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Trabajo de Intensificación Prof. Titular Regular:
Ing. Agr. MSc. Adriana De Caro
Estudio de la permeabilidad al aire de las paredes de vasijas
ovoides de hormigón
Patricio Río – 38010454
2016
Facultad de Agronomía y Ciencias Agroalimentarias Ing. en Mecanización de la Producción Agropecuaria
2
Estudio de la permeabilidad al aire de las paredes de vasijas
ovoides de hormigón
Director: Ing. Civil, PhD Roberto Torrent
Codirectora: Ing. Agr. MSc. Silvia Basualdo
Consultor: Ing. Agr. MSc. Guillermo Ramos
Patricio Río, Trabajo final para la obtención del título de Ing. en
Mecanización de la Producción Agropecuaria, Facultad de Agronomía y Cs
Agroalimentarias, Universidad de Morón
I
Agradecimientos
Agradezco en primer lugar al director del trabajo, Roberto Torrent, por
su ayuda inmensurable, por los instrumentos, los viajes y gran dedicación.
A la codirectora, Silvia Basualdo, por el apoyo brindado en todo
momento.
A Guillermo Ramos por su gran aporte técnico al trabajo, ofreciendo
ayuda y potencia a todos los análisis estadísticos.
A la bodega El Zorzal, por el apoyo al trabajo. Y en especial a Juampi,
Matías y Gerardo Michelini y a Marcelo Franchetti que estuvieron siempre
predispuestos a dar una mano en lo que necesitase.
A Obras Premoldeados S.A. por permitir que realizáramos mediciones
en la fábrica y por el tiempo ofrecido.
A El Búho, pequeña bodega experimental de Ernesto Catena donde
nos permitieron tomar algunas de las mediciones fundamentales para este
trabajo.
A mi familia por apoyar esta y otras tantas ideas.
II
Índice Resumen .................................................................................................... VIII
Abstract ........................................................................................................ IX 1. Introducción…………………………………………………………………...1
1.1. Historia de los principales materiales porosos utilizados como contenedores en la vinificación ............................................................... 2
1.1.1. Ánforas....................................................................................... 2
1.1.2. Barricas de madera ................................................................... 3
1.1.3. Cubas a base de cemento ......................................................... 4
1.2. Situación .......................................................................................... 5
1.3. Hormigón ......................................................................................... 8
1.4. Permeabilidad del hormigón .......................................................... 9
1.5. Resistencia del hormigón ............................................................ 13
1.6. Ácido tartárico en el vino ............................................................. 14
1.7. Compuestos fenólicos .................................................................. 14
1.7.1. Compuestos fenólicos no flavonoides. .................................... 17
1.7.1.1. Los ácidos fenólicos. ............................................................ 17
1.7.1.2. Estilbenos. ............................................................................ 18
1.7.2. Compuestos fenólicos flavonoides. ......................................... 19
1.7.2.1. Antocianinas. ........................................................................ 19
1.7.2.2. Flavonoles. ........................................................................... 20
1.7.2.3. Taninos condensados. ......................................................... 20
1.7.3. Reacciones de adición de los antocianos y los taninos ........... 21
2. Objetivos..……………………………………………………………….…...22
2.1. Hipótesis ........................................................................................ 24 3. Materiales y métodos…………………………………………….………...25
3.1. Materiales: ..................................................................................... 26
3.2. Plan experimental: ........................................................................ 26
III
3.3. Métodos analíticos ........................................................................ 27
3.3.1. Permeabilímetro....................................................................... 27
3.3.2. Medidor de humedad ............................................................... 29
3.3.3. Medidor de temperatura .......................................................... 30
3.3.4. Esclerómetro ............................................................................ 30
4. Resultados……………………………….…………………………………..34
4.1. Permeabilidad al aire .................................................................... 35
4.1.1. Análisis de datos de la permeabilidad al aire. ......................... 39
4.1.1.1. Lugar de procedencia .......................................................... 40
4.1.1.2. Cambios en la permeabilidad debido al uso ........................ 41
4.1.1.3. Diferencias entre caras internas y externas ......................... 43
4.1.1.4. Diferencias entre el roble y el hormigón ............................... 44
4.2. Dureza superficial ......................................................................... 47
4.2.1. Análisis de datos obtenidos con el esclerómetro ..................... 50
4.2.1.1. Diferencias debidas al uso ................................................... 50
4.2.1.2. Lugar de origen .................................................................... 51
4.2.1.3. Diferencias entre las caras internas y externas ................... 52
4.3. Correlación entre dureza superficial y permeabilidad al aire ... 53
4.4. Temperatura y humedad .............................................................. 54 5. Discusión……………………………………………………………………..56
5.1. Permeabilidad al aire .................................................................... 57
5.1.1. Barricas y hormigón ................................................................. 58
5.1.2. Lugar de origen de los ovoides ................................................ 59
5.1.3. Cambios en la permeabilidad debidos al uso .......................... 61
5.1.4. Diferencias encontradas entre las caras internas y externas .. 62
5.2. Dureza superficial ......................................................................... 63
5.2.1. Diferencias debidas al uso ....................................................... 63
5.2.2. Lugar de origen ........................................................................ 64
5.2.3. Diferencias entre las caras internas y externas ....................... 65
5.3. Correlación entre dureza superficial y permeabilidad al aire ... 65
IV
6. Conclusiones………………………………………………………………..68
7. Bibliografía…………………………………………………………………..71
V
Índice de figuras Figura 1. Recipientes ovoides de origen francés provenientes de la bodega El Buho de Ernesto Catena………………………………………………………...…7 Figura 2. Recipientes fabricados por Obras Premoldeados S.A………………8 Figura 3. Esquema reacción del cemento al tomar contacto con el agua……9 Figura 4. Microestructura de la pasta de cemento endurecida……………….10 Figura 5. Rango de poros y vacíos en el hormigón endurecido……………..12 Figura 6. Efecto de la relación agua/cemento sobre la permeabilidad del hormigón…………………………………………………………………………...13 Figura 7. Estructura molecular del ácido tartárico…………………………….14 Figura 8. Estructura de fenoles de bajo peso molecular……………………..15 Figura 9. Esquema de los diferentes compuestos fenólicos y su clasificación……………………………………………………...………………...16 Figura 10. a) Ejemplo de no flavonoide (ácido p-hidroxibenzóico). b) Ejemplo de flavonoide (flavonoles)………………………………………………………...17 Figura 11. Esquema y detalles del Método Torrent ……………..…………….28 Figura 12. Medición de la permeabilidad del hormigón de recubrimiento de recipientes nuevos en Obras Premoldeados S.A………………………………29 Figura 13. Medición de la humedad del hormigón superficial………………..30 Figura 14. Pirómetro de infrarrojos siendo utilizado antes de la medición de la permeabilidad………………………………………………………………….…..30 Figura 15. Funcionamiento del esclerómetro……………..…………………...31 Figura 16. Esclerómetro utilizado en el trabajo…………………………….…..32 Figura 17. Clasificación de las distintas caras de los recipientes estudiados según su permeabilidad…………………………………………………………..37 Figura 18. Media de los recipientes usados de Francia y Argentina…………41
VI
Figura 19. Diagrama de cajas representado a la permeabilidad de los huevos usados y nuevos. La caja agrupa el 50% de los datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende desde el 5º al 95º percentil………………………………………………………………………..42 Figura 20. Distintos valores de la permeabilidad según los años de fabricación…………………………………………………………………………42 Figura 21. Medias y desvío estándar de las caras interiores de los recipientes argentinos usados y nuevos agrupados según su permeabilidad……………43 Figura 22. Diagrama de cajas que en este caso muestra los resultados a la permeabilidad en las distintas caras de los recipientes. La caja agrupa el 50% de los datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende desde el 5º al 95º percentil……………………………………44 Figura 23. Gráfico de barras en el que se representa a las permeabilidades de las distintas caras de los recipientes de hormigón usado y a la cara interna de la barrica de roble……………………………………………………………...47 Figura 24. Recipientes analizados con el esclerómetro Smith. La caja contiene el 50% de los datos del ensayo para cada ovoide, el símbolo – representa la mediana y el símbolo + los máximos y mínimos………………..48 Figura 25. Medias de los valores de dureza superficial de los ovoides de diferentes años…………………………………………………………………….51 Figura 26. Diagrama de cajas que representa los valores de rebote de los recipientes mendocinos y franceses, tanto su cara interna con la externa. La caja contiene el 50% de los datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende desde el 5º al 95º percentil…………..52 Figura 27. Gráfico de barras en el que se muestra el índice de rebote R en cada lado de los 3 tipos de recipientes………………………………………….53 Figura 28 . Correlación entre Permeabilidad al aire y valor de rebote R……..54 Figura 29. Huevos argentinos en proceso de fabricación…………………….60 Figura 30. Curvas de conversión basadas en la resistencia a la compresión promedio de un cilindro y el valor de rebote R………………..………………..66 Figura 31. Curva de correlación entre kT y Resistencia a la compresión……66 Figura 32. Curva de correlación entre dureza superficial y permeabilidad, y línea de correlación obtenida en este trabajo…………………………………..67
VII
Índice de tablas Tabla 1. Características de los elementos analizados………………..……...36 Tabla 2. Valores de permeabilidad al aire (10-16 m2)obtenidos del análisis de los distintos recipientes, tanto en su cara interna como externa. Fue calculada la media geométrica para cada una de las caras de cada recipiente…………38 Tabla 3. Valores de la permeabilidad agrupados y normalizados (x1/8) con sus respectivos desvíos estándar…………………………………………………….39 Tabla 4. Valores de permeabilidad interna y externa de los distintos recipientes y su diferencia en porcentaje………………………………………..44 Tabla 5. Clasificación de la permeabilidad del hormigón en función del kT y su conversión X1/8…………………………………………………………………….45 Tabla 6. Valores de rebote obtenidos con el esclerómetro Original Schmidt N/L para la cara interna y externa y en la parte superior e inferior de los ovoides……………………………………………………………………………..49 Tabla 7. Valores rebote agrupados por tipo de recipiente, diferenciando solamente cara externa e interna. Se presentan también las medianas de cada cara y su respectivo desvío estándar. Finalmente se calculó la media de cada variable……………………………………………………………………………..50 Tabla 8. Valores medios de las caras interna y externa de los distintos recipientes. Son presentados los valores de probabilidad (p) del test de T-Student aplicado para comparar las medias (Ho: no hay diferencias significativas entre los grupos)…………………………………………………...53 Tabla 9. Valores de humedad (%) y temperatura (ºC) obtenidos de los distintos recipientes y la temperatura ambiente al momento de la medición (ºC)……..55
VIII
Resumen Estudio de la permeabilidad al aire de las paredes de vasijas ovoides de hormigón
La utilización de los recipientes ovoides de hormigón sin recubrimiento interno es una técnica relativamente reciente que poco a poco va adquiriendo mayor uso entre los productores de vino. Uno de los motivos de su uso es la supuesta micro-oxigenación a través de la pared del ovoide, uno de los factores más influyentes en la calidad del vino, afectando tanto su composición fenólica, como aromática. A partir de la bibliografía estudiada se desprenden tres hipótesis: No existen diferencias significativas entre recipientes fabricados en Argentina y Francia; la permeabilidad del hormigón con respecto al roble no presenta diferencias significativas luego de reiterados usos; y el uso sucesivo no genera debilitamiento en las paredes de los ovoides de hormigón. Para ello se plantearon como objetivos: analizar la permeabilidad y dureza superficial de diferentes recipientes, y estudiar la permeabilidad de barricas de roble. La permeabilidad fue mensurada con el método Torrent y la dureza superficial con el esclerómetro de martillo Schmidt. Fueron seleccionados 2 ovoides argentinos nuevos sin uso, 4 argentinos con 2 y 3 usos, 2 franceses con 3 usos y 7 duelas de barricas de roble francés con 3 usos. Luego del análisis estadístico las conclusiones más importantes fueron: i) La permeabilidad de los recipientes franceses y argentinos no presenta diferencias significativas entre sí, ii) con los sucesivos usos, la permeabilidad de los huevos de hormigón aumenta gradualmente y no parece comprometer a la estructura del ovoide, ofreciendo una notable mayor vida útil con micro-oxigenación, y iii) entre maderas y hormigón con 3 usos no existe diferencia significativa en cuanto a los valores de permeabilidad. Este resultado permite concluir que, al igual que en las barricas de madera, en los recipientes de hormigón es fundamental el cierre hermético de los mismos para conseguir micro-oxigenación a través de las paredes.
Palabras clave: permeabilidad, vasijas ovoides de hormigón, método Torrent, micro-oxigenación.
IX
Abstract Study of the air permeability of the walls of concrete ovoid vessels The use of concrete ovoid containers without inner linings is a relatively recent technique that is slowly becoming more widespread among wine producers. One of the reasons for this is the alleged micro-oxygenation that takes place through the wall of the ovoid. This is one of the factors that most influences the quality of wine by affecting its phenolic and aromatic composition. Three hypotheses emerged from the literature reviewed as part of this study: there are no significant differences between containers produced in Argentina and France; there are no significant differences in the permeability of concrete as compared to oak after repeated use; and repeated use does not weaken the walls of concrete ovoids. The following objectives were established to evaluate these hypotheses: analyse the permeability and surface hardness of different containers and study the permeability of oak barrels. Permeability was measured using the Torrent method and surface hardness with the Schmidt hammer. The containers selected for these tests were: two unused Argentine ovoids, four Argentine ovoids that had been used two and three times, two French ovoids that had been used three times, and 11 staves of French oak barrels that had been used three times. After statistical analysis, the most important conclusions were: i) there is no significant different in the permeability of French and Argentine containers; ii) the permeability of concrete ovoids gradually increases with repeated use and this does not seem to compromise the structure of the ovoid, offering a longer service life with significant micro-oxygenation, and iii) there is no significant difference in the permeability values of wood and concrete vessels that have been used three times. These results lead to the conclusion that, as is the case with wooden barrels, hermetic sealing is essential in concrete tanks for getting micro-oxygenation through the walls. Key words: permeability, concrete ovoid vessels, Torrent method, micro-oxygenation.
1
1. Introducción
2
1. Introducción
1.1. Historia de los principales materiales porosos utilizados como contenedores en la vinificación
1.1.1. Ánforas El uso de recipientes ovoides para la conservación y transporte del vino
se remonta a varios siglos atrás. Si bien eran construidos con otros materiales,
su formato no distaba mucho de las vasijas que se estudian en este trabajo.
En primer lugar encontramos el ánfora, recipiente cerámico de forma
ovoide, realizado principalmente de arcilla, de gran tamaño (hasta 1,5 metros
de altura). Originalmente poseían dos asas y un largo cuello estrecho, y eran
utilizadas para almacenar y transportar alimentos: trigo, vino, aceite. La base,
en su mayoría terminada en punta, permitía hincar las ánforas en la arena y
estibarlas en las bodegas de los barcos. Las asas facilitaban el uso de cuerdas
o de ganchos para su manipulación y traslado (Twede, 2002).
Aparecen por primera vez en las costas de lo que hoy se conoce como
Líbano y Siria, durante el siglo XV a.c. y se extienden por todo el mundo
antiguo. Fueron empleadas por los antiguos griegos y romanos como principal
medio de transporte y almacenamiento. Se elaboraban a gran escala en los
tiempos de la Antigua Grecia y su uso fue común en todo el Mediterráneo
hasta el siglo VII,cuando fueron sustituidas por recipientes de madera y piel
(Ribera, 2013). Este tipo de vasija fue el más utilizado en la antigüedad como
contenedor de vinos, tanto para su crianza como para su transporte.
3
1.1.2. Barricas de madera Otro recipìente tradicional son las clásicas barricas de madera, cuya
función como contenedor de vino es muy antigua. La primera referencia
histórica se remonta al poeta griego Homero (900 a.C.), apareciendo en sus
escritos referencias al envejecimiento del vino en vasijas de dicho material.
También Herodoto (500-400 a.C.) dejó constancia de barcos que viajaban de
Armenia a Babilonia cargados de barriles de vino. Aquellos incipientes
bosquejos de la historia de la tonelería quedaron fuertemente consolidados al
llegar al siglo XV, a lo largo del cual se generalizó el uso del barril para
transportar el vino (Muñoz, 2006).
El tonel acabó imponiéndose como referencia de un buen vino, aunque
tuvo que pasar el tiempo hasta que su utilización pasara a ser una elección
voluntaria de los elaboradores. Después, la generalización de la botella de
vidrio taponada con corcho desplazó a los pesados toneles de madera que
hasta entonces se utilizaban para el transporte del líquido. La madera quedó
así limitada a la tarea de la crianza, donde juega un papel fundamental en la
actualidad.
Son pocas las especies de árboles que tienen una madera con las
características físicas y químicas adecuadas para la fabricación de barricas.
Aunque antiguamente se utilizó madera de castaño, cerezo, acacia, olmo,
etc., en la actualidad la madera más empleada en la fabricación de barricas
es la de roble, ya que es considerada la madera más noble por sus
importantes propiedades físico-mecánicas como la resistencia mecánica,
facilidad al hendido, baja porosidad, permeabilidad y fisurabilidad, además de
otras como: suavidad, flexibilidad, estanqueidad y durabilidad (Sánchez-
4
Iglesias, 2007).
1.1.3. Cubas a base de cemento
Es importante destacar que el uso del cemento data de épocas
anteriores a las ánforas. El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero –mezcla de
arena con materia cementosa- para unir bloques de piedra y levantar sus
prodigiosas construcciones. Por su parte, los constructores griegos y romanos
descubrieron que ciertos materiales procedentes de depósitos volcánicos
(puzolanas), mezclados con cal, arena y agua, producían un mortero de gran
fuerza, capaz de resistir la acción del agua dulce y salada.
Avanzando en el tiempo, en 1824, James Parker y Joseph
Aspdin patentaron un nuevo cemento hidráulico artificial, fabricado por la
combustión conjunta de caliza y arcillas, que denominaron Portland Cement
por su color oscuro, similar a la piedra de la isla de Portland. Actualmente, y
a pesar de todas las mejoras técnicas introducidas, el cemento Portland
continúa siendo, en esencia, muy similar al primero que se patentó, aunque
su impacto y prestaciones han mejorado muy significativamente (Palomar-
Llovet, 2003).
Como se ve el uso del cemento es muy antiguo, pero no fue hasta la
segunda mitad del siglo XIX cuando la vasija de hormigón armado comenzó
a utilizarse en Europa; en ese sentido fue Francia la que lideró la construcción
de este tipo de depósitos cuando en 1867 se concedió al francés Joseph
Mornier su primera patente para la construcción de cubas con esta nueva
tecnología (Girini, 2014).
5
A su vez en Argentina el hormigón para construir recipientes enológicos
comenzó a utilizarse a finales del siglo XIX, cuando se produjo la
modernización de la vitivinicultura. Es decir, el paso de la actividad artesanal,
desarrollada desde tiempos de la colonia, a la escala industrial.
La necesidad de contar con depósitos cada vez más grandes para
albergar los crecientes volúmenes vínicos y mejorar las condiciones de
fermentación y conservación provocaron una actualización del conjunto de las
vasijas, dejándose de la lado los recipientes de madera de álamo que por su
bajo costo había alcanzado una gran difusión.
1.2. Situación
La utilización de recipientes ovoides de hormigón sin recubrimiento
interno es una técnica relativamente reciente que poco a poco va adquiriendo
mayor uso entre los productores de vino. Debido a su novedad, son
prácticamente inexistentes los estudios realizados sobre las características,
en especial la permeabilidad al aire, de las paredes de dichas vasijas. Este
fenómeno, de existir, contribuiría a la micro-oxigenación del contenido, tanto
de mostos como de vinos, ocupando un papel fundamental en la fermentación
y en la crianza (Peynaud, 1977). Dentro del ámbito industrial, los fabricantes
de estos recipientes aseguran una cierta micro-oxigenación que estaría
afectando positivamente al contenido. Por su parte, en las barricas de roble,
a pesar de su habitual y antiguo uso, no existen datos experimentales relativos
a su permeabilidad (Puech et al, 2003).
6
La permeabilidad del hormigón es debida a la existencia de poros
capilares, cuyo volumen y tamaño dependen de las proporciones de la mezcla
de hormigón (principalmente de la relación agua/cemento) y del grado de
hidratación del cemento (Muñoz-Martialay, 1973).
Partiendo de que la producción de los vinos depende de la micro-
oxigenación, Singleton (1982) estimó que las necesidades eran de 30 mg/L
para los vinos blancos y de 80 mg/L para los vinos tintos. Este aporte se
traduce en un efecto aromático muy favorable en los vinos resultantes,
guardando su carácter afrutado, mientras que sus homólogos en cubas
herméticas evolucionan hacia aromas a reducción (Boulet y Moutounet,
2003).
En trabajos recientes se han encontrado ciertas diferencias en vinos
realizados en barricas, acero inoxidable y hormigón sin recubrimiento (Peidró-
Montaner, 2015), concluyéndose que el incremento de la concentración de
antocianos y polifenoles, durante la fermentación, es superior en los depósitos
de hormigón que en los de acero inoxidable. Como consecuencia de ello, el
color del vino se incrementa más rápidamente en la fermentación en hormigón
y su pérdida de volumen es menor. Por otro lado, también ha sido identificado
un aumento significativo en el contenido de algunos ésteres en depósitos tanto
de hormigón como en las barricas. Finalmente, fue comprobado que la
conservación de los vinos en hormigón presenta un comportamiento
intermedio en cuanto a calidad polifenólica y aromática entre las barricas y el
acero inoxidable.
7
Al no existir estudios sobre las paredes de los ovoides, no hay
mediciones que establezcan un valor de permeabilidad correcto y preciso para
cada tipo y marca de recipiente. Este trabajo buscará, mediante la medición
de la permeabilidad de vasijas de hormigón y barricas de roble, aportar
elementos que ayuden a mejorar el conocimiento de esta nueva tecnología.
En la actualidad existen pocos fabricantes de recipientes ovoides de
hormigón. Uno de los primeras compañías en sacarlos al mercado y con
mayor volumen de venta en el mundo es Nomblot. Estos son de origen
francés, confeccionados según la empresa en una sola pieza de cemento sin
estructura de acero.
Figura 1. Recipientes ovoides de origen francés provenientes de la bodega El Buho de Ernesto Catena. Mendoza, Argentina. Fotografía propia.
Estas vasijas son las primeras en utilizarse en Argentina de este tipo
(Figura 1). A partir del año 2012 se comenzaron a fabricar huevos de hormigón
en la provincia de Mendoza. Estas son las más utilizadas actualmente en la
región. Son producidas por la empresa Obras Premoldeados S.A. Las vasijas
son moldeadas en dos cuerpos, unidos por una junta horizontal, cuya
8
estanqueidad se logra mediante el uso de una junta de resina epoxi y una
posterior faja de cemento externa e interna (Figura 2)
Figura 2. Recipientes fabricados por Obras Premoldeados S.A. Mendoza, Argentina. Fotografía propia.
1.3. Hormigón
El hormigón una vez endurecido es un material compuesto por una fase
discreta, compuesta por los agregados, dispersa en una fase contínua (la
matriz de la pasta de cemento).
Las partículas discretas del agregado son unidas por la matriz de la
pasta de cemento endurecido, conformando un material monolítico.
Las partículas de agregados constituyen un esqueleto resistente que
provee rigidez, estabilidad dimensional y durabilidad al Concreto, además de
actuar como un relleno de bajo costo (Torrent, 2013).
La principal reacción que ocurre cuando las partículas de cemento
Portland toman contacto con agua, es la hidratación de los Silicatos de Calcio
9
del clinker (C3S y C2S) (figura 3).
Figura 3. Esquema reacción del cemento al tomar contacto con el agua. Elaboración propia.
Donde C-S-H son los hidratos de silicatos de calcio (también llamados
“gel de cemento”) y CH son los cristales de Hidróxido de Calcio (también
llamados “Portlandita”).
1.4. Permeabilidad del hormigón
La permeabilidad es una propiedad que poseen los cuerpos que mide
la facilidad con que un fluido pueda atravesarlos, penetrando por sus poros,
cuando se produce una diferencia de presión entre dos superficies opuestas.
La permeabilidad depende, por una parte, de la estructura de poros
del cuerpo y por otra parte, de las características del fluido. Un medio poroso
será generalmente más permeable cuanto mayor sea el volumen y tamaño de
los poros conectados.
El hormigón es un material muy poroso; en un hormigón bien
compactado la porosidad total es del orden del 12 % de su volumen (Muñoz-
Martialay, 1973).
En los áridos la porosidad es muy variable, ya que depende de la
naturaleza de los mismos y del proceso de fabricación del hormigón. Los
C3S + Agua ⇒ C-S-H + CH C2S
10
áridos que se emplean en hormigones corrientes presentan poros cuyos
diámetros quedan dentro del campo limitado por los valores comprendidos
entre 3 y 6 micras. Como los áridos son una fase discreta, totalmente
envueltos en una fase continua – la pasta de cemento – la permeabilidad de
ésta gobierna en gran medida la del hormigón.
Aparte de los poros originados por el aire ocluido y los que presentan
los áridos, en un hormigón recién elaborado y fraguado se distinguen,
además, los poros de asentamiento, los poros capilares y los poros del gel.
Los primeros se crean en la superficie de contacto de la pasta con los áridos
y los poros capilares, y los del gel se forman durante la hidratación del
conglomerante (Figura 4). El espacio comprendido entre los límites exteriores
de los productos de hidratación (línea externa cortada) constituye un poro
capilar, principal "carretera" de transporte de masa a través del hormigón.
Figura 4. Microestructura de la pasta de cemento endurecida. (Torrent, 2013).
Los poros capilares van apareciendo como consecuencia de la
evaporación del agua que se ha empleado en la fabricación del hormigón,
11
pero que no toma parte en la hidratación del conglomerante el cemento toma
la cantidad de agua que precisa para su hidratación y que representa
únicamente del 18 al 22 % de su peso para hidratarse completamente y que
supone, generalmente, menos de un 50 %, aproximadamente del total de
agua empleada en la fabricación de hormigones corrientes, (Muñoz-Martialay,
1973).
La evaporación del agua del hormigón es un proceso continuo que
puede durar varios años, dependiendo de la humedad y temperatura del
ambiente que le rodea, de las dimensiones del elemento y del tipo de
dosificación. Esto es importante tenerlo en cuenta, pues la apertura de poros
que deja el agua al evaporarse influye sensiblemente en el aumento de la
permeabilidad al aire del hormigón. Por otra parte significa que al hormigón
no se le puede considerar como un material estable aunque tenga,
aparentemente, su estructura permanente, debido a la interacción con el
medio ambiente.
En la figura 5 se puede ver el rango de poros y vacíos en el concreto
endurecido. Los vacíos de compactación pueden ser de gran tamaño, pero
estos se encuentran confinados dentro del hormigón, por lo que no son de
gran influencia en la permeabilidad. El aire atrapado y el aire incorporado
tampoco aporta modificaciones en la permeabilidad ya que no se encuentran
conectados entre sí. Los poros capilares son los más influyentes en la
permeabilidad.
12
Figura 5. Rango de poros y vacíos en el hormigón endurecido. (Torrent, 2013).
Durante la hidratación los productos resultantes ocupan un volumen
mayor que el ocupado originalmente por el cemento anhidro. Los poros
capilares resultan de los espacios entre las partículas de cemento que no han
sido colmatados por los productos de hidratación. A menor relación
agua/cemento más próximas están las partículas, facilitando el llenado de los
espacios con productos de hidratación. Así el volumen y tamaño de los poros
capilares dependen de la relación agua/cemento y del grado de hidratación
alcanzado (Figura 6).
13
Figura 6. Efecto de la relación agua/cemento sobre la permeabilidad del hormigón. (Torrent, 2013).
1.5. Resistencia del hormigón
La resistencia es una de las propiedades más importantes del
hormigón, principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales. El
hormigón, en su calidad de constituyente de un elemento estructural, queda
sometido a las tensiones derivadas de las solicitaciones que actúan sobre
éste. Si sobrepasan su capacidad resistente se producirán fracturas, primero
de origen local y posteriormente generalizadas, que podrán afectar la
seguridad de la estructura (Jimenez-Montoya, 1991).
El estudio de la resistencia es importante, ya que el recipiente
cementicio se encuentra en contacto directo con el vino. El vino a su vez posee
una gran cantidad de ácido tartárico, posible agresor de la superficie de
hormigón.
14
1.6. Ácido tartárico en el vino
El ácido tartárico es el más abundante en el vino y también el más
estable, pudiendo llegar a suponer más de dos tercios del total. Se encuentra
en la uva en forma libre y combinada (tartrato ácido de potasio). Se lo
considera un ácido débil. Su aporte al vino es la de añadir características de
fruta madura, sabores frescos y agradables (Blasco, 2001). El ácido tartárico
precipita de manera natural en forma de sales (tartrato cálcico o bitartrato
potásico) como consecuencia de la acción insolubilizante conjunta del alcohol
y el frío, formando los famosos cristales o posos del vino. Su presencia en
vinos de calidad se acepta cada vez más, pues simplemente indica una menor
manipulación del vino en bodega, como es una menor estabilización en frío.
Su fórmula molecular es C4H6O6 (figura 7).
Figura 7. Estructura molecular del ácido tartárico. Elaboración propia.
1.7. Compuestos fenólicos
Los constituyentes fenólicos revisten una gran importancia en la
enología debido a su influencia directa o indirecta sobre la calidad de los vinos,
afectando al color, estructura, astringencia, amargor y aromas (Cheynier et al,
2003). Se localizan tanto en las partes sólidas de la uva (hollejo, raspón y
pepitas), como en la pulpa, y son extraídos durante la vinificación (Peidró-
15
Montaner, 2015). Su producción en la planta depende de varios factores
relacionados principalmente con el estrés, además tienen propiedades
bactericidas, antioxidantes y antiproteicas. Su estructura varía a lo largo de la
crianza y el añejamiento.
Estos compuestos, y principalmente los antocianos y los pigmentos
que se forman por polimerización y condensación entre éstos y los taninos,
son los principales responsables de las características cromáticas del vino
tinto, participando además en otras características organolépticas vinculadas
a la calidad de los mismos. En estas reacciones juega un papel fundamental
el oxígeno que entra en contacto con el vino durante los remontados,
trasiegos, filtrados, embotellados o a través de los poros de la madera durante
la crianza en barrica (Sanchez-Iglesias, 2007).
En la denominación general de los compuestos fenólicos se incluye a
un gran número de sustancias sumamente heterogéneas, que se caracterizan
por poseer un anillo aromático con al menos una sustitución hidroxilo (Figura
8) y una cadena lateral funcional (Obreque-Slier, 2010).
Figura 8. Estructura de fenoles de bajo peso molecular (Obreque-Slier, 2010).
16
A partir de esta estructura básica, han sido identificados una gran
cantidad de compuestos fenólicos en uvas y vinos con una amplia diversidad
de estructuras. Se suelen clasificar en dos grandes familias: los no flavonoides
y los flavonoides (Figura 9).
Los no flavonoides incluyen los ácidos fenólicos y los estilbenos, cuya
principal característica es la forma cinámica o benzoica que presentan, es
decir, poseen un único ciclo (Figura 10a). Por su parte, los flavonoides
agrupan a flavonoles, flavononoles o flavonas, antocianinas y taninos o
flavanoles, y su estructura característica consiste en dos ciclos bencénicos
unidos por un heterociclo oxigenado (Figura 10b).
Figura 9. Esquema de los diferentes compuestos fenólicos y su clasificación. Elaboración propia.
17
Figura 10. a) Ejemplo de no flavonoide (ácido p-hidroxibenzóico). b) Ejemplo de flavonoide
(flavonoles) (Obreque-Slier, 2010).
Durante la crianza en diferentes tipos de contenedores los compuestos
fenólicos experimentan importantes transformaciones que conducen a
cambios notables en la composición de los vinos (Peidró-Montaner, 2015),
generando así la estabilización definitiva de estos compuestos. En recipientes
ovoides de hormigón, según Koralewski (2011), esta afirmación estaría
fundamentada en una supuesta micro-oxigenación proveniente de la micro-
porosidad del hormigón.
1.7.1. Compuestos fenólicos no flavonoides.
1.7.1.1. Los ácidos fenólicos.
Los ácidos fenólicos se encuentran en los hollejos, pulpa, semillas y en
el raspón. En cuanto a sus características organolépticas, los ácidos fenólicos
no presentan ni sabor ni olor particulares, pero son los precursores de los
fenoles volátiles, después de la acción de ciertos microorganismos. Éstos
también pueden provenir de la quema de la madera de las barricas en el
COOH
OH
Ác. p-hidroxibenzóico
HO
OH O
O
OH
R'3
R'5
R3
a) b)
18
proceso de tostado por degradación de las ligninas. Su concentración en vino
tinto es de 100 a 200 mg/L, y en blancos de 10 a 20 mg/L.
Dentro de este grupo se encuentran los ácidos benzoicos y los ácidos
cinámicos. La concentración del ácido benzoico en los vinos va a ser mayor
en los tintos, encontrándose en cantidades de 0,1 mg/L. Presentan una cierta
inestabilidad, sobre todo en presencia de oxígeno y aminoácidos, tendiendo
hacia formas de color amarillo-rojizo. En la uva están presentes bajo formas
heterosídicas y son liberados en sus formas libres en el vino por hidrólisis y
degradación. Los más comunes son el ácido p-hidroxibenzoico, el ácido gálico
y el ácido siríngico.
Por otro lado, los ácidos cinámicos se encuentran en las vacuolas de
las células del hollejo y de la pulpa, en forma libre o esterificados con el ácido
tartárico u otros componentes del vino, como heterócidos de glucosa. En las
concentraciones encontradas en los vinos no tienen impacto sobre las
características sensoriales. Los ácidos cinámicos son poco abundantes en
uva blanca, apareciendo en mayores concentraciones en las variedades
tintas, principalmente en los mostos, ya que son los principales fenoles de la
pulpa. Están involucrados en los procesos de copigmentación con antocianos.
Uno de los ácidos cinámicos, el caféico, al oxidarse genera quinonas que
producen un pardeamiento del color del vino.
1.7.1.2. Estilbenos.
Los estilbenos poseen dos ciclos bencénicos unidos generalmente por
una cadena de etano o eventualmente de etileno. A este tipo pertenece el
19
isómero trans del resveratrol, o 3,5,4’- trihidroxiestilbeno, que es producido
por el viñedo en respuesta a un ataque fúngico del hongo Botrytiscinerea,
siendo los compuestos que presentan esta propiedad los conocidos como
fitoalexinas.
1.7.2. Compuestos fenólicos flavonoides.
Los compuestos fenólicos flavonoides constituyen una porción
significativa del material fenólico presente en bayas y existen varias clases
con un esqueleto estructural similar. Los compuestos fenólicos flavonoides de
importancia enológica están agrupados en flavonoles, flavononoles o
flavonas, antocianinas y taninos o flavanoles.
1.7.2.1. Antocianinas.
Son los compuestos fenólicos responsables del color rojo del vino y
están localizados en las células hipodermales del hollejo.
Las antocianinas suelen estar presentes en forma glucosilada o
presentarse aciladas, es decir, esterificadas en el C6 con otros ácidos tales
como acético, p-cumárico y cafeico. Aunque algunos cultivares como Pinot
noir carecen de pigmentos acilados, otros cultivares podrían tener hasta 20
tipos de antocianinas.
Diversos estudios han demostrado que las antocianinas se sintetizan
durante el período de maduración de la baya y que su concentración es
claramente afectada por las condiciones de crecimiento, siendo sus máximos
de extracción durante la maceración y antes del final de la fermentación para
20
luego declinar sustancialmente (Obreque-Slier, 2007).
1.7.2.2. Flavonoles.
Son pigmentos que contribuyen a la coloración amarilla, que se
encuentran en los hollejos de las uvas.
Se ha observado que estos compuestos son altamente dependientes
de la exposición a la luz de los tejidos, reportándose que racimos expuestos
al sol presentan mayores niveles de flavonoles que aquellos que permanecen
sombreados (Spayd et al, 2002; Downey et al, 2006). Sin embargo, el
contenido de flavonoles en los vinos dependerá también del tipo de proceso
de vinificación, pues, por ejemplo, los vinos blancos (cuya fermentación se
realiza en ausencia de los hollejos) contienen cantidades menores que los
vinos tintos. Aunque los flavonoles no contribuyen en proporción elevada al
contenido total de compuestos fenólicos del vino, pueden llegar a tener gran
influencia sobre el color de los vinos tintos, al ser capaces de actuar como
copigmentos de las antocianinas (Obreque-Slier, 2007).
1.7.2.3. Taninos condensados.
Los taninos condensados o proantocianidinas son los compuestos
fenólicos más abundante en la uva, siendo extraídos de los hollejos, semillas
y escobajos de los racimos.
Se distinguen dos grandes grupos: los hidrolizables o gálicos y los
condensados o catéquicos. Los del primer grupo no son naturales de la uva y
comprenden a los galotaninos y elagitaninos. Estos son aportados por la
21
madera de las barricas. Tienen propiedades gustativas astringentes. Los
condensados o catéquicos son naturales de las uvas. Son polímeros de fava-
3-oles.
1.7.3. Reacciones de adición de los antocianos y los taninos
Durante la fermentación alcohólica y durante el envejecimiento del vino,
los taninos reaccionan con los antocianos para dar compuestos coloreados.
En los vinos de un año se estima que un 50% del color puede deberse a estos
agregados. El color rojo teja de los vinos muy viejos se debe en parte a la
existencia de estos compuestos y en parte al color que toman los taninos al
oxidarse (Peidró-Montaner, 2015).
Es importante la micro-oxigenación en cuanto a reacciones de
condensación antociano-tanino ya que son beneficiosas para la estabilidad
del color, favoreciendo a las reacciones de polimerización de los taninos
disminuyendo la astringencia, mejorando las características organolépticas de
los vinos (Cheynier et al, 2003).
22
2. Objetivos
23
2. Objetivos
Este trabajo pretende establecer si existen diferencias significativas en
cuanto a la permeabilidad entre recipientes argentinos y franceses de distintos
años, y entre la madera y el hormigón con sucesivos usos. Y por otro lado,
estudiar la dureza superficial de las paredes internas de las vasijas con
diferentes usos y de procedencia francesa o argentina.
Por ende se han desarrollado los siguientes objetivos específicos:
1. Estudiar la permeabilidad de las paredes de hormigón de
recipientes argentinos nuevos.
2. Estudiar la permeabilidad de las paredes de hormigón de
recipientes argentinos con 2 y 3 usos consecutivos.
3. Estudiar la permeabilidad de las paredes de hormigón de
recipientes franceses con 3 usos consecutivos.
4. Estudiar la permeabilidad en duelas de distintas barricas de roble
francesas con 3 usos.
5. Realizar un análisis comparativo de los resultados entre ambos
materiales, madera y hormigón.
6. Realizar un análisis comparativo de los resultados entre vasijas
provenientes de Francia y Argentina.
7. Realizar un análisis comparativo de los resultados entre vasijas
nuevas y usadas.
8. Estudiar la dureza superficial de recipientes de hormigón
argentinos nuevos.
24
9. Estudiar la dureza superficial de recipientes argentinos con 2 y 3
años de uso consecutivos.
10. Estudiar la dureza superficial de recipientes franceses con 3 usos
consecutivos.
11. Realizar un análisis comparativo de dureza superficial de los
resultados entre vasijas provenientes de Francia y Argentina.
12. Realizar un análisis comparativo de dureza superficial de los
resultados entre vasijas nuevas y usadas.
2.1. Hipótesis Se han generado las siguientes hipótesis para el presente trabajo:
• No existen diferencias significativas entre recipientes fabricados en
Argentina y Francia.
• La permeabilidad del hormigón con respecto al roble no presenta
diferencias significativas luego de reiterados usos.
• El uso reiterado no genera debilitamiento en las paredes de los ovoides
de hormigón.
25
3. Materiales y métodos
26
3. Materiales y métodos
3.1. Materiales:
Los materiales utilizados para el presente trabajo fueron 8 depósitos de
hormigón ovoides sin revestimiento y 7 duelas de barricas de roble
provenientes de Francia comenzadas a utilizar en la producción en el año
2012. En cuanto a los recipientes de hormigón, 4 de ellos en uso actualmente,
del año 2012 y 2013, y de fabricación argentina; 2 nuevos sin uso de la misma
procedencia (2015); y 2 recipientes originarios de Francia en uso desde el año
2012. Todos los ovoides argentinos son procedentes de la fábrica Obras
Premoldeados S.A., tanto los usados del 2012 y 2013 como los nuevos del
2015. Los dos naturales de Francia fueron producidos por Nomblot de Bonna
Sabla Group.
Las mediciones de los recipientes usados argentinos y las barricas
fueron realizadas en la bodega El Zorzal, que ha brindado un gran apoyo al
trabajo. Los huevos franceses fueron puestos a disposición por la bodega
biodinámica El Buho, de Ernesto Catena. Los recipientes nuevos fueron
examinados en la misma fábrica de procedencia, que sin inconvenientes ha
permitido su ensayo.
3.2. Plan experimental:
El plan experimental comprende el estudio de la permeabilidad de las
paredes de hormigón y de la madera de las barricas. También incluirá el
estudio de dureza superficial del hormigón.
27
Debido al difícil acceso, a la poca cantidad existente actualmente y a los
pocos días al año en que este tipo de recipiente se encuentra vacío para
realizar mediciones, el trabajo presente no cuenta con huevos franceses sin
uso.
Los mediciones en los ovoides fueron realizas en sus caras internas y
externas. La distribución de las mismas fue 50% en la parte superior y 50%
en la parte inferior tanto para la permeabilidad como para la dureza superficial.
Para realizar las mediciones de permeabilidad debió esperarse entre 10
y 15 días para que los poros de las paredes se secaran por completo, evitando
así su saturación. Esto se corroboró realizando mediciones de humedad y
temperatura de las distintas paredes.
Todas las mediciones de permeabilidad se realizaron con el mismo
método, descrito en 3.3.1.
3.3. Métodos analíticos
3.3.1. Permeabilímetro
El proceso de medición de la permeabilidad se llevó a cabo utilizando
el método Torrent que es no destructivo, diseñado para la medición "in situ"
de la permeabilidad al aire del recubrimiento de hormigón. El proceso se basa
en crear vacío dentro de una celda colocada sobre la superficie del mismo y
en medir la velocidad con que la presión retorna al valor atmosférico. Aspectos
característicos del método son: una celda con doble cámara y un regulador
que equilibra la presión en la cámara central de medición (i) y en la cámara
28
exterior (e). Esto asegura un flujo unidireccional de aire hacia la cámara
central, eliminando todo flujo espúreo transversal, como se puede observar
en la figura 11 que describe el método. Los datos de la medición son
procesados por un microprocesador que indica el valor del coeficiente de
permeabilidad al finalizar el ensayo, que dura de 2 a 6 ó 12 minutos (Torrent,
1999).
Figura 11. Esquema y detalles del Método Torrent (Luco, 2010).
Este método fue utilizado también para realizar la medición en la madera
de las barricas. Si bien es un instrumento diseñado originalmente para el
estudio específico del hormigón de recubrimiento, se ha utilizado con éxito
para medir la permeabilidad en otros materiales (Bueno, 2004).
Para el presente trabajo se utilizó el equipo diseñado por MAS (Materials
Advanced Services), PermeaTORR.
29
El método está cubierto por la norma suiza SIA 262/1:2013 Anexo-E
(Ersetzt Norm Sia 261/1, 2003). Según la norma, el ensayo debe realizarse
con temperaturas superiores a 10ºC y humedad inferior al 5,5% (en masa).
Figura 12. Medición de la permeabilidad del hormigón de recubrimiento de recipientes nuevos en Obras Premoldeados S.A. Mendoza, Argentina. Fotografía propia.
3.3.2. Medidor de humedad
Para la humedad se usó un instrumento de medición por impedancia
eléctrica con un rango de medición de 0 a 6.9%. Se utilizó el instrumento
producido por la compañía Tramex, el modelo es CMEX II
(https://www.tramexmeters.de/index.php?route=common/home).
Las mediciones fueron realizadas en las áreas en las que luego se usó
el permeabilímetro. Para asegurar un resultado con mayor exactitud fueron
realizadas 5 mediciones de las cuales se extrajo el promedio.
30
Figura 13. Medición de la humedad del hormigón superficial. Mendoza, Argentina. Fotografía propia.
3.3.3. Medidor de temperatura
La medición de temperatura fue realizada con un pirómetro de
infrarrojos. Se realizaron 5 mediciones en cada recipiente de las que se
calculó un promedio.
Figura 14. Pirómetro de infrarrojos siendo utilizado antes de la medición de la permeabilidad. Medoza, Argentina. Fotografía propia.
3.3.4. Esclerómetro
Desarrollado en Suiza en 1948 por Schmidt, es el ensayo no destructivo
más ampliamente utilizado para estimar la resistencia del hormigón
31
endurecido, debido a su simplicidad y precio (Proceq, 2016). Este método es
útil para verificar la uniformidad del hormigón o comparar elementos
confeccionados con hormigones similares. El funcionamiento del instrumento
se basa en un vástago de impacto sobre el que se disprara, mediante un
resorte de compresión, una masa (martillo), perpendicularmente a la
superficie de ensayo. El instrumento mide el valor de rebote de la masa luego
del disparo y la colisión con la superficie. El valor R queda marcado en la
corredera lateral. La metodología del ensayo de dureza superficial con
esclerómetro se especifica en Argentina en la norma IRAM 1694 y en la norma
internacional ISO/DIS 8045.
Figura 15. Funcionamiento del esclerómetro. (Proceq, 2006).
En este estudio no se utilizaron las curvas de conversión para estimar
un valor de resistencia a la compresión que indica la norma y el fabricante
(Proceq, 2011) debido a que sólo se busca establecer una comparación entre
distintos recipientes, sin la necesidad de alcanzar valores absolutos.
32
Se utilizó el esclerómetro Original Schmidt N/NR fabricado por Proceq
S.A. (figura 15).
Figura 16. Esclerómetro utilizado en el trabajo. Mendoza, Argentina. Fotografía propia.
Con el instrumento se han realizado 10 repeticiones en cada cara del
huevo. De estas medidas el 50% pertenecen a la parte superior y el restante
50% a la parte inferior. Se ha calculado la mediana de ellas para su posterior
análisis.
3.4. Tratamiento estadístico
3.4.1. Permeabilidad
Para el análisis de la información de este estudio experimental se
empleó el Análisis de la varianza de un modelo de efectos mixtos, utilizando
el Procedimiento GLM de SAS. El modelo considerado explica la variabilidad
de la permeabilidad transformada. Se realizó la transformación x^(1/8) sobre
los valores obtenidos para asegurarse de la verificación del cumplimiento de
los supuestos, normalizar los datos y homogeneizar las varianzas.
33
Se apeló a un modelo mixto donde el recipiente y la observación puntual
son efectos aleatorios y el resto de los efectos son fijos. Cada recipiente tiene
su lugar de origen, su material de construcción, su historia de uso o no uso, y
sobre él se tomaron un conjunto de observaciones con el instrumento, en su
cara interna y externa.
Debido a la difícil disponibilidad de recipientes en estado óptimo para su
medición, el trabajo cuenta con pocos elementos que acarrearían a una gran
posibilidad de error en el análisis. Para evitar esto se estimó el error (beta o
de tipo II) en fallar de encontrar diferencias en la permeabilidad entre el roble
usado y el hormigón usado, mediante simulación.
Los paquetes estadísticos utilizados para el análisis fueron WinStat y
SAS.
3.4.2. Dureza superficial
A los datos obtenidos con el esclerómetro Schmidt se les realizó un
análisis de normalidad (Test de Kolmogorov-Smirnov de variables continuas)
y homogeneidad de las varianzas (Bartlett-Test). Mostrando normalidad y
hocedasticidad respectivamente, por ende, en este caso no se realizó ninguna
transformación. Fue utilizado el método T- Student para variables
independientes. Se compararon conjuntamente las siguientes variables:
i. Lugar de procedencia: Francia o Mendoza
ii. Uso: Si o No
iii. Lado: Externo o Interno
El paquete estadístico utilizado para el análisis fue WinStat.
34
4. Resultados
35
4. Resultados
Los resultados estarán divididos en dos partes, atendiendo a los
objetivos planteados. Una primera parte en la que se mostrarán los resultados
obtenidos mediante el estudio de la permeabilidad al aire, realizado tanto en
recipientes de hormigón argentinos y franceses, nuevos y usados; como en
barricas de madera francesas. La segunda parte presentará los resultados del
estudio de la dureza superficial del hormigón.
4.1. Permeabilidad al aire
De los 8 depósitos ovoides de hormigón analizados con el
permeabilímetro PermeaTORR, 6 fueron argentinos y 2 fueron franceses.
Dentro de los de procedencia argentina se identificaron 2 recipientes nuevos
sin uso y 4 con uso de distintos años de fabricación, 3 del año 2012 y 1 del
año 2013. Los franceses son ambos del año 2012. Además, fueron analizadas
7 duelas de barricas de roble provenientes de Francia comenzadas a utilizar
para la producción en el año 2012. En cuanto a los recipientes de hormigón,
4 de ellos en uso actualmente, del año 2012 y 2013, y de fabricación argentina;
2 nuevos sin uso de la misma procedencia (2015); y 2 recipientes originarios
de Francia en uso desde el año 2012. El conjunto de elementos analizados se
encuentran en la tabla 1. Todos los ovoides argentinos son procedentes de la
fábrica Obras Premoldeados S.A. Los recipientes provenientes de Francia
fueron producidos por Nomblot.
Los recipientes con uso habían permanecido vacíos por 3 semanas
antes de la medición.
36
La cantidad de mediciones no fue igual en todos los recipientes debido
al poco tiempo disponible para realizarlas, ya que los ovoides se utilizan tanto
para fermentación como para crianza. Sin embargo se logró obtener
resultados de las dos caras.
Tabla 1. Características de los elementos analizados.
Recipiente Origen Material Edad Uso Mn1
Mendoza Hormigón
2015 No Mn2 Mu1 2013
Sí
Mu2
2012
Mu3 Mu4 Fu1
Francia Fu2 Ow Roble
Tras la aplicación del método anteriormente referenciado se obtuvieron
los datos de permeabilidad al aire expresados en la tabla 2. Para ambas caras
de cada huevo fue calculada la media geométrica, debido a que se ve menos
afectada por altos valores aislados, según la Recomendación del
Departamento de Vialidad Federal Suizo (Bundesamt für Strassen, 2006). En
dicha tabla se observa que, en todos los casos, la permeabilidad interna es
inferior a la externa. El menor valor en hormigón fue 0,007 x 10-16 m2, obtenido
de la medición de la cara interna del ovoide francés Nº1 Fu1, y el mayor valor
7,6 x 10-16 m2, perteneciente a la cara externa del recipiente mendocino usado
Nº3 Mu3. El valor más alto de permeabilidad fue 432 x 10-16 m2 procedente de
la cara externa de la barrica de roble francés, mostrando una gran diferencia
con el resto de las mediciones. Como se puede observar en la figura 17, los
37
valores de permeabilidad se encuentran dentro de las clasificaciones baja,
moderada y alta. Solamente la cara externa de la madera obtuvo valores
extremadamente altos.
Figura 17. Clasificación de las distintas caras de los recipientes estudiados según su permeabilidad. Elaboración propia.
38
Tabla 2. Valores de permeabilidad al aire (10-16 m2)obtenidos del análisis de los distintos recipientes, tanto en su cara interna como externa. Fue calculada la media geométrica para cada una de las caras de cada recipiente.
Mendoza Nuevo Nº1 (2015)
Mendoza Nuevo Nº2 (2015)
Mendoza Usado Nº1 (2013)
Mendoza Usado Nº2 (2012)
Mendoza Usado Nº3 (2012)
Mendoza Usado Nº4 (2012)
Francia Usado Nº1 (2012)
Francia Usado Nº2 (2012)
Barrica (2012)
Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo
0,130 0,130 0,019 0,640 0,001 4,600 1,800 0,820 1,400 1,900 0,066 1,000 0,003 2,300 0,750 1,100 1,800 300,000
0,100 0,120 0,069 0,920 0,550 0,790 0,200 1,300 0,920 5,800 0,100 1,200 0,900 3,300 1,200 2,000 0,052 861,000 0,019 0,340 0,054 0,180 0,110 3,600 0,120 0,088 18,000 8,400 0,300 2,600 0,001 0,950 14,000 311,400 0,043 0,410 0,300 0,220 0,110 3,800 1,400 2,000 4,000 11,000 0,170 0,980 0,001 0,062 14,000 0,300 0,400 17,000 0,001 11,000 1,200 17,000 0,270 5,000 1,700 0,430 0,440 50,000 1,000 0,180 4,900 0,830 3,200 0,940 4,500 6,300 0,220 3,000 1,900 1,000 5,600 0,160 1,900 0,880 7,000 0,110 1,300 1,900 7,200 0,069 1,800 0,730 5,900 2,600 4,800 0,400 3,600 2,600 9,300 2,100 8,500 0,860 12,000 1,000 19,000 0,990 8,900 0,700 4,800 8,100 8,900 0,140 13,000 2,600 9,700 2,600 5,600 2,800 10,000 1,400 11,000 12,000 5,800 2,600 16,000 32,000 11,000 3,700 13,000 17,000 16,000 Media Geo. 0,057 0,256 0,068 0,400 0,049 5,902 0,195 1,156 1,334 7,600 0,856 4,187 0,007 2,755 0,480 1,483 1,776 431,666
39
4.1.1. Análisis de datos de la permeabilidad al aire.
Luego del análisis del conjunto de datos obtenidos, se llegó a la
conclusión de que éstos presentaban una distribución no paramétrica. Si bien
en la bibliografía analizada se identifica a la distribución log-normal como la
que mejor se adapta a los resultados de ensayos mecánicos de materiales
(Torrent, 1979), en este trabajo, con los datos que han sido obtenidos, se
encontró una transformación que se adapta mejor. Se utilizó la
transformación: X(1/8). Con ella se logran alcanzar los supuestos del ANOVA,
tanto la homogeneidad de la varianza (homocedasticidad), como la
normalidad de las poblaciones.
Las medias de los datos transformados, con sus desvíos, se presentan
en la tabla 3, agrupando los distintos recipientes según su procedencia y cara,
interna o externa.
Tabla 3. Valores de la permeabilidad agrupados y normalizados (x1/8) con sus respectivos desvíos estándar. Mendoza Nuevos Mendoza Usados Francia Usados Barrica
Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo
0,702 ± 0,075 0,845 ± 0,059 1,046 ± 0,147 1,135 ± 0,036 0,573 ± 0,277 1,291 ± 0,091 1,099 ± 0,241 2,139 ± 0,163
0,720 ± 0,104 0,894 ± 0,069 1,008 ± 0,251 1,051 ± 0,056 0,922 ± 0,146 1,203 ± 0,136
0,715 ± 0,215 1,265 ± 0,230
0,853 ± 0,248 1,037 ± 0,220
Media 0,711 ± 0,084 0,869 ± 0,066 0,905 ± 0,152 1,122 ± 0,158 0,747 ± 0,247 1,247 ± 0,061 1,099 ± 0,241 2,139 ± 0,163
Con el fin de profundizar en el estudio de los datos obtenidos, fue
aplicado el análisis de la varianza de un modelo de efectos mixtos, utilizando
el Procedimiento GLM del software SAS. Este modelo explica la
permeabilidad en función de las siguientes características de cada recipiente:
40
i. Lugar de procedencia: Francia o Mendoza
ii. Material: Hormigón o Roble
iii. Uso: Si o No
iv. Lado: Externo o Interno
Como se puede observar en la tabla 1, el número de recipientes de
cada tipo es variable, así como el número de observaciones dentro de cada
recipiente en sus caras internas o externas.
Se apeló a un modelo mixto donde el recipiente y la observación
puntual son efectos aleatorios y el resto de los efectos son fijos. Cada
recipiente tiene su lugar de origen, su material de construcción, su historia de
uso o no uso, y sobre él se tomaron un conjunto de observaciones con el
instrumento, en su cara interna y externa.
El modelo, en su conjunto, contribuyó a explicar significativamente la
variabilidad con un R2 cercano al 70%.
4.1.1.1. Lugar de procedencia
La prueba de lugar indica que no hay evidencias de que el origen de
los recipientes de hormigón afecte la permeabilidad (p=0,94). Éstos sólo
pudieron compararse cuando ya habían sido usados, pues en este estudio no
hubo recipientes franceses nuevos. En la figura 18 quedan representadas las
medias de las permeabilidades de los diferentes orígenes.
41
Figura 18. Media de los recipientes usados de Francia y Argentina. Elaboración propia.
4.1.1.2. Cambios en la permeabilidad debido al uso
Con respecto al uso hay evidencias de diferencia en la permeabilidad
según si son nuevos o no. En este caso no hubo más información que del
hormigón de Mendoza para comparar el uso, ya que los recipientes franceses
analizados son usados. El análisis estadístico determina, al agrupar todos los
recipientes argentinos, que al tener uso aumenta la permeabilidad del material
(p=0,003), como se observa claramente en el diagrama de cajas (figura 18).
La media de los recipientes nuevos fue de 0,79 (permeabilidad moderada) y
para los usados fue de 1,01 (permeabilidad moderada-alta).
1,01 0,997
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
Argentina Francia
Perm
eabilidad(m
2 )
42
Figura 19. Diagrama de cajas representado a la permeabilidad de los huevos usados y nuevos. La caja agrupa el 50% de los datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende desde el 5º al 95º percentil. Elaboración propia.
En la figura 20 se observa la progresión de la permeabilidad según los
años de fabricación.
Figura 20. Distintos valores de la permeabilidad según los años de fabricación. Elaboración propia.
La permeabilidad de los dos recipientes nuevos se encuentra dentro
del grupo de baja permeabilidad; mientras que dentro del conjunto de los
usados, dos se encuentran con permeabilidad alta, uno moderada y otro baja
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
USADO NUEVO
Perm
eabi
lidad
(m2 )
0,6
0,7
0,8
0,9
1
2015 2013 2012
Perm
eabi
lidad
(m
2 )
Año de Fabricación
43
(figura 20). El ovoide del año 2013 posee una permeabilidad apenas superior
que la de los nuevos, en cuanto que los confeccionados en el 2012 poseen
valores mayores: 0,85; 1,01 y 1,05.
Figura 20. Medias y desvío estándar de las caras interiores de los recipientes argentinos usados y nuevos agrupados según su permeabilidad. Elaboración propia.
4.1.1.3. Diferencias entre caras internas y externas
En lo que se refiere a la cara, hay evidencias de que las
permeabilidades interna y externa presentan diferencias (p<0,0001). En las
caras externas se observa una mayor permeabilidad (figura 22).
En la tabla 4 se presentan las diferencias en porcentaje entre las caras
de todos los recipientes estudiados. En todos los casos se observa una
diferencia positiva, siempre la cara externa presentó valores superiores a la
interna, inclusive en los recipientes nuevos. Se estimó una mediana (para
reducir la influencia de valores extremos) de 22,61%.
44
Tabla 4. Valores de permeabilidad interna y externa de los distintos recipientes y su diferencia en porcentaje.
Recipiente Interno Externo Diferencia Mza nuevo 1 0,70 0,85 21,43% Mza nuevo 2 0,72 0,89 23,61% Mza usado 1 0,72 1,27 76,39% Mza usado 2 0,85 1,04 22,35% Mza usado 3 1,05 1,29 22,86% Mza usado 4 1,01 1,20 18,81% Francia usado 1 0,57 1,14 100,00% Francia usado 2 0,92 1,05 14,13%
Figura 22. Diagrama de cajas que en este caso muestra los resultados a la permeabilidad en las distintas caras de los recipientes. La caja agrupa el 50% de los datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende desde el 5º al 95º percentil. Elaboración propia.
4.1.1.4. Diferencias entre el roble y el hormigón
Fue realizado un test de comparación de medias t-Student, obteniendo
p=0,21, por lo que se puede decir que no hay diferencias significativas entre
las caras internas de las barricas de roble y los huevos de hormigón.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
IN OUT
45
Ante esta falta de resultados significativos, y dado que sólo 7 duelas de
una sola barrica pudieron ser medidas, se decidió realizar un análisis en
mayor profundidad para poder asegurar que realmente no existían las
diferencias buscadas. Para ello, se realizó una simulación de 1000 conjuntos.
Se extrajeron dos valores a partir de la tabla de clasificación de
permeabilidad en base al valor kT, existente en la norma y utilizada por varios
autores (Ebensperger, 2010; Luco, 2010; Torrent, 2016; SIA 262/1:2013
Anexo-E) (tabla 5), y se calculó el promedio de las diferencias entre las
categorías (kT1/8), obteniendo como resultado el valor 0,3. Otro valor extraído
de la tabla fue 0,4, que es menor que la diferencia entre las categorías
mayores.
Tabla 5. Clasificación de la permeabilidad del hormigón en función del kT y su conversión X1/8.
Para saber si se aceptaba la H0, en este caso, fueron simuladas
diferencias a favor del roble tomando los valores antes extraídos de 0,3 (caso
1) y de 0,4, (caso 2) y se observó con qué frecuencia el programa de
simulación lograba encontrarlas. Con una diferencia de permeabilidad 0,3
mayor para el roble, la posibilidad de detectarlo es de 74% (Potencia de la
prueba), rechazando el test de material, y 26 % (ß=error tipo II) de no
detectarlo. Si la diferencia fuera de 0,4, la potencia es del 92% y el error de
tipo II del 8%.
Clase kT kT^(1/8) Permeabilidad
1 < 0,01 < 0,56 Muy baja
2 0,01 - 0,1 0,56 - 0,74 Baja
3 0,1 - 1,0 0,74 - 1,0 Moderada
4 1,0 - 10,0 1,0 - 1,33 Alta
5 10,0 - 100,0 1,33 - 1,78 Muy alta
46
Hipótesis original:
H0: No hay diferencia entre el roble (r) y el hormigón (h) (r – h = 0)
H1: Hay diferencia (r – h ≠ 0)
Las nuevas hipótesis son:
Caso 1:
H0: r – h ≤ 0,4
H1: r – h > 0,4
Caso 2:
H0: r – h ≤ 0,3
H1: r – h > 0,3
Dada la alta potencia y bajo error de tipo II del caso 2, se realizó una
comparación en base a esas hipótesis. De esta forma, se pudo afirmar con
mayor seguridad que entre el roble y el hormigón usados no existen
diferencias mayores a 0,4, con un error de 8% (error ß) de no haberlo
detectado.
Estos resultados quedan en evidencia al observar la figura 23, en la
cual se ve como las permeabilidades de los distintos hormigones y la de la
madera se encuentran dentro de un mismo rango.
47
Figura 23. Gráfico de barras en el que se representa a las permeabilidades de las distintas caras de los recipientes de hormigón usado y a la cara interna de la barrica de roble. Elaboración propia.
4.2. Dureza superficial
Por otra parte fue medida la dureza superficial del hormigón mediante
el uso del esclerómetro. Las mediciones fueron realizadas en los mismos
recipientes de hormigón utilizados para el estudio de la permeabilidad. En este
caso el número de mediciones fue igual en todos los ovoides debido a la
rapidez y simpleza del ensayo. Los datos obtenidos del experimento son
presentados en la tabla 6, la cual diferencia cara interior y exterior y superior
e inferior. Se presentan 5 mediciones por sector.
Las distintas normas indican que los datos obtenidos con el
esclerómetro son complementarios a los obtenidos mediante métodos
destructivos, lo cual sostiene el uso de dicho instrumento para la
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
INROBLE INMZA INFR OUTMZA OUTFR
Perm
eabilidad(m
2 )
hormigon roble
48
determinación de la uniformidad del hormigón, delimitando zonas o áreas de
calidad del hormigón reducido o deteriorado. En este trabajo el esclerómetro
fue utilizado para comparar diferentes recipientes y diferencias potenciales
entre sus caras internas y externas. Por ende no se ha realizado correlación
de los datos obtenidos con mediciones de ensayos de compresión en
laboratorio.
Para una lectura más sencilla los resultados fueron agrupados por tipo
de recipiente: Mendocinos nuevos y usados, y franceses usados,
diferenciando solamente su cara interna y externa (tabla 7). En dicha tabla se
muestra la mediana, como indica la norma (ASTM C 805; IRAM 1694), y el
desvío estándar. De esta forma el experimento cuenta con 10 mediciones en
la cara interior y 10 en la cara exterior de cada ovoide. En la figura 24 se puede
observar el diagrama de cajas confeccionado con todos los recipientes por
separado.
Figura 24. Recipientes analizados con el esclerómetro Smith. La caja contiene el 50% de los datos del ensayo para cada ovoide, el símbolo – representa la mediana y el símbolo + los máximos y mínimos. Elaboración propia.
25
30
35
40
45
50
55
Mendoza Nuevo Nº1
(2015)
Mendoza Nuevo Nº2
(2015)
Mendoza Usado Nº1
(2013)
Mendoza Usado Nº2
(2012)
Mendoza Usado Nº3
(2012)
Mendoza Usado Nº4
(2012)
Francia Usado Nº1
(2012)
Francia Usado Nº2
(2012)
Valord
erebo
te
49
Tabla 6. Valores de rebote obtenidos con el esclerómetro Original Schmidt N/L para la cara interna y externa y en la parte superior e inferior de los ovoides.
Recipiente Mendoza Nuevo Nº1 (2015)
Mendoza Nuevo Nº2 (2015)
Mendoza Usado Nº1 (2013)
Mendoza Usado Nº2 (2012)
Mendoza Usado Nº3 (2012)
Mendoza Usado Nº4 (2012)
Francia Usado Nº1 (2012)
Francia Usado Nº2 (2012)
Cara Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo
Superior
36 44 36 43 43 42 44 45 43 46 48 52 52 34 47 34
34 34 38 45 42 43 46 39 40 46 48 50 42 32 45 37
32 36 36 39 38 41 45 43 40 44 47 52 48 38 38 40
32 30 38 48 39 42 48 42 42 40 48 51 50 31 44 33
35 27 34 42 38 42 42 43 36 42 45 52 46 36 38 30
Inferior
32 38 40 44 38 43 53 50 37 44 44 46 47 49 43 42
32 43 48 48 30 43 48 49 44 44 40 46 48 40 41 42
28 41 41 44 38 45 47 43 38 41 37 50 47 45 40 40
34 40 42 44 36 42 46 50 38 46 40 47 44 44 44 48 34 40 38 44 26 47 52 51 40 48 40 49 46 34 42 42
50
Tabla 7. Valores rebote agrupados por tipo de recipiente, diferenciando solamente cara
externa e interna. Se presentan también las medianas de cada cara y su respectivo desvío
estándar. Finalmente se calculó la media de cada variable.
Mendoza Nuevos Mendoza Usados Francia Usados
Interno Externo Interno Externo Interno Externo
33 ± 2 37 ± 6 38 ± 5 42 ± 2 47 ± 3 37 ± 6
38 ± 4 44 ± 3 46 ± 3 44 ± 4 42 ± 3 40 ± 5
40 ± 3 44 ± 3 44 ± 4 50 ± 2
Media 35± 4 40 ± 5 42 ± 5 45 ± 4 44 ± 4 38 ± 5
4.2.1. Análisis de datos obtenidos con el esclerómetro
Como ya se citó anteriormente, el método del esclerómetro no arroja
valores absolutos. El análisis se basó en estudiar la dureza superficial en
función del uso, procedencia y cara interna y externa. En este caso los datos
se presentan con distribución normal (Test de Kolmogorov-Smirnov de
variables continuas) y homogeneidad de las varianzas (Bartlett-Test), por lo
cual fue utilizado el método T- Student para variables independientes.
4.2.1.1. Diferencias debidas al uso
Con respecto al uso, los recipientes muestran una diferencia
significativa entre los nuevos de 2015 y los usados (p=0,04). Como puede
observarse en la figura 25, las medias de los diferentes recipientes usados
muestran un crecimiento hacia los ovoides con más años de uso. Entre las
caras internas de los recipientes mendocinos hay un 20% de aumento con el
51
uso. Entre las caras externas existe un incremento del 11% en la medición de
la dureza superficial.
Figura 25. Medias de los valores de dureza superficial de los ovoides de diferentes años.
Elaboración propia.
4.2.1.2. Lugar de origen
Para analizar posibles diferencias entre los recipientes de origen
francés con respecto a los mendocinos se separó a las caras internas y
externas de ambos sitios de procedencia. Cuando utilizamos como variables
las caras internas de los ovoides argentinos con los franceses, obtenemos
una p<0,02, por ende se pueden visualizar diferencias. Si analizamos las
caras externas de los mismos, obtenemos una p<0,001, generando el mismo
resultado. Esto queda plasmado en la figura 26, en la que se observa una
mayor dureza en la cara interior de los franceses con respecto a los
argentinos. También se evidencia una mayor dureza externa de los
mendocinos.
34
36
38
40
42
44
46
48
MzaNuevo2015 Mza2013 Mza2012
Durezasu
perficialR
Interno Externo
52
Figura 26. Diagrama de cajas que representa los valores de rebote de los recipientes
mendocinos y franceses, tanto su cara interna con la externa. La caja contiene el 50% de los
datos de cada variable; la línea azul representa la mediana y el símbolo de + se extiende
desde el 5º al 95º percentil. Elaboración propia.
4.2.1.3. Diferencias entre las caras internas y externas
Para saber si existen diferencias entre las caras internas y externas de
los recipientes se ha analizado por separado entre franceses, mendocinos
usados y mendocinos nuevos (tabla 8). Si tomamos a los recipientes nuevos
de Mendoza y analizamos sus caras internos con sus externas se encuentran
diferencias (p<0.001). Las caras de los recipientes mendocinos usados, entre
sí, presentan diferencias también (p=0,005). Si el test se lo aplicamos a los
resultados de los recipientes franceses también obtenemos como resultado
diferencias significativas (p<0.001).
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Mendoza Francia
Índicederebo
teR
Interno Externo
53
Tabla 8. Valores medios de las caras interna y externa de los distintos recipientes. Son
presentados los valores de probabilidad (p) del test de T-Student aplicado para comparar las
medias (Ho: no hay diferencias significativas entre los grupos).
Se observa una mayor diferencia (Externo - Interno) entre las caras de
los mendocinos nuevos (+5,00) y entre los franceses usados (-6,25). En
cambio en los mendocinos usados esa diferencia es mucho menor (+1,75).
Los provenientes de Francia poseen una mayor dureza en su cara interior,
mientras que los argentos poseen la mayor dureza en su cara externa. Esto
queda expuesto en la figura 27.
Figura 27. Gráfico de barras en el que se muestra el índice de rebote R en cada lado de los
3 tipos de recipientes. Elaboración propia.
4.3. Correlación entre dureza superficial y permeabilidad al aire
Finalmente se realizó el test de correlación de Pearson entre los datos
obtenidos con el esclerómetro y los obtenidos mediante el permeabilímetro.
34
36
38
40
42
44
46
Mendozanuevo Mendozausado Franciausado
Valord
erebo
teR
Interno Externo
Recipientes Interno Externo p Mendoza nuevo 35,50 40,50 <0,001
Mendoza usado 42,25 44,00 0,005
Francia usado 44,75 38,50 <0,001
54
El test fue realizado quitando un caso, el recipiente francés nº1 que presenta
una atípica dureza superficial en su cara interior en comparación con el resto.
El resultado demuestra una correlación positiva moderada (r=0,56) con una
seguridad del 95%.
Figura 28 . Correlación entre Permeabilidad al aire y valor de rebote R. Elaboración propia.
4.4. Temperatura y humedad
Los resultados obtenidos con el termómetro infrarrojo y el medidor de
humedad se encontraron dentro de los rangos establecidos por las normas de
utilización del esclerómetro y del permeabilímetro. Para el uso del
PermeaTORR la norma exige una humedad del hormigón menor al 5,5% y
una temperatura del mismo mayor a 10ºC (SIA 262/1:2013 Anexo-E). Para el
uso del esclerómetro las diferentes reglamentaciones aconsejan no medir con
el instrumento en hormigones congelados (IRAM 1694; ASTM C 805). El
30
35
40
45
50
55
0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40
Valo
res d
e r
ebote
R
Permeabilidad al Aire (10-16m2)1/8
n: 13
r: 0,56
p: 0,05
55
fabricante del equipo a su vez recomienda que el rango de temperatura oscile
entre 10ºC y 50ºC y la humedad del hormigón sea baja (Proceq, 2011).
Además de no exceder los rangos establecidos, los resultados se presentan
homogéneos, tanto en temperatura como en humedad. Por ende éstos no
presentan análisis estadístico ni discusión en el presente trabajo.
Tabla 9. Valores de humedad (%) y temperatura (ºC) obtenidos de los distintos recipientes y
la temperatura ambiente al momento de la medición (ºC).
Recipiente Mza. Nuevo 1 Mza. Nuevo 2 Mza. Usado 1 Mza. Usado 2 Cara Interno Externo Interno Externo Interno Externo Interno Externo
Temperatura hormigón 15,5 18,5 17 19 12,5 14 12 13,5Humedad hormigón 4,04 3,44 3,68 3 3,32 3,26 3,4 3,78
Temperatura ambiente 19,2 19,2 14 14
Recipiente Mza. Usado 3 Mza. Usado 4 Fr. Usado 1 Fr. Usado 2 Temperatura
hormigón 21,5 21,5 19 21 17,5 19,2 17,5 19
Humedad hormigón 3,2 3,24 3,18 3,76 3,24 3,44 3,04 3,46
Temperatura ambiente 21,2 21,3 21,5 21,5
56
5. Discusión
57
5. Discusión
El estudio de la permeabilidad para conocer el estado del hormigón de
recubrimiento viene siendo utilizado desde hace dos décadas. Esto es
sumamente importante para conocer cuán protegidas se encuentran las
barras de acero en su interior de la penetración de agentes agresivos externos
(CO2, cloruros). En el presente trabajo se ha utilizado el mismo método pero
para estudiar diferentes propiedades de la pared de los ovoides de hormigón.
Se utilizó para conocer las características de ese hormigón de recubrimiento,
si existían diferencias entre los distintos recipientes y qué sucedía con el paso
del tiempo y los sucesivos usos. Este análisis fue complementado con el uso
del esclerómetro de martillo para conocer la dureza superficial y cómo
evolucionaba en las distintas situaciones.
5.1. Permeabilidad al aire
Los valores obtenidos luego del ensayo a los recipientes con el
permeabilímetro PermeaTORR se encuentran dentro de los límites esperados
según la bibliografía consultada, tanto en recipientes franceses como
argentinos, usados o sin uso (Ebensperger, 2010; Luco, 2010; Torrent, 2016;
SIA 262/1:2013 Anexo-E; entre otros). No existieron valores atípicos,
exceptuando la cara externa de la madera. Como no fueron encontrados
trabajos que determinen un valor de kT para la madera del roble de las
barricas, no se pudieron constatar los valores obtenidos. Si bien es sabido que
la madera utilizada para construir barricas posee una alta porosidad (0,5), esta
58
explica directamente sólo la permeabilidad longitudinal (Álverez-Antolín,
2015). En cuanto al intercambio entre el vino y el aire exterior nos preocupa
la permeabilidad transversal, que es entre 50 y 200 veces más pequeña
(Cacho, 2009; Ojeda, 2012). A pesar de la baja permeabilidad en comparación
a otras maderas, se esperaban valores muy superiores a los conocidos del
hormigón.
5.1.1. Barricas y hormigón
El alto valor de la permeabilidad en la cara externa de la madera, en
contraposición al bajo valor obtenido en la interna, demuestra que existió un
proceso de obturación de los capilares del lado interno de la barrica. Según la
bibliografía analizada esto es completamente previsible, habiéndose
encontrado valores hasta 3 veces inferiores de oxígeno en vino en barricas
usadas con respecto a las nuevas en las que no existió contacto con vino
(Vivas, 1995; Vivas y Glories, 1993; Prillinger, 1965). Este proceso es debido
a la colmatación de la madera con sales de tartrato (Álamo y Nevares, 2012).
Con tres a cinco años de uso las maderas estudiadas por Vivas y
Glories (1997) obtuvieron una tasa de transferencia de oxígeno de 0,8
mg/mes.L. Este proceso está definido por una serie de fenómenos que
determinan la mayor o menor entrada de oxígeno. Cuando comienza el
período de crianza, las barricas se encuentran llenas, estas comienzan a
evaporar agua y alcohol. Esto genera vacío dentro del recipiente, de hasta
unos 175 mbar en barricas cerradas herméticamente (Peterson, 1976;
Moutounet et al, 1998). Se descubrió que el tapón influye directamente en la
59
oxigenación del vino en un 21%, las uniones en un 63% y la madera en un
16% (Vivas y Glories, 1997). Esto surge a causa del vacío generado por el
tipo de tapón, las barricas se contraen, generando espacio entre las duelas,
lo que aumenta el ingreso de oxígeno. Estos autores concluyen entonces en
que no es tan influyente la permeabilidad de la madera en sí, en cuanto al
oxígeno aportado al vino, sino el material del tapón y cómo este fue colocado.
Para tapones de madera obtuvieron una tasa de 8 mg/L.año, para tapones de
silicona: 45 mg/L.año y para la boca de la barrica abierta: 36 mg/L.año.
La madera de roble de barrica analizada en este trabajo es de similares
características a las mencionadas anteriormente. Si bien los valores de
permeabilidad de dichas maderas no presentaron diferencias significativas
con las caras internas de los distintos hormigones, no fue posible realizar una
comparación directa entre la tasa de transferencia de oxígeno en barricas y
los valores de permeabilidad en los ovoides de hormigón. Aunque es cierto
que existe el mismo proceso de evaporación de líquido que genera vacío en
los huevos de hormigón, pero no existen trabajos que hayan conseguido
mensurar como afecta ese vacío al intercambio gaseoso.
5.1.2. Lugar de origen de los ovoides
Luego, agrupando los recipientes de hormigón, diferenciando a los
provenientes de Francia y de Mendoza, el análisis estadístico no encontró
diferencias significativas. Los recipientes franceses y mendocinos
presentaron medias semejantes que demuestran la buena calidad del
hormigón de ambas. Tampoco se encontraron zonas dañadas como fisuras o
60
juntas frías en las paredes de los ovoides, ya que según la bibliografía
deberían presentarse mediciones con permeabilidad muy alta o superior
(Luco et al, 2010), mayores a 1,33, para la transformación aplicada en este
trabajo.
Si bien el acabado final de la superficie de los ovoides no es similar, no
podemos afirmar que exista diferencia en cuanto a la calidad del material ni a
la permeabilidad entre los recipientes de los distintos países estudiados.
Por ende en cuanto a fines enológicos, la permeabilidad al aire se
comporta similar en ambos recipientes. Generando, en teoría, los mismos
valores de vacío, aportando parecidas cantidades de oxígeno al líquido que
contienen.
Los ovoides franceses, según los fabricantes (Nomblot), son realizados
en una sola pieza. Los mendocinos en dos, una superior y otra inferior (figura
29).
Figura 29. Huevos argentinos en proceso de fabricación. Mendoza, Argentina. Fotografía
propia.
61
Hubiese sido interesante poder medir la permeabilidad en la unión de
las dos piezas, pero a causa de la curvatura, tanto interior como exterior, fue
imposible lograr que el permeabilímetro consiguiera adherirse. Esto podría
realizarse construyendo una celda especial. Se supone igualmente que no
existe ingreso de gases debido a la junta de resina epoxi cubierta por fajas de
cemento en las caras externas e internas.
5.1.3. Cambios en la permeabilidad debidos al uso
Los recipientes estudiados en este trabajo fueron fabricados en
diferentes años. Los 5 primeros en 2012 (franceses y argentinos), uno en 2013
(argentino) y dos en 2015 sin uso (argentinos).
Cuando analizamos la permeabilidad de la cara interna de los
recipientes argentinos observamos que los valores aumentan levemente con
las reiteradas vendimias. En las caras internas de los recipientes usados
estudiados se han encontrado gran cantidad de sales de tartrato, lo cual
parece no influir en la permeabilidad.
Los resultados podrían estar siendo ocasionados por el ataque de
medios acuosos ácidos a la pared del ovoide. El deterioro que los ácidos
provocan en el hormigón es fundamentalmente el resultado de una reacción
entre estos compuestos químicos y el hidróxido de calcio del cemento pórtland
hidratado. En la mayoría de los casos, la reacción química da por resultado la
formación de compuestos de calcio solubles en agua que posteriormente son
lixiviados por las soluciones acuosas. Este proceso llamado lixiviación se trata
62
de una lenta disolución de los productos de hidratación del concreto (Ekström,
2001), el cual podría estar ocurriendo debido al ``curado´´ de los ovoides que
se realiza mediante baños de ácido tartárico una vez al año y durante el
contacto directo con el vino por aproximadamente 9 meses al año. Si bien no
se llega a percibir daño en el hormigón de recubrimiento de la cara interna, se
supone cierto balance entre la colmatación de los poros debido a las sales de
tartrato y la lixiviación. Este último proceso en un principio tiende a colmatar
los poros debido a la disolución de bases como Ca(OH)2 y su posterior
cristalización (Hearn y Morley, 1997). Pero tratándose de un medio ácido en
el cual el hormigón se encuentra embebido, tanto durante el curado como en
la crianza del vino, el proceso de disolución continúa, aumentando muy
lentamente la permeabilidad de la pared interna del ovoide (figura 18).
5.1.4. Diferencias encontradas entre las caras internas y externas
El análisis estadístico concluyó en que existe una diferencia
significativa entre las caras externas e internas. Hallando a las externas con
superior permeabilidad tanto en recipientes nuevos como usados (22%). El
resultado podría provenir del proceso de fabricación de los recipientes. Del
curado del concreto dentro del encofrado, formando poros capilares por la
evaporación del agua utilizada en la preparación de la mezcla.
El encofrado en los huevos argentinos, como ya se mencionó, se
realiza por separado, parte superior e inferior. La carga del hormigón se
realiza con las caras externas hacia arriba, luego el molde externo es retirado.
63
Este proceso podría estar generando una mayor capilaridad por secado del
agua, generando esa diferencia entre la capilaridad del lado interno y externo.
Otro factor posible sería la evaporación de agua de los poros en la cara
externa, expuesta al aire seco de Mendoza, en contraposición a la cara interna
en contacto con líquidos.Dicha evaporación abre nuevas vías al transporte de
gas durante el ensayo, conduciendo a una mayor permeabilidad medida.
5.2. Dureza superficial
Las mediciones de dureza superficial realizadas con el esclerómetro de
Schmidt aportaron valiosos resultados. Los mismos se encontraron dentro de
los valores establecidos por la bibliografía (Malhotra y Carino, 2003, IRAM
1694; ASTM C 805; Miretti et al, 1998; Proceq, 2011; Proceq 2016; entre
otros).
5.2.1. Diferencias debidas al uso
Los recipientes argentinos, tanto los usados como los nuevos fueron
realizados con el mismo tipo de cemento. Esto permite realizar una
comparación válida en cuanto a las diferencias surgidas por el uso. El análisis
demostró una diferencia significativa entre los usados y los nuevos. La dureza
superficial aumentó progresivamente tanto en la cara externa (11%) como en
64
la interna (22%). Este aumento puede estar influenciado en ambas caras por
procesos de reducción del tamaño de los poros (da Silva et al, 2002).
El aumento de la dureza en la cara externa podría provenir de una
pequeña capa de carbonatación. La carbonatación en el concreto es la
pérdida de pH que ocurre cuando el dióxido de carbono atmosférico reacciona
con la humedad dentro de los poros del concreto y convierte el hidróxido de
calcio a carbonato de calcio (Montani, 2000). Según el fabricante del
esclerómetro con una profundidad de carbonatación de sólo 1 mm el
instrumento puede sobreestimar la dureza superficial en hasta un 10%
(Proceq, 2006).
En cuanto al aumento en la dureza superficial en la cara interna, esta
podría estar siendo ocasionada por la colmatación de los poros. En este caso
podría ser a causa del depósito de sales de tartrato que una vez cristalizadas
dentro de los poros, aumenten el valor de rebote.
5.2.2. Lugar de origen
En cuanto a las diferencias entre los ovoides pertenecientes a Francia
y a Mendoza, se encontraron diferencias significativas. Los recipientes
argentinos poseen en media una dureza superficial más alta que los
franceses. Siendo recipientes con la misma cantidad de usos, esta diferencia
puede provenir del proceso de fabricación, del tipo de hormigón utilizado, del
tipo de curado de la mezcla, de los aditivos, etc.
65
5.2.3. Diferencias entre las caras internas y externas
En cuanto a la comparación de las caras internas y externas de los
recipientes se llegaron a resultados diferentes. Existe una mayor dureza en
las caras externas de los ovoides argentinos, tanto usados como nuevos; y
una mayor dureza en las caras internas de los ovoides franceses. Estos
resultados son llamativos, ya que el uso de los recipientes demostró no
modificar la relación entre la cara interna y externa de los argentinos. Por ende
se supone que estas diferencias provienen de la fabricación de los ovoides en
cada país.
5.3. Correlación entre dureza superficial y permeabilidad al aire
No se han encontrado correlaciones de este tipo realizadas en trabajos
anteriores. Sin embargo, sí fueron halladas: (i) correlaciones entre
permeabilidad kT vs resistencia a la compresión (Moro y Torrent, 2016); y
entre (ii) resistencia a la compresión vs valor de rebote R (Proceq, 2011). Si
se tiene en cuenta que existe una muy buena correlación en ambos casos,
podría establecerse una comparación entre el valor de rebote y la
permeabilidad.
La relación entre la resistencia a la compresión y el valor de rebote R
ha sido muy estudiada, ya que esta correlación sirve a la utilización del
esclerómetro como medidor in situ y no destructivo de la resistencia a la
compresión (figura 30).
66
Figura 30. Curvas de conversión basadas en la resistencia a la compresión promedio de un
cilindro y el valor de rebote R (Proceq, 2011).
Por otra parte, en estudios recientes realizados en los laboratorios
suizos de Holcim y SUPSI, se encontró una buena correlación entre la
resistencia a la compresión y el valor kT.
Figura 31. Curva de correlación entre kT y Resistencia a la compresión (Moro y Torrent,
2016).
Finalmente podría establecerse una correlación entre kT y R.
Resultando en que el valor de rebote R tiende a aumentar a medida que
1,E-19
1,E-18
1,E-17
1,E-16
1,E-15
20 30 40 50 60 70 80
kT(m
²)
Resistencia a la compresión (MPa)
67
disminuye el valor kT, se trata de una correlación negativa. Mientras que la
correlación obtenida de los valores de este trabajo es opuesta, positiva (figura
32). El valor de rebote y el kT aumentan en conjunto (figura 27). Esta
diferencia puede deberse a modificaciones en la dureza superficial de la pared
del huevo con los sucesivos usos, como ya se ha mencionado en el punto
5.2.1.
Figura 32. Curva de correlación entre dureza superficial y permeabilidad, y línea de
correlación obtenida en este trabajo. Elaboración propia.
30
35
40
45
50
55
0,60 0,80 1,00 1,20 1,40
Dure
za S
uperf
icia
l (N
/mm
2)
Permeabilidad (m2)
BibliografíaEnsayo
68
6. Conclusiones
69
6. Conclusiones
Permeabilidad
1. El permeabilímetro PermeaTORR es efectivo para mensurar y
comparar la permeabilidad de hormigones con sales, como tartratos,
adheridas a su superficie.
2. El permeabilímetro consigue medir correctamente maderas con baja
permeabilidad.
3. La permeabilidad de los recipientes franceses y argentinos no presenta
diferencias significativas entre sí.
4. Con los sucesivos usos, la permeabilidad de los huevos de hormigón
aumenta. Este aumento es gradual y no parece comprometer a la estructura
del ovoide. Esta tendencia es importante para la práctica enológica ya que, en
contraposición a la madera, los ovoides prometen una notable mayor vida útil
con respecto a la capacidad de brindar una posible micro-oxigenación.
5. Entre maderas y ovoides con 3 usos no existe diferencia significativa
en cuanto a los valores de permeabilidad. Este resultado abre las puertas a
una serie de interrogantes: cuánto vacío es generado en los ovoides durante
el proceso de crianza del vino, cuánto oxígeno pasa efectivamente al líquido
una vez logrado ese vacío, etc. Además permite concluir que, al igual que en
las barricas de madera, en los recipientes de hormigón es fundamental el
70
cerrado hermético de los mismos para conseguir micro oxigenación a través
de las paredes.
6. En las caras externas de los recipientes cementícios se observó una
mayor permeabilidad que en las caras internas. Ya que esta diferencia existe
desde la fabricación, no representa un dato significativo.
Dureza superficial
7. El estudio de la dureza superficial demuestra que el uso reiterado de
los ovoides no genera debilitamiento en sus paredes.
8. La dureza superficial aumenta con el uso, tanto en la cara externa como
en la interna. Esto puede estar originándose por causa del depósito de
diferentes sustancias en los poros del hormigón.
9. Los ovoides franceses poseen mayor dureza superficial en la cara
interna y los mendocinos en la cara externa. Diferencia que podría provenir
del método de fabricación de cada uno.
71
7. Bibliografía
72
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