jueves, 27 de mayo de 2010

Sustancias Preservantes

Sustancias preservantes. Son sustancias químicas, por lo general compuestos sólidos, que son usados normalmente en soluciones tales que, al ser aplicadas a la madera, le imparten características de durabilidad frente al ataque de hongos e insectos.


Requisitos de un preservante. Para que una sustancia química pueda ser reconocida como preservadora de la madera debe reunir las siguientes características que la acreditan como tal:


Toxicidad. La toxicidad es fundamental para los preservantes con el fin que puedan controlar o anular la actividad de los elementos biológicos que afectan a la madera.


Los preservantes deben transformar la madera en un material venenoso para los organismos xilófagos que pretenden vivir o desarrollarse en su interior.


Para que los productos químicos ejerzan su acción letal en forma permanente o prolongada, deben ser solubles en los líquidos celulares de los agentes de destrucción. La creosota y el pentaclorofenol, que por su naturaleza son insolubles en agua, son suficientemente solubles como para intervenir en la fisiología normal de los hongos e insectos xilófagos, produciéndoles la muerte.


En la solubilidad de éstas sustancias influyen los exudados ácidos o alcalinos de los agentes biológicos. La dosis mínima letal de cada preservante está dada por la menor cantidad de producto químico activo, en relación al sustrato, necesaria para eliminar al enemigo biológico.


Cantidades menores pero cercanas a la dosis mínima letal sólo inhiben el desarrollo de los organismos xilófagos, pero no los elimina; es decir, se ejerce una acción fungistática, pero no fungicida, si se toma a los hongos como ejemplo. El conocimiento de la dosis mínima letal es sumamente importante para la eficacia del tratamiento preservador y para los aspectos económicos de la impregnación de la madera.


Penetrabilidad. La penetración o profundidad que alcanza un preservante en la madera es un factor que depende del grado de viscosidad del producto químico, de las características y contenido de humedad de la madera y del método de tratamiento, entre otros.


Algunas maderas son muy permeables, pero otras impermeables y por lo tanto difíciles de penetrar. La viscosidad alta, como la de la creosota, por ejemplo, impide la rápida penetración del preservante ; sin embargo, aplicando temperaturas adecuadas en el proceso de impregnación, se facilita la penetración por reducción de la viscosidad.


La humedad de la madera, en la mayoría de los casos, es un obstáculo para la penetrabilidad, no obstante, existen métodos de tratamiento como los de ósmosis, difusión y otros, que requieren un alto contenido de humedad.


Algunas sustancias químicas reaccionan con la madera para dar lugar a precipitados insolubles que disminuyen o impiden su penetración, sobre todo, si estos se producen rápidamente y finalmente, se debe indicar que existen maderas que por su naturaleza tienen alto peso específico o baja porosidad, o que sus conductos se hallan taponados por gomas o resinas, lo cual las hace impenetrables y, en consecuencia, difíciles de preservar.


Permanencia. La madera tratada debe durar muchos años. Para que el preservante ofrezca esta garantía, los componentes tóxicos que poseen deben ser de tal naturaleza que pueden fijarse a la madera en forma permanente, lo cual generalmente se consigue por la formación de precipitados insolubles a reacciones químicas y que conservan su grado de toxicidad. En otras palabras, los precipitados tóxicos no deben alterarse por lixiviación, volatilización o por cambios químicos.


Los cresoles o fenoles de xilenos, que son tóxicos, se descomponen rápidamente por evaporación, o pueden combinarse con el anhidro carbónico del aire, para dar ácido cresílico y carbonato de calcio, si bien este último es un precipitado, no es tóxico y no cumple por tanto con esta característica esencial de un preservante.


Inocuidad. Los preservantes deben ser seguros de manejar. En general, no pueden exigir del hombre otros cuidados que los requeridos para los productos químicos corrientes.


Algunos productos ofrecen cierto riesgo para las personas que los manipulan, ya que concentrados son tóxicos para el hombre y los animales domésticos ; sin embargo, esto mismo ocurre con una serie de productos químicos que son usados frecuentemente en la industria o el hogar. Sólo cuando un preservante entraña un riesgo especial se le debe clasificar como peligroso.
No corrosivo. Los preservantes no deben ser corrosivos para los metales (clavos, pernos, equipos, etc.). El agregado de cromatos alcalinos en las multisales modernas tiene la misión de fijar los componentes y contrarrestar la actividad corrosiva de algunos compuestos ácidos.


No combustible. Los preservantes no deben aumentar el poder de combustión de la madera tratada. La creosota y el pentaclorofenol confieren cierto riesgo de inflamabilidad, lo cual se reduce con la eliminación del exudado (Acumulación superficial de preservante proveniente del interior de una pieza de madera impregnada, que puede dar origen a un residuo) en las piezas tratadas. Las sales solubles en agua ofrecen una mayor garantía frente a los peligros de incendio. En algunas fórmulas se incluyen sustancias inhibidoras de la propagación del fuego.


De fácil aplicación. Los preservantes no deben ofrecer dificultades para su incorporación en la madera.


Permitir Acabados. Los preservantes no deben interferir en los acabados que se realicen en la madera tratada.


No fitotóxicos. La madera impregnada empleada en ciertas labores agrícolas, no deben afectar a los productos como la vid, pimiento, maracuyá y otros que pueden crecer sobre soportes o tutores.


Económicos y accequibles. El costo de los preservantes influye sobre el valor final de la madera tratada. Cuando éste es muy elevado, incide significativamente en el costo del tratamiento y puede llegar a impedir que la madera impregnada compita con aquella sin tratamiento o con otros materiales capaces de sustituirla. En la selección de un preservante debe tenerse en cuenta su disponibilidad en los mercados locales y el destino que se pretenda dar a la madera tratada.


Clasificación de las sustancias preservantes. Se pueden clasificar en dos grupos principales de preservantes : solubles en agua o hidrosolubles, y solubles en solventes orgánicos u oleosolubles.

Hidrosolubles. Son solubles en agua. Se lixivian fácilmente en contacto con suelos o ambientes húmedos, a menos que se incorpore en la sal un elemento que permita formar un compuesto estable que se fije en la madera, tal como el Cromo o sal de Cromo. Los preservativos hidrosolubles pueden ser simples, constituidos por una sola sal disuelta, o compuestos, constituidos por sales inorgánicas con o sin la adición de sustancias orgánicas solubles en agua (comprenden los de arsénico, zinc, cobre).


Lixiviables. Estos preservantes hidrosolubles son los más generalizados en la impregnación de la madera, sobre todo en los últimos tiempos, en donde han demostrado ser muy eficaces, pero su utilización en la actualidad es restringida y se recomienda para interiores y en pequeña escala, debido a su facilidad de lixiviarse al menor contacto con el agua.


Comprenden: arseniato de sodio, bórax, ácido bórico, y mezclas de ambos, fluoruros de sodio, sulfato de cobre, cloruro de zinc. Las combinaciones de productos simples, para formar las sales dobles, tuvo su origen en la necesidad de reforzar la actividad tóxica de los preservadores simples ; por ejemplo, las mezclas de ácido bórico y tetraborato de sodio son buenas, pero solo para interiores por que se lavan o lixivian con facilidad.


No lixiviables. Actualmente, a las formulaciones anteriores se le ha agregado el cromo, para hacerlas no lixiviables, lo que ha dado muy buenos resultados y origen a las multisales. A este tipo de preservadores pertenecen la mayoría de las sales comerciales del mundo.


Cuando se emplean para usos al exterior, sujetas a ciertas condiciones de humedad, deben perder su solubilidad al penetrar en la madera para quedar fijas e incorporadas a ella en forma definitiva. En las multisales intervienen productos fungicidas e insecticidas. El cromo, que siempre llevan, se adiciona como cromato alcalino para contrarrestar la acción de los ácidos y en consecuencia, se reduce el efecto corrosivo para los metales.


Estas sales se pueden usar en las condiciones más desfavorables para la madera, por eso se han generalizado en todo el mundo. Las mayores ventajas de este grupo de preservadores son :


Se conocen perfectamente sus componentes activos.


Se transportan en forma sólida.


Utilizan el agua que es abundante y no cuesta mucho como solvente.


No desprenden olores y permiten el acabado de la madera por lo que es posible aplicar lacas, barnices, pinturas y otros.


No aumentan la inflamabilidad de la madera y no son fitotóxicas.


Su principal desventaja es la de humedecer o hinchar la madera, lo cual obliga a no poder utilizarla de inmediato por tener que secarla nuevamente.


Las multisales que han demostrado ser las más eficientes en la preservación de la madera son las del grupo CCA (cobre, cromo, arsénico), ACZA (arseniato amoniacal de cobre-zinc) y las CCB (cobre, cromo, boro). Las sales preservantes tienen en su composición un elemento fungicida como el cobre y un insecticida como el arsénico o el boro ; además, se incluye un fijador como el cromo. La toxicidad de las sales se expresa como Factor Oxido, que es la sumatoria de los pesos porcentuales de cada componente expresado como óxidos, ya que son éstos los que determinan la actividad tóxica de la sal.


Oleosolubles o solubles en solventes orgánicos. Son estables y resisten la lixiviación en madera expuesta a la intemperie ; no se recomienda utilizar pinturas o barnices en maderas tratadas con estos preservadores. Se conocen varios tipos de estos preservantes :


Creosota. Producto obtenido por la destilación destructiva de hulla bituminosa, más pesada que el agua, constituido principalmente por hidrocarburos, ácidos y bases orgánicas, de aspecto aceitoso y liquido entre 18 y 20°C.


La creosota es una mezcla de compuestos y puede variar en cierta extensión ; por eso para la preservación de la madera, debe cumplir con los requisitos de las normas técnicas. La creosota es completamente soluble en cloroformo, tetracloruro de carbono, éter y alcohol absoluto.


Cuando la creosota está recién obtenida es un aceite amarillo claro, con tinte verdoso, pero cambia rápidamente a un color marrón oscuro por oxidación en contacto con el aire. El olor alquitranado generalmente se debe a la presencia del naftaleno predominante.


La creosota no es conductora de la electricidad y reduce la corrosión y el desgaste mecánico por lubricación, pero la madera tratada no puede se trabajada con facilidad. El olor y color de este preservante son sus mayores limitaciones.


No se le recomienda para las aplicaciones donde haya contacto humano, como es el caso de barandas, sillas , bancos y otros, debido a los problemas de exudación que afectarían la salud produciendo alergias o irritaciones de la piel. Este preservante se viene usando con todo éxito en postes, durmientes, pilotes y muelles por espacio de siglo y medio aproximadamente.


Se puede realizar con la creosota soluciones con petróleo o derivados de éste, también se puede reforzar la solución con pentaclorofenol o naftenato de cobre.


La creosota líquida utilizada en la preservación de maderas es una creosota modificada por la extracción de los productos cristalizables a temperatura ambiente como antraceno, fenantreno, naftaleno y fluoreno. El aceite de antraceno o carbolineum es menos volátil y menos tóxico que la creosota ordinaria lo que hace indispensable su aplicación en mayor cantidad.


Alquitrán. Producto obtenido de la destilación destructiva de materiales orgánicos tales como hulla, petróleo, madera, etc. el cual se denomina según su origen.


Naftenatos. Son sustancias provenientes de la combinación de ácidos nafténicos obtenidos como subproductos en la refinación del petróleo y sales de elementos metálicos como el cobre y el zinc.

Los naftenatos son compuestos cerosos o gomosos, no cristalinos y solubles en aceite, y que se aplican con brocha, por aspersión o por inmersión. El naftenato de cobre es el más generalizado en la preservación de la madera. Es de color verde oscuro y de olor ligeramente desagradable pero no es irritante para la piel. Es de gran toxicidad para los hongos, posee buena estabilidad química y por su naturaleza gomosa se vende en forma de concentrados de cobre metálico que se encuentra de 6 a 8%.


Para las aplicaciones en la madera se preparan soluciones al 5%, donde el cobre metálico se encuentra al 0.5%. La madera tratada con esta sustancia no es fácil de pintar pues el color verde oscuro exuda a través de la pintura. En algunos casos se emplea igualmente el naftenato de zinc que es casi incoloro, pero menos tóxico ; tambien se han experimentado los naftenatos de mercurio y hierro, pero estos no han resultado eficaces para el tratamiento de la madera.


Pentaclorofenol. Es un compuesto químico cristalino formado por reacción del cloro sobre el fenol. De todos los fenoles clorados, el penta, como se conoce al pentaclorofenol es el más tóxico y hasta ahora, el más empleado dentro de los preservantes orgánicos oleosolubles.


El pentaclorofenol ha resultado muy eficaz contra los hongos e insectos xilófagos, pero ineficaz contra los perforadores marinos. Para su empleo como preservador de la madera se disuelve en aceite y se aplica en forma de solución que puede ser de dos tipos : lista para usar y concentrada.


Las soluciones de aplicación inmediata contienen el producto químico activo al 5% de concentración en peso, mientras que los concentrados deben diluirse de acuerdo a las instrucciones del fabricante. El penta, como sustancia química, es un producto seco, escamoso o granulado, de color pardusco e insoluble en agua. Como grado técnico no debe contener menos de 95% de fenoles clorados determinados por titulación del grupo hidroxilo (OH) y calculado como pentaclorofenol.


Su punto de solidificación es de 174ºC como mínimo y la máxima cantidad de insolubles en álcali es de 1%. El penta puro no se descompone por calentamiento prolongado aun cuando las temperaturas sean cercanas a la de ebullición (239 º C) ; tampoco pierde con facilidad su cloro por procesos de descomposición molecular, es relativamente inerte y no sufre las reacciones de reunión o sustitución a las que si están expuestos los otros fenoles clorados como el di, tri o tetraclorofenol. Es ligeramente ácido y reacciona con los álcalis fuertes de sodio y potasio para formar sales solubles en agua que se usan para combatir la mancha azul de la madera.


Puede ser descompuesto por los agentes oxidantes fuertes, como el ácido nítrico con el que forma el tetracloro-quinona o cloramil. Para efectuar las mezclas con el petróleo o sus derivados, la AWPA establece en sus normas técnicas los pasos a seguir mediante tablas especiales y factores de corrección para los aceites y temperaturas utilizadas, expresando sus valores en libras por galón, facilitando así la preparación de soluciones a distintas concentraciones.


El penta es irritante para la piel y las mucosas, por lo que las personas que intervienen en la fabricación o aplicación deben adoptar precauciones para evitar el contacto directo. Cada vez que la piel entre en contacto con en penta o sus soluciones, es necesario lavarla con abundante agua y jabón. Si se aspiran los vapores de las soluciones de tratamiento, se debe provocar el vómito mediante el uso de eméticos.


Entre las principales características del penta como producto preservante, destaca su baja volatilidad y su gran estabilidad química ; sin embargo en algunos países está clasificado como aceite cancerígeno por lo que está desapareciendo como producto preservante de madera.
Oxido Tributil Estañoso. Es un compuesto de alto poder fungicida e insecticida que se fija muy bien en la madera tratada. Es inodoro, incoloro e insoluble en agua, pero muy soluble en la mayoría de los solventes orgánicos.


Este preservante tiene una afinidad natural por los materiales celulósicos, por lo que controla muy bien los hongos que producen la pudrición parda de la madera. Para control de la pudrición blanca es preciso reforzarlo con pentaclorofenol ya que no se fija en la lignina.


El producto puro puede producir quemaduras o irritaciones en la piel, pero no es acumulable en el organismo siendo eliminado con facilidad por vía urinaria.


Se puede aplicar con brocha, por aspersión o por inmersión. Sin embargo, por tratarse de un producto relativamente nuevo, su uso está todavía restringido, aunque se le considera de gran futuro para el control de los perforadores marinos ya que no es fácilmente lixiviable.


Quinolinolato 8 de Cobre. Es un producto ligeramente amarillento, no cristalino, que se disuelve bien en solventes ligeros, volatiliza a los 300 º C.

Este producto se formula conjuntamente con repelentes de agua para dar a la madera, además de la protección contra los hongos de pudrición, la máxima estabilidad dimensional ; por lo tanto, reduce los cambios de dimensión por efectos de la humedad. No es irritable para la piel y por su buena fijación en la madera, se le recomienda para los casos en que ésta debe estar en contacto íntimo con productos alimenticios, como son los estantes de cocina, alacenas, embalajes de frutas, etc..

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