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La interacción de los vidrios históricos con medios atmosféricos, acuáticos y enterramientos

 

Teresa Palomar Sanz
Instituto de Historia. Centro de Ciencias Humanas y Sociales. Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

 

Directores:
Dra. Mª Ángeles Villegas

Dr. Manuel García Heras


El mecanismo de degradación química del vidrio es complejo y varía en función de las características de cada medio ambiente (atmosférico, acuático o enterramiento). El aspecto final de la superficie dependerá tanto del propio vidrio (composición química, alteraciones de la superficie, presencia de tensiones, etc.), como de factores externos (temperatura, humedad, acidez, etc.).

La determinación de los mecanismos químicos de degradación del vidrio interesa en diversos ámbitos científicos. En un contexto arqueológico o histórico, conocer las patologías de degradación es útil para distinguir si su apariencia es intencionada o consecuencia de su deterioro, lo que pude estar relacionado con su autenticidad. En el campo de la restauración, conocer la degradación del vidrio es fundamental para diseñar prácticas específicas que permitan limpiar y restaurar las partes dañadas sin afectar al vidrio inalterado. Desde el punto de vista de la conservación, conocer los factores más agresivos para el vidrio es esencial para establecer las medidas de control necesarias que impidan su deterioro en el futuro. Finalmente, en ciencia de materiales, los mecanismos de degradación resultan interesantes para estimar cómo se comportarán los vidrios actuales a medio y largo plazo.

Esta tesis plantea el estudio experimental de la interacción de los vidrios históricos y de vidrios modelo preparados en el laboratorio en los tres ambientes posibles, atmosférico, acuático y enterramiento, para determinar las causas y mecanismos de degradación que han experimentado los distintos tipos de vidrios en función de su composición química y de las condiciones medioambientales.

Se han caracterizado vidrios procedentes de la Catedral de León, la Catedral de Girona, la Catedral de Santa María (Vitoria), la Iglesia Prioral de Sant Pere (Reus, Tarragona), la Iglesia del Espíritu Santo (Madrid), el Museo Nacional de Arqueología Subacuática (Cartagena, Murcia), varios mosaicos de Carmona e Itálica (Sevilla) y el Museo Nacional de Arte Romano (Mérida, Badajoz). La cronología de los vidrios abarca desde el s. I-II d.C. hasta el s. XX. Asimismo, se prepararon cuatro vidrios modelo de composiciones análogas a las de los vidrios históricos: romano, medieval, convencional y cristal al plomo. En ellos se indujeron procesos de degradación mediante ensayos de meteorización atmosférica (atmósfera sin contaminar y contaminada con SO2), meteorización acuática (agua de río y agua de mar sintéticas) y meteorización por enterramiento (tierra ácida, neutra y básica).

En los vidrios históricos alterados en medio atmosférico se observa la deposición de partículas de polvo, y la formación de picaduras y capas de degradación. Los vidrios más alterados son los que presentan un mayor contenido de K2O/CaO.

Los vidrios romanos meteorizados en agua de mar presentan gruesas capas de degradación blanquecinas y una red de cráteres interconectados. Las patologías de los vidrios del s. XIX meteorizados en agua de mar presentan un estado menos avanzado, ya que han estado expuestas durante menos tiempo al medio marino.

Los vidrios romanos meteorizados en enterramiento presentan capas de degradación multilaminares, depósitos de MnO2 y una red de cráteres que cubre la superficie del vidrio. Algunos de los vidrios de Itálica presentan huellas de biodeterioro. Se observa que el espesor de la capa de degradación aumenta con la relación de Na2O/CaO, y que la formación de precipitados oscuros depende de la estabilidad de la red vítrea y del contenido de MnO2 del vidrio.

En los vidrios modelo meteorizados en medio atmosférico se observa la formación de precipitados en la superficie, que actuaron como núcleos de acumulación de agua y atacaron al vidrio subyacente de forma local formando picaduras. Únicamente en el vidrio de silicato potásico cálcico meteorizado en medio atmosférico contaminado por SO2 se forman cristales de CaSO4, como consecuencia de la extracción de los iones K+ y Ca2+del vidrio y su reacción con el SO2 de la cámara de ensayos.

Los vidrios modelo meteorizados en medio acuático presentan fisuras, picaduras y capas de degradación. Los vidrios sumergidos en agua de mar sintética presentan una mayor velocidad de degradación comparado con los vidrios meteorizados en agua de río, debido al mayor contenido de iones Na+, K+, Ca2+, y Cl disueltos en el medio, que favorecen la apertura de la red vítrea y, por tanto, aceleran la degradación del vidrio.

Los vidrios meteorizados en enterramiento muestran el mismo mecanismo de degradación pero su velocidad varía en función de parámetros ambientales como el pH, la salinidad y la difusividad del medio. Los vidrios de silicato sódico cálcico y de silicato plúmbico forman fisuras y picaduras, y los vidrios de silicato potásico cálcico presentan una gruesa capa de degradación.

Como aplicación práctica de las conclusiones de la tesis, se ha realizado un atlas de patologías que recoge el origen, el mecanismo y las consecuencias de cada una de las patologías identificadas en función del tipo de vidrio y del medio de meteorización.

 

Calificación:Apto Cum Laude

Tribunal:

Presidente: Jesús Rodríguez Procopio. Universidad Autónoma de Madrid

Secretaria: Cristina Gil Puente. Fundación Centro Nacional del Vidrio (Escuela Superior del Vidrio)

Vocal: José María Fernández Navarro. Instituto de Óptica Daza de Valdés

Vocal: Francisco Capel del Águila. Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)

Vocal: Blanca Gómez Tubío. Universidad de Sevilla

Suplente: Salome Delgado Gil. Universidad Autónoma de Madrid

Suplente: Josefina Pérez Arantegui. Universidad de Zaragoza