inestabilidades temporales producidas tras la apertura de puertas, o factores relacionados con la regulación, tales como picos inerciales o desviaciones producidas por el feed-back de control. ES DECIR, LOS PICOS INERCIALES TRANSITORIOS SE DESECHAN Y SOBRE EL RESTO SE ESTABLECE LA MEDIA ARITMÉTICA.
Todo ello es extensible a la humedad relativa.
Como resumen:
Analizando los gráficos de temperatura/humedad relativa/tiempo reales obtenidos en las cámaras climáticas durante los ensayos de estabilidad, y teniendo en cuenta que los picos de corta duración no afectan al deterioro de productos, (según se determina experimentalmente en las pruebas de laboratorio), lo que se hace habitualmente es desechar los picos inerciales anormales transitorios y establecer el valor promedio en el tiempo de los tramos de estabilización, al igual que se realiza en los procedimientos estadísticos empleados en los procesos analíticos de investigación y control de calidad; es decir: tomar los valores homogéneos y desechar los anormales que no afectan al producto.

jueves, 29 de junio de 2017

Durabilidad climatica frente a las inclemencias ambientales.

Definimos como durabilidad a la capacidad de los productos, materiales, equipamientos y sistemas, para conservar sus cualidades iniciales o mantener el desempeño de las funciones previstas, durante el tiempo esperado para la vida útil de los mismos, incluso en las condiciones ambientales más adversas a las que se puedan someter, desde el inicio de la comercialización del producto, hasta el final del cumplimiento de su cometido. 

Las condiciones climáticas a las que se pueden ver sometidos los elementos expuestos a las inclemencias meteorológicas y atmósferas químicamente activas, son diversas: Radiacioners solares intensas, vientos, heladas, fuertes lluvias, tormentas de polvo y arena, contaminaciones industriales y urbanas diversas, corrosión marina, etc., etc.

Imagen: AEMET.

Bajo estas premisas, resulta imprescindible realizar ensayos bajo condiciones climáticas extremas, con el fin de delimitar las condiciones bajo las cuales, o bien se deterioran prematuramente los productos, o los materiales pierden sus cualidades físicas y químicas, o los equipamientos y sistemas comienzan a producir fallos estructurales o de funcionalidad.
Es necesario realizar las pruebas en condiciones mucho más agresivas que las reales de los escenarios normales de presencia de los especímenes, porque de lo contrario sería necesario esperar largos periodos de tiempo para poder establecer los periodos de caducidad o durabilidad. En otras palabras, se trata de acelerar las pruebas, para poder sacar las conclusiones que permitan extrapolar los resultados a la vida real.
En este sentido, existen diversos criterios de ensayo; por ejemplo, en el caso de productos alimentarios, cosméticos y farmacéuticos, se dice que por cada 10ºC de elevación de la temperatura, la durabilidad desciende un porcentaje que puede oscilar entre un 20% y un 50% de su tiempo esperado en función de la naturaleza del producto, etc.
Para llevar a cabo este tipo de investigaciones se someten las muestras a la acción de las cámaras climáticas de laboratorio, tales como la prueba humidostática y de atmósferas contaminadas.
Una vez realizadas las pruebas climáticas, se someten los especímenes a los análisis e inspecciones pertinentes para evaluar las variaciones resultantes entre las características iniciales y las finales, tras lo cual se procede a la toma de decisiones respecto de las correcciones que sea necesario introducir, bien sea para mejorar las prestaciones, alargar la vida del producto o garantizar su correcto funcionamiento.

miércoles, 28 de junio de 2017

Alerta climatica: Nuevo peligro destruccion capa de ozono.

Según un artículo publicado en la revista Nature Communications, un producto químico no regulado en el Protocolo de Montreal y que se utiliza en la industria de forma masiva, podría  estar afectando de forma grave a la capa de ozono que protege la sostenibilidad climática de nuestro planeta y que podría afectar peligrosamente a las previsiones establecidas en su día.

Imagen: NASA.
El producto químico a que hace referencia es el cloruro de metileno, también conocido como diclorometano (CH2CL2) y que se utiliza habitualmente como disolvente en múltiples procesos industriales e incluso domésticos, y que puede ser adquirido en cualquier establecimiento de pinturas o droguerías.
Mecanismo de actuación.
Varias reacciones determinan la formación del ozono o la descomposición del ozono en la estratosfera (10 hasta 35 km de altura):
 
Estas reacciones mantienen la concentración de ozono en un equilibrio estacionario.
Si la radiación UV-C actúa sobre el oxígeno con longitudes de onda menores que los 240 nm, ésta desencadena la formación de ozono (reacciones 1 y 2), pues los radicales oxígenos formados reaccionan con otra molécula de oxígeno entregando energía cinética a un tercer participante M neutro de la reacción (por ej. una molécula de nitrógeno) y formándose ozono. Debido a que la lámpara de vapor de mercurio utilizada en el kit de experimentación UV-IR-VIS produce radiación UV-C con una longitud de onda de 254 nm y no está en capacidad de descomponer moléculas de oxígeno, en el ensayo la reacción 1 es desencadenada mediante una alta tensión de 10 kV.
La descomposición del ozono transcurre con la ayuda de luz UV: Sin embargo, para la separación (reacción 3) es suficiente la radiación de longitudes de onda menores que 310 nm. Esta dependencia UV de la formación del ozono y de la descomposición del ozono tiene efecto en la absorción completa de la radiación UV-C (220 a 280 nm, desencadenamiento de las reacciones 1 y 3) y la absorción parcial de la radiación UV-B (280 a 320 nm, desencadenamiento de la reacción 3) por la capa de ozono en la estratosfera.
La descomposición del ozono por el CFC (hidrocarburo clorofluorado) se desencadena igualmente por la radiación UV-C:
El radical cloro surge de la reacción 5 por absorción de la radiación UV-C y es liberado constantemente por repetición continua de las reacciones 6 y 7. Aquí el radical oxígeno de la reacción 7 proviene de la descomposición natural del ozono (reacción 3) y de la separación natural del oxígeno (reacción 1). Por esta razón es suficiente una pequeña cantidad de radicales cloro para desencadenar una reacción en cadena de descomposición del ozono.
Contrariamente al CFC (clorofluorocarbonos) completamente halogenado, el diclorometano se descompone en la troposfera y no daña la capa de ozono de la estratosfera.

ClimeFish: La formula climatica que activa la acuicultura.

Científicos del IIM-CSIC observan que el rendimiento en carne del mejillón depende de las condiciones climatológicas.
 
El trabajo revela que en años con inviernos secos, primavera temprana y veranos dominados por vientos del noreste, la producción de mejillones alcanza un mejor rendimiento en carne, en la época central de explotación, con la consiguiente repercusión en el rendimiento económico.
La investigación se desarrolló dentro de los proyectos de colaboración investigación-empresa del CSIC con la empresa PROINSA en la ría de Ares-Betanzos, que se viene desarrollando desde hace más de dos décadas.
Los grupos de investigación del CSIC, Ecofisiología de Bivalvos y Geoquímica Orgánica del IIM, con la colaboración de la empresa PROINSA, participan en el proyecto europeo ClimeFish, cuyo objetivo general es evaluar los impactos del cambio climático en la acuicultura y pesquerías europeas.
Imagen: Sotavento.
Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con la empresa PROINSA han realizado un estudio con el objetivo de establecer la influencia de las condiciones climatológicas sobre los rendimientos en carne  del mejillón. Para ello se ha utilizado un extenso conjunto de datos de los rendimientos en carne procedentes de mejillones cultivados en diferentes zonas de la ría de Ares-Betanzos recogidos entre los años 2001 y 2012 por la empresa PROINSA.
El trabajo modela la variabilidad estacional del rendimiento en carne y analiza su variabilidad interanual en función de las condiciones meteorológicas en el área del estudio, utilizando como variables explicativas la radiación solar, los vientos costeros y la descarga fluvial. Estas variables meteorológicas se proponen como proxies de la temperatura de la superficie del mar y disponibilidad de alimento, siendo las variables que controlan el crecimiento de bivalvos, según los estudios previos publicados.
Los resultados obtenidos, publicados en la revista  Ecological Indicators, demuestran que los mejores rendimientos en carne del cultivo de mejillón se obtienen en los años caracterizados por inviernos secos, con una primavera  temprana, seguidos de veranos con vientos del noreste intensos y frecuentes.
El trabajo  establece la utilidad de vincular el rendimiento en carne del mejillón con las condiciones meteorológicas para utilizar estas como predictores de la variabilidad estacional e interanual del rendimiento en carne del mejillón.
El estudio se enmarca en el proyecto europeo ClimeFish (H2020), en el que participa el CSIC a través de dos grupos de investigación del Instituto de Investigaciones Marinas (Vigo): Geoquímica Orgánica y Ecofisiología de Bivalvos, y cuyo cometido concreto es determinar los impactos del cambio climático en el cultivo del mejillón, como prolongación de las investigaciones desarrolladas por el CSIC en colaboración con la empresa PROINSA, a través de contratos de investigación, desde hace más de dos décadas.
EL ESTUDIO: CONTEXTO, OBJETIVOS, METODOLOGÍA Y RESULTADOS
“Los ecosistemas marinos afectados por el fenómeno de afloramiento, como es el caso de la costa gallega, son altamente sensibles a los cambios en las condiciones climatológicas, particularmente a las alteraciones en el régimen de vientos costeros. En este contexto, se ha planteado un estudio para conocer si dichos cambios climatológicos explican la variabilidad observada en el rendimiento en carne del mejillón y, de explicarla, en qué sentido”, señalan los científicos.
Para ello, los científicos, que llevan más de dos décadas desarrollando investigaciones en la ría de Ares-Betanzos en el marco de contratos de investigación con la empresa mejillonera PROINSA, analizaron datos del rendimiento en carne del mejillón cultivado en los dos polígonos de cultivo de esta ría entre los años 2001 y 2012 y examinaron la variabilidad interanual de su ciclo estacional en función de las condiciones climatológicas de esos años.
En concreto, han observado que los mejores rendimientos en carne se obtuvieron en ciclos de cultivo caracterizados por inviernos secos acompañados de primaveras adelantadas y seguidos de veranos dominados por fuertes vientos del noreste, responsables del afloramiento en esta zona.
El estudio también ha puesto de relieve diferencias espaciales, dentro de la ría de Ares-Betanzos, en relación al rendimiento en carne del mejillón, observándose mayores rendimientos en la parte interna que en el segmento central de la misma.
“Estos resultados ponen en valor la utilidad de vincular el rendimiento en carne del mejillón con las condiciones climatológicas de una zona, no solo debido a que el rendimiento en carne sirve para fijar el precio del producto en el mercado, sino porque  permite inferir cómo podría afectar el cambio climático a la calidad del cultivo de mejillón”, apuntan.
El trabajo confirma que la variabilidad interanual observada en el ciclo estacional del rendimiento en carne de los mejillones cultivados en la citada ría está vinculada a las variables primarias que definen el clima de la zona: aportes continentales, viento costero y radiación solar.
Así, los aporte de los ríos afectan inversamente al rendimiento anual medio de la carne; los vientos del noroeste presentan efectos positivos en el aumento del rendimiento en carne en primavera y verano; y la radiación solar, que determina el desove de primavera, afecta al inicio de la recuperación del rendimiento en carne del mejillón, con el que se inicia la época central de cosecha.
Estas variables pueden ser indicadores para estimar variabilidad estacional e interanual del rendimiento del mejillón, y son también útiles para discutir el impacto de futuros escenarios climáticos sobre el rendimiento en carne del mejillón en las rías gallegas.
“En las últimas décadas el índice de afloramiento costero ha experimentado un descenso en la costa gallega, lo que podría implicar una ralentización de la recuperación estival del rendimiento en carne desde su mínimo de primavera. Sin embargo, dado que las proyecciones climáticas para el siglo XXI apuntan a una intensificación del afloramiento, cabe esperar un aumento de la recuperación estival del rendimiento en carne que redundaría, a su vez, en mayores rendimientos comerciales para el cultivo” avanzan los científicos.
EL PROYECTO CLIMEFISH
El CSIC es uno de los 21 socios del proyecto europeo ClimeFish, iniciado en 2016 y que se desarrollará hasta 2020. Financiado con cinco millones de euros, se enmarca en H2020. Está coordinado por la Universidad de Tromso (Noruega). Su objetivo es pronosticar y ofrecer pautas de actuación ante el impacto del cambio climático en 25 especies marinas y continentales de interés comercial para Europa.
Referencias: IIM-CSIC. 
A. Álvarez Salgado; U. Labarta; V. Vinseiro; M. J. Fernández-Reiriz. (2016). Environmental drivers of mussels flesh yield in coastal upwelling system. Ecological Indicators 79: 323-329: http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.04.039.
Más información:http://climefish.eu/

domingo, 25 de junio de 2017

Proteccion catodica frente a la corrosion.

En la mayoría de las ocasiones, la corrosión metálica se suele producir como consecuencia del contacto de dos metales con diferentes potenciales redox, entre los cuales se produce un fenómeno electroquímico en virtud del cual existe un flujo de electrones como consecuencia del par galvánico generado.
Para evitar el deterioro del metal interesado, se puede emplear la técnica de la protección catódica, conectando el metal que se quiere proteger a otro metal menos noble según la serie galvánica. Este metal actuará entonces como ánodo de sacrificio, o ánodo galvánico. También se puede proteger conectándolo al polo negativo de una fuente exterior de corriente continua.
Protección catódica mediante ánodos de sacrificio
El primer caso constituye la protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio y el segundo la protección catódica con corriente impresa. La protección catódica constituye sin duda, el más importante de todos los métodos empleados para prevenir la corrosión de estructuras metálicas enterradas en el suelo o sumergidas en medios acuosos.
Tanto el acero como el cobre, plomo y bronce son algunos de los metales que pueden ser protegidos de la corrosión por este método. Las aplicaciones incluyen barcos, tuberías, tanques de almacenamiento, puentes, etc. La protección se logra aplicando una corriente externa a partir de un rectificador que suministra corriente continua de bajo voltaje. El terminal positivo de la fuente de corriente se conecta a un ánodo auxiliar (grafito por ejemplo) localizado a una determinada distancia de la estructura a proteger y el terminal negativo se conecta a la estructura metálica.
En la práctica, la corriente necesaria para proteger una estructura desnuda suele ser demasiado grande como para ser rentable económicamente. La estructura entonces, se recubre con algún revestimiento para proporcionarle protección frente al medio agresivo, reservándose la protección catódica para proteger la estructura sólo en aquellos puntos en que no pueda lograrlo el revestimiento.
Una estructura también puede protegerse contra la corrosión mediante un ánodo galvánico o de sacrificio. Si el electrodo auxiliar es de un metal más activo que el metal que se quiere proteger, actuará de ánodo en la celda de corrosión. En este caso, la estructura actuará como cátodo y quedará protegida por el "sacrificio" del ánodo que se corroerá.
Este otro método de proteger catódicamente una estructura se utiliza cuando resulta inconveniente una fuente externa de corriente. Esencialmente, el ánodo de sacrificio (de magnesio, aleaciones base de magnesio, cinc y aluminio) suministra la energía eléctrica necesaria para la protección de la estructura.
En un montaje de protección catódica conviene comprobar periódicamente la buena marcha del sistema de protección, lo cual se realiza con ayuda de un electrodo de referencia y un milivoltímetro. Los electrodos de referencia más empleados son el de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) y el de cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO4)
Aplicaciones prácticas de la protección catódica
Protección catódica de depósitos de agua dulce. Los depósitos de agua potable, tanto industriales como domésticos, también se pueden proteger de la corrosión mediante protección catódica. En este caso se prefiere el sistema de ánodos galvánicos o de sacrificio. En la figura 26 se ilustra la protección de un tanque de agua potable con ayuda de un ánodo de sacrificio.
Protección catódica de tuberías enterradas. Quizá uno de los casos donde es más empleada la protección catódica es en las tuberías enterradas. Los miles y miles de kilómetros de tuberías enterradas que se utilizan para transportar agua o petróleo están protegidos por lo general mediante tratamiento catódico, además de determinados revestimientos, cuando el caso lo requiere. Básicamente, se determina la resistencia del suelo para identificar aquellos lugares en los cuales, cuando tal resistencia es baja es indicio de posibilidad de corrosión.
Se citan estos ejemplos, como algunas de las aplicaciones más frecuentes de la protección catódica. Ahora bien, su campo es mucho más amplio ya que, en general, por este procedimiento se pueden proteger los metales que están en contacto con medios conductores agresivos.

sábado, 24 de junio de 2017

MOF: Recolector de agua del aire seco solo con energia solar.

El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de California han presentado un dispositivo que recolecta agua alimentada con luz solar, capaz de sacar litros de agua en condiciones adversas, incluso, en ambientes con sólo un 20% de humedad.
 
Este prototipo presentado de recolector de agua, ha conseguido extraer 2,8 litros de agua del aire, todo ello, en un periodo de 12 horas y dentro de un ambiente con 20-30% de humedad.
Este aparato es todo un éxito en la implementación de un marco metal-orgánico (MOF). Hasta ahora se han creado más de 20.000 tipos de MOF para distintos usos, entre los que se encuentran aquellos capaces de capturar el dióxido de carbono de gases de combustión. Además, permite catalizar la reacción de productos químicos o separar petroquímicos de plantas de procesamientos.
Imagen: Water harvester built at MIT with MOFs from UC Berkeley. Using only sunlight, the harvester can pull liters of water from low-humidity air over a 12-hour period. Credit: MIT / laboratory of Evelyn Wang.
La idea de esta recolectora de agua no es nueva ni muchos menos, pues surgió en el año 2014 cuando el equipo de la Universidad de California sintetizó un MOF (una combinación de material de arconio y ácido adípico) que se unía al vapor del agua. Con ello, sugirieron al MIT unir fuerzas para lograr convertir este MOF en un sistema de recolección de agua.
El sistema consiste en 900 gramos de cristales MOF comprimidos entre un catalizador solar y una placa de condensador, que están situados dentro de una cámara abierta al aire. Cuando el aire se difunde a través del MOF, y las moléculas de agua se fijan a la superficie, la luz solar actúa a través de una ventana, calentando el MOF y conduciendo el agua hacia el condensador. Dicha agua se condensa como agua líquida y gotea hacia un conductor. Con ello, conseguimos convertir el aire en agua, lo que sin duda será una revolución para zonas desérticas de nuestro planeta.
Imagen: A schematic of a metal-organic framework. The lines in the models are organic linkers, and the intersections are multi-metallic units. 
El MOF sólo puede absorber el 20% de su peso en agua, pero existen otros materiales que pueden llegar hasta el 40%.