r» a
.2 Z2.fc>.
ANALES
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA
ARGENTINA
Director : Dr. ANDRES O. M. STOPPANI
JULIO-SEPTIEMBRE 1974 — Entregas I-XXI — TOMO CXCYXXX
SUMARIO
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N« 37
Pág
Emilio-L. Díaz, Lluvias y temperaturas relacionadas con los ciclos undecenales
del sol clasificados según polaridad de las manchas 3 .
Edilbkrto C. J. Talenti y Leonor R. de Vqttero, Estudio relacionado con la
presencia de cariofileno y humuleno en el aceite esencial de Pluchea sagittalis
(Lam.) Cabr 13
A, E. Charola y H. A. de Alderuccio, Estudio de la corrosión y pasivación
del hierro empotrado en probetas de morteros de cemento portland puros y
adicionados con. escorias granuladas de altos hornos . 23
E. A. Marinelli, S. Tomicich y M. A. Cardozo, Registrador analógico de
campo construido en la Universidad Nacional del Sur.. 33
Betty Kerllbñevich y Andrk Coche, Relajación de la difusión dinámica de la
luz en cristales líquidos nemáticós 41
BUENOS AIRES '
Avda. Santa Fe 1145
S.
19 7 4
SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Dr. Luis F. Leí oír
Dr. Selman Waksman
Dr. Florentino Ameghino f
Dr. Valentín Balbín f
Ing. Santiago E. Barabino f
Dr. Carlos Berg f
Dr. Germán Burmeister f
Ing. Enrique Butty \
Ing. Vicente Castro f
Ing. Enrique Chanourdie f
Dr. Carlos Darwin f
SOCIOS HONORARIOS
Dr. Alberto Einstein f
Dr. Enrique Ferri j
Dr. Angel Gallardo f
Dr. Benjamín A. Gould f
Dr. Cristóbal M. Hicken f
Dr. Eduardo L. Holmberg f
Dr. Bernardo A. Houssay |
Ing. Luis A. Huergo f
Ing. Eduardo Huergo f
Dr. Mario Isola f
Dr. Juan J. J. Kvle +
JUNTA DIRECTIVA
Dr. César Lomhroso f
Ing. Guillermo Marconi f
Dr. J. Mendizábal Tamborel f
Dr. Walter Nernst f
Dr. R. A. Phillippi f
Dr. Guillermo Rawson f
Dr. Alfredo Sordellif
Dr. Carlos Spegazzini <f
Dr. Pedro Visca f
Dr. Estanislao S. Zeballos |
Presidente Cap. de Navio (R.) Emilio L. Díaz
Vicepresidente ¿o Dr. Julio V. Uriburu
Vicepresidente \2° Dr. Jorge Comín
Secretario Ing. Agr. Ichiro Mi/.uno
Prosecretario Dr. Horacio E. Bosch
Tesorero Agrirn. Antonio' M. Saralegui
Bibliotecario Dr. Luis A. Santaló
Ing. Lucio R. Ballester
Ing. Eduardo Braun Cantilo
Ing. Augusto L. Bacquó
Dr. Benito S. Colqui
Ing. Agr. Milán J. Dimitri
Vocales Titulares .
Ing. Eitel Hernani Latiría
Ing. Agr. Enrique M. Sívori
Dr. Andrés O. M. Stoppani
Dr. César A. de la Vega
Vocales Suplentes
Dra. Sara Mabel Abecasis « Ing. Alberto H. Puppo
Cap. de Corb- (R) NéstorC. L. Granelli Dr. Jorge R. A. Vanossi
Dr. Carlos A. Márquez
Director de Anales : Andrés O. M. Stoppani
Revisores de Balances Anuales : Ing. Enrique G. E. Clausen y Cont. Publ. Nao. Jesús Vázquez Ger
SECCIONES DEL INTERIOR
Comisión Directiva
Sección San Juan :
Presidente : Doctor Indalecio Carmoua Ríos : Vi-
cepresidente : Profesor César H. Guerrero ;
Secretario Agrimensor Orlando A. De Sanctis
Aubone ; Tesorero : -Doctor Duilio S. Graffig-
na ; Vocales : Ingeniero Santiago S. Graffigna,
Ingeniero Fernando Yolponi, Doctor Emilio
Maurín Navarro, Doctor Antonio Aguilar :
Miembros suplentes : Enlg. Alberto Baistroc-
cbi, Ingeniero Jorge G. de Lúea, Doctor ear-
los U. Cesco, Ingeniero José B. Graffigna;
Revisores de cuentas : Ingeniero Enrique Gatti.
Contador Antonio de la Torre, Ingeniero Emi-
lio L. Romito. »
Sección Santa Fe :
Presidente : Doctor Argentino A. Bonetto ; Vice-
presidente : Doctor Ezio Emiliani ; Secretario :
Profesora Clarice T. Pignalberi de Hassan :
Tesorero : Ingeniero Químico Enrique A. Vira-
soro : Vocales : Ingeniero Químico Guiller-
mo Berraz e Ingeniero José M. Parera.
Sección La Plata :
Presidente : Ingeniero Roberto Diego Cotta ; Vice-
presidente : Ingeniero Camilo B. Rodríguez ;
Secretario: Doctor Luis M. Boggia : Prosecre-
tario: Ingeniero Horacio C. Albina; Tesorero.
Doctor Teodoro G. Krenkel ; Protesorero : In-
geniero Pedro Diego Jensen ; Vocales : Dootor
Max Birabén, Doctor Homero Bibiloni, Doctor
Jorge J. Ronco, Doctor Rodolfo Disalvo, Doc-
tora Ives L. Danna, Ingeniero Aaron Beilin-
son e Ingeniero José G. Romano Yalour.
Sección Mendoza :
Presidente : Doctor Sergio Ignacio Vernier ; Vice-
presidente : -Doctor Julio Enrique Cantón ;
Secretario : Doctor Raúl Sluckich ; Tesorero :
Doctor José Roberto Morales : Protesorero :
Doctora Iris Ferrari de Miri ; Prosecretario :
Licenciado Humberto N. Najurieta ; Vocales :
Ingeniero Luis Orlando Melis, Ingeniero Sal-
vador Castro, Doctor Jorge R. Suárez, Doctor
Fabio L. Sacerdote, Profesor Diego F. Pró,
Profesor Miguel Marzo.
Impreso en Imprenta Coni S.A.C.I.F.I., Perú 684, Buenos Aires, República Argentina
ANALES
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA
ARGENTINA
Director : Dr. ANDRES O, M. STOPPANI
TOMO CXC VIII
BUENOS AIRES
Avda. Santa Fe 1145
MIEMBROS PROTECTORES
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
COMISION NACIONAL DE ESTUDIOS GEO-HELIOFISICOS
COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL (INTI)
SERVICIOS ELECTRICOS DEL GRAN BUENOS AIRES
YACIMIENTOS PETROLIFEROS FISCALES
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS. N° 37
LLUVIAS Y TEMPERATURAS RELACIONADAS
CON LOS CICLOS UNDECENALES DEL SOL CLASIFICADOS
SEGUN POLARIDAD DE LAS MANCHAS
Por EMILIO L. DIAZ
RESUMEN
Los ciclos, clasificados en función de la distinta distribución de la polaridad de las man-
chas, se denominaron A y B. Se definió como año cero aquel de mínimo número de manchas.
Las precipitaciones y las temperaturas anuales del aire en superficie se promediaron, para
cada año, y se computaron las anomalías relativas. Resultados: las precipitaciones medias
anuales y las temperaturas, presentan diferencias, para cada lugar, segíin el ciclo de que se
trate; ambas variables tienden a mostrar una evolución inversa en cada tipo de ciclo aun-
que no de manera simétrica; las cifras de los Acumulativos son más demostrativas. En la
Argentina, al oriente de los Andes, los ciclos A son entre 4°/0 y 8°/0 más lluviosos que los B,
y unos 0,3 °C más frios en ol oeste argentino; los efectos relacionados con los ciclos A y B
se asocian, al menos en Sud América, con la estacionalidad de las lluvias (en Río de Janeiro,
por ejemplo, de diciembre a abril llueve un 18% menos durante los ciclos A que durante
los B); las verificaciones efectuadas fraccionando en dos épocas los datos de estaciones
europeas con largos registros, muestran que las oscilaciones en oposición, y también las
diferencias de las medias entre tipos de ciclos se mantienen.
ABSTRACT
Eleven year solar cycles are designated A and B accordingly to their spots polarity.
Year of minimun spot number was defined as year zero. Precipitation and temperature
were averaged for eacli successive year and relative anomalies computed. Results: annual
mean precipitation and temperature show diflerences, depending on place and cycle; both
variables show a reversed evolution for cycles A and B, although uot necessarily symme-
trical; in Argentina, cycles A are between 4°/0 and 8°/0 rainier than B, and also around
0,3 °C cooler in the west; efíects related to cycles A and B are associated, at least in South
America, with precipitation seasonality (in Rio de Janeiro, from december to abril, cycle A
rains are 18°/0 less than those of B) ; verifications based ou fractioning in two epochs the
data of some european stations of long enough records show persistence, both that of rever-
sed evolution of rain and temperature and that of difference of means also.
El trabajo tuvo por objeto investigar las relaciones entre las precipitaciones
y las temperaturas del aire en superficie, y los ciclos undecenales del Sol, en
función de la distribución de la polaridad magnética en los grupos de manchas.
Dicha polaridad se mantiene, en cada hemisferio solar, durante cada ciclo.
4
anales de la sociedad científica argentina
invirtiéndose al siguiente (Bosler, Jean, Cours cTAstronomie , t. III, Astrophy-
sique , 1928, pág. 280) , con lo cual los ciclos, considerados alternadamente, resul-
tan similares en cuanto a polaridad de las manchas.
El análisis que sigue se refiere principalmente a Sudamériea. si bien se
dan datos para otros lugares del mundo.
1. Aclaraciones y método de trabajo
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
Los ciclos solares fueron denominados A y B. Se definieron como
ciclos A aquellos con polaridad norte, en los grupos de manchas, ubi-
cada hacia el oeste en el hemisferio norte del Sol; los ciclos B se
vinculan a polaridad norte hacia el este (ver Abetti. Giorgio, “El Sol",
págs. 157 a 159).
Como año 0 de cada ciclo se tomó aquel de mínima actividad en cuanto
a manchas. Corresponden al ciclo A los períodos que comenzaron
(año 0) en 1755, 1775, 1798, 1823, 1843, 1867, 1889, 1913, 1933 y 1954;
se clasificaron como B los iniciados en 1766, 1784, 1810, 1833, 1856,
1878, 1901, 1923, 1944 y 1964.
Bajo el término “lluvias” deben entenderse las precipitaciones.
Tanto en cuanto a la lluvia como en cuanto a las temperaturas, para
cada estación utilizada se promediaron los valores correspondientes a
cada uno de los años del ciclo solar, desde el año 0 hasta el 11°. La
media de cada conjunto de ciclos A, o B. se tomó entre los años 0 y
10° inclusive, a fin de no repetir observaciones entre conjuntos de ciclos.
Las anomalías (An.) correspondientes a cada uno de los años, se com-
putaron haciendo la diferencia entre el promedio de cada año y la
media general, calculada en base al total de años de observación (es
decir incluyendo ambos ciclos).
Con el objeto de hacer comparables las cifras, se determinaron las
anomalías relativas (An. reí.), esto es las anomalías expresadas en
función del desvío aritmético medio (D) de los valores anuales indivi-
duales. Es decir que An. reí. : An./D.
Los porcentajes de las precipitaciones lian sido calculados en base a
las precipitaciones de los ciclos B, mediante la expresión 100
Para las estaciones sudamericanas (23 en total, Cuadro 1) se determi-
naron, asimismo, los coeficientes de correlación entre ciclos A y B,
correspondientes a las An. reí. y a los Acumulativos de dichas anoma-
lías relativas (Acumul. An. reí.), tanto para las lluvias como para las
temperaturas. Para otras estaciones del mundo (18 en total, no se acom-
paña cuadro) sólo se calcularon las correlaciones de los Acumul. An. reí.
Las correlaciones entre An. reí. fueron computadas en base a los desvíos
respecto de la media general, en cambio, para los Acumulativos el
coeficiente se obtuvo de manera directa, utilizando sus valores. El
cálculo efectuado tomando los apartamientos de los Acumulativos, refe-
ridos a la media de los mismos en cada conjunto de ciclos (A o B),
coincide con los anteriores en general, aún cuando con magnitudes
lógicamente algo menores.
CUADRO 1. — Lluvias y temperaturas anuales relacionadas con los ciclos undecenales del sol clasificados segdn la polaridad de las manchas (ciclos A y B)
Sud América
LLUVIAS Y TEMPERATURAS RELACIONADAS CON LOS CICLOS UNDECENALES
fc £
(M N LO 00
t- O 05 00
00 o 05
© h © oo
O o o o
I I + I
05 05 t*
o cq <M
cT o O o
I + + +
O Cq Cq
^h © © i-i
O O
+ +
o r"1 <75 O
j o o co
líi' CO 00 co
Cq r-H i— I
O t"
00 05
io cq oo o
<M <M 1-H rH
I % I
I <=>
I
o
+
© cq cq © © ©
LO © t- o © o
« 05 O Tf (O 00
00 00 05 05 <M 00
o o o o o o
IIIIM
oo cq CO t- LO O
t- t- O lO 00 E-
O o
I I
■r I
LO t- 00 00 00 co
O H O H ^
o o o o o o
I I I I J I
t-GocqcooLoooo5
©cqocqcqco©©
©©©©©©>©©
I I I I I I I +
o © o
I + I
<M 1— I iH
M H co
o cT ©
I I I
00 © 00 00 rH ©
H O h O IM M
o © © o © ©
+ I I+ +
LO CO
^ co
cq © -^ co
cq cq oí cq
co 05 05 t- LO LO
o
^ I
o
rH © cq
co © o
^ co
LO ©
t I
00Q000©©O5lf5O3
« « to 05 o IÍJ H t' |
©©©©t-LOLO©
© © r* © oo
t- © 00 CO LO
CO w © T#
05H’-icot’t'©t'cqH
00t-CqO50OO3O5O5HCO
cq _
L- O
©©cq i co^coioo^©
©1-H |t-^©o©00©
00 © 00 co
e- cq © ©
00 © ©
© © 1-H
co © 00 00 00
co © cq oo oo
©©©©©©oo©©oo©o©
+ + I I I
I M I I l + l
cq cq
co
O © © © ©
I + + + I
© co © © ©
© o ^ in co
o © © © © ©
I I + I + I
CO LO
© ©
© ©
I I
lo cq t— © © i-H e—
© © 00 © 1-H © ©
+ I
LOcqOOOr)ilí3H
i-h^Hh#,-h^co©io
I I++I++I I+ + + +
© i-H © lo cq © oo
| 05 m io co co
+ + I I I I +
LO © 00 CO LO oo LO
© lo ^ cq os oo h
LO co 1-1 HÍH CO 1-H 1-H
t'- 05 t—
© -rjí
© ©
© cq io i-H ©
cq oo oo oc cq
LO CO © © H LO
CO co 00 © © 1-H
E- LO r* oo © ©
lo co o cq h* cq
t~H#©H*©©©cqco
©T-HOOLO©©<MOOLO
i-Hi-HC5LOCqt~tr-i-HLO
t- © -^1
© i# cq
iH © rH
cq ©
oc ©
1-H ©
© ©
-^ © r-l
CO O Hí
cq ^ e— ©
CO LO © 00
co © CO H#
® '<3
'H "5 « 1.8
o ^ Ph
© o
Ph O Ph gC
— - -i a
>8 a
o o
o o
es re •-
* ™ -H
o r2 ce
t s 5
<3
pp
ti
© o
S bC
c ai
v-3 =3
r: — :r
c _ r?
o §
©
© t-
<3
O oo t-j oui O
(1) Datos dudosos en las temperaturas.
6
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
1.10. El disponer de varias estaciones europeas con registros largos (algunas
desde 1764) permitió fraccionar sus datos en dos épocas y comparar
los resultados obtenidos en cada una de ellas (ver 2.1.8. y 2.2.8.).
2. Resultados
2.1. Lluvias
2.1.1. Las precipitaciones anuales medias suelen diferir, en cada lugar, según
el tipo de ciclo de que se trate. Así, por ejemplo (ciclos A/ciclos B.
mm), las cifras son: para Roma (It.) : 814/784; Omaha (E.U.) : 680/
743; Djakarta (Indonesia) : 1819/1746; Sydney (Australia) : 1255 1143;
Lagos (Nigeria) : 1827/1706.
2.1.2. En algunos lugares los desvíos de las lluvias respecto de la media ge-
neral, para ciertos años correlativos de los ciclos solares, tienden a ser
inversos entre sí. Por ejemplo, Córdoba (Ar.) (promedios de cinco
ciclos cada uno): años 69: ciclos A, An. : 4-128 mm; ciclos B, An. :
— 102 mm.
2.1.3. Si bien las lluvias frecuentemente oscilan de manera opuesta en los
ciclos A y B (fig. 1), ello no implica que las oscilaciones sean necesa-
riamente simétricas. Esto se refleja en los valores de los coeficientes
de correlación, según se los compute fundados en las An. reí. o en los
Acumulativos de dichas anomalías (incidencia aditiva de la diferencia
entre las medias de los ciclos y la media general) ; así Bahía Blanca
arroja coeficientes de -0,46 y -0,88 respectivamente.
2.1.4. El análisis de los porcentajes de exceso o defecto de las precipitaciones
anuales de los ciclos A, respecto de los B, indica (fig. 2) sugiriendo
algún efecto de la Cordillera, que al oriente de los Andes, en la Ar-
gentina, los primeros son entre 4 % y 8 % más lluviosos que los se-
gundos, en tanto la costa chilena, por el contrario, presenta defectos
LLUVIAS Y TEMPERATURAS RELACIONADAS CON LOS CICLOS UNDECENALES
del orden del 5 %, defectos que llegan a más del 8 % en el altiplano
boliviano. En la zona de San Pablo-Río de Janeiro los ciclos A son
entre 8% y 10% menos lluviosos que los ciclos B.
2.1.5. El cómputo de los Acumulativos de las An. reí. y su representación
sinóptica, tienden a mostrar, en diversas áreas geográficas, una evolu-
ción inversa en los ciclos A y B, con núcleos en las zonas Río de Ja-
neiro-San Pablo, altiplano boliviano, centro-oeste argentino, y al oriente
de Santa Cruz.
2.1.6. En el Cuadro 2 se ofrece un análisis por áreas geográficas (San Pablo-
Río de Janeiro, Córdoba-Buenos Aires-Bahía Blanca, y Santiago-Co-
quimbo), tanto del promedio de las An. reí. como de la marcha de los
Acumulativos a través de los años, en ambos ciclos. En la fig. 3 se
han volcado, para más fácil interpretación, los valores sin reducir
del área Córdoba-Buenos Aires-Bahía Blanca.
2.1.7. El estudio de las lluvias mensuales, practicado para la pampa húmeda
argentina, Río de Janeiro, Santiago y Punta Arenas (cuadro no inclui-
do) acusa vinculación del efecto de los ciclos solares con la estado-
nalidad de las lluvias. Así, en Río de Janeiro, fig. 4, de diciembre a
abril llueve un 18 % menos durante los ciclos A que durante los ciclos
B (— 133 nuil en los cinco meses); en la pampa húmeda (promedio
de Córdoba 1, Buenos Aires y Concordia) , de enero a abril la evolución
es opuesta, en los A llueve un 13 % más que en los ciclos B ( -|- 49 mm) .
En Santiago, con un régimen invernal de precipitaciones, de junio a
agosto los ciclos A son un 12 % menos lluviosos que los B ; Punta
Arenas, con estacionalidad menos marcada, acusa de marzo a junio
una escasez del 14 % en los A con relación a los B. En Viena (Austria)
(1843-1960), de junio a octubre (verano y otoño) llueve un 9 % más
en los ciclos A que en los B.
2.1.8. Las comprobaciones realizadas fraccionando los datos de estaciones
dotadas de largos registros de precipitaciones (Edimburgo, Milán y
Roma), muestran que las oscilaciones en oposición (acumulativos), y
también las diferencias de precipitación media entre tipos de ciclos,
se mantienen (p. ej. Edimburgo 1770-1867, r — - 0,99 y A — B — —48
mm; 1867-1960, r = - 0,89 y A — B — — 30; Roma 1782-1867, r =
- 0,63 y A - B =+ 15, 1867-1960, r = - 0,83 y A — B i +41). Las
correlaciones entre los Acumulativos de los ciclos homónimos de ambos
períodos tienden a ser positivas pero no de gran magnitud.
2.2. Temperaturas
2.2.1. Las temperaturas anuales medias del aire en superficie también suelen
anotar diferencias para cada lugar, según el ciclo de que se trate. Tal
los casos (ciclos A/ciclos B, °C) de Sydney (Australia) : 17.52/17.32
(102 años de observaciones) ; Wellington (N. Z.) : 12,89/12.62 (97 años) ;
Stikkisholmur (Islandia) : 3.83/3.66 (115 años) ; San Francisco (E.U.) :
13.21/12.99 (110 años); Roma (Italia): 15.39/15.53 (150 años).
En ubicación externa.
CUADRO 2. — Lluvias y temperaturas anuales relacionadas con los ciclos solares A y B, analizadas por áreas geográficas
ai
© O
e3 Id
i -
>
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
i oo
©
©
©
©
©
oo
©
©
o
©
o
t"
«
CO
© © ©
> ©
©
C—
©
©
©
©
©
i— t
©
—
—
QO
•*r
oo
oo
00
QC
o
© © ~
> ©
©
©
©
©"
©
©
cT
©
cT
©
©
©
©
o
©
©
©
©
— 1 © ©
1
1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + +
+
+ + +
t—
©
©
rH
©
©
©
©
©
©
O
©
©
©
©
© — ©
- ©
rH
©
OO
CO
t'-
'<3’
©
©
©
©
5o
©
t-
©
©
©
co
00 — < ©
3 ©
1
©
1
©
1
©
1
rH
1
1
7
7
7
©
1
©
1
©
1
©
1
7
7
©
1
©
1
7
7
1
*M — O
1 1 1
5 LO
©
(M
©
co
©
c o
©
00
©
oo
T © t-
> <M
©
00
—
O
©
©
lO
—
©
•*T
**
CD
c'j
oo
©
-H*
■«y
-y
© ©
5 ©
©
©
©
©
©
©
©
©
©
©
©
©
O
o
©
©
o
O
©
© © ©
1 1
+
+
+
+
1
i
1
+
+
1
+
+
1
+
+
+
1
+
+
1 1 1
0 ©
- t-
t—
©
©
-*
OO
©
©
©
©
©
©
©
©
CO
05
LO
©
©
©
©
00
co
O
Hf
00
co
©
©
©
oo
©
© © ©
3 ©
©
o'
©
©
©
©
©
©
©
o
©
©
©
©
©
©
©
©
© © ©
1 +
1
1
1
I
1
i
+
+
+
+
1
1
1
1
1
1
~f -r
1
1 + -1-
QO o
"'j' !—<
C'^ix^on>ooNO)
o o
+ I
O ri O O O o
+ + + + I I
o —
I I
o co 00 © © — I 05
i— 1 © © OO © © ©
1A lO CO
O CO 02
O O O
+ I I
i— i O O O i— i i— i *— i
I + + + + + +
OOX«XCON®HN|DiOO
TfloOOTíCO'fl'TrMOiTl.NM
oooooooooooo
+ | + + I I I I I I I +
COCOMlOt>
CO •*+ H © C-
O O O
I I +
O O O o o
1- + I + + +
30 (N C (M
h n a .t-
03 CO C- H _i 1—1
05 H ID CO QO 00 ©
O O O
© CO CO CO CO CO ©
+ + + + + + + + + + + +
00^c0^O-^C0Q0»Al0»O
N©hHin®mioc»(Ma
HHf(|Ci)CC|f|COCOW
I I I I I I I I I
T# M T)t
I I
00 <M © © ^ ©
O CO 00 © © CO r-1
O
CO C—
OOOOOOrHOOO
+++++++ I
o o
I I
r-lOOOOOOOOOOO
I I I + I I I I I I + I
©TH©CO^©©t'-<X>G5©T-l
00 o © ©
O TT © ■*3'
t» t » a io ío «
t- o OO CO rr ©
©©©©©©
I + + + + + + + + + + +
r- o 05 co t- oo
00 CO 30 co t~ rf
O o
+ !
O O O —I
lili
O ~ »-H —
lllll
ao QO
o
t» ci h a x ® ® c n
— ©coco© — r-©»
OOOOOOOOOOOO
I + .1 + I + + I I + I I
CC ©
CO O CO r* ©
© © tj< t* <M
oooooo©©©©©
III I + + I I I +
oxt-xo^Max®
OCTOCOhh'-icOWh
o O O © © O
I I + + II
o O © o © ©
+ + + + + +
C5C5C~©C5^05 — CO©©
eodoac-a^xoNn
f-s©©©©©©©©©©©
11 +
+ + + + I I I I I
»r#Hlí300ríN^
ocon^nncn
00 CM 30
© — ©
©©©©©©©©©©©
I + + I + I I +
I + +
O N N ffl N
T-H (M © 1-H T-I
© ©
+ I
-H©©©©©©©
I + I + I + + +
OHCq«T|(lOCDI>X030
LLUVIAS Y TEMPERATURAS RELACIONADAS CON LOS CICLOS UNDECENALAES 9
2.2.2. Como en las lluvias (2.1.2.) los desvíos de la temperatura respecto
de la media general, para determinados lugares y para ciertos años
correlativos de los ciclos solares, tienden a ser inversos entre sí. En
Buenos Aires, para el año 99 (promedios de cinco ciclos), en los A
la An. temp. = — 0.18° C, en los B, + 0,20° C.
2.2.3. Vale también la acotación (2.1.3.) hecha para las lluvias. Las osci-
laciones de sentido opuesto de la temperatura, en los ciclos A y B,
no implican, necesariamente, simetría. Si se toma a Goya a título de
muestra, resultan coeficientes de correlación de -0,18 para las An. reí.
y de -0,87 para los Acumulativos de las mismas (incidencia aditiva de
la diferencia entre las medias correspondientes a los ciclos y la media
general) .
2.2.4. Del estudio de las temperaturas surge (fig. 5) que al oriente de los
Andes los ciclos A son unos 0,3° C más fríos que los B en el centro,
oeste y noroeste argentinos, en tanto son más cálidos en la región sub-
antártica (+ 0,36° C).
2.2.5. Los Acumulativos de las An. reí. de las temperaturas señalan una mar-
cha inversa en los ciclos A y B, con núcleos en el centro-oeste argentino
(entre Mendoza y Salta) , Misiones y en el Pasaje de Drake.
2.2.6. En el Cuadro 2 podrán encontrarse las An. reí. promedio y sus Acumu-
lativos, correspondientes a las áreas geográficas Río de Janeiro-San
Pablo, Córdoba-Buenos Aires-Bahía Blanca y Santiago-Coquimbo. En
la fig. 6 se han trazado los Acumulativos de las anomalías, sin reducir,
del área Colonia Sarmiento-Punta Arenas.
2.2.7. El análisis de las temperaturas mensuales de Córdoba y Buenos Aires,
en cuanto a la ubicación del defecto de los ciclos A respecto de los B,
no mostró esquemas definidos, salvo un pico positivo en mayo y una
marcha paralela. En Punta Arenas, donde los ciclos A son 0,21° C
más calientes que los B, las diferencias más significativas aparecen en
invierno y primavera (+0,43°C promedio de junio a septiembre).
10
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
En Río de Janeiro (A — B: — 0,04° C) los ciclos A son más cálidos
que los B en verano y otoño y más frescos de junio a diciembre. En
Oreadas, las temperaturas de junio y julio de los ciclos A son supe-
riores en más de 1° C a las de los B, siendo en los A el mes más
frío el de agosto en lugar de julio. Todo ello sugiere, dada la época
del año, algún grado de influencia de fenómenos conexos que ocurri-
rían en el continente antártico o mar de Weddell.
2.2.8. En cuanto a la comparación de resultados obtenidos en distintas épocas,
las estaciones de Edimburgo, Roma y Viena, que disponen de registros
prolongados, indicaron que las oscilaciones en oposición (acumulati-
vos), y también las diferencias de temperaturas medias entre ciclos,
tienden a mantenerse a través del tiempo. En cuanto a la similitud
del curso de la temperatura en los ciclos homónimos de distintas épocas,
si bien para Edimbcrgo (1764-1867 con 1867-1960) la constatación fue
positiva (r = + 0,92 y -j- 0,91, para A y B, respectivamente) no re-
sultó así para Roma (1811-1878 con 1878-1960) ni para Viena (1775-
1867 con 1867-1960) cuyos coeficientes son negativos.
2.2.9. Un estudio adicional, eliminando la variación de la temperatura regis-
trada desde fines del siglo pasado, confirma en signo y orden de mag-
nitud lo expresado en este trabajo, al menos en Sudamérica y en
particular en el centro, oeste y noroeste argentino y en la región sub-
antártica.
Nota: Podrán encontrarse referencias vinculadas al tema en un trabajo de Newman,
James E., «Climatic Changes: some evidence and implications», Weatherwise, Bos-
ton, April 1971.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N° 37
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA
DE CARIOFILENO Y HUMULENO EN EL ACEITE ESENCIAL
DE «PLUCHEA SAGITTALIS » (LAM.) CABR. *
Por EDILBERTO C. J. TALENTI * Y LEONOR R. de VOTTERO *
RESUMEN
El aceite esencial de Pluchea saggitalis (Lara.) Cabr. ; («Lusera»), fue extraído por
solvente volátil inerte (éter de petróleo) y comparado con el obtenido anteriormente usando
la destilación por arrastre con vapor de agua. Ambas esencias, son prácticamente semejantes.
Se emplearon como técnicas de reconocimiento las siguientes : cromatografía de adsorción
sobre alúmina (Oxido de aluminio), cromatografía en fase gaseosa analítica y preparativa
y también la espectrometría en el infrarrojo.
Del estudio realizado, parecería surgir que en el caso del aceite esencial de la Pluchea
saggitalis , el cariofileno y el humulento, posiblemente se encontrarían como tales en la
planta y no provendrían de degradaciones de moléculas más complejas.
SUMMARY
The essential oil of Pluchea saggitalis (Lam.) Cabr., («Lusera»), was extracted with
an inert volatile solvent (petroleum ether) and compared with the one obtained by water
stean distillation. Both essences are practically similar.
The following determination techniques were used : Adsorption chromatography on
alumina (Aluminium oxide), analytical and preparative gas-liqnid chromatography and
I. R, spectrometry.
The conclusión seems to be that in the case of the essential oil of Pluchea saggitalis,
caryophyllene and humulene are actually present in the plant and they are not derived
from degradation of more complex molecules.
* Trabajo presentado en el « XI Congreso Latinoamericano de Química » celebrado en
Santiago de Chile del 5 al 11 de enero de 1972.
1 Investigador Adjunto de la Universidad Nacional del Litoral. Laboratorio de Investi-
gaciones « Dr. Gustavo Anselmo Fester». Departamento de Química Orgánica. Facultad de
Ingeniería Química. Santiago del Estero 2829, Santa Fe, Argentina.
2 Ayudante de Investigación del Departamento de Química Orgánica de la Universidad
Nacional del Litoral.
Trabajo finalizado en noviembre de 1971.
Entregado a la revista Anales de la Sociedad Científica Argentina en octubre de 1972.
12
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
INTRODUCCION
La Pluchea sagittalis (Lam.) Cabr. es una planta herbácea perteneciente a
la familia de las compuestas, con una altura comprendida entre 0,60 m y 1,80 m,
aunque se suelen encontrar plantas de mayor desarrollo. Crece en lugares hú-
medos y bajos, en bañados y esteros, principalmente en el noreste argentino,
pero también se la conoce en Uruguay, Paraguay y Brasil.
En la provincia de Entre Ríos es muy abundante y su empleo popular muy
difundido, ya que la infusión de sus hojas y tallos tiernos presenta propiedades
medicinales para los desarreglos intestinales, digestiones lentas y/o pesadas, etc.
Esta hierba también es conocida con los siguientes nombres científicos:
Gnaphalium suaveolens (Velloso), Conyza sagittalis (Lamarck), Louchanthera
sagittalis (Lessing), Pluchea quitoc (De Candolle), Pluchea ticediana (Hoo-
ker), Pluchea suaveolens (Velloso), etc. Los nombres comunes son, entre otros,
los siguientes: “Lusera”, “Lucero”, “Quitoque”, “Quitoco”, “Quitoc”, “Hierba
Lusera”, “Lucerilla”, “Yerba del Lucero”, “Yerba Lucera”, etc.
Cabe aclarar que con los últimos nombres no se la debe confundir con la
labiada Hyptis verticillata (Jacq.), la que también es conocida como “Yerba
del toro”, ni tampoco con la gramínea Cenchrus carolinianus muy extendida
en Córdoba y en San Luis y cuyos otros nombres vulgares son también “Lucero”,
“Lucerilla”, “Flechilla”, “Roseta”, “Rosetilla”, etc.
Las características botánicas de la Pluchea sagittalis (f 2, 3, 4, 5) y la com-
posición de su aceite esencial (6*7) lian sido también estudiados por otros inves.
tigadores. Asimismo, en un trabajo anterior (8) uno de los autores y sus cola-
boradores habían estudiado los aspectos ecológicos, taxo-morfológicos y anáto-
mo-bistológicos relativos al vegetal, como así también la investigación de la
composición química del aceite esencial de la Pluchea sagittalis.
En dicho estudio se habían encontrado entre otros compuestos dos hidro-
carburos sesquiterpénicos, cuya presencia natural en los vegetales y/o sus aceites
esenciales, aún no está bien dilucidada. Estos hidrocarburos sesquiterpénicos
son el cariofileno y el humuleno.
Glichitch R. y Naves Y. R. (9) señalan en sus trabajos sobre el aceite esen-
cial de las flores del ylang-ylang, que cuando dicho vegetal es sometido a una
extracción por solvente volátil inerte, rinde menor cantidad de esencia que
cuando se lo somete a una destilación por arrastre con vapor de agua. Esto
indicaría, señalan los mismos autores, que no todos los componentes volátiles
preexisten, sino por el contrario, que muchos de ellos se formarían por degra-
daciones de otras substancias más complejas durante la destilación por arrastre.
W. Treibs (10) encontró en la esencia de clavo de olor el epoxi-dihidroca-
riofileno y supuso que el hidrocarburo sería el que engendraría al óxido, por
lo cual le otorgó al cariofileno origen biológico. El mismo Y. R. Naves P1)
se opuso a Treibs, señalando que en el aceite esencial de clavo, el óxido de
cariofileno es un producto biológico, pero no así el cariofileno, el que se for-
maría de este precursor, durante la destilación por arrastre.
También Glichitch y Naves (12> 13) extienden la aseveración de que el cario-
fileno no es un producto natural, y sí lo es de degradaciones de moléculas más
complejas para sus estudios sobre la lavanda. De la misma manera, Hassels-
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA DE C ARIO FILEN O Y HUMULENO 13
tron, Hewitt, Konigsbacher y Ritte (14, 15) establecieron para la esencia de
pimienta negra que el cariofileno no es nn producto natural. En 1960, Na-
ves (1&) confirmó que el cariofileno no es un producto biológico en las esencias
de ylang-ylang, clavo de olor y lavanda. Más recientemente, en 1964, Naves y
Ardizio (17) confirmaron nuevamente que para la esencia de ylang-ylang, el
cariofileno se produce por degradaciones de substancias complejas y que lo
mismo sería para las esencias de clavo y pimienta negra.
Fig. 1. — Fórmulas del cariofileno y liumuleno
El objetivo de este trabajo es el de tratar de determinar en lo posible, si
en la esencia de Pluchea sagittalis (Lusera), el cariofileno y el humuleno po-
drían ser considerados productos biológicamente naturales o si provendrían
de substancias más complejas, las que se degradacían por efecto del calor y
del vapor de agua en la destilación por arrastre como lo sostienen Y. R. Naves
y otros investigadores.
En el trabajo anterior (op. cit. 8), el aceite esencial se había obtenido em-
pleando la destilación por arrastre con vapor de agua y se encontraron los si-
guientes componentes principales: d-alfa-pineno, canfeno, cineol, p-cimeno, lina-
lol, e-alcanfor, alfa-terpineol, borneol, cariofileno, humuleno, y la muy posi-
ble presencia de acetato de geranilo y geraniol, los que fueron identificados en
base a los índices de retención de Kováts para cromatografía en fase gaseosa.
Para que las substancias supuestamente generadoras de los terpenos no pu-
dieran contar ahora con los efectos del calor y del vapor de agua para posibles
hidrólisis degradativas u otras posibles transformaciones facilitadas por los
mismos, se utilizó para extraer la esencia, el método del solvente volátil inerte,
eligiéndose el éter de petróleo 60-80°, según lo aconsejado por E. Guenther (1®) .
PARTE EXPERIMENTAL
Obtención del aceite esencial: El material vegetal fue recolectado por per-
sonal perteneciente a la Dirección General de Recursos Naturales del Ministerio
de Agricultura y Ganadería de la provincia de Santa Fe, en la zona de la
Estación Experimental “Lorenzo Parodi”, en la cuña boscosa santafecina, Dis-
trito de Fortín Olmos, Departamento Vera de la provincia de Santa Fe, Ar-
gentina, en los primeros días del mes de marzo de 1971. El vegetal se encon-
traba en completo estado de floración y llegó a nuestro laboratorio unos 5-7
14
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
días después de su recolección, dejándoselo secar a la sombra, en capas del-
gadas, durante 18-20 días. Fueron tratados 6,96 kgs de material vegetal seco,
por el método del lecho sólido estacionario. Cada kilogramo del mismo se
sometió a la acción de 10 litros de éter de petróleo, usando el solvente fresco
en el material más agotado. El éter de petróleo 60-80° se eliminó por desti-
lación a presión reducida. Para ello se empleó una columna de fracciona-
miento tipo “Rechenberg”, de vidrio “Pyrex” de 50 cm de longitud por 3,2 cm
de diámetro interno, rellena con anillos de vidrio tipo Raschig de 5 por 5 mm.
En la parte superior se colocó un deflegmador para condensar el reflujo con
un largo útil de 12,5 cm y en el brazo lateral superior de la columna se encon-
traban el termómetro y la conexión para el manómetro. Para regularizar la
ebullición en el balón se empleó un tubo capilar por el que se hacía pasar
una corriente continua de anhídrido carbónico a fin de evitar posibles
oxidaciones.
Se comenzó con una presión de 190 torr. y una temperatura de 22° C. Los
últimos restos del solvente se eliminaron a 20 torr. con una temperatura de
26°. Las características del residuo son:
Aspecto pastoso, color pardo oscuro, olor alcanforáceo, intervalo de fusión
23-28°, n 4°° = 0,9536, d J,0? = 1,5116, rendimiento respecto al material vege-
tal seco 1,83 %. Este resinoide se destiló al vacío con corriente de anhídrido
carbónico obteniéndose dos fracciones, las que fueron analizadas por cromato-
grafía en fase gaseosa, comprobándose que la primera era más rica en produc-
tos livianos y la segunda en productos pesados. Posteriormente se aumentó el
vacío obteniéndose 1,024 g más de aceite esencial, el que también fue analizado
por cromatografía gaseosa mostrando un mayor enriquecimiento en productos
pesados. Las propiedades halladas fueron las siguientes:
Fracción 1: 23 torr., 44-58°, color amarillento, olor alcanforáceo,
df° = 0,9276, n 2¿° = 1,4790, [a] T = + 10,4°
Fracción 2: 1 torr., 28-72°, color amarillento, olor alcanforáceo,
d f° = 0,9382, n = 1,4874, [«] f = + 12,6°
Fracción 3: 3 x 10-1 torr., 62-66°, color amarillo oscuro, olor fuertemente
alcanforado, d f0 = 0,9478, n 2D°° = 1,4996, [a] J° = -f- 15,2°
El total de la esencia obtenida fue de 8,250 g y como en los análisis por
cromatografía gaseosa no mostraron diferenciaciones apreciables se unieron las
tres fracciones en una sola. Después de eliminar ácidos y fenoles por lavado
con solución acuosa de hidróxido de sodio al 5 %, la esencia fue nuevamente
analizada por cromatografía gaseosa. Los datos del cromatograma obtenido se
presentan en la tabla 1, mientras que la tabla 2 presenta el mismo análisis
para la esencia obtenida empleando la destilación por arrastre con vapor de
agua del trabajo anterior ( op . cit. 8).
Cromatografía en fase gaseosa: Aparato: Cromatógrafo para gases Perkin
Elmer modelo 116 T, con detector de conductividad térmica. Gas de arrastre:
Nitrógeno puro y seco, “4 bandas”, caudal 30 ml/min a temperatura de colum-
na, temperatura de trabajo 175° (isotérmico). Columnas analíticas: Tubos de
aluminio de 200 cm de longitud por 0,62 cm de diámetro exterior, doblados en
“W”. Se emplearon columnas colocadas en serie, totalizando 400 cm de longitud.
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA DE C ARIOFILEN O Y HUMULENO 15
Rellenos utilizados en las columnas cromato gráficas analíticas:
a ) Carbowax 20 M, Cario Erba al 15 % en peso sobre Chromosorb 44P”
silanizado, de Cario Erba, malla 70-80.
b) Grasa Apiezón 44L” de la A.B.I. Metropolitan Vickers & Co., al 15 %
en peso sobre 44Celite” B.D.H., 545, malla 70-80.
c) “Emulphor O.U.” de BASF A.G. al 15 °/o en peso sobre “Celite” 545,
B.D.H., malla 70-80.
d ) 44Hyprose S.P. 80”, de Cario Erba, al 15 % en peso sobre Chromosorb
44P” malla 70-80. La preparación de los distintos rellenos se efectuó
siguiendo la misma técnica descripta en un trabajo anterior (19).
TABLA 1
Cromatograma de la esencia completa de « Pluchea sagittalis* (Lam.) Cabr.
(Solvente inerte)
Cromatógrafo para gases Perkin Elmer 116 T, Detector a termistores
Gas portador : Nitrógeno 4 bandas a 30 ml/min.
Temperatura de trabajo : 175° (Isotérmico)
Longitud de columna : 400 cm. Diámetro de la columna : 0,6 cm.
Relleno : « Carbowax 20 M », al 15 °/0 en peso sobre Chromosorb « P »
Atenuación : x 1
Pico
Esencia de Pluchea sagittalis
completa
Sustancias patrones cromotografiadas en iguales
condiciones experimentales
registrado
tR mm
tR min
reí
tR
tR mm
tR min
.reí
*R
1
34,0
0,5
0,200
a-Pineno
34,0
8,5
0,200
2
40,0
10,0
0,236
Canfeno
40,0
10,0
0,236
3
46,4
11,7
0,276
—
—
—
—
4
53,2
13,3
0,314
—
—
—
—
5
60,0
15,0
0,354
Cineol
60,4
15,1
0 , 356
6
67,2
16,8
0,396
p-Cimeno
67,2
16,8
0,397
7
90,0
22,5
0,530
— -
—
¡ — |
—
8
107,6
26,9
0,634
—
—
—
—
9
130,0
32,5
0,766
Linalol
130,0
32,5
0,768
10
169,6
42,4
1,000
Alcanfor
169,4
42,3
1,000
11
186,0
46,5
1,096
—
—
—
—
12 .
224,0
56,0
1,320
Cariofileno
224,4
56,1
1,326
13. . .
243,6
60,9
1,436
a-Terpineol
243,2
60,8
1,437
14
260,4
65,1
1 ,535
Borneol
260,4
65,1
1,539
15
276,6
69,9
1,627
Humuleno
274,4
68,6
1,621
16.
300,0
75,0
1,768
Acetato de
300,4
75,1
1,775
Geranilo
17
365,2
91,3
2,153
Geraniol
366,0
9 L , 5
2,163
Sustancia de referencia : Alcanfor.
16
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
TABLA 2
Cromatograma de la esencia completa de « pluchea sagittalis» (Lam.) Cabr .
Extracción : Destilación por arrastre con vapor de agua
Idénticas condiciones que las indicadas en la Tabla 1
Pico
Esencia de Pluchea sagittalis
completa
Sustancias patrones cromatogratiadas en iguales
condiciones experimentales
registrado
t R mm
tu min
i. reí
tR
tR mm
tR min
trel
lR
1
34,0
8,5
0,200
«-Pineno
34,0
8,5
0,200
2.
40,0
10,0
0,236
Canfeno
40,0
10,0
0,237
3
46,8
11,8
0,277
—
—
—
—
4
53,6
13,4
0,316
—
—
—
—
5
60,4
15,1
0,356
Cineol
60,4
15,1
0,358
6
67,2
16,8
0,396
p-Cimeno
67,2
16,8
0,398
7
90,4
22,6
0,536
—
—
—
—
8
107,6
26,9
0,634
—
—
—
—
9. . . , . . .
130,0
32,5
0,766
Liualol
130,4
32,6
0,769
10
169,5
42,4
1,000
Alcanfor
169,4
42,3
1,000
11
186,4
46,6
1,097
—
—
—
—
12
224,0
56,0
1,320
Cariofileno
224,4
56,1
1,325
13
243,6
60,9
1,436
a-Terpiueol
243,6
60,9
1,437
14
260,4
65,1
1,535
Borneol
260,4
65,1
1 , 539
15
276,0
69,0
1,627
Humuleno
276,0
69,0
1,625
16
300,0
75,0
1,768
Acetato de
300,4
75,1
1,775
Geranilo
17
365,2
91,3
2,153
Geraniol
365,0
91 ,5
2,163
Sustancia de referencia : Alcanfor.
En ambos cromatogramas, la comparación de los tiempos de retención de
los diversos componentes de ambos aceites esenciales con el de otras substancias
utilizadas como patrones y cromatografiadas en idénticas condiciones, permitió
ubicar en un primer intento, a varios de dichos componentes.
Destilación por arrastre con vapor de agua del vegetal agotado: El material
vegetal agotado que había sido extraído con éter de petróleo, se dejó secar al
aire y luego se sometió a una destilación por arrastre con vapor de agua, no
obteniéndose esencia en forma directa. Las aguas de arrastre se sometieron a
una extracción con éter etílico libre de peróxidos, obteniéndose 0,148 g de
esencia, la que fue sometida a un análisis por cromatografía gaseosa, mostrando
los picos anteriores bastante disminuidos, lo que podría explicarse por las vola-
tilizaciones conjuntas del solvente y pérdidas en la destilación por arrastre.
Los picos correspondientes al cariofileno, alfa-terpineol, borneol y humuleno
estaban apenas insinuados, mientras que no era posible ubicar los picos 3, 4,
7, 8, y 11 (ver tabla 1).
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA DE CARIOFILENO Y HUMULENO 17
TABLA 3
Cromatografía de adsorción sobre alúmina del aceite esencial de «Pluchea saggittalis »
Fracción
Volumen (mi)
Eluente
Peso en gramos
Observaciones
1
180
E. P.
No dejó residuo
2
25
»
—
Vestigios
3
25
»
0,26
Residuo aceitoso
4 . . . . .
25
»
0,44
»
5
25
»
0,94
»
6
25
»
0,62
»
7
25
0,34
»
8
25
»
—
Vestigios
9
50
E. P. + B.
—
No dejó residuo
10 .
50
»
—
»
11
50
»
—
»
12
50
»
—
»
13.
50
B.
—
Vestigios
14
50
»
0,84
Residuo aceitoso
15
25
»
1,34
16
25
»
1,22
»
17
25
»
—
Vestigios
18
25
B. + Clor.
—
No dejó residuo
19
25
»
—
»
20
50
»
—
))
21
50
»
—
»
22
50
Clor.
—
Vestigios
23
50
»
0,26
Residuo aceitoso
24 .
25
»
0,40
»
25 . .
25
Clor. + A,
0,34
»
26
50
»
0,18
»
27
50
»
—
No dejó residuo
28
50
A.
—
»
29
50
»
—
»
30
50
A + MeOH
-
»
31
50
»
—
»
32
50
»
—
»
33
50
»
—
»
34
50
MeOH
—
»
35
50
»
-
»
36
50
»
—
»
37
150
»
»
E. P Eter de Petróleo
B Benceno
Clor Cloroformo
A Acetona
MeOH Metanol
18
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Destilación por arrastre con vapor de agua del residuo no destilable del
resinoide: El pequeño residuo de la destilación al vacío del resinoide fue
sometido a una destilación por arrastre con vapor de agua, no obteniéndose
esencia en forma directa. De las aguas de arrastre, se obtuvo por extracción
con éter etílico libre de piróxidos, una cantidad de substancia prácticamente
despreciable y muy viscosa, de color pardo y casi sin olor. Analizada por
cromatografía gaseosa, no mostró picos que podría pensarse sean debidos al
cariofileno, humuleno, isocariofileno ni óxido de cariofileno. El espectro I.R.
tampoco mostró estas substancias.
Cromatografía de adsorción. Fraccionamiento de la esencia en columna de
alúmina: Habiéndose comprobado que la cromatografía de adsorción sobre alú-
mina no produce, en las condiciones experimentales utilizadas, ninguna alte-
ración sobre los compuestos en estudio (cariofileno, humuleno. isocariofileno
y óxido de cariofileno) (20), y también ensayada por nosotros con el mismo
fin arribando al mismo resultado, se empleó la misma para separar los distin-
tos componentes del aceite esencial. Se usó para ello una columna de vidrio
“Pyrex” de 17 mm de diámetro interno por 1.250 mm de longitud.
Como eluentes fueron empleados los siguientes solventes: éter de petróleo
60-80°, benceno, cloroformo, acetona y metanol. Se pasaron por dicha columna
8,140 g de esencia completa libre de ácidos y fenoles, disuelta en 50 mi de éter
de petróleo (ver tabla 3).
Se recolectaron siete fracciones de 25 mi cada una, se les eliminó el solvente
y se analizaron separadamente por cromatografía gaseosa. Al no observarse
diferenciaciones muy apreciables, fueron reunidas en una única porción que
también fue sometida al análisis por cromatografía gaseosa y cuyo cromato-
grama se presenta en la tabla 4. De la misma manera, cada una de las frac-
ciones de la cromatografía de adsorción sobre alúmina fue analizada por cro-
matografía gaseosa. Como el principal objetivo de este estudio estaba centrado
en la posible presencia natural del cariofileno y humuleno, se prestó especial
atención a la fracción del cromatograma de la tabla 4, no tratando de indivi-
dualizar nuevos componentes en las restantes fracciones, sobre todo teniendo
en cuenta que en el trabajo anterior (op. cit. 8) habían sido individualizados
los considerados como principales.
Cromatografía en fase gaseosa preparativa : Se empleó el mismo equipo cro-
matográfico, pero se cambiaron las columnas analíticas por una columna pre-
parativa, Perkin Elmer de 267 cm de longitud por 2,55 cm de diámetro exterior.
El relleno era Carbowax 20 M al 20 % en peso sobre “Celite 545 B.D.H.”, malla
30-50. Para la recolección se usaron trampas de vidrio “Pyrex” en forma de
“IT”, con un ensanchamiento en su parte inferior, con 52 mm de longitud cada
rama, mientras que el diámetro interno de cada una es de 3 mm. Una de
las ramas termina en un estrecho capilar doblado hacia abajo y la otra se
une a la salida de la columna mediante un pico de jeringa hipodérmica.
Como substancia refrigerante se utilizó una mezcla de nieve carbónica y ace-
tona contenida en un termo. La porción cuyo cromatograma se presenta en
tabla 4, es la que se sometió a la cromatografía gaseosa preparativa, recogién-
dose solamente los picos que por sus tiempos de retención se supone sean
cariofileno y humuleno (picos 4 y 5 de la tabla 4). Se efectuaron cinco inyec-
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA DE CARIOFILENO Y HUMULENO 19
TABLA 4
Cromatograma gas-líquido de las fracciones 2 a 8 reunidas en una sola
de la cromatografía sobre la columna de alúmina
Idénticas condiciones que las indicadas en Tabla 1
Sustancias patrones croma tografiadas en iguales
Pico
registrado
tR mm
tR, min
f reí
tR
condiciones experimentales
tR mm
tR min
+ rel
WR
1
34,0
8,5
0,200
a-Pineno
34,0
8,5
0,200
2
40,0
10,0
0,236
Canfeno
40,0
10,0
0,236
3
67,2
16,8
0,396
p-Cimeno
67,2
16,8
0,396
—
—
—
—
Alcanfor
169,6
42,4
1,000
4
224,4
56,1
1,326
Cariofileno
224,4
56,1
1,326
5
276,0
69,0
1,627
Humuleno
276,0
69,0
1,627
Sustancia de referencia : Alcanfor.
ciones de 0,5 mi cada una y los picos recolectados presentaron las siguientes
propiedades físicas:
Cario fileno: d?0° = 0,9047; n*¡° = 1,4995; [«] J»° = - 9,1°
Humuleno : df0° = 0,8957; n T = 1,5018; [a] T = + 1,0°
Como prueba adicional, se efectuó un cromatograma gas-líquido inyectando
una mezcla de la esencia completa (30 /J) con cariofileno “standard” (10 ¡A)
pudiéndose observar el crecimiento del pico 12 del cromatograma tabulado en
la tabla 1. Igualmente, inyectando una mezcla de 30 ,/J de esencia con 10 ¡A
de humuleno “standard”, se pudo observar el crecimiento del pico 15. De la
misma manera, se inyectaron mezclas de la porción del cromatograma de la
tabla 4 con cariofileno y humuleno, observándose el crecimiento de los picos
4 y 5, respectivamente, del cromatograma de la tabla 4. Esto se efectuó con
distintas fases estacionarias y a distintas temperaturas ( op . cit. 19) (21).
Fig. 2. — Espectro I.R. del Cariofileno de la esencia P. sagittalis
20
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Fig. 3. — Espectro I.R. del Humuleno de la esencia P. sagittalis
Posteriormente, las dos fracciones recolectadas por .cromatografía gaseosa
preparativa fueron sometidas a un análisis por espectrometría de infrarrojo,
utilizando un espectrofotómetro Perkin Elmer Modelo 21. Los espectros obte-
nidos se muestran en las figuras 2 y 3, los que comparados con los dados en
la literatura (22, 23) y COn substancias tomadas como “standards”, confirman
que dichas substancias son cariofileno y liumuleno, respectivamente, lo cual
demostraría su muy posible existencia natural en la Pluchea sagittalis.
DISCUSION DE LOS RESULTADOS
Según algunos investigadores, para el caso de las esencias de clavo de olor,
ylang-ylang y pimienta negra, el cariofileno se produciría por hidrólisis degra-
dativa de substancias más complejas y ello se llevaría a cabo cuando se emplea
para la extracción de la esencia la destilación por arrastre con vapor de agua.
En la esencia de Pluchea sagittalis, uno de los autores y sus colaboradores
habían establecido entre otros compuestos, la presencia del cariofileno y humu-
leno, de aquí que parecía conveniente tratar de determinar si ambos hidro-
carburos sesquiterpénicos existen naturalmente como tales en la planta o bien
se formarían a partir de substancias más complejas a semejanza de los casos
citados anteriormente. Para ello, se empleó el método del solvente volátil
inerte, eliminando el mismo cuidadosamente por evaporación al vacío.
La cantidad reducida de aceite esencial obtenida (unos 8,250 g) fue factor
preponderante que tomó bastante difícil el presente estudio. No obstante, la
combinación de las técnicas cromatográficas y espectrométricas descriptas per-
mitieron la confirmación de componentes hallados anteriormente, a la vez que
posibilitaron pensar en la muy posible presencia natural del cariofileno y
humuleno en el vegetal estudiado. Asimismo se debe señalar que en ningún
momento durante el presente estudio, los autores pudieron hallar el isocario-
filenoni tampoco al óxido de cariofileno, siendo esta última substancia consi-
derada por Naves como precursora del cariofileno.
De acuerdo al análisis por cromatografía en fase gaseosa de la esencia
extraída por solvente volátil inerte (éter de petróleo) y de su comparación
con el mismo análisis realizado para la esencia extraída empleando la desti-
ESTUDIO RELACIONADO CON LA PRESENCIA DE CARIOFILENO Y HUMULENO 21
lación por arrastre con vapor de agua del trabajo anterior ( op. cit. ®) , surge
que ambas esencias poseen una composición química similar. Al no haberse
obtenido cantidades realmente significativas de aceite esencial enriquecido en
compuestos terpénicos al someter a una destilación por arrastre con vapor de
agua el material vegetal agotado de la extracción por solvente, y al no haberse
podido apreciar incrementos en los picos que se suponen corresponden al cario-
fileno y humuleno en el análisis por cromatografía gaseosa, indicaría que la
pequeña cantidad de esencia no es otra cosa que restos de la misma no extraída
completamente del vegetal durante el tratamiento con éter de petróleo. Esto
parecería más lógico que pensar que dicha esencia sea debida a productos de
degradaciones de substancias más complejas, sobre todo por la presencia dis-
minuida de los picos más importantes que se encuentran en el aceite esencial
obtenido a partir del resinoide.
Por otro lado, los residuos del resinoide obtenidos después de destilada
la esencia al vacío y analizados por cromatografía gaseosa y espectrometría
en I.R., tampoco mostraron cariofileno, humuleno, isocariofileno ni óxido de
cariofileno. Se podría pensar entonces que para la Píuchea sagittalis (Lam.)
Cabr. y su aceite esencial, tanto el cariofileno como el humuleno no se forma-
rían por hidrólisis degradativa de las substancias insolubles en éter de petróleo
y que, muy posiblemente, dichos hidrocarburos sesquiterpénicos existirían
naturalmente.
CONCLUSIONES
Comparando los aceites esenciales de la Pluchea sagittalis extraídos por
destilación con arrastre de vapor de agua y con solvente volátil inerte (éter
de petróleo), ambos resultaron prácticamente iguales desde el punto de vista
cualitativo. La presencia en ambos aceites esenciales de los hidrocarburos
sesquiterpénicos cariofileno y humuleno indicaría que los mismos se encon-
trarían naturalmente como tales en la planta estudiada y su presencia en los
aceites esenciales obtenidos de dicho vegetal no provendría de las probables
degradaciones de moléculas más complejas.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al personal de la Dirección General de Recursos
Naturales del Ministerio de Agricultura y Ganadería de la Provincia de Santa
Pe, Argentina, la recolección, clasificación botánica y transporte del material
Yegetal estudiado hasta nuestro laboratorio.
Al Ing. Juan A. Retamar, Director del Instituto de Química Orgánica de
la Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia de la Universidad Nacional
de Tucumán, Argentina, por el envío y obsequio de algunos patrones croma-
tográficos.
Al personal del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de
Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe, Argen-
tina, Ing. Enrique Castelao y Lie. Argelia Lenardón de Casablanca por la
realización de los espectros infrarrojos del presente estudio. A la Lie. Elena
o o
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Aríngoli por su ayuda durante las extracciones de la esencia. Al Lie. Juan
Bressan por la realización de algunos cromatogramas. Al técnico en vidrio
señor Antonio Pareja, por la realización de las columnas de destilación, co-
lumnas para la cromatografía de adsorción, trampas para recolección usadas
en cromatografía gaseosa preparativa y otros dispositivos de vidrio utilizados
en este trabajo.
BIBLIOGRAFIA
1. Domínguez, J. A., Contribución a la Materia Médica Argentina. Synopses Mat. Medicae
Argentinae. J. Peuser, p. 128, (1928).
2. Parodi, L. R., Revista Argent. Agr., 1, 108, (1934).
3. — Enciclopedia Argentina de Agricultura y Jardinería, Vol. 1, ACME edit., Buenos
Aires, Argentina, (1959).
4. Cabrera, A. L., Rev. Mus. de La Plata, Botán., 4, 132, (1941).
5. — Flora de la Prov. de Buenos Aires, Parte VI, Compuestas, Colee. Cient. INTA,
Bs. Aires, (1963).
6. Fester, G. A., Martinuzzi, F., Retamar, J. A. y Ricciardi, A. I. A., Rev. Fac. Ing. Qca.
Santa Fe, Argentina, 24, 38, 37, (1955).
7. Fester, G. A., Martinuzzi, E. A., Retamar, J. A. y Ricciardi, A. I. A., Aceites Esen-
ciales de la Rep. Argentina, Academia Nacional de Ciencias, Córdoba, Argentina,
pág. 51-52, (1961).
8. Talenti, E. C. J., Manzi, R., Tedone, F. A., Aringoli, E. y Yunes, R. A., Rev. Fac.
Ing. Qca., Santa Fe, Argentina, 38, 251-68, (1969).
9. Glichitch, R. y Naves, Y. R., Chim. e Ind., 556-562 (1932), N° espec.
10. Treibs, W., Chem. Ber., 80, 56, (1947).
11. Naves, Y. R., Helv. Chim. Acta, 31, 378, (1948).
12. Glichitch, R. y Naves, Y. R., Parfums de France, 8, 350, (1930).
13. Naves, Y. H., Helv. Chim. Acta., 42, 1962, (1952).
14. Hasselstron, T., Hewitt, E., Konigsbacher, K. y Ritter, J. J., Amer. perfum. and
Arom., p. 43, (1957).
15. — Journ. of Agrie, and Food Chem., 5, 53-55, (1957).
16. Naves, Y. R., Helv. Chim. Acta., 43, 1616 (1960).
17. Naves, Y. R. y Ardizzio, P., Helv. Chim. Acta, 47, 11-15, (1964).
18. Guenther, E., «The Essential Oils >>, T. 1, Van Nostrand Co. 200-204 (1949).
19. Yunes, R. A. y Talenti, E. C. J., Rev. Fac. Qca. Santa Fe, Argentina, 35, 11-23, (1966).
20. Ricciardi, A. I. A. y Yunes, R. A., Rev. Fac. Ing. Qca., Santa Fe, Argentina, 33/34,
43-49, (1964/65). i
21. Yunes, R. A., Talenti, E. C. J. y Luisetti, R. U.; Rev. Fac. Ing. Qca., Santa Fe,
Argentina, 37, 85-97, (1968) 1* Parte.
22. Pliva, J., Horak, M., Herout, V. y Sorm, F., Terpenspektren, S. 176.
23. — Terpenspektren, S. 30.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N° 37
ESTUDIO DE LA CORROSION Y PASIYACION DEL HIERRO
EMPOTRADO EN PROBETAS DE MORTEROS DE CEMENTO
PORTLAND PUROS Y ADICIONADOS CON ESCORIAS
GRANULADAS DE ALTOS HORNOS
Por A. E. CHAROLA y H. A. de ALDERUCCIO
RESUMEN
Debido al interés creciente acerca del efecto que produce el agregado de escorias granu-
ladas de alto horno al cemento portland y su posible incidencia sobre las armaduras empo-
tradas en hormigones preparados a partir de estos cementos, fue realizado este trabajo.
Se prepararon diferentes tipos de probetas : con hierros tensados y sin tensar, con ce-
mentos portland de diferentes marcas, puros o con agregados crecientes de escorias (prove-
nientes de los altos hornos de Somisa o de Zapla). Las probetas se conservaron en cámara
húmeda o en contacto con medios agresivos (solución de CJNa 1 °/0).
Las probetas se ensayaron a diferentes edades, midiendo sus potenciales de roposo, re-
gistrando las curvas potenciocinéticas y los potenciales de retorno en función del tiempo y
practicando observaciones visuales y microscópicas de los cambios de la superficie de los
hierros empotrados.
Las curvas potenciocinéticas obtenidas fueron estudiadas y se midieron la extensión y la
densidad de corriente de la zona de pasivación, así como las resistencias de polarización
a fin de poder determinar las diferentes manifestaciones de pasivación obtenidas de los hie-
rros empotrados en los diferentes medios.
SUMMARY
This paper obeys to the increasing interest in the eflect on embedded reinformecent, of
addition of granulated blast furnace slags to portlannd cement.
Difterent types o specimens were prepared : with iron under tensión and with common
steel ; with different portland cement brands, with and wihtout the addittion of blas fuma-
os. The specimens were kept in constant humidity room or in an aggressive médium ^1 °/0
CINa solution.
The specimens were tested at different ages, measuring their poteutial, registering po-
tentiokinetic curves and relaxation potentials with time.
The potenciokinetic curves were studied. The length and the current density of the pas-
sivation range was measured. The polarization resistance was calculated so as to be able to
determine the different stages of passivation attained by the embedded reinforcemet in each
of the different media.
* Realizado en los laboratorios de Obras Sanitarias déla Nación, con la colaboración de:
Calera Avellaneda, Corporación Cementera Argentina, Compañía Argentina de Cemento
Portland, y Compañía Sudamericana de Cemento Portland, Juan Minetti e hijos.
24
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Debido al auge casi explosivo de la actividad constructiva en 1968, las
industrias cementeras nacionales procuraron obtener el mayor rendimiento
posible de sus instalaciones y fue entonces que algunas de ellas consideraron
la posibilidad de un total aprovechamiento del plus de su capacidad de mo-
lienda con relación a su capacidad de producción de clinker. Para cumplir
dicha finalidad, la orientación estuvo dirigida hacia un producto que posee
buenas condiciones de aglomerante hidráulico cuando se lo mezcla con clinker
en proporciones adecuadas, como lo es la escoria granulada de alto homo. Los
antecedentes mundiales existentes hacen ver que este producto es usado en
dos condiciones diferentes: como una adición al cemento portland normal
en proporción de hasta el 10 % o para la fabricación de los llamados cemen-
tos siderúrgicos, en proporciones que llegan hasta el 65 %.
Favorecía esta posibilidad la circunstancia de la existencia de escoria en
los altos hornos de Somisa en San Nicolás y de Fabricaciones Militares en
Palpalá (Jujuy), que hasta la fecha tienen un uso muy restringido, resultando
ser un sub-producto inaprovechado.
La consideración de la posibilidad de adicionar hasta un 10 % de escoria
motivó, a pesar de la existencia de los antecedentes extranjeros, la necesidad
de encarar una investigación que diera seguridad respecto a que la adición
propuesta no desmejorara ninguna de las buenas cualidades de los cementos
portland de fabricación nacional a los que iba a ser agregada. Hubo concenso
en ese sentido entre todos los sectores involucrados en el problema.
Nos referiremos en este trabajo exclusivamente al problema de la pasi-
vación o corrosión del hierro empotrado en morteros con escorias, desarro-
llado en el Laboratorio de Obras Sanitarias de la Nación, con el apoyo
económico de Calera Avellaneda, Compañía Argentina de Cemento Portland,
Corporación Cementera Argentina y Compañía Sud-Ainericana de Cemento
Portland, Juan Minetti e hijos.
El estudio referente a la corrosión y pasivación de hierros empotrados en
probetas de mortero, con y sin escoria, se efectuó mediante el trazado de curvas
potenciocinéticas, la ubicación de la zona de pasivación y la posición del po-
tencial de reposo dentro de ella, comparándose los resultados obtenidos para
morteros de cemento puro y para morteros de cemento con un agregado de
hasta un 10 °/o de escoria. Para todas estas medidas se utilizó un potencios-
tato Tacussel.
Se escogió para este trabajo, una velocidad de barrido de 10 mV/min,
velocidad a la que se obtuvieron curvas semejantes a las obtenidas potencios-
táticamente, y considerando que Báumel, en estudios similares, trabajó poten-
ciostáticamente, pero con una relación de cambios de potencial promedio de
20 mV/min 11 .
Se realizaron varias series de ensayos, no sólo con diferentes marcas de
cemento y distintas proporciones de escoria agregada, sino que también se
variaron las formas de las probetas a fin de comprobar cuál de ellas daba
mejores resultados en cuanto a repro ductibilidad.
La primer serie de ensayos se llevó a cabo utilizando probetas prismáticas
(Figura 1). Estas probetas se prepararon de la siguiente manera: hierros de
7 mm de diámetro, previamente pulidos y protegidos sus extremos con pintura
epoxi-bituminosa, fueron empotrados en probetas prismáticas (4 X 4 X 16 cm)
de morteros preparados con los distintos cementos a ensayar y arena normal
ESTUDIO DE LA CORROSION Y PASIVACIÓN DEL HIERRO
25
(según norma IRAM 1633), con un dosaje de 1:3 y una relación agua-cemento
de 0,5. La superficie en contacto con el mortero es de 26,4 cm2.
Se prepararon juegos de 8 probetas para cada muestra de los cementos
remitidos por las cinco fábricas intervinientes en el estudio, correspondiendo
40 probetas a cementos sin escoria, 40 a cementos con 5 % de escoria y 40 a
cementos con 10 % de escoria.
Las probetas fueron curadas 28 días en cámara húmeda. Cumplido ese
lapso, de cada juego de 8 probetas, 4 se siguieron conservando en las mismas
condiciones y 4 fueron sumergidas en solución de CINa 1 %.
12 c.
*
•'a
1
16 cm
cm
Fig. 1. — Probetas prismática y cúbica
Los potenciales de reposo fueron medidos todos los meses durante un año.
Las variaciones y diferencias de potencial de reposo entre las probetas con
diferente proporción de escoria, van disminuyendo al pasar el tiempo, ten-
diendo en general a valores más nobles (menos negativos) y siendo el poten-
cial de reposo promedio obtenido a los 12 meses de edad, de — 0,3 V (vs.
E.C.S.), independientemente de sí las probetas contenían o no escoria. El
valor promedio está comprendido entre ± 0,05 V para las medidas extremas.
En cuanto a las probetas sumergidas en solución de CINa, las variaciones
del potencial de reposo con el tiempo, son semejantes a las anteriores, pero
todos los valores se encuentran algo desplazados hacia potenciales más ne-
gativos, pudiéndose considerar como potencial de reposo promedio obtenido
a los 12 meses de edad — 0,45 V (vs. E.C.S.) no observándose diferencias
entre probetas con o sin escoria.
26
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Para trazar las curvas potenciocinéticas se utilizó como electrodo de tra-
bajo, la probeta preparada, haciendo la conexión por su extremo superior
libre; como contíaelectrodo, una lámina de acero inoxidable, y como electrodo
de referencia, un electrodo de calomel saturado. No se empleó un capilar
para acercar el electrodo de referencia al electrodo en estudio, ya que de
acuerdo con lo indicado por Koesche, no importa la posición del electrodo
de referencia, siempre que la densidad de corriente de polarización no sobre-
pase los 100 juA/cm2 2. No obstante, se hicieron ensayos para confirmar lo
dicho, empotrando capilares, no encontrándose ninguna diferencia entre los
resultados obtenidos con la probeta con capilar o sin él.
Los tres electrodos citados se sumergen en una solución saturada de cal.
Las curvas potenciocinéticas fueron trazadas a los 1, 3, 6 y 12 meses de
edad de las probetas. Las curvas obtenidas son del tipo que se muestra en
la figura 2, donde se puede observar: una primera zona catódica de fenó-
menos de reducción, una pequeña zona anódica que supuestamente corres-
ponde al hierro activo, una zona de pasivación que abarca desde los — 0,3 V
a -f- 0,3 V y una última zona, pasando los 4- 0,6 V, que corresponde al des-
prendimiento de oxígeno.
Cuanto menor sea la densidad de corriente en la zona de pasivación,
más efectiva será la pasivación que presente el metal en ese medio.
Para las probetas conservadas en cámara húmeda, los potenciales de reposo
medidos antes del trazado de la curva, se ubican en todos los casos en la
parte inicial de la zona de pasivación o dentro de ella (sobre todo en ce-
mentos sin escoria), observándose en general un corrimiento de los valores
de los potenciales de reposo hacia la parte central de la zona de pasivación
de la curva a medida que transcurre el tiempo.
Las curvas de las probetas conservadas en solución de CINa, difieren según
el contenido de alúmina del cemento. Para los cementos con un contenido
bajo de alúmina (A1203 3 %), los potenciales de reposo están inicialmente
en la zona de corrosión y con el tiempo van subiendo hasta ubicarse dentro
de la zona de pasivación.
Para los cementos con un contenido mayor de alúmina (A1203 6 %) el
potencial de reposo se mantiene siempre dentro de la zona de pasivación.
Esto se puede explicar debido a la formación de sales como la sal de Friedel
(3 CaO. Al203.Cl2Ca. 10 H20) que distrae parte del cloruro, disminuyendo de
esta manera su acción agresiva1.
En ningún caso se obtuvieron densidades de corriente mayores a 60 ¡x A/cm2
para valores de potencial de 0,5 V (es decir, en la parte superior de la zona
de pasivación), valor que es considerado por Báumel un límite de seguridad
para la posible aparición de corrosión h
A partir de las curvas potenciocinéticas se ha calculado la “resistencia
de polarización”, definida como la relación A V,/A i, obteniéndose como re-
sultado que para todas las probetas conservadas en cámara húmeda se obtiene
una resistencia de 0,35 V/juA/cm2* valor que también es independiente del con-
tenido de escoria. De ello se puede establecer que las probetas en cámara
húmeda tienen una pasivación algo mayor, lo que está en relación con la
agresividad de los medios a los que fuerons expuestas.
Probetas de referencia observadas visualmente después de un año de con-
servadas en cámara húmeda, o en solución de CINa, mostraron una buena
ESTUDIO DE LA CORROSION Y PASIVACION DEL HIERRO
27
capa de pasivación, indistintamente de sí el mortero en el cual habían estado
empotradas contenía o no escoria.
La segunda serie de ensayos se realizó con el mismo tipo de probeta pris-
mática, utilizando cementos preparados en el laboratorio a partir de clinker
y escorias granuladas. Se realizó este ensayo a fin de poseer probetas en las
que se conociera exactamente el agregado de escoria. Se prepararon con ce-
mento normal puro y con cementos con 5, 10, 25 y 65 % de escoria. Se
hicieron dos juegos paralelos: uno con escoria granulada del alto horno de
Somisa y otro con escoria de los altos hornos de Zapla. Con cada una de
las escorias se prepararon 30 probetas.
28
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Sobre las mismas se efectuó la medición de los potenciales de reposo mes
por mes, hallándose que las diferencias entre las probetas con distinto por-
centaje de escoria disminuyen con el tiempo. Las probetas preparadas con
cementos con 65 °Jo de escoria, mantienen aún a los 18 meses de edad una
diferencia de 0,10 Y (menos noble) con respecto a las probetas sin escoria.
Las probetas sin escoria presentan a los 18 meses un potencial de — 0,30 V.
lo que indicaría que la probeta termina de pasivarse alrededor de los 9 me-
ses, no variando luego su potencial.
Se trazaron las curvas potenciocinéticas a los 6, 12, 15 y 18 meses de edad.
Los potenciales de reposo medidos antes del trazado de la curva se man-
tienen dentro de la zona de pasivación para las probetas preparadas con ce-
mento con un agregado de hasta un 25 % de escoria, pero para las probetas
con un 65 % de escoria, el potencial se mantiene al comienzo de esta zona
indicando que las probetas con este contenido de escoria no se pueden con-
siderar fuera del riesgo de corrosión.
No se obtuvieron densidades de corriente mayores a 60 /¿A/cm2 (medidos
a 0,50 V), valor que correspondería según lo indicado por Baumel a un riesgo
de corrosión.
Probetas testigo de este grupo, observadas visualmente mostraron una buena
capa de pasivación. También se han observado a microscopio en corte trans-
versal, con 600 aumentos, no encontrándose ninguna diferencia entre las pro-
betas sin escoria y las probetas con un 65 °/o de escoria.
La tercer serie se llevó a cabo con probetas cúbicas (figura 1), preparadas
de la siguiente manera: hierros de 7 min de diámetro previamente pulidos y
protegidos sus extremos con pintura epoxi-bituminosa, sin dejar descubierto
el extremo que sobresale del mortero, fueron empotrados en probetas cúbicas
(7X7X7 cm) de morteros con cementos preparados en el laboratorio a
partir de clinker y escoria molidas. Los morteros fueron preparados con estos
cementos y arena normal (según norma IRAM 1633) con dosaje 1:3 y una
relación agua-cemento de 0,5. La superficie en contacto con el mortero es
de 4,4 cm2.
En paralelo se preparó un juego de probetas prismáticas de características
semejantes a las de los ensayos de la primer serie.
Se prepararon probetas con cemento normal sin adición de escoria, con
10 % y con 65 % de escoria.
Los potenciales de reposo fueron medidos todos los meses observándose
en las probetas cúbicas valores menos negativos en todos los casos que los
medidos en las probetas prismáticas, encontrándose una diferencia de 0,10 V
en el promedio de ambas series.
Se encontró además, que al igual que en las probetas prismáticas, las di-
ferencias de potencial de reposo para probetas cúbicas sin escoria y con esco-
ria, disminuyen con el tiempo, y que alrededor de los 9 meses, los potencia-
les de reposo de las probetas cúbicas son prácticamente iguales, correspon-
diendo a un valor de — 0,15 V, mientras que para las probetas prismáticas
este valor se mantiene en — 0,30 V.
Los potenciales de reposo medidos en las probetas cúbicas muestran una
dispersión mucho menor en los valores obtenidos que los correspondientes a
las probetas prismáticas.
ESTUDIO DE LA CORROSIÓN Y PASIVACIÓN DEL HIERRO
29
La cuarta serie de ensayos fue llevada a cabo sobre probetas cúbicas y
probetas prismáticas, preparadas conjuntamente, con cemento sin escoria y
con un 10 % de escoria y utilizando el mismo tipo de hierros redondos de
7 mm de los ensayos anteriores. La diferencia en la preparación respecto a
las series anteriores fue que los hierros empotrados en las probetas prismá-
ticas estaban totalmente pintados, dejando libre únicamente el área en con-
tacto con el mortero.
Se observó en este caso en las medidas de los potenciales de reposo una
menor diferencia entre ambos tipos de probetas. El promedio de los valores
de la serie de las probetas prismáticas resultó únicamente 0,05 Y más nega-
tivo que el promedio de los valores de la serie de las probtas cúbicas. Esa
diferencia decrece al transcurrir el tiempo (entre 6 y 9 meses) . Además la
dispersión entre los valores de los potenciales medidos en las probetas pris-
máticas disminuyó notablemente, hecho que se puede atribuir a la elimina-
ción de una posible pila de aereación diferencial entre la punta descubierta
y el área libre empotrada.
La quinta serie de ensayos fue llevada a cabo con probetas prismáticas in-
cluyendo hierros especiales tensados. Hierros especiales de 4 mm de diáme-
tro, tensados en marcos apropiados a 96 kg/mm2 se incluyeron en probetas
prismáticas (4 X 4 X 16 cm) de morteros preparados con los distintos cemen-
tos remitidos por las fábricas y arena normal (según norma IRAM 1633)
con un dosaje 1:3 y una relación agua-cemento 0,5. El área en contacto con
el mortero es de 13,8 cm2.
Los cementos usados fueron: cemento normal sin agregados, con 5 % de
escoria y con 10 °/o de escoria. Las probetas se dividieron en dos grupos :
algunas se sacaron de los marcos a los 28 días de curadas en cámara hú-
meda; las otras se dejaron tensadas en los marcos, en cámara húmeda hasta
el momento del ensayo potenciocinético.
Para ambos tipos de probetas fueron trazadas las curvas potenciocinéticas
a los 9 y 16 meses, y en algunos casos a los 3 y 6 meses. Antes del trazado
de las curvas se midieron los potenciales espontáneos. Estos se ubican en
general al comienzo de la zona de pasivación, independientemente de sí la
probeta contenía o no escoria.
En cuanto a las curvas potenciocinéticas, se encontró que las densidades
de corriente (medidas a los — 0,10 V) obtenidas para estas probetas son ma-
yores que las obtenidas para las probetas prismáticas comunes. A su vez, las
probetas sacadas de su marco de tensión a la fecha del ensayo, presentan
densidades mayores que las probetas gemelas sacadas de tensión al mes de
preparadas, y ensayadas a la misma fecha que las anteriores. Los valores
promedios serían:
— probeta prismática común : 1 /¿A/crn2
— „ „ tensada sacada al mes : 2 ¡xA/ cm2
„ „ „ „ en la fecha de ensayo: . 8/xA/cm2
En algunos casos se encontró que para probetas con un agregado de 10 °/o
de escoria y mantenidas en tensión hasta la fecha de ensayo, se llega (para
potenciales de 0,50 V) a densidades de 60 /*A/cm2 o mayores. Ello indicaría
peligro de corrosión para el hierro empotrado.
30
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Se midieron las resistencias de polarización de las curvas potenciocinéticas
obtenidas para estas probetas, pero los resultados son dispersos, lo que indi-
caría que la uperficie del hierro empotrado no se encuentra aún en un estado
estacionario.
Para evitar tener que sacar la probeta del marco para trazar las curvas
potenciocinéticas, se preparó un dispositivo especial en el cual el vaso en
el que se coloca la solución saturada cal, se arma junto con la probeta en
el marco. Los resultados obtenidos son similares a los obtenidos con probetas
mantenidas en los marcos hasta la fecha de ensayo.
La sexta serie de ensayos fue llevada a cabo trazando curvas potenciocinéticas
no ya de probetas, sino electrodos en una suspensión del cemento a ensayar. Se
utilizó como electrodo de trabajo el mismo tipo de varilla de hierro redondo
de 7 mm de diámetro que se utilizó en la preparación de las probetas. La
varilla de hierro fue pulida y sus extremos se protegieron con cinta aisladora
plástica. Durante el ensayo la suspensión se agita constantemente y se bur-
bujea N2 todo el tiempo, a fin de eliminar el oxígeno.
Se obtuvieron de esa manera curvas similares a las obtenidas con probetas
preparadas con el mismo cemento a la edad de 9-12 meses, es decir cuando
la probeta llega a su estado de pasivación.
Este ensayo, cuyo estudio debe continuarse, tiene la ventaja de ser un
método rápido para determinar la capacidad de pasivación de un cemento,
evitándose todos los inconvenientes de la preparación y estacionamiento de
probetas. Debe desarrollarse también su aplicación a hierros sometidos a
tensiones.
Sobre la base de los ensayos realizados pueden extraerse las siguientes
conclusiones :
a) Los hierros redondos comunes, empotrados en cementos portland nor-
males sin agregado de escoria o con una adición de hasta un 10 %, pre-
sentan un potencial de reposo de — 0,30 d= 0,03 V para el caso de probetas
prismáticas con un extremo de la varilla de hierro sin proteger. Recubriendo
éste y anulando la pila de aereación diferencial, ol potencial pasa a valores
de — 0,15 ± 0,03 V, más nobles aún al transcurrir el tiempo, estando dentro
de los límites de pasivación aceptados por la bibliografía 3.
Estos potenciales de reposo se ubican dentro de la zona de pasivación
de las curvas potenciocinéticas trazadas sobre estas probetas.
Las densidades de corriente se mantienen siempre por debajo de los
60/xA/cm2 (a 0,50 V), lo que indica que las probetas se encuentran bien
pasivadas, hecho que se confirma por observación visual y microscópica de
la superficie de los hierros empotrados (ensayos hasta los 18 meses).
b) Con hierros tensados empotrados en cemento portland normal sin agrega-
do de escorias y con una adición de hasta un 10 %, se obtienen potenciales de
reposo más negativos: — 0,40 ± 0,04 V, que se ubican al comienzo de la zona
de pasivación de las curvas potenciocinéticas correspondientes, trazadas con
estas probetas. Las densidades de corriente obtenidas son mayores que las
medida en el caso de hierros sin tensar, y se llegan a densidades de co-
rrientes superiores a 60/xA/cm2 a 0,50 V, lo que podría significar un riesgo
de corrosión.
ESTUDIO DE LA CORROSIÓN Y PASIVACIÓN DEL HIERRO
31
Todos los datos obtenidos hasta los 16 meses de edad de las probetas ten-
sadas indican que éstas no se encuentran aún en un estado estacionario,
independientemente de sí contienen o no escoria. Se coservan más probetas
tensadas en sus marcos para ensayar a edades mayores a fin de establecer
con certeza si aparecen con el tiempo diferencias derivadas de la presencia
de escoria.
En cambio en el caso de aceros comunes, no tensados, se ha probado con
los estudios realizados que no existen diferencias en el comportamiento de
pasivación que confieren al hierro, cementos portland sin escoria o con agre-
gado de ésta de hasta un 10 %.
BIBLIOGRAFIA
1. Báumel, A., Zement-Kalk-Gips 12, n° 7, 294 (1959).
2. Kaesche, H., Zement-Kalk-Gips 12, n° 7, 289 (1959).
3. Franqnin, J., Cap. 5 de « La Corrosión des conduits d;eau et de gaz » Ed. Eyrolles, Pa-
rís, 1968.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS N« 37
REGISTRADOR ANALOGICO DE CAMPO
CONSTRUIDO EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR
Por E. A. MARINELO1 2, S. TOMICICH 2 y M. A. CARDOZO *
SUMARIO
La resolución de algunos problemas en distintos campos de la ingeniería mediante
analogías, resulta de gran utilidad.
Se describe aquí un «registrador analógico de campo» construido en el «Laboratorio
de Análisis Experimental de Tensiones » del Instituto de Ingeniería de la Universidad
Nacional del Sur.
Se presentan algunas aplicaciones prácticas y se destacan las numerosas posibilidades
de este versátil instrumento.
INTRODUCCION
Sucede frecuentemente que dos fenómnos físicos distintos pueden ser
expresados mediante idéntica forma matemática. En estos casos se dice que
son sistemas análogos. La solución de uno de ellos es aplicable al otro. Las
mejoras introducidas en la técnica de resolución en un campo, automáticamente
mejora los análogos.
A menudo, la solución de las ecuaciones que representan un sistema físico
determinado es, a veces, muy difícil de obtener. La aplicación de métodos
numéricos puede ser lenta, o bien, la medición directa sobre el sistema o mo-
delo no es factible o es muy dificultosa.
Entonces, puede resultar práctico efectuarlas sobre un sistema análogo,
transformándose éste en un instrumento calculador.
Una analogía de este tipo, que resulta de suma utilidad para resolver pro-
blemas en distintos campos, es la analogía eléctrica (1_7).
ANALOGIA ELECTRICA
Se basa fundamentalmente en lo siguiente: la distribución de potencial
eléctrico en un medio conductor homogéneo e isótropo, de espesor constante,
satisface en régimen estacionario la ecuación de Laplace:
1 Profesora Asociada del Departamento de Ingeniería.
2 Asistente de Docencia del Departamento de Ingeniería.
8 Profesor Adjunto del Departamento de Electrotecnia.
34
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
V2 v = o
(i)
Además, en el caso en que haya fuentes de corriente internas, la distribución
del potencial está dada por la ecuación de Poisson
V2 V = - Ri (2)
donde R = - ; p, resistividad; h, espesor de las franjas en que se divide
el modelo e i, la densidad de la corriente aplicada a través de la superficie
del modelo.
Vale decir, que todo problema cuya solución está dada por ecuaciones del
tipo (1) y (2), que por otra parte tienen numerosas aplicaciones en la tecno-
logía moderna, pueden resolverse mediante la analogía eléctrica. Esta provee
una rápida solución experimental, de técnica simple, ya que con un modelo
de papel conductor, geométricamente similar al prototipo, da la representación
gráfica del campo que se estudia.
Entre éstos cabe mencionarse: elasticidad bidimensional. mecánica de los
fluidos, aerodinámica, mecánica de los suelos, problemas de campos eléctricos
y magnéticos, etc.
En elasticidad plana, regida por la ecuación:
para el estado plano de tensiones y:
/Ti2 i m
\^2 + W2I ■ + ■ ' (1 - v) \*x + 7>y)
(3a)
(4a)
para el estado plano de deformaciones, pueden presentarse los siguientes casos:
a) cuando las componentes de las fuerzas de masa X e Y son constantes
o nulas, las ecuaciones se reducen a:
^2 *\2 \
s, + 5,)<«. + %>-°
ecuación del tipo (1).
b) si las mismas componentes tienen un potencial tal que
X
3F ^ 3F
7>x 6 7>y
las (3 a) y (4 a) se transforman en:
V2 fe + *„) = (1 + V) V2 F
A2 (9. + o») = V2 F
ecuaciones de Poisson.
(36)
(46)
Como ejemplo de la 3 b) puede mencionarse el caso en que el estado de
tensiones es originado por la fuerza centrífuga, donde la función potencial F
tiene la forma:
registrador analógico de campo
35
F — — y2 p (o2 {x2 -\- y2) m velocidad angular
p masa específica
Ésta introducida en la (3 b) da:
V2 fe d" Gy) — — 2 (1 + v) p w2
Considerando tensiones térmicas y en el caso en que la distribución de la tem-
peratura no sea armónica (V2 T =j= 0), se tiene:
V2 fe + Cy) = - Ea V2 T
ecuación semejante a la (3 b).
En los casos vistos, la solución de la ecuación diferencial, da los valores
de (o-* -f~ <*>) , (Iue pueden utilizarse:
a) para complementar el ensayo fotoelástico, ya que de éste se obtiene la
diferencia de las tensiones principales, teniéndose así los elementos necesarios
para la separación de las mismas; b) para el trazado de las líneas isopáqui-
cas (fe puesto que en el estado plano de tensiones se cumple:
= •- ¿ + °v)
Otro problema elástico que puede ser resuelto mediante la analogía eléctrica,
es el de torsión, cuya solución está dada por la ecuación de Poisson:
v20 = -2G0
Gr 0
o bien, haciendo i]y = 0 -f- — — (x2 -y2),, mediante la ecuación de Laplace
A
V2^ = o
Los problemas de transferencia de calor, en estado estacionario, se rigen
por la ecuación de Laplace:
V2T = 0
Es decir que las isotermas del prototipo están representadas por las equipo-
tenciales del modelo.
De esta manera se estudian flujos de calor en hornos, tuberías, depósitos
aislados, motores, etc.
También puede tenerse en cuenta en los modelos, la distinta conductibili-
dad térmica de los materiales de un prototipo compuesto.
En mecánica de los fluidos, el uso de la analogía es útil para la represen-
tación gráfica de las trayectorias de corriente y las equipotenciales, incluyendo
una fuente o un obstáculo. De igual manera, en aerodinámica.
En mecánica de suelos, es aplicable para la estimación de pérdidas por
filtración, tal como las que ocurren a través de una represa o por debajo
de ella.
En problemas de campos magnéticos y eléctricos, determinando propie-
dades de capacitancia, impedancia e inductancia.
36
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
REGISTRADOR ANALOGICO DE CAMPO6 10
a) Descripción
La figura 1 muestra el registrador analógico de campo diseñado y cons-
truido por personal del Laboratorio de Análisis Experimental de Tensiones
y el Taller del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional del Sur.
El mismo consta de: una fuente de alimentación, un circuito potencio-
métrico con potenciómetro helicoidal y galvanómetro para las mediciones y
divisores de tensión; es decir, todo lo necesario para efectuar estudios de
campos.
La fuente de alimentación (fig. 2) es un simple circuito amplificador, tipo
puente con filtro de zumbido de alterna, del tipo L C. Posee una llave selec-
tora, que permite conmutar entre dos derivaciones del secundario, para obte-
ner una tensión baja (12 v) y otra alta (120 v).
Fig. 1. — Registrador analógico de campo
Los divisores de tensión se emplean para crear los gradientes de tensión
apropiados como condiciones de borde.
El potenciómetro helicoidal de precisión posee un vemier con 1000
divisiones.
El galvanómetro está protegido contra sobrecargas accidentales por un cir-
cuito especial (constituido por diodos), que deriva el exceso de corriente sin
desmedro de la sensibilidad en ese rango de operación.
Para las mediciones de los potenciales, se hizo uso de un osciloscopio
Philips (GM 5606).
Completa el conjunto un tablero, en el que se fija el modelo.
b ) Operación
Los modelos se construyeron en papel conductor, llamado comercialmente
O
“Teledeltos”, de conductividad específica de 2000 — Ellos son geométri-
1 cnr
registrador analógico de campo
37
camente semejantes al prototipo, debiendo ser lo suficientemente grandes para
que la operación resulte más cómoda.
En el contorno se aplica un potencial proporcional a las condiciones de
borde del problema a estudiar, las que pueden ser constantes o variables.
Las primeras son fáciles de materializar. Esto se consigue pintando el
contorno con pintura conductora a base de plata (Dag Dispersión 915) y apli-
cando en él el potencial adecuado.
En el segundo caso, se sueldan al contorno distintos electrodos en número
que se estime conveniente y a una distancia que dependerá del gradiente de
potencial entre dos consecutivos. Estos se conectan a los divisores de tensión
y se aplica el valor que corresponde a cada uno. El ajuste se logra regulando
cíclicamente los reóstatos; son suficientes tres o cuatro regulaciones.
Fig. 2. — Esquema del circuito
En estas condiciones se pueden obtener las líneas equipotenciales. Para
lograrlo se define con el vernier el valor de la equipotencial que se desea
trazar y con un trazador metálico se recorre el campo hasta obtener los puntos
que indiquen lectura cero en el galvanómetro.
La precisión del método depende principalmente de la proximidad a una
distribución continua del potencial del contorno.
APLICACIONES PRACTICAS
a) Análisis Bidimensional de Tensiones
Se trazaron las curvas isopáquicas de un anillo circular, cuyos valores son
proporcionales a la suma de las tensiones principales.
El ejemplo considerado es el que corresponde a la figura 4-6, pág. 43, del
libro “Applied Stress Analysis”, de A. J. Durelli (2) (fig. 3).
38
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
El modelo hecho en papel conductor “Teledeltos”, relativamente grande
con el fin de que los electrodos aplicados a los bordes estuviesen suficiente-
mente espaciados, dejando un borde de 3 mm. Dada la simetría de la figura
y de la carga, se trabajó con un cuarto de anillo.
Se trata éste de un caso en que las condiciones de borde son variables.
Dado que es imposible aplicar un número infinito de electrodos de manera
que la variación se haga en forma continua, se aplicó un número discreto
de electrodos.
En los problemas de elasticidad bidimensional, los valores de la suma de
las tensiones en el borde, es igual a su diferencia, ya que una de ellas es
nula. En nuestro caso, estos valores fueron obtenidos en la figura mencio-
nada. Se soldaron los conductores mediante pintura a base de plata (Dag
Dispersión 915) y se aplicaron potenciales proporcionales al número de iso-
cromática del ensayo fotoelástico.
Esta operación se hizo mediante el osciloscopio previamente mencionado.
Fig. 3. — Isocromáticas (Kef. 1)
Además, dado que se contaba con valores positivos y negativos, se utili-
zaron dos fuentes: positiva y negativa. En las secciones de simetría, los puntos
situados a igual distancia a ambos lados del eje, la magnitud que se mide
(en este caso (o-i ) , debe tener el mismo valor. Esto significa que en
el modelo no debe haber paso de corriente y por lo tanto, el potencial es nulo.
De esta manera se completaron las condiciones sobre los cuatro bordes de
la figura.
Las curvas, equipotenciales en el modelo eléctrico, isopáquicas en el proto-
tipo, se obtuvieron fijando en el potenciómetro con vernier, el porcentaje
deseado y luego, explorando con el trazador el modelo, de manera de loca-
lizar los puntos correspondientes a lectura nula del galvanómetro.
El pasaje de una a otra fuente se hizo mediante una llave selectora.
En la figura 4 se muestran los resultados obtenidos.
b) Aplicación a un Problema de Transferencia de Calor
Se trata de determinar las líneas isotérmicas en la sección transversal de
un cohete de combustible sólido.
En este caso las condiciones de contorno son sencillas, ya que los bordes
constituyen de por sí, una isoterma.
•registrador analógico de campo
39
Se pintaron los mismos con pintura conductora y se aplicaron potenciales
distintos en cada contorno, proporcionales a las condiciones de borde.
Fig. 4. — Isopáquieas
En las secciones de simetría se procedió de la misma manera que en el
ejemplo anterior. Cuando se trata de un prototipo que tenga un contorno
aislado, en el modelo estará representado por potencial nulo.
Las isotermas, equipotenciales en el modelo, se determinaron de la misma
forma que en el ejemplo anterior (ver. fig. 5).
Fig. 5. — Isotermas
Los resultados experimentales son comparados con aquellos obtenidos ana-
líticamente, mediante la siguiente relación funcional (8) (ver fig. 6) .
rv = R(A¿ + B|-3 4- Cr7 + Dr11 + Er15 + F¿“19)
donde A = 0,7810; B = 0,2914; C = - 0,0779; D = 0,0082; E = - 0,0030;
F = 0,0002
40
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Fig. 6. — Comparación de los resultados analíticos y experimentales
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo forma parte de un plan de investigaciones auspiciado por el
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas y realizado en la
Universidad Nacional del Sur.
Los autores agradecen al Dr. Patricio A. Laura, jefe del Laboratorio de
Análisis Experimental de Tensiones,, por su continuo y valioso asesoramiento ;
a los Ings. José Pombo y Mario Rodríguez por sus sugerencias y al señor
Adriano Tondini por su inestimable colaboración en la preparación de los
modelos y trazado de las líneas equipotenciales.
BIBLIOGRAFIA
1. Ajovalasit, A. Deienninazione delle isopache mediante V analogía eléctrica. Disegno di
machine, n° 1, pp. 47-54, 1959.
2. Durelli, A. J. Applied Stress Analysis, Preutice-Hall.
3. Durelli, A. J. y Riley, W. F. Introduction to Pkotomechanics. Prentice-Hall, 1965.
4. Henry, A. W. Elemenis o f Experimental Stress Analysis , Pergamon Press Ltda., 1964.
5. Hetenyi, M. Handbock of Experimental Stress Analysis, Chapman & Hall.
6. Karplus, Walter J. Analog similation, solution of field problems Me Graw-Hill, 1958.
7. Kreith, F. Principies of Reat Transfer, International Texbook Company Scranton 1961.
8. Laura, P. A. y Shahady, P. Longitudinal Vibrations of a Solid Propellant Rocket
Moror, Developments in Theoretical and Applied Mechanics, vol. 3, págs. 623-633.
1967. Pergamon Press.
9. Sharples, Photomechanics Limited, Photoelastic Equipment, Catalog.
10. S. S. I. Analog Field Plotter, Catalog n° 24-1.
11. Waner, N. S. and Soroka, W. W. Stress Concentration for Struetural Angles in Torsión
by the Conducting S4eet Analogy, Proc. Soc. Elast Strees A. 11 (1953) n® 1,
págs. 19-26.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N« 37
RELAJACION DE LA DIFUSION DINAMICA DE LA LUZ
EN CRISTALES LIQUIDOS NEMATICOS
Por BETTY KERLLEÑEVICH 1 y ANDRE COCHE 1 2
RESUMEN
Se ha estudiado el decaimiento de la difusión dinámica de la luz al suprimirse el campo
eléctrico continuo aplicado sobre un cristal líquido nemático en un rango de temperaturas
comprendido entre 5 y 70°C. Este proceso de relajación puede definirse mediante una cons-
tante de tiempo que lo caracteriza. Hemos analizado la variación de esta constante de tiempo
en función de las siguientes variables: 1) temperaturas del cristal líquido (comprendidas
entre 14 y 50°C), 2) espesor de las células (entre 13 y 50 //m) y la tensión continua Y aplicada
a la célula.
La constante de tiempo decrece a medida que aumenta la temperatura lo que está rela-
cionado con la viscosidad del cristal líquido, pero aumenta en función del espesor de la
célula a una tensión determinada. Para tensiones superiores a 50 Volts, se produce también
un aumento de la constante de tiempo.
ABSTRACT
The decay of dynamic scattering of light after the suppression of the de electric field has
been investigated on a liquid crystal nematic in a temperature range of 5 to 70°C. It is
possible to define a time constant characterizing this reJaxation process. We have studied
the variation of this time constant with 1) the liquid crystal temperature (14 to 50°C) 2) the
thickness of the cell (13 to 50 y.m) and the de voltage Y applied to the cell.
The time constant decreases when the temperature rises which seems related to the liquid
crystal viscosity and increases with the cell thickness at a given voltage. For voltages above
50 volts, there is also an increase of the time constant.
INTRODUCCION
La posibilidad de aplicar los cristales líquidos nemáticos a sistemas de
visualización y alfanuméricos, ha hecho despertar un gran interés en el estudio
de los efectos de campos eléctricos y magnéticos sobre esas sustancias. Sin
embargo pocos son los resultados publicados basta ahora sobre la disminución
de la difusión dinámica de la luz producida por cristales líquidos nemáticos,
cuando se suprime el campo eléctrico que la originó. Williams ha supuesto
que la reorientación comienza en la superficie y se propaga a una velocidad
1 Departamento de Física, Universidad Nacional del Sur, Bahía Blanca.
* Centre de Recherches Nucléaires, Strasbourg, Francia,
42
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
controlada por la difusión; en tal situación la intensidad de la luz difundida
I5 decrece en función del tiempo t siguiendo la ley
i
I, = I,
(■ - ’-n
(I)
donde IG es la intensidad inicial, D el coeficiente de difusión y L el espesor
de la célula. El tiempo de decrecimiento td* que se define como el tiempo
durante el cual la intensidad decae de 90 a 10 por ciento de su valor inicial,
es entonces.
_ 0.8 L2
” 4D
(2)
Este modelo concuerda con los resultados experimentales obtenido» por Heil-
meier et al. í1) con películas de 6 jxm de espesor de para-aminofenilacetato
de anisilideno. Creagh et al. (2) han estudiado el comportamiento en función
del tiempo, de algunos cristales líquidos nemáticos incluyendo la variación
del tiempo de decaimiento de la difusión dinámica, como también lo» tiempos
de retardo y de crecimiento en función de los espesores y temperaturas de
las células.
En el tiempo de disminución de la difusión dinámica, tal como lian ha-
llado recientemente Jakeman y Raynes (3I, deben tenerse en cuenta vario*,
tiempos de relajación, cuya importancia depende de la conductividad de la
sustancia nemática: en compuestos de alta conductividad y que tienen buena.*
propiedades en lo que se refiere a la difusión dinámica, el tiempo de rela-
jación dieléctrico donde o- es la conductividad eléctrica v c la cons-
4 7r a
tante dieléctrica, es mucho menor que el tiempo de relajación del director
K q
donde rj es la viscosidad de la sustancia, q es el vector ríe onda que a
su vez es función del campo eléctrico, y K es una constante elástica. En
estas condiciones la relajación del director será predominante en el proceso
de disminución de la difusión dinámica.
En este trabajo hemos consagrado una atención especial a las variaciones
del tiempo de disminución estudiando detalladamente su dependencia de la
temperatura, del espesor y de la tensión continua aplicada, sobre un pro-
ducto comercial (LCI: rango nemático 5 - 70° C) (4) de alta conductividad.
Los resultados obtenidos se han comparado a los que se hallaron en un com-
puesto de alta resistividad (Nematische Pilase Y) (5) .
MONTAJE EXPERIMENTAL
Las células utilizadas como muestras en nuestras experiencias consisten
en una capa delgada de sustancia nemática situada entre dos electrodos trans-
parentes (vidrio revestido de óxido de estaño u oxide de indio) mantenidos
a una distancia dada por separadores de mylar de espesores que varían entre
13 y 50 /un. La distancia entre electrodos se mantiene uniforme mediante
un marco de presión constante. Se logra una alineación homogénea del cristal
líquido por frotamiento unidireccional de los electrodos sobre papel, siguien-
do la técnica descrita por Chatelain (6l) .
RELAJACIÓN DE LA DIFUSION DINAMICA DE LA LUZ
43
La célula en estudio se coloca en un recinto en el que la temperatura, que
se mantiene constante (con una precisión de ± 0,1° C) por circulación de
agua, puede hacerse variar entre 10 y 50° C aproximadamente. Se la ilumina
con una fuente de luz blanca y el haz que la atraviesa incide sobre un foto-
multiplicador, cuya señal anódica se fotografía sobre la pantalla de un osci-
loscopio o se traza mediante un registrador X-Y. La intensidad transmitida
If y la intensidad difundidad I5 = IG — If donde I0 es la intensidad de la luz
que es transmitida en ausencia de campo eléctrico, pueden en esta forma
determinarse a cada instante cuando se aplica o se suprime el campo eléc-
trico. Hemos estudiado la relajación de la difusión dinámica después de la
supresión del campo, ya sea abriendo el circuito o cortocircuitando los electro-
dos. Ambos resultados fueron prácticamente iguales, por lo que nos limi-
tamos a las condiciones de circuito abierto. La forma de la curva que repre-
senta la variación de la intensidad difundida en función del tiempo, se repre-
senta en la figura 1 a.
Fig. 1- — Decaimiento de la difusión dinámica en función del
tiempo al suprimirse el campo eléctrico continuo.
Además se representaron gráficamente las características corriente en fun-
ción de la tensión, para cada una de las células analizadas y para las distintas
temperaturas.
RESULTADOS
Se ha determinado experimentalmente para las diferentes células anali-
zadas que la intensidad difundida Is varía en función del tiempo, cuando se
suprime el campo, según la relación
lo ~ I,
L
= exp
(3)
44
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
o bien
To
1 -f exp
(4)
donde tQ es una constante.
Esta relación se verifica correctamente como puede verse en la figura 1 b aún
para variaciones en la relación --- — de más de 1000 veces, siempre que
b
el campo aplicado no sea demasiado elevado. En realidad, para tensiones de
80 volts (o mayores) aparece en la curva de decaimiento una componente
lenta que se hace más importante para células de espesores superiores a 30 ¡un
y a temperaturas que sobrepasan los 40° C aproximadamente.
Hemos analizado la variación de la constante de tiempo del producto LCI
en función de las siguientes variables: 1? la temperatura T en (CK), 2* el
espesor L de la película de cristal líquido y el campo continuo $ aplicado a
la célula.
En cada caso hemos determinado también el tiempo de disminución ~d
definido más arriba. Es fácil verificar a partir de la ecuación (4) que
td ^ 4.4 7
lo que concuerda bien con los resultados experimentales.
1. Para un espesor dado, cuando la temperatura aumenta, la constante
de tiempo r decrece dentro del rango de temperaturas de 14 a 50° C en un
factor de aproximadamente 5, pero entre 40 y 50° C su variación es pequeña.
Estos resultados pueden verse en fig. 2 para una tensión continua aplicada
de 20 volts.
En la figura 3 hemos representado la variación de Log r en función de
1/T para células de tres espesores diferentes y para campos eléctricos cons-
tantes de 106 y 2 X 106 V m 1 (las curvas obtenidas para ambos campos son
idénticas para las células de 13 y 18 ¡xm) . Aunque el intervalo de tempe-
raturas en el que se hicieron las mediciones no cubre completamente el rango
nemático, esta variación parece seguir una ley de la forma
x = A exp
(5)
donde K es la constante de Boltzmann y A una constante arbitraria.
Puede observarse que SE es prácticamente independiente del espesor y del
campo eléctrico dentro del rango estudiado; su valor es 0,4 eV. En lo que
se refiere al compuesto Merck Y que tiene una conductividad considerable-
mente inferior, la variación de Log r es similar y tiene la misma pendiente.
Partimos de la suposición que la variación de r con la temperatura se
debe exclusivamente a la de la viscosidad de la sustancia nemática 77. En
efecto cualquiera sea la conductividad, t es proporcional a rj. Hemos analizado
cómo varía la viscosidad de nuestros productos con la temperatura. El visco-
símetro que hemos montado permite efectuar medidas sobre volúmenes infe-
riores a 1 cm3. El principio reside en la ocultación sucesiva de dos orificios
por una bolilla de acero que cae, en la sustancia estudiada. La luz que nor-
malmente atraviesa los orificios para llegar al fotomultiplicador es interrum-
pida durante el tiempo de pasaje. Resultan 2 pulsos sobre la señal de salida
observada en el osciloscopio o por medio de un registrador X-Y. El tiempo
Fig. 2. -
Fig. 3. -
eléctricos
RELAJACIÓN DE LA DIFUSION DINAMICA DE LA LUZ
</1
Variación de la constante de tiempo t en función de la temperatura para células
de varios espesores (tensión aplicada: 20 Volts)
Variación de la constante de tiempo x en función de la temperatura con campos
constantes (10- y 2 X 101 Vm"1) para células de tres espesores (13, 18 y 3o |im)
46
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
que separa los dos pulsos está ligado directamente a la viscosidad. El dispo-
sitivo se pone en funcionamiento mediante un electroimán que deja caer la
bolilla en condiciones reproductibles. El conjunto está situado en un recinto
termostatizado en el que puede hacerse variar la temperatura. La calibración
del viscosímetro se realiza utilizando líquidos de viscosidad conocida que per-
mitieron trazar la curva que da la viscosidad en función del tiempo de pasaje
entre los orificios. En la figura 4 se ha representado el resultado de nuestras
observaciones. Está de acuerdo con los de Koelmans y Van Boxtel (7). quienes
demostraron que en una mezcla de bases de Schiff el tiempo de crecimiento
tr de la difusión dinámica es proporcional a 77. Determinaron que la varia-
ción de r¡ (y de tr) con la temperatura es similar a la de la expresión (5),
con prácticamente la misma pendiente. Nuestras mediciones muestran que
r (o 77) varía siguiendo la misma ley.
Fig. 4. — Variación de la viscosidad y de la constante de tiempo en función de la temperatura.
para células de distintos productos
2. Para el compuesto de alta conductividad (LCI) la relajación del direc-
tor debe, como se dijo más arriba, dominar el decaimiento de la difusión diná-
mica. La constante de tiempo correspondiente en función del espesor L y del
campo eléctrico (2 3 * *) . A fin de determinar la influencia de estos parámetros,
hemos analizado la variación de r con el espesor L y con el campo £.
a) En la figura 5 puede verse t en función de L para dos temperaturas
y para campos eléctricos constantes. Para campos de basta 106 V m 1 la cons-
tante de tiempo r es una función lineal de L entre 13 y 35 um por lo menos.
Obsérvese que r depende poco del campo para los espesores menores. Si se
aumenta el campo por ejemplo a 2 X Id6 V m'1, la representación gráfica de
RELAJACIÓN DE LA DIFUSION DINÁMICA DE LA LUZ
47
l/l
Pig. 5. — Variación de la constante de tiempo t en función del espesor, para varias temperaturas
y para campos eléctricos constantes
t/>
0 20 <0 60 80 100
Tensión Cvolls)
Fig. 6. — Variación de la constante de tiempo t en función de la tensión
para varias temperaturas, en una célula de 13 ¡jun.
48
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
r en función de L muestra que r varía aproximadamente como L2. E*to está
de acuerdo con los resultados obtenidos también por otros autores f1'2).
b ) En los casos en que la componente lenta puede despreciarse, la cons-
tante de tiempo para el compuesto LCI es prácticamente independiente de la
tensión continua aplicada siempre que ésta sea inferior a 50 volts aproxima-
damente. Para tensiones mayores la constante de tiempo aumenta, lo que lia
sido observado también por Nehring (8) ; esto se ha obtenido para las distin-
tas temperaturas. En la figura 6 se da un ejemplo de esta variación para
una célula de 13 jxm.
Si el espesor de la célula se aumenta lo suficiente, el efecto del campo
debe hacerse más importante comparado con el de L y la constante de tiempo
deberá disminuir a medida que el campo eléctrico aumenta. Una experiencia
realizada con una célula de espesor de 75 /xin parece presentar una disminución
de este tipo en la constante de tiempo.
En cambio en el producto Merck V, la influencia del campo eléctrico es
reducida y puede llegar a despreciarse, lo que indica que el proceso predo-
minante en el decaimiento es la relajación dieléctrica.
CONCLUSIONES
En el rango de espesores de células y de temperaturas en que se trabajó,
hemos hallado que la constante de tiempo decrece con las temperaturas cre-
cientes siguiendo una ley exponencial. Esta variación parece debida princi-
palmente a cambios de la viscosidad. Para una temperatura dada la constante
de tiempo aumenta con el espesor según una ley lineal, siempre que la inten-
sidad de campo no supere un determinado valor; pero para campos más in-
tensos r varía aproximadamente como L2. También se observa un incremento
de la constante de tiempo para tensiones continuas superiores a 50 volts.
Nuestros resultados prueban que si las células empleadas son suficientemente
delgadas y las tensiones aplicadas son bajas, se pueden lograr fácilmente tiem-
pos de decaimiento de la difusión dinámica de aproximadamente 10 ms.
AGRADECIMIENTO
Los autores agradecen la valiosa colaboración del Sr. A. Stampfler y la
importante ayuda técnica del Sr. C. Koehl.
REFERENCIAS
1. Heilmeier, G. H., Zanoni, L. A. y Barton, L. A., Proc. IEEE, 56, 1162 (1968).
2. Creagh, L. T., Kmetz, A. R. y Reynolds, R. A., IEEE Trans. Electron Devices, ED 18,
672 (1971).
3. Jakeman, E. y Reynes, E. P., Phys. Letters 39A, 69 (1972).
4. Suministrado por Liquid Crystal Industries.
5. Suministrado por Merck.
6. Chatelain, F., Bull. Soc. Fr. Min. Crist., 66, 105 (1943).
7. Koelmaus, H. y Van Boxtel, A. M., Mol. Liquid Cryst., 12, 185 (1971).
8. Nehring, J., Comunicación presentada a la « Fourth International Liquid Crystal Con-
ference » Kent, Ohio, U. S. A. Agosto de 1972.
Recibido el 9 de abril de 1974
Comisión de Redacción de los
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Dr. Jorge A. L. Brieux
Ing. Agr. Arturo Burkart
Dr. Horacio H. Camacho
Dr. Pedro Cattaneo
Ing. Roberto D. Cotta
Cap. de Fragata (R) Luis M-. de la Canal
Dr. José M. Gallardo
Dr. Juan A. Izquierdo
Clmte. (R) Rodolfo N. M. Panzarini
Ing. AgT. José A. Pastrana
Dr. Luis A. Sañtaló
Dr. Otto Schneider
Dr. José Federico Westerkamp
NORMAS PARA LOS AUTORES
1. Anales publica únicamente trabajos originales e inéditos ; solamente por excepción
podrá incluir trabajos cuya noticia se haya dado por otra publicación.
2. La publicación en Anales es gratuita. Las separatas que soliciten los autores (o
las entidades a que estén vinculados) son con cargó a los mismos. El requerimiento
deberá hacerse por escrito y antes de iniciar la impresión .
3. Los autores son personalmente responsables de la tesis y del contenido de sus
trabajos y deberán realizar las correcciones de las pruebas de impréhta de dichos
trabajos.
4. La Sociedad Cientifica Argentina se reserva el derecho de rechazar cualquier tra-
bajo que sea sometido para publicación en Anales, ai así lo considerara conve-
niente.
5. Les trabajos deberán ser presentados escritos a máquina, a doble espacio, en pa-
pel tamaño oficio o carta, utilizando una sola de las oaras del papel. y redactados
en castellano. Las fórmulas podrán ir manuscritas y deberán ser suficientemente
claras para la labor de la imprenta. Los gráficos se dibujarán en tinta china, o por
otro medio, de manera tal de permitir la fácil y buena preparación de los clisés ;
esto último es aplicable a todo tipo de ilustración. La cantidad será la mínima
compatible con las necesidades de la buena comprensión del trabajo. En total, los
trabajos no deberán ocupar más de seis páginas de los Anales, incluidas ilustra-
ciones y tablas. » .
6. Los trabajos, luego de su título, llevarán un resumen en castellano y otro en
idioma extranjero, éste último de no más de 150 palabras. Dichos resúmenes
deberán señalar el problema planteado, la indicación de los procedimientos y
procesos y las conclusiones a que se arribe, y hacer referencia sobre la precisión
de los resultados, todo ello de manera sintética.
7 . Los escritos originales, destinados a la Dirección de Anales, serán remitidos a la
Administración de la Sociedad, Avenida Santa Fe 1145, Capital Federal, a eíeotos
de registrar fecha de entrega y posterior envío al Director.
8. La publicación de los trabajos, una vez aceptados, estará sujeta a las posibilida-
des de la Sociedad y a las exigencias de diagramación de Anales. La Sociedad
se reserva el derecho de determinar la entrega de Anales en la cual aparecerán
los trabajos.
f, „
i.
í
* a
l 5
I
FRANQUEO PAGADO
Concesión N* 1186
TARIFA REDUCIDA
Concesión N* 6247
ANALES
ISSN 0037-8437
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA
ARGENTINA
Director : Dr. ANDRES O. M. STOPPANI
OCTUBRE-DICIEMBRE 1974 — Entregas IY-YI — TOMO CXCVIII
SUMARIO
Pág.
SERIE I. CIENCIAS, No 35
Elma A. A. Tenreyro, Carlos A. Leguizamón y Osvaldo O. Betti, Una nue-
va expresión del caudal cardíaco por radiocardiografía 51
Jorge A. Guala, La inercia de la energía en átomos hidrogenoides 63
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N° 38
Patricio A. A. Laura, Ph.D., Un resumen de recientes investigaciones analíticas
j experimentales sobre cables oceanógraficos . 67
Ana María De La Horra de Villa e Ichiro Mizuno, Potasio en algunos sue-
los argentinos 87
Indice General del Tomo CXCVIII 95
BUENOS AIRES
Avda. Santa Fe 1145
19 7 4
SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Dr. Luis F. Leloir
Dr, Selman Waksman
Dr. Florentino Ameghino f
Dr. Valentín Balbín f
Ing. Santiago E. Barabino f
Dr. Carlos Berg f
Dr. Germán Burmeister f
Ing. Enrique Butty f
Ing. Vioente Castro f
Ing. Enrique Chanourdie f
Dr. Carlos Darwin f
SOCIOS HONORARIOS
Dr. Alberto Einstein f
Dr. Enrique Ferri f
Dr. Angel Gallardo f
Dr. Benjamín A. Gould f
Dr. Cristóbal M. Hicken f
Dr. Eduardo L. Holmberg -}•
Dr. Bernardo A. Houssay f
Ing. Luis A. Huergo f
Ing. Eduardo Huergo f
Dr. Mario Isola f
Dr. Juan J. J. Kyle +
JUNTA DIRECTIVA
Dr. César Lombroso f
Ing. Guillermo Marconi f
Dr. J. Mendizábal Tamborelf
Dr. Walter Nernst f
Dr. R. A. Phillippi f
Dr. Guillermo Rawson f
Dr. Alfredo Sordelli f
Dr. Carlos Spegazzini f
Dr. Pedro Visca f
Dr. Estanislao S. Zeballos f
Presidente Cap. de Navio (R.) Emilio L. Díaz
Vicepresidente lo Dr. Julio V. Uriburu
Vicepresidente 2o Dr. Jorge Comín
Secretario Ing. Agr. Ichiro Mizuno
Prosecretario Dr. Horacio E. Bosch
Tesorero Agrim. Antonio M. Saralegui
Bibliotecario .' Dr. Luis A. San tal ó
Ing. Lucio R. Ballester
Ing. Eduardo Braun Cantilo
Ing. Augusto L. Bacquó
Dr. Benito S. Colqui
Ing. Agr. Milán J. Dimitri
Vocales Titulares :
Ing. Eitel Remaní Lauría
Ing. Agr. Enrique M. Sívori
Dr. Andrés O. M. Stoppani
Dr. César A. de la Vega
Geol. Osvaldo C. Scbauer
Vocales Suplentes
Dra. Sara Mabel Abecasis Ing. Alberto H. Puppo
Cap. de Corb. (R) Néstor C. L. Granelli Dr. Jorge R. A. Vanossi
Dr. Carlos A. Márquez
Director de Anales : Andrés O. M. Stoppani
Revisores de Balances Anuales : Ing. Enrique G. E. Clausen y Cont. Publ. Nac. Jesús Vázquez Ger
SECCIONES DEL INTERIOR
Comisión Directiva
Sección San Juan :
Presidente : Doctor Indalecio Carmona Ríos ; Vi-
cepresidente r Profesor César H. Guerrero ;
Secretario : Agrimensor Orlando A. De Sanctis
Aubone ; Tesorero : Doctor Duilio S. Grafiig-
na ; Vocales : Ingeniero Santiago S. Graffigna,
Ingeniero Fernando Volponi, Doctor Emilio
Maurín Navarro, Doctor Antonio Aguilar ;
Miembros suplentes : Enlg. Alberto Baistroc-
cbi, Ingeniero Jorge G. de Lúea, Doctor Car-
los U. Cesco, Ingeniero José B. Graffigna ;
Revisores de cuentas : Ingeniero Enrique Gatti,
Contador Antonio de la Torre, Ingeniero Emi-
lio L. Romito.
Sección Santa Fe :
Presidente : Doctor Argentino A. Bonetto ; Vice-
presidente : Doctor Ezio Emiliani ; Secretario :
Profesora Clarice T. Pignalberi de Hassan ;
Tesorero : Ingeniero Químico Enrique A. Vira-
soro ; Vocales : Ingeniero Químico Guiller-
mo Berraz e Ingeniero José M. Parera.
Sección La Plata :
Presidente : Ingeniero Roberto Diego Cotta ; Vice-
presidente : Ingeniero Camilo B. Rodríguez ;
Secretario : Doctor Luis M. Boggia : Prosecre-
tario: Ingeniero Horacio C. Albina; Tesorero :
Doctor Teodoro G. Krenkel ; Protesorero : In-
geniéro Pedro Diego Jensen : Vocales : Doctor
Max Birabén, Doctor Homero Bibiloni, Doctor
Jorge J. Ronco, Doctor Rodolfo Disalvo, Doc-
tora Ives L. Danna, Ingeniero Aaron Beilin-
son e Jngemero José G. Romano Yalour.
Sección Mendoza :
Presidente : Doctor Sergio Ignacio Vernier ; Vice-
presidente : Doctor Julio Enrique Cantón ;
Secretario : Doctor Raúl Sluckich : Tesorero :
Doctor José Roberto Morales : Protesorero :
Doctora Iris Ferrari de- Miri ; Prosecretario :
Licenciado Humberto N. Najurieta ; Vocales :
Ingeniero Ljuis Orlando Melis, Ingeniero Sal-
vador Castro, Doctor Jorge R. Suárez, Doctor
Fabio L. Sacerdote, Profesor Diego F. Pró,
Profesor Miguel Marzo.
Impreso en Imprenta Coni S.A.C.I.F.I., Perú 684, Buenos Aires, Rep'ública Argentina
TENREYRO, ELMA A. A., LEGUIZAMON, CARLOS A. y BETTI, OSVALDO O.
Una nueva expresión del caudal cardíaco por radiocardiografía
The precordial record of the passage of a radiactive bolus through the cardiac chambers
is analyzed by the employment of pulse functions.
Pulse trains expressions, which represent the circulating radioisotope concentraron, are
stated. An equation, derived from those expressions, gives the cardiac output in terms of
integráis of pulse functions, which are obtained from the radiocardiogram.
Anales Soc. Cient. Argentina, CXCVIII, Octubre-Diciembre, 1974, pgs. 51-61
GUALA, JORGE A.
La inercia de la energía en átomos hidrogenoides
The influence of the relativistic mass loss on the system nucleous-electron was studied.
The mass los distribution is such that in all cases of experimental relevance only afi'ects
the electrón mass. This effect was taken into acconnt in the theoretical evaluation of the
energy levels for hydrogen-like ions. The resulta compare satisfactorily with the spectros-
copíc measurements for the case of Li+2.
; ■' \-
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVIII, Octubre-Diciembre, 1974, pgs. 63-66
LAURA, PATRICIO A. A. Ph.D.
Un resumen de recientes investigaciones analíticas y experimentales sobre cables
oceanográficos
Mechanical cables have long been used for towing, remóte control or for the supplying
of communication or other Service links between two vehicles. Operational requirements
now imposed by both commercial and military interests demand a deep understanding of
the behavior of such fairly complex structural system.
Some of the research programa undertaken by the author and his associates and per-
formed under the Themis Program (Defense Department, Washington D.C.) are described
in the present paper.
Anales Soc. Cient. Argentina, CXCVIII, Octubre-Diciembre, 1974, pgs. 67-86
VILLA DE LA HORRA, ANA MARIA de y MIZUNO, ICHIRO
Potasio en algunos suelos argentinos
The potassium contení of soils from 9 Argentine profiles were determined using
several methods. These were: total potassium; potassium extractable in 1.0 N ammonium
acétate; 1.0 N nitric acid; 0.5 N hidrochlric acid; 0.5 N magnesium acétate and water
soluble potassium.
The results indicate that the soils analysed were well supplied with potassium, and
that the valúes obtained using ammonium acétate, hydrochlriccacid and magnesium acétate
were correlated.
Valúes determined using nitric acid give rise to some speculation as to the long and
short-term availability of potasium in these soils.
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVIÍI, Octubre-Diciembre, 1974, pgs. 87-93
CERVIGON, FERNANDO y BASTIDA, RICARDO
Contribución al conocimiento de la fauna ictiológica de la provincia
de Buenos Aires (Argentina)
The present paper deais on the study of several ichthyological samples from Mar del Pla-
ta coast (Argentina). Some of the studied species are mentioned for the first time for this
geographical area, while other species -scarcely known- are redescribed in this opportunity.
References of coloration, habitat and general behaviour of some of the especies are also
given.
The species cc.isidered in the present contribntion are as follows: Odontaspis taurus, Das-
yatis eentroura, Opisthonema oglinum, Caranx crysos, Hypleurochilus fissicornis, Ribeiroclinus
eigenmanni and Gobiosoma parri.
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVII, Enero-Marzo, 1974, pgs. 3-20
MONTES, ADOLFO L. Y ZARAGOZA, GRACIELA O.
Actividad antibiótica de sueros lácticos obtenidos por cultivo de varias especies
de bacterias lácticas
The autibiotic activity of milk whey from fonr lactic bacteria : Lactobacillus bulgarieus
Lictobacillas asi/lophilus, Streptococcus thermophilus and Straptococcus lactis, used in the
manufacture of yogourt, was assayed against several entherobacteria and other microorga-
nisms (38 totalized). It was established that the strongest activity responds to the whey
from L. bulgarieus and the weakest to that from Strep. thermophilus .
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVII, Enero-Marzo, 1974, pgs. 21-29
SUAREZ, MARIA ESTHER
La estadística x2 no centrada y un nuevo método para la deducción
de su ley de prababilidad
In this article, the author presents a new form to arrive to the distribution of the statis-
tic non-central x2, studied and trated before by P. B. Patnaik, R. A. Fisher and Tang.
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVII, Enero-Marzo, 1974, pgs. 31-34
■
" ’ vás
,
MARSICANO, F. R., INTROZZI, A. (h), SCHTEINGART, D. y PEREYRA, G. H.
Escurrimiento de líquidos en tubos elásticos. Reflexión e interacción
de ondas en tubo cerrado
In a previons work (1) we have already indicated that there is an analogy between the
flow of liquida in elastic tubes and that of compressible fluida in rigid tubea and that most
of the rnathematical procedurea naed iu the theory ofthe dynamiea of gasea are aplicable to it.
A remarcable analogy which we whish to emphasize here, is the one that consista in the
deformation of the speed and pressure waves considering non-linear efíects (2) and the im-
posibility of detining propagation speed either measnring the distances from peak to peak.
The interaction of the wave reflected on the closed end of the tube has been studied by
means of the grephic method of the characteriatica ; waves with greater raaxima and narro-
wer bases being obtained as we draw near to the point where reflection takes place.
Anales Soc. Gient. Argentina , CXCVII, Enero-Marzo, 1974, pgs. 35-41
MERODIO, JULIO CESAR
La interferencia del estroncio en la determinación de litio por espectrometría
de absorción atómica
The iuterfering efíects which appear when determining small amounts oflithium by atomic
absorption, in strontium rich matrix, have been studied. The emission spectrum of the ra-
diation source employed showed the existence of an auxiliary line, cióse to the resonance
one of the analyte, which enables to correct for the error due to the absorption of the signal
produced by the strontium oxide band.
The modification of the physical properties of the Solutions becanse of the presence of
salts at relatrvely high concentrations, exerts a depressing effect on the analyte signal ( phy-
sical interference ) which can be overeóme by applying the standard addition method. The
technique developed and described allows, in principie, the evaluation of lithium in stron-
tium minoráis as primary application in geochemistry.
Anales Soc. Cient. Argentina, CXCVII, Enero-Marzo, 1974, pgs. 43-48
ELIGES, HERMAN
Energía mutua y de transferencia en circuitos magnéticamente acoplados
(Continuación)
In a semireal transformer, fed with a sine wave altérnate current, shown here is the role
played in each winding, by mutual transference, field and Joule difíerential energies. Up to
date this was not possible as the transference euergy valué was unknown. These studies are
necessary to facilítate a more extensive aualysis in general case studies of transformers, such
as those with pulsating current.
Anales Soc. Cient. Argentina, CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 51-55
ROIG, ANTONIO y GUERRERO, ARIEL H.
Determinación directa de antimonio
A new method has been developed for the direct estimation of antimony, combining ex-
traction of Sb (III) as tetraiodo complex in benzene, witb tbe oxydation in aqueous pbase
to Sb (V) and reextraction as HSbCl6 in tbe same solvent, where tbe reagent rbodamine B
is added in benzenic solution. Positive signal is tbe charasteristic color of rbodamine B,
colorless in tbis solvent. Selectivity is good : common ions do not interfere, and only gold
does when its proportion exceeds 2000 : 1 antimony. Sensitivity is L.I. : l,«g L.C. : 1CT5, and
Beer's law is followed between 5 and 25,ug. Interpretation suggests HSbI4 and HSbCl6, strong
enougb as acids, protonize rbodamine B to its purpur acid form.
Anales Soc. Gient. Argentina, CXCVII, Abril-Jimio, 1974, pgs. 57-63
MARTINEZ, ANTONIO
Una nueva especie de Ateuchina. (Col. Scarabaeidae, Coprini)
A new species of Ateuchina (Col. Scarabaeidae, Coprini). By Antonio Martínez, in tbis
work is described a new species of Ateuchine’s tribe thac provisionally is included in tbe
genus Pedaridium Harold. Tbis new species is cióse to P. (?) qaadridens Arrow which charac-
teristical difíerences are : body7s structure and number of anterior tibial bond teeth. The
insects over tbis study was done, are from province of Misiones in tbe Argeutine Republic.
Anales Soc. Gient. Argentina , CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 65-68
DIEULEFAIT, CARLOS E.
Exposición simplificada de la regresión múltiple
Tbis paper gives a development of the fundamental formule of tbe múltiple regresión in
tbe homosedastic case in a new direct and simple form.
Anales Soe. Gient. Argentina , CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 69-72
LANDOLFI, MARIA ROSA, MONTES, A. L., YAAMONDE, G.
y ZARAGOZA, GRACIELA O.
Estudio microbiológico de materias primas y productos de la industria alimentaria nacional
IV. Productos deshidratados y harinas
Forty eight different dehydrated food producís and flours from twelve industrial plants
were microbiologically examinedfor mesophilic aerobio bacteria colony count, coliforme bac-
teria, entherobacteria, fungí and yeasts, anaerobio bacteria and pathogenic staphilococci.
Product from six industrial plants showed good microbiological quality but tbe samples from
the other six plants showed high counts of mesophilic aerobio bacteria, coliforme bacteria,
fungí and/or eutherococci and several samples aerobio bacteria also.
Anales Soc. Cient. Argentina, CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 73-78
LLAMBIAS, HORACIO
Sobre desilicificación de la alunita de camarones (Provincia de Chubut, República Argentina)
Many test, triáis to tint the alunite and its behaviour in different reagents, with object
of the possibility of separation of silica and alunite, have been carried out.
By means of such triáis the crystalline forms of alunite, its behaviour with the colloidal
arseuic trisulphide and the producís from it by treatment with acida, are described.
As conclusión the authpor relates the silica's precipitation with the pyroelectrical
properties of alunite and he proposes several methods for its iudustrial use.
Adales Soc. Cient. Argentina , CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 79-84
SORARRAIN, OSCAR M., BENITEZ, JOSE D. y BOGGIO, RAFAEL R.
Algunas consideraciones sobre el problema de obtener distribuciones
de aberraciones a partir de datos experimentales
Experience have shown than mutations or aberrations are generally Poisson processes,
although sometimes the processes are clearly non-Poisson ones.
In this paper we assume the possibility of using a puré birth formalism to determine
aberration rates from the experiment. A criterion to check the validity for the given as-
sumptions is discussed.
As a generalization, the possibility to get aberration rates and the corresponding distri-
butions directly from the Kolmogoroff-Feller equatious is also analysed.
Anales Soc. Cient. Argentina , CXCVII, Abril-Junio, 1974, pgs. 85-91
ANALES
v generad ^
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA
ARGENTINA
Director : Dr. ANDRES O. M. STOPPANI
OCTUBRE-DICIEMBRE 1974 — Entregas IV-VI — TOMO CXOVIII
\
BUENOS AIRES
Avda. Santa Fe 1145
1974
MIEMBROS PROTECTORES
DE LA
SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
COMISION NACIONAL DE ESTUDIOS GEO-HELIOFISICOS
COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL (INTI>
SERVICIOS ELECTRICOS DEL GRAN BUENOS AIRES
YACIMIENTOS PETROLIFEROS FISCALES
SERIE I. CIENCIAS, No 35
ISSN 0037-8437
UNA NUEVA EXPRESION DEL CAUDAL CARDIACO
POR RADIOCARDIOGRAFIA
Por ELMA A. A. TENREYRO \ CARLOS A. LEGUIZAMON 1 y OSVALDO O. BETTI1 2 *
RESUMEN
El registro precordial del pasaje de un bolo radiactivo por las cámaras cardíacas es
analizado con el empleo de funciones de pulsos.
Se plantean expresiones de trenes de pulsos que representan concentraciones de acti-
vidad del radionucleído en circulación. Una ecuación deducida de tales expresiones da
el caudal cardíaco en términos de integrales de funciones de pulsos, las que se obtienen
a partir del registro radiocardiográfico.
SUMMARY
The precordial record of the passage of a radiactive bolus through the cardiac chambers
is analyzed by the employment of pulse functions.
Pulse trains expressions, which represent the circulating radioisotope concentration, are
stated. An equation, derived from those expressions, gives the cardiac output in terms of
integráis of pulse functions, which are obtained from the radiocardiogram.
1. INTRODUCCION
El pasaje por las cámaras cardíacas de un bolo de material radiactivo, in-
yectado en una vena previa al corazón, registrado por un detector ubicado
sobre el área precordial conduce a un registro como el presentado en la fi-
gura 1, cuando el trazador es intravascular. Tal tipo de registro externo, ini-
ciado casi simultáneamente por varios investigadores (19> 38,40,47), lia sido apli-
cado por numerosos autores en el estudio de la hemodinámica cardíaca (8> 12> 13>
16, 2Ü, 22, 23, 25, 28, 31, 34, 30, 48, 40, 50, 51, 52) , bajo el nombre generalmente adop-
tado de radiocardiografía. La curva de doble pico corresponde al pasaje del
1 Biomatemática: Instituto de Cálculo, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Uni-
versidad Nacional de Buenos Aires, Argentina; Comisión Nacional de Energía Atómica,
Buenos Aires, Argentina.
2 Instituto de Neurocirugía Costa Buero, Facultad de Ciencias Médicas, Universidad
Nacional de Buenos Aires y Comisión Nacional de Energía Atómica, Buenos Aires, Argentina.
52
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
bolo radiactivo por ambas partes del corazón, derecha e izquierda, sucesiva-
mente.
Variaciones de las condiciones de inyección y de registro, y de la natura-
leza del trazador radiactivo utilizado, permiten obtener registros radiocar-
diográficos en los cuales se visualiza fundamentalmente un lado del corazón
(ambas cavidades cardíacas izquierdas o derechas) ; esta técnica se suele de-
nominar radiocardiografía selectiva (7, 51) (figura 2).
El interés en la obtención de parámetros cardíacos, tales como caudal y
volúmenes de cámaras, se pone en evidencia por los numerosos métodos de-
sarrollados. Aparte de las técnicas radiocardiográficas, se pueden mencionar
Fig. 1. — Radiocardiograma. Las líneas de trazos representan los registros que se obtendrían
independientemente sobre la región derecha del corazón ( ) y sobre la región izquierda (--)
uniendo puntos de fin de sístole ventricular.
las que emplean métodos de dilución de trazadores (radiactivos o colorante)
con muestreo continuo de sangre, medición externa del pasaje de bolos ra-
diactivos por arterias (periféricas o aorta), técnicas de termodilución, registro
de variaciones de presión intracavitaria, estudio de imágenes radiográficas,
medición anatómica sobre cadáveres para obtener volúmenes de cámaras en
forma directa o bien relaciones entre éstos y superficie y peso de la masa car-
díaca, etc. (37, 26, 15,33, 11, 3, 10,1, 4, 5, 9, 14,18, 30, 36, 41, 29, 17, 34, 35) .
En relación con las técnicas radiocardiográficas, algunos autores han ana-
lizado diversos factores que las afectan, tales como mezcla incompleta del
trazador en las cámaras cardíacas (21, 4*), forma general del radiocarcijiogra-
ma ( 4®* 4,9 ), etc.
En cuanto a los enfoques matemáticos, el pasaje de un trazador por un sis-
tema de cavidades en serie ha sido encarado por Kellershohn y colaborado-
res (2'4) ; Cornfield y colaboradores (6) presentaron modelos para el estudio
de experiencias con indicadores; otros autores han desarrollado expresiones
UNA NUEVA EXPRESIÓN DEL CAUDAL CARDÍACO
53
analíticas con el objeto de derivar parámetros cardíacos a partir de medidas
anatómicas, presiones intracavitarias, etc., mediante el empleo de modelos
idealizados del corazón (27, 42,43, 45,46) # Lc>s autores del presente trabajo han
expuesto en otro, (32) un nuevo método de obtención de parámetros cardíacos
a partir del análisis de la zona de mezclado total del radiocardiograma, y ade-
más, mediante un nuevo tratamiento matemático del registro radiocardiográ-
fico, han derivado expresiones cpie permiten obtener las eficiencias de medi-
ción de las cámaras cardíacas (2) .
En el presente trabajo, se desarrolla un nuevo método de análisis del ra-
diocardiograma con el empleo de funciones de pulsos.
Fig. 2. — Radiocardiografía selectiva derecha, normal (48)
2. Desarrollo general
2.a) Funciones de pulsos
Una función “escalón unitario u(ti-nAt)” definida a partir de un instante
nAt cumple:
( = 0 para t < n A
(t — n A t) .
f = 1 para t > n A t
(2.a. 1)
Para t = nAt se tendrá una indeterminación; para ese instante se adoptará
el valor unitario que corresponde a t > nAt , tal como la sugiere la experiencia.
Cualquier función f(t) que tiene validez a partir de un tiempo t = nAt
se escribirá:
/ (t) • u (t - n A t)
(2. a. 2)
y teniendo validez para:
te [«Ai,
n A t -f- U]
(2.a.3)
54
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
se tiene:
/ (t) . \u(t - n A t) — u [t — (n A t + ta)] j (2.a. 4)
Representada f(t) en función de t en un sistema de coordenadas cartesia-
nas ortogonales, el área comprendida entre la función (2. a. 4) y el eje t será:
f n&+ta
f (t) \ u (t — n \ t) — n \t - {n A t + /„)] j dt (2.a. 5)
J nM
la que representa un pulso para f(t) entre dos valores de tiempo n\t y n\t + ta.
Si fuera f(t) = k, constante, (2. a. 5) representaría el área de un rectángulo
de altura k y base ta.
2.b) Análisis del radio cardiograma
Para realizar el tratamiento matemático, se considera que, una vez llegado
el bolo radiactivo al corazón derecho, la concentración de actividad del radio-
nucleído dentro del ventrículo se mantiene constante e idéntica en todos sus
puntos, durante la sístole ventricular, siendo, además, la misma en un punto
próximo a la salida del ventrículo. También se supone que la eficiencia de
medición es constante durante toda la revolución cardíaca. Bajo esas condi-
ciones, la figura 3daría una curva hipotética de la secuencia de pulsos, o trenes
de ellos, que representan las concentraciones en un punto inmediato al ven-
trículo derecho y dentro de la arteria pulmonar, a partir de ns = 1. Así,
según (2. a. 5) se tendrá:
oo
X Ong Tg =
n'S=1
00 f <nS~ ^ 1) TR+TS
= l (X'/VVd)»s |« \t - (»s - 1) "r| - (2.b.l)
«g = l J («S— 1)
— U (t — [(íis — 1) 'R + TS]) ! dt
En esta expresión nge s el número de sístole ventricular, siendo ng = 1 la
primer sístole ventricular que se produce, cuando solamente hay actividad en
el ventrículo. El tiempo t se mide desde el comienzo de esta sístole.
Se observa que durante la diástole ventricular no hay expulsión y no se
considera en la fórmula.
Los valores X'%s„ son los que se obtienen desde la figura 1, al comienzo de
cada sístole, y con las expresiones:
x (Í) = (2.b.2)
£VD
X'0 = 5Á (2.b.3)
SVD
UNA NUEVA EXPRESIÓN DEL CAUDAL CARDÍACO
55
2.c) Expresión del caudal cardíaco
El caudal sanguíneo se manifiesta durante el tiempo de la sístole ventri-
cular y su magnitud para valores diferenciales en rs será:
® (í) = - — t e [fas - 1) (ns-l) te + ts] (2.C.1)
Para todo el tiempo de una sístole se tendrá un caudal resultante:
AY
n s
TS,
ns
(2.C.2)
CONCENTRACION DE RADIACTIVIDAD A LA SALIDA
DEL VENTRÍCULO DERECHO
AREAS DE LAS FUNCIONES DE PULSOS
REALES
Fig. 3. — Expresada a partir de la primer sístole ventricular que se produce,
cuando solamente hay radiactividad en el ventrículo
El caudal < x es un caudal medio sistólico, que resulta de un tren de pulsos
de distintos volúmenes expulsados en distintos t5. Durante cada sístole ventri-
cular hay una salida de radiactividad:
Q»s — ®s„g • O* . ts„s
(2.C.3)
Para la salida total de radiactividad a partir del valor X'0, se tiene
l AQng = X'0 = l 9s • 0ns . ts (2.C.4)
ns=l ws = l WS S
Para obtener un caudal promedio se aplica:
«0 = 1
X * <^S • “S«s
©s
l
,ls=1
(2.C.5)
56
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Y, reemplazando por (2.c.4), se obtiene:
X'0
'S =
2 . TSn
ng=l °
Y, con las expresiones (2 . b . 1 ) y (2.b.2) se obtiene:
— X'
— n
(2.C.6)
®s =
1 ~ f ^R+'S
£VD 7lg=l •> («g — 1) -:j>
(H'/Vvd),, ¡ u [t - (ns - 1 ) tr] -
X
(2.C.7)
- n{t - [í»s - 1)tr + ts])| dt
Sin embargo, el sistema de vasos que contiene a la sangre, reconoce en dis-
tinta medida la conformación pulsátil de las transferencias anteriores, de for-
ma tal, que en zonas alejadas del ventrículo se manifiesta un caudal sanguíneo
no discontinuo donde interviene la totalidad del tiempo de revolución.
Para una dada revolución es:
;E = ©S • —
nR ‘ nS TI
‘«K
(2.C.8)
con la (2.c.3) y sumando para la totalidad de las revoluciones se tiene:
V /r r -
ü -Vfcng — —0 — ¿J ®R„ • ^ng • -R,
«g=l riR=ng=l
v a q __ x' = y
U ~*V/?g — o — L
5=1 n
Análogamente a (2.C.5) se tiene:
(2.C.9)
— »R=«g
© =
= >lo = l J v
l °»S • '«»,
(2.C.10)
?lR=ng==1
Con (2.C.9) resulta ser:
X'f
V p
¿ * tR«R
?iR=ng=1
(2.C.11)
que expresada en términos de funciones de pulsos y con (2.b.2) es:
— X'
? = -y--.; — •
“ X (H'/YvD)ng ! [t — (ws — 1) Tr] — U [t — Ws • Tr] j dt (2.C.12)
£VD ng=l Jo
con (2.b.3) se obtiene:
H/
l í °° (H'/ VYD)?lg | u [t - (rs - 1) tr] -ie[í-ns.TR]idí (2<C*
= 1 J o
13)
«g=l J o
UNA NUEVA EXPRESIÓN DEL CAUDAL CARDÍACO
57
Esta es la acuación fundamental para obtener el caudal cardíaco <p en tér-
minos de funciones de pulsos que se obtienen del registro radiocardiográfico.
2.d) Sobre la aplicación experimental
Bajo ciertas condiciones experimentales (2!1) y (44) en las que se utilizan
diluciones salinas, y colorantes y material radiopaco, se han demostrado dife-
rencias de concentraciones para estos trazadores, entre los valores obtenidos
fuera y dentro de la cámara ventricular, así como diferencias en la uniformidad.
Si esto mismo sucediera cuando se usa un trazador radiactivo, la expresión
de la concentración, implícitamente dada en (2.b.l):
Cng = (X'/VYD)ns
debe modificarse en un valor «, quedando:
C„s = (X'/a . VyD)ng
donde a considera un defecto de concentración promedio a la salida, con res-
pecto a la concentración promedio dentro del ventrículo. Ese defecto se debe
a que en la figura 1 se toman los valores a partir de tm donde entra sangre sin
radionucleído al ventrículo, a la que se agrega una anatomía ventricular donde
la proximidad de las regiones de entrada y salida de sangre inhibe mezclados
más uniformes.
Así:
y la ecuación (2.C.13) sería:
o = — — —
l I (H'/xYvD)ns í « [< — (»S — 1) Tk] — m [i — »s • Te] i dt (2-d-1)
»S=1 J 0
3. Discusión
Los principales aspectos a señalar son:
a) La ecuación (2.C.13) y la (2 . d . 1) utilizan solamente una parte del
radiocardiograma a partir de tQ.
Esta parte también es utilizada por otros autores, pero con la suposición
de una salida exponencial del tipo:
y donde:
H'Wg = H\ . e~ns • *s ■ Ts
Te s = -
_l_ln Vyp — Vs
TS VyD
(3.1)
(3.2)
que también permitirá obtener el caudal, conociendo, como se hace en (2.C.13)
el Vvd.
Como consecuencia de lo expuesto en (2.d), las expresiones (3.1) y (3.2)
son de difícil cumplimiento, lo cual se tiene en cuenta en (2.d.l).
58
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Ademán hay otras condiciones que invalidarían (3.1) y (3.2). que son:
1 . En revoluciones sucesivas de registro el volumen de sístole ventri-
cular (Vs) puede ser distinto.
2. En revoluciones sucesivas de registro el tiempo de sístole (t„) puede
ser distinto.
3. El volumen de cámara del ventrículo derecho (Vvd) puede variar
de una revolución a otra.
b) El análisis matemático sigue la mecánica del proceso, que se realiza
mediante una salida del fluido pulsátil considerada en la expresión
(2.c.7) .
Métodos clásicos en uso, utilizan expresiones derivadas para pasajes con-
tinuos de fluidos, de validez discutible si se aplican con valores obtenidos
desde la figura 1.
c) Las expresiones (2.C.13) y (2.d.l) no requieren el uso de eficiencia
de registro.
Métodos clásicos en uso, que utilizan expresiones derivadas para pasajes
continuos de fluidos, requieren eficiencias de registro que implican complica-
ción experimental en cuanto a los colimadores de detección.
d) La inclusión de qWs en la expresión (2.C.13), que conduce a (2.d.l),
exige el conocimiento de un nuevo factor para obtener el verdadero
caudal <p .
NOTA. — El presente trabajo forma parte de las tareas realizadas en cum-
plimiento del “Programa Conjunto de Investigación en Biomatemática”, em-
prendido por convenio celebrado entre la Comisión Nacional de Energía Ató-
mica y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (U.B.A.), contando con el
apoyo de un subsidio del Fondo Especial para la Investigación Científica,
otorgado por la Universidad de Buenos Aires, por Resolución N° 993/68.
Fue presentado en el 9° Simposio de Biomatemática y Ciencias de la Com-
putación en las Ciencias de la Vida, celebrado en Houston, (U.S.A.) del 22 al
24 de marzo de 1971, siendo expuesto por el Dr. Máximo E. Valentinuzzi, a
quien los autores expresan su agradecimiento por la intensa tarea desarrollada.
4. Nomenclatura
Símbolo Significado
t : tiempo.
A t : espacio de tiempo.
ts : tiempo de sístole ventricular.
ir : tiempo de revolución cardíaca.
ws : número de sístole ventricular.
C«sí concentración de radiactividad en un punto inmediato al ventrí-
culo derecho y dentro de la arteria pulmonar, durante una sístole
ventricular.
UNA NUEVA EXPRESION DEL CAUDAL CARDIACO
59
Símbolo Significado
X' : actividad del radionucleído en el ventrículo derecho.
X(t) : dosis de material radiactivo en corazón en el instante i.
XQ : dosis de material radiactivo inyectada.
X'0 : dosis de material radiactivo presente en el ventrículo derecho en
el instante tQ.
Vvd : volumen de cámara del ventrículo derecho.
tQ : instante a partir del cual solamente hay radiactividad en el ven-
trículo derecho.
H'«s • velocidad de contaje al comienzo de la sístole ventricular número
ns , contando a partir de tQ.
£vd : eficiencia de medición del ventrículo derecho.
dV (t) /dt : variación del caudal dado por el ventrículo derecho en el ins-
tante t.
?s . caudal sistólico medio durante la sístole ventricular número ns.
A Y«s •’ variaci®n del volumen de cámara del ventrículo derecho entre
comienzo y fin de la sístole ventricular número ns.
0S ; caudal medio sistólico.
_ : número de revoluciones cardíacas.
caudal medio cardíaco durante la revolución número í*r
© : caudal medio cardíaco.
AQwg: dosis de radiactividad expulsada durante una sístole ventricular.
a^s • factor de corrección por diferencias de concentraciones promedio
dentro y fuera del ventrículo.
5. BIBLIOGRAFIA
X Bellman, R.; Collier, C.; Kagiwada, H.; Kalaba, R. and Selvester, R., “Estimation of
heart parameters using skin potential meassurements”. Communications of the ACM,
7: 666-668 (1964).
2. Betti, 0. O.; Tenreyro, E. A. A. y Leguizamón, C. A., “Eficiencias de medición de
cámaras cardíacas”. Revista de Biología y Medicina Nuclear, 5 (2) : 49-57 y 5 (3) :
124-131 (1973).
3. Bing, R. J.; Heimbecker, R. and Falholt, W., “An estimation of the residual volume
of blood in the right ventricle of normal and diseased human hearts in vivo”.
American Heart Journal, 42: 483-502 (1951).
4. Bridwell, T.; Jenss, R. and Greene, D. G., “An evaluation of Starr’s equation for the
prediction of stroke volume”. Circulation, 14: 250-253 (1956).
5. Brotmacher, L., “Evaluation of derivation of cardiac output from blood pressure measu*
rements”. Circulation Research, 5: 589-593 (1957).
6. Cornfield, J.; Steinfeld, J. and Grenhouse, S. W., “Models for the interpretation of
experiments using tracer compounds”. Biometrics, 16: 212-234 (1960).
7. Cournard, A.; Donato, L.; Durand, J.; Rochester, D. F.; Parker, J. O.; Harvey, R. M.
and Lewis, M. L., “Sepárate performance of both ventricles in man during the
early phase of exercise, as analysed by the method of selective radiocardiography”.
Trans. Ass. Amer. Physicians, 73: 283 (1960).
8. Delaloye, B. et Rivier, J. L., “La radiocardiographie, exploration fonctionnelle hémo-
dynamique, son application en clinique”. Journal Suisse de Médecine, 92: 194
(1962).
9. Doyle, J. T.; Wilson, J. S.; Lepine, C. and Warren, J. V., “An evaluation of the
measurement of the cardiac output and of the so-called pulmonary blood volume
by the dye-dilution method”. Journal of Laboratory and clinical Médicine, 41:
29-39 (1953).
60
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
**0. Fleming, J. and Hamer, J., “Left ventricular volume in aortic stenosis measured by
an angiocardiographic and a thermodilution method”. Brit Hear J., 30: 475482
(1968).
H. Gauer, O. H., “Volume changes of the left ventriele during blood pooling and exercises
in the intact animal. Their effects on left ventricular perfomance”. Physiol. Rev.,
35: 143 (1955).
”12. Giuntini, C.; Lewis, M. L.; Sales Luis, A. and Harvey, R. M., “A study of the pulmo-
nary blood volume in man by quantitative radiocardiography”. Journal of Clinical
Investigation, 42 (10): 1589-1605 (1963).
Gigli, G.; Donato, L.; Bartolomei, G. and Bianchi, R., “Diastolic and residual blood
volumes in the right ventriele of normal subjeets determined by means of radio-
cardiography”. Min. Nucí., 2: 10 (1958).
14. Glick, G.; Schreiner, B. F. (Jr.) ; Luria, M. N. and Yu, P. N., “Determination of cardiac
output by means of radioisotope dilution technic”. Progresa in Cardiovascular
Diseases, 4; 586-615 (1962).
15. Goldschmidt, E., “Grose und gewicht des Herzens unter normalen und pathologischen
verhaltnissen”. Handbuch der Normalen und pathologischen physiologie, Siebener
band, Erste Halfte, Biutzirkulation, Erster Teil, Herz, S. 141.
16. Gorten, R. J., “The use of I25Iodine for precordial counting”. J. Nucí. Med., 6: 169-
174 (1965).
17. Hamilton, W. F.; Himmelstein, A.; Noble, R. P.; Remington, J. W.; Richards, D. N.;
Wheder, N. C. and Witham, N. L., “Comparison of the Fick and dye injection
methods of measuring the cardiac output in man”. Amer. J. Physiol., 153: 309 (1948).
18. Holm, H. H.; Sorensen, B. L. and Christiansen, J., “A method for the clinical deter-
mination of car4iac output”. Acta Chir. Scand., 133: 621-626 (1967).
18. Huff, R. L.; Feller, D. D. and Bogardus, G. M., “Cardiac output by body surface
counting of I131 human serumalbumine”. J. Clin. Invest., 33: 944 (1954).
20. Huff, R. L.; Feller, D. D.; Judd, O. D. and Bogardus, G. M., “Cardiac output of
man and dogs measured by “in vivo” analysis of iodinated I'::‘ human serumalbu-
mine”. Circulation Research, 3: 564 (1955).
21. Irisawa, H.; Wilson, M. F. and Rushmer, R. F., “Left ventriele as a mixing chamber”.
Circulation Research, 8: 183-187 (1960).
22. Joyet, G.; Brunner, E. H.; Uehlinger, A. et Hauptmann, A., “Gammacardiographie :
Théorie et determination du débit, collimation et facteur de correction”. Cardio-
logía, 43: 259-297 (1963).
23. Kelleshohn, C. et Vemejoul, P. de, “La radiocardiographie. Application des indicateurs
nucléaires á l’étude de l’hémodynamique cardiaque”. Ann. Radiol., 11: 809 (1959).
24. Kellershohn, C.; Vernejoul, P. de et Delaloye, B., “Sur la dilution d\in indicateur
dans un systéme de cavités en serie traversé par un fluide en régime pulsatoire.
Application á l’hémodynamique cardiaque”. C. R. Séances Acad. Sci., 252: 1394-1396
(1961).
25. Kellershohn, C.; Vernejoul, P. de et Ivancevic, D., “Les indicateurs nucléaires de
courte période physique en hémodynamique cardiaque”. Arch. des Mal. du Coeur,
60: 558-570 (1967).
20. Kinsman, J. M.; Moore, J. W. and Hamilton, W. F., Amer. J. Physiol, 89: 322 (1955).
27. Koushanpour, E. and Collings, W. D., “Validation and dinamic applications of an
ellipsoid model of the left ventriele”. J. Appl. Physiol., 21: 1655-1661 (1966).
28. Kuschnir, E.; Podio, R. B. y Pecorini, V., “Radiocardiografía. I. Estudio del volumen
minuto cardíaco”. Prens. Méd. Argentina, 55: 639-656 (1968).
29. Lagerlof, H. and Werko, L., “Studies on the circulation in man. II. Normal valúes for
cardiac output and pressure in the right auricle, right ventriele and pulmonary
artery”. Acta Phys. Sean. 16: 75-82 (1949).
30. Lammerant, J. and Haxhe, J. J., “Relationships between cardiac output, blood \ olume
and hodv c^nposition ir chloralose ar^sthetized normal dogs”. rch. Internaí.
Physiol. Bioch., 72: 585-598 (1964).
31. Lammerant, J.; Veall, N. anu De Visscher, “Observations on cardiac outvU.il . d
‘pulrronarv blood volume’ in normal man by external recording ol the intra-
cardiac flow of I131 labelled albumin”. Nuclear Medizin. 1: 353-3 ^9 (1961).
UNA NUEVA EXPRESIÓN DEL CAUDAL CARDÍACO
61
32. Leguizamón, C. A.; Betti, O. y Tenreyro, E. A. A., “Caudal y otras magnitudes del
corazón mediante el método de la zona de mezclado total”. Anales de la Soc.
Científica Arg., CXCV (III): 3-24 (1973).
33. Liljestrand, G.; Lysholm, E.; Nylin, G. and Zachrisson, C. G., “Normal hearth volume
in man’. Amer. Heart J., 17: 406 (1939).
34. Macintyre, W. J.; Pritchard, W. H. and Moir, T. W., “The determination of cardiac
output by the dilution method without arterial sampling. I. Analytical concepts”.
Circulation, 18: 1139-1146 (1958).
35. Mack, R. E.; Wells, H. J. and Pollack, R., “An ‘in vivo” method for the determination
of cardiac output”. Radiology, 68: 245 (1957).
36. Marques, M. M. P.; Geraud, J. ; Bru, A. et Bes, A., “Intérét clinique d’une méthode
de détermination du débit cardique par enregistrement externe de la radio-activité
aortique’. Journal de Médecine de Bordeaux, 138: 1048-1057 (1961).
37. Nylin, G., Amer. Heart J., 30: 1 (1945).
38. Prinzmetal, M.; Corday, E. Bergman, H. C.; Schwartz, L. and Spritzler, R. J., “Radio-
cardiography : a new method for studying the blood flow through the chambers of
the heart in human beings”. Science, 108: 340 (1948).
39. Pritchard, W. H.; Macintyre, W. J. and Moir, T. W., “The determination of cardiac
output by the dilution method without arterial sampling. II. Validation of pre-
cordial recording”. Circulation, 18: 1147-1154 (1958).
40. Pritchard, W. H.; Macintyre, W. J. and Moir, T. W., J. Lab. Clin. Med., 46: 939 (1955).
41. Pritchard, W. H.; Macintyre, W. J.; Schmidt, W. C.; Brofman, B. L. and Moore, D. J.,
“The determination of cardiac output by a continuous recording system utilizing
iokinated (I131) human serum albumin. II. Clinical studies’. Circulation, 6: 572-
577 (1952).
42. Roston, S., “Mathematical formulation of cardiovascular dynamics by use of the Laplace
transform”. Bull. Math. Biophys., 21: 1-11 (1959).
43. Roston, S., “Variation of pressure with cycle length and duration of systole in the
two-chambered cardiovascular model”. Bull. Math. Biophys., 24: 129-135 (1962).
44. Swan, H. J. C.; Beck, W., “Ventricular nonomixing as a source of error in the
estimation of ventricular volume by the indicator-dilution technic”. Circulation
Research, 8: 989-998 (sep. 1960).
46. Vayo, H. W., “The motion of the left ventricles: I”. Bull. Math. Biophys., 28: 355-
362 (1966).
46. — - “The motion of the left ventricle: II”. Bull. Math. Biophys., 29: 499-512 (1967).
47. Veall, N.; Pearson, J. D.; Lowe, A. E. and Hanley, T., “A method for the determi-
nation of cardiac output”. Proc. 2nd. Radioisotope Conference, Oxford, London;
1: 183 (1954); Butterwworth.
48. Vemejoul, P. de; Delaloye, B.; Di Gregorio, V. et Kellershohn, C,, “Mesure du débit
cardique et des volumes ventriculaires par radiocardiographie”. Rev. Franc. Etudes
Clin, et Biol., 9: 693-715 (1964).
49. Vernejoul, P. de et Kellershohn, C., “Considérations préliminaires sur Pétude expéri-
mentale de la composante périodique du radiocardiogramme. Aplication á la déter-
mination des volumes ventriculaires”. Symposium International de Bad-Gastein,
Autriche, 8-11 janvier 1964, in “Radioaktive Isotope in Klinik und forschung” band
6, édité par K. Fellinger et R. Hófer (Munich, Urban et Schwarzenberg, 1964).
50. Vemejoul, P. de et Kellershohn, C., “Messure du débit cardique au moyen d’indicateurs
radioactifs”. Congrés International de Physique Nucléaire et de Médecine Nu-
cléaire. Clermont-Ferrand, 28 de juin-3 juillet, 1962.
51. Vemejoul, P. de; Kellershohn, C. et Ivancevic, D., “Sur la possibilité de déterminer
le volume ventriculaire gauche par radiocardiographie”. C. R. Acad. Se. París, D
264: 2230-2233 (1967).
52. Vernejoul, P. de; Valeyre, J. et Kellenrshohn, C., “Dosimétrie et technique d'utilisation
du barium-I37'rt en hémodynamique cardiaque”. C, R. Acad. Se. París, D 264:
1327-1330 (1967).
SERIE I. CIENCIAS, N° 35
ISSN 0037-8437
LA INERCIA DE LA ENERGIA EN ATOMOS HIDROGENOIDES
Por JORGE A. GUALA 1
RESUMEN
Se estudia la influencia de la pérdida relativista de masa en el sistema núcleo-electrón.
Se establece que la distribución de dicha pérdida es tal que afecta casi únicamonte la masa
del electrón. Se determinó cómo afecta esto la exdresión teórica de los niveles energéticos
y se llega a los efectos se manifiestan en los valores experimentales. El valor calculado para
el potencial de ionización de Li+* concuerda con la determinación espectroscópica.
ABSTRACT
The influence of the relativistic mass loss on the system nucleous-electron was studied.
The mass los distribution is such that in all cases of experimental relevance only afíects
the electrón mass. This efifect was taken into account in the theoretical evaluation of the
energy levels for hydrogen-like ions. The results compare satisfactorily with the spectros-
copíc measurements for the case of Li+I.
LA ENERGIA TOTAL DE LOS SISTEMAS MONOELECTRONICOS
Tanto la descripción elemental de Bohr como la aproximación cuántica
no relativista dan, como valores permitidos de la energía de los hidrogenoides,
en la aproximación de masa nuclear infinita,
Ew =
— Z2m0e4 1
2 ¡i2 n2
m
R^ = 13,605826eV es la constante de Rydberg.
Haciendo n = 1 en ec. 1 se tiene la más baja de las energías permitidas
al sistema, que debe coincidir con el potencial de ionización.
Reemplazando valores numéricos en (1) se obtienen, en general, resultados
que difieren de los experimentales, siendo varias las causas de tales discre-
pancias. Una de ellas es la finitud de la masa nuclear, cuya consecuencia es
la participación del núcleo en el movimiento atómico. La corrección se logra
reemplazando masa electrónica por masa reducida.
E
n —
— Z2mrei 1
2}? ñ2
— Z2B,xmr 1
m0 n*
(2)
Departamento de Química y Física, Universidad Nacional de Río Cuarto.
64
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Este efecto es el más importante en los átomos ligeros, pues en el caso del
hidrógeno el cociente mG/mr vale aproximadamente 1.00054.
Si se toman en cuenta efectos relativistas (Sommerfeld. Di rae) resulta
para la energía, en primera aproximación.
E „ =
?r
q2Z2 / 1
n + 1/2
(3)
j = 1 — 1/2; 1 = 0,1,2..., n- 1
a = 7,29735 10-3 es la cte. de estructura fina de Sommerfeld (2) .
Otro efecto, de menor orden, también tratado teóricamente, es el debido
a la interacción entre el electrón y su propio campo. La contribución ener-
gética se conoce como corrimiento Lamb (3).
Lo que no tienen en cuenta las teorías anteriores es el efecto inercial
debido a la energía potencial. En primer lugar, la masa que figura en (1)
y (3) no puede ser la masa en reposo, mG, sino la masa electrónica en el
campo de fuerzas considerado, masa que dependerá de la energía total del
mismo.
El efecto neto es una disminución de la masa proporcional a dicha energía.
Esto es consecuencia del principio de conservación de la masa, pues al acer-
car, desde el infinito, un electrón al núcleo (inicialmente ambos en reposo
relativo) se desprende una cantidad bien definida de energía. Si tras la
transformación queda el átomo en su estado fundamental, la energía liberada,
E, será igual al potencial de ionización.
Por ser la energía y la masa magnitudes inseparables (4i. la energía libe-
rada al formarse el átomo lleva consigo la masa dm = E/c2.
Teniendo en cuenta (1) y llamando E0 a la energía del II en su estado
fundamental, dicha masa valdrá aproximadamente.
dm = Z2E 0/c2 (4)
DISTRIBUCION DE LA PERDIDA DE MASA ENTRE LOS
COMPONENTES ATOMICOS
Conocida la disminución de masa que acompaña la formación de un átomo,
es preciso conocer de qué manera se reparte aquella entre las partes (núcleo
electrón). Por ser la energía cinética, T, proporcional a la masa reducida (5),
y esta última aproximadamente igual a la masa electrónica, resulta que prác-
ticamente la totalidad de la energía cinética está adscrita al electrón. Esto
es cusa de que la masa del electrón experimente un aumento dado por T/c2.
Queda por averiguar cómo se reparte la energía potencial entre los dos
cuerpos, problema ya planteado por L. de Broglie (1924), quien expone
correctamente el hecho físico, pero desconoce qué fracción de la energía po-
tencial corresponde a cada una de las partes (6) .
En 1964 L. Brillouin (7) estudia el problema de la distribución de la
energía potencial asociada a un par de partículas eléctricamente cargadas,
llegando a la conclusión de que aquella se reparte por igual entre ambos
cuerpos.
Recién en 1968 J. Palacios (8) da la solución definitiva al problema, de-
mostrando que:
LA INERCIA DE LA ENERGÍA EN ATOMOS HIDROGENOIDES
65
“Cualesquiera que sean las interacciones, con tal que consistan en fuerzas
iguales y contrarias, la energía potencial debe distribuirse entre ambos cuerpos
en razón inversa de sus masas propias”
U _ ni'
U' ni
(5)
Volviendo al problema que nos ocupa y dada la pequenez de la masa elec-
trónica, comparada con la masa nuclear, resulta, en virtud de (5) que prác-
ticamente la totalidad de la energía potencial está localizada en el electrón.
Obviamente, la masa asociada con dicha energía también estará localizada
en el electrón.
La energía potencial es responsable de una disminución de masa igual a
U/c2. Este resultado, sumado al efecto debido a la energía cinética conduce,
con el auxilio del teorema del virial (E = — T =1/211) a la siguiente
conclusión :
Dentro del átomo hidrogenoide la masa del electrón experimenta un au-
mento dado por E/c2 y una disminución que vale 2E/c2. El resultado neto
es una disminución dm = E/c2 = Z2E0/c2. Para el hidrógeno vale aproxi-
madamente 0,000242 10-31 kg.
EFECTO DE LA INERCIA EN EL ION LI + 2
Para aplicar debidamente las ideas antes expuestas es necesario expresar
cuánticamente la ley fundamental de la dinámica para una partícula cargada
que se mueve libremente en un campo eléctrico.
La expresión de dicha ley es (9) , para un corpúsculo de carga Q que se
mueve con la velocidad v en un campo de potencial V,
a v
— Q (1 — v2/c2)dl 2 grad V = m — (6)
Aún sin abordar por el momento tal problema, tratemos de aplicar el efecto
inercial discutido a algún sistema real que pueda considerarse clásicamente.
Parecería indicado referirse al H o al He + , pues al ser los menos energé-
tico, menores serán las correcciones relativistas (proporcionales a a2Z2). Pero,
según vimos en (1) para estos sistemas, la corrección por masa nuclear finita
es la más significativa.
Para el Li + 2 la situación cambia, ya que el cociente m0/m vale 1,00024 en
tanto que M + m/M no supera a 1,00008. La masa reducida del ion, en su
estado fundamental, valdrá mM/M-f m, donde m es la masa electrónica:
m = mQ — dm = (9,109558 — 0,002178) 10~31 kg, y M es la masa nuclear.
Con estas consideraciones la ec. (2) da, como primera aproximación de
la energía del Li + 2 en su estado fundamental:
9 X 13,605826 X
9,10738*1 1
9,109558 X i,UUUU8
122,413 eV
Aplicando (3) junto con la corrección por masa nuclear finita resulta:
66
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
9 X 13,605826 X-?|^= 122,457 .V
El valor experimental del potencial de ionización del Li + 2, obtenido por
técnicas espectroscopias pO) vale 122,419 eV.
Como se ve, el tomar en consideración los efectos inerciales debidos a la
energía total conduce a una ajustada predicción teórica del potencial de
ionización.
BIBLIOGRAFIA
1. Eyring, Hendersón, Jost7 Physical Chemtstry, an advanced treatise, vol. 3, pág. 279-280.
Academic Press, New York/London. 1969.
2. Berestetskii, Lifshitz y Pitaevskii, Teoría Cuántica Relativista, vol. 4, pág. 134*143.
Ed. Reverté. Barcelona. 1971.
3. Eyring, Hendersón, Jost, Loe. cit., pág. 281.
4. Palacios, J. Análisis Dimensional, pág. 44 a 46. Ed. Espasa Calpc, Madrid, 1964.
Landau ct Lifchitz, Méeanique b Quantique vol. 3, pág. 229 a 233. Ac. Press. New York.
1957.
6. Broglie, L. de. Reeherches sur la théorie des Quanta, Cap. 4, pág. 57-58. Masson et Cié.
Paris, 1963.
7. Brillouin, L. « C. R. » 259, 2361 (1964).
8. Palacios, J. Rev. Real Acad. Ciencias Exactas, Fís. y Nat. de Madrid, Tomo LXII.
Cuad. primero, pág. 102-103. Madrid 1968.
9. Palacios, J. Idem. Ref. 8, pág. 97-98.
10. Los cálculos numéricos efectuados con datos de Handbook of Chemtstry and Physics.
53RD Ed. 1972-73. CRC Press.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, No 38
ISSN 0037-8437
UN RESUMEN DE RECIENTES INVESTIGACIONES
ANALITICAS Y EXPERIMENTALES
SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
Por Dr. Ing. PATRICIO A. A. LAURA, Ph.D. 1 *
SUMARIO
Requerimientos modernos de sistemas oceanográficos hacen imperiosa la necesidad de
conocer en forma detallada el comportamiento dinámico-estructural de sistemas de cables.
Aplicaciones corrientes y futuras son: sensores remolcados a alta velocidad, la opera-
bilidad de vehículos e instrumentos a grandes velocidades, el uso de boyas con sensores
acústicos, etc.
En este trabajo el autor describe algunos de los problemas de investigación estudiados
en el Proyecto Themis: Dinámica de Sistemas de Cables (Departamento de Defensa,
Washington, D.C.) del cual fue director desde su creación hasta el año 1970.
ABSTRACT
Mechanical cables have long been used for towing, remóte control or for the supplying
of communication or other Service links between two vehicles. Operational requirements
now imposed by both commercial and military interests demand a deep understanding of
the behavior of such fairly complex structural system.
Some of the research programs undertaken by the author and his associates and per-
formed under the Themis Program (Defense Department, Washington D.C.) are described
in the present paper.
INTRODUCCION
El análisis de sistemas de cables sometidos a la acción de fuerzas que son
originadas por el movimiento relativo del elemento sólido con respecto a un
medio fluido, ha sido impulsado por diversos problemas de ingeniería ocea-
nográfica: remolque, amarre de barcos y boyas; operaciones de salvamento,
etcétera.
Las primeras investigaciones fueron originadas por fallas de cables que
tuvieron lugar en el primer intento de colocación de un cable transatlántico
en el verano de 1875. Dos artículos fueron escritos por Lord Kelvin sobre el
tema (L 2) .
Durante la primera guerra mundial los estudios sobre cables mecánicos
estuvieron relacionados con operaciones bélicas (3* 4) .
1 Miembro : Carrera del Investigador Científico, Consejo Nacional de Investigaciones
Científicas y Técnicas. Profesor Titular, Departamento de Ingeniería, Universidad Nacional
del Sur, Bahía Blanca.
08
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
En el transcurso de la segunda guerra mundial varios estudios tuvieron
su origen en el remolque de planeadores, blancos de tiro y equipos barremi-
nas, así como remolque de embarcaciones de diversas categorías y amarre de
boyas bajo condiciones de régimen.
Poco antes de mediados del siglo XX algunos investigadores comenzaron
estudios relacionados con la respuesta dinámica de cables mecánicos. W. H.
Phillips fue un verdadero pionere de esta área (5). Estos primeros estudios
consideraron el movimiento violento de objetos remolcados en el aire, que
según se había observado, experimentaban violentas secudidas a altas velo-
cidades.
En épocas más recientes la generación de nuevos requerimientos de la in-
geniería oceanográfica ha hecho crítica la necesidad de conocer con más exac-
titud el comportamiento dinámico-estructural de sistemas de cables \
Aplicaciones corrientes y futuras son: uso de antenas de radio remolcadas
por submarinos en movimiento; operabilidad de vehículos e instrumentos a
grandes profundidades; el uso de boyas con sensores acústicos para detectar
la caída de cápsulas espaciales; etc.
Todas estas aplicaciones requieren el poder predecir tensiones estáticas y
dinámicas en un sistema de cables para asegurar máxima resistencia del ca-
ble con mínimo tamaño, peso y costo.
Un programa general de investigaciones comenzó en Catholic University
of America (Washington D.C.) en el año 1968 con el auspicio del Departa-
mento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica con el nombre:
Themis Program, Dynamics of Cable Systems bajo la dirección del autor á
(ver cuadro 1).
El programa considera tres áreas generales de investigación (8) :
A. Estudios básicos desde el punto de vista de mecánica de sólidos.
B . Sistemas elementales de cables.
C. Sistema operacionales de cables.
A continuación se presenta na breve reseña de algunos de los problemas
estudiados en cada una de las áreas mencionadas anteriormente.
A. Estudios básicos desde el punto de vista de mecánica de sólidos
A. 1 Determinación de propiedades mecánicas y emisión acústica en el caso
de rotura.
Esta investigación se ha limitado a la determinación de los módulos de
elasticidad y de Poisson, cargas de rotura y emisiones acústicas producidas
por las ondas de tensión liberadas al producirse la rotura de alambres del
cable (MO).
Es interesante mencionar que los valores del “módulo de Poisson” deter-
minados difieren grandemente del valor 1/2 que corresponde al caso límite
1 Compilaciones bibliográficas sobre el tema han sido realizadas bajo los auspicios
del Departamento de Defensa (EE.UU.) 6,7.
2 El autor regresó a la Argentina en julio de 1970. El programa continúa en Washington
bajo la dirección del Dr. M. J. Casarella.
69
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
Figura 1
de medios sólidos continuos, ya que en el caso de un cable, el ‘“módulo de
Poisson” incluye un acercamiento entre fibras y cordones. Este efecto puede
ser de importancia en la determinación de cargas hidrodinámicas que actúan
en el cable. Los cables fueron ensayados en una máquina Universal Tinius
Figura 2
Figura' 3
Figura 4 (Referencia 9)
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS 71
Olsen (120.000 libras) con diferentes condiciones en sus extremos: tambor
con fricción (figura 1) y grilletes (figura 2).
No se notaron variaciones apreciables en las cargas de rotura al utilizar
ambos dispositivos, pero se obtuvo una diferencia del orden del 10-15 °/o en
la determinación de los módulos elásticos. Esta diferencia se debe en gran
parte al deslizamiento que tiene lugar entre el cable y el tambor, modifi-
cando la curva tensión-deformación.
La Figura 3 muestra el “set-up” utlizado para la detección de la emisión
acústica en el caso de fractura de fibras. Resultados típicos se muestran en
la Figura 4.
A. 2 Determinación de coeficientes de fricción interna en ensayos vibratorios.
Propagación de pulsos longitudinales.
En la Ref. 11 se presenta un estudio detallado de las propiedades diná-
micas de cables de acero. Se ha considerado un modelo matemático viscoso
para representar el amortiguamiento interno del cable, habiéndose realizado
experiencias tanto en aires como en agua en el caso de vibraciones longitu-
dinales.
Chung presenta también una expresión empírica que relaciona a la ve-
locidad de propagación de una onda longitudinal C0 con el módulo elástico
E y la densidad del cable de acero, siendo ésta:
C0 = K„ (E/p)V*
«Fig. 5. — Comparación de resultados de C0 (cable de acero de 7 X 19
72
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
donde S = W/A.g, W el peso por unidad de longitud del rabie y A su sec-
ción. El coeficiente Kv depende del tipo de construcción del cable.
En los ensayos realizados con el objeto de determinar E. los cables fueron
asegurados mediante grilletes, siendo E la tangente trigonométrica de la pen-
diente a la cuva-deformación. La Figura 5 muestra una comparación de los
resultados obtenidos para CG utilizando diversos procedimientos.
Determinaciones experimentales de CD fueron también realizadas por Van-
derveldt y Gilheany (12).
A. 3 Técnicas de fotoelasticidad dinámica
La meta de esta parte de la investigación .llevada a cabo en el proyecto
Themis es poder llegar a una comprensión básica de sistema boya-cable-medio
fluido mediante métodos fotoelásticos.
Algunos fluidos exhiben propiedades birrefringentes que son muy sensi-
bles a la acción de tensiones tangenciales inducidas por flujo del fluido. La
Figura 6 muestra el compo de tensiones en un medio fluido producido por el
movimiento del sistema boya-cable-fluído. La excitación es producida por
un aparato electromecánico que induce ondas supreficiales en la superficie
del fluido birrefringente. Varios estudios han sido publicados por el Profe-
sor A. J. Durelli y sus colaboradores como resultado de las investigaciones
realizadas (la> 14) .
Figura 6
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
73
Es interesante mencionar el hecho de que a raíz de estos estudios se han
originado otras investigaciones (15), vinculadas con problemas de cables pero
de naturaleza física más básica, como ser el fenómeno de propagación de
ondas en medios continuos sujetos a tensión inicial.
Este problema es de interés en varios campos de la ciencia aplicada: geo-
física, acústica, ingeniería estructural, etc. La Figura 7 muestra algunos re-
sultados obtenidos por Clarck, Durelli y Laura (15).
T^Wetqht tor
prestressln$
E -80 (tt¡
psi-ln/fr
I ms ctetay
Center freq. «80 h?
4. 55 ibs
7. 70 Ibs
25.05 Ibs
28%
Figura 7 (Referencia 15)
A. 4 Fenómeno de impacto en cables producido por inestabilidad dinámica
Laura y Goeller han considerado un problema básico de inestabilidad di-
námica, que es de interés en ingeniería oceanológica y otras ramas de la tec-
nología (16). Se analiza el comportamiento de un cable del cual está suspen-
dido una carga útil en un extremo y en cuyo extremo superior se aplica un
desplazamiento excitador sinusoidal.
Si el esfuerzo resultante en cualquier sección es siempre de tracción, el
cable se comporta como una barra sólida y un análisis posible consiste en
hacer uso de la ecuación de la onda en un dimensión teniendo en cuenta los
efectos de amortiguamiento de dos tipos: externo y intemo.
Aumentando la frecuencia de excitación se llega a un estado de tensio-
nes de compresión y la configuración recta de equilibrio no es más estable,
dado que la rigidez a la flexión de un cable es en general despreciable. El
peso suspendido asciende en “vuelo libre” y luego cae produciéndose severas
condiciones de impacto.
74
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
La Referencia 16 contiene un revisión de investigaciones recientes (17>1íh,
realizadas por los autores llegándose a conclusiones de interés práctico direc-
to por un lado y por otro, se añade una modesta contribución analítica y
experimental a la teoría general de la estabilidad dinámica.
Para mayor generalidad se considera un sistema de cables segmentados
(por ejemplo acero en la parte superior y nylon en la inferior) (Figura 8).
Tales sistemas son comunes en oceanografía para prevenir fallas del sistema,
ya que, en una enorme cantidad de experiencias realizadas, los peces muerden
el cable de nylon hasta profundidades que llegan a varios cientos de metros
dependiendo del tipo de fauna marina (20) .
icOt
Si el sistema cable-peso útil suspendido se comporta como una barra rí-
gida el modelo desarrollado por los autores (17) considera al problema como
una de dinámica de un medio continuo. Cuando el sistema se vuelve ines-
table es más conveniente considerar al sistema dividiéndolo en elementos
discretos (18) .
ANALISIS DEL PROBLEMA DE INESTABILIDAD DINAMICA
En este caso resulta más conveniente considerar al sistema como uno de
dos grados de libertad y ha sido estudiado en detalle por los autores en la
Ref. 18.
La naturaleza viscoelástica de cada segmento de cable es representada por
un modelo Yoigt. Se supone que las fuerzas de interacción que actúan en
el cable y en la masa suspendida son proporcionales al cuadrado de la mag-
nitud de la velocidad instantánea.
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
75
Dado que la inestabilidad del sistema tiene lugar cuando la fuerza total
que actúa en el cable es cero o menor que cero es conveniente expresar al
estado dinámico del sistema referido al estado del sistema cuando no existen
tensiones mecánicas.
Incrementando el valor de la frecuencia de excitación co uno llega a un
valor crítico de la frecuencia circular (co0) para cualquiera de las tres situa-
ciones siguientes:
a) la fuerza F2 en el segmento inferior es cero.
b) la fuerza F3 en el segmento superior es cero.
c) las condiciones (a) y (b) ocurren simultáneamente.
Se examina a continuación la condición de inestabilidad (a) . En este caso
F2 posee valor nulo y tiende a volverse negativa mientras que F3 es positiva:
F2 {t, G>) = (#2 ' #3) d“ L2 (*®2 ' ^3) == O
F3 (í, w) — k3 (x3 - + 03 (x3 ■ xx) > O
Por consiguiente durante el régimen (a) F2 (t, w) debe tomarse igual a
cero, dado que en la práctica la estructura del cable no puede absorber es-
fuerzos de compresión significativos.
El análisis de las condiciones (b) y (c) es similar.
El procedimiento computacional es el siguiente: se comienza con valores
pequeños de w y se comienza a “alimentar” de este modo al programa dán-
dole también los parámetros físicos restantes.
Los valores de fuerzas y desplazamientos se computan en función del tiem-
po y a cada paso se verifican las condiciones de inestabilidad. Se incrementa
la frecuencia en forma monotónica y el procedimiento se continúa basta que
se llega a una de las condiciones de inestabilidad a), b) o c) .
El programa calcula entonces los desplazamientos dinámicos en función
del tiempo hasta el instante en que la fuerza se vuelve positiva en cada seg-
mento.
INVESTIGACION EXPERIMENTAL
Los experimentos considerados necesarios para verificar la teoría desarro-
llada por los autores, fueron llevados a cabo en el Tanque Hidrobalístico del
Naval Ordnance Laboratory (Armada Norteamericana) White Oak, Md. (EE.
UU.) (ver Fig. 9). El mecanismo excitador está colocado en la cubierta del
tanque y el cable pasa a través de un orificio de la cubierta. El mecanismo
excitador es mostrado en detalle en la Fig. 10.
Es importante señalar que el sistema excitador y su infraestructura fueron
diseñados con una gran rigidez en comparación con los sistemas de cables que
se investigaron de modo que no contribuyeran de manera apreciable a las
propiedades elásticas de los sistemas en investigación.
Las fuerzas fueron medidas mediante células de carga colocadas en los dos
extremos del cable.
Una célula especial fue diseñada utilizando extensómetros eléctricos cui-
dadosamente aislados del medio líquido, para medir esfuerzos dinámicos en
el extremo inferior del sistema.
76
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Figura !*
Para verificar la respuesta del oscilógrafo ( tipo Beckman) en condiciones
de impacto, se llevaron a cabo varias experiencias utilizando un O?cilógrafo
Visicorder Honeywell equipado con galvanómetros que daba una respuesta
válida hasta 50 kilohertz.
Figura 10
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
77
Tipos de Cables Investigados
Se estudiaron dos tipos de sistemas de cables: a) cables de acero y b)
sistemas segmentados acero-nylon, los cables de acero fueron del tipo común-
mente usado en la industria aeronáutica, ya que es posible conseguirlos en
diámetros muy pequeños. Se usaron cables de 0,0625 y 0,09375 pulgadas res-
pectivamente y todos fueron 7X7.
Se utilizó cable de nylon de 0,25 pulgadas de diámetro cuya carga de
rotura es del orden de 1.100 libras.
Resultados de gran interés práctico han sido publicados por Paquette y
Henderson21. Siguiendo recomendaciones de estos autores en el presente tra-
bajo se utilizó una constante de resorte efectiva basada en la medición de la
frecuencia natural de vibración de una masa Me suspendida del cable. El
valor de esta constante es Tce = Mg . .
Es interesante hacer notar que el valor de ke obtenido en agua es mucho
más pqeueño que aquel obtenido en aire; este fenómeno puede deberse a un
efecto lubricante del medio líquido al actuar entre las fibras del cable de
nylon.
RESULTADOS EXPERIMENTALES
El número de experiencias realizadas fue muy grande y solamente se infor-
ma aquí sobre algunas de las más significativas.
En la figura 11 se muestran valores máximos de fuerza en el extremo
superior de un cable de acero de 1/16" vibrando en agua. El valor de
frecuencia crítica predecido por la simple teoría desarrollada por los autores
está en acuerdo excelente con el valor obtenido experimentalmente. La teoría
predice sucesivos máximos y mínimos relativos en la relación funcional que
se muestra gráficamente en la figura 11. El primer valor máximo de fuerza
de acuerdo con la teoría es de 155 libras para / = 1,28 Hz, (Punto A) y el
valor obtenido experimentalmente fue de 150 libras. En algunas de las expe-
riencias realizadas los esfuerzos dinámicos fueron nueve veces mayores que
los estáticos. Resulta obvio concluir que este hecho debe ser tenido en cuenta
en el diseño de sistemas de cables si las frecuencias de excitación están pró-
ximas a la crítica.
Desde el punto de vista del ingeniero de diseño hay varias soluciones
posibles. Una solución consiste en utilizar amortiguadores y elásticos en el
extremo inferior del cable. Esto se logró de un modo muy simple por los
autores colocando un segmento de cable de nylon en el extremo inferior del
cable de acero. De este modo se agregó a un cable de acero de 3/32" un
segmento de cable de nylon de 6 pies (diámetro: 1/4"). El máximo valor
del esfuerzo dinámico se muestra en la figura 12 en función de la frecuencia
de excitación.
En la figura 13 se muestran resultados experimentales para el esfuerzo
máximo en el extremo superior de un sistema segmentado (amplitud de osci-
lación: 2").
Este problema de inestabilidad dinámica es de gran interés en sistemas
de transporte de carga mediante helicópteros.
MAXIMO ESFUERZO EN. EL EXTREMO SUPERIOR (Libras)
78
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
Fig. 11. — Esfuerzo máximo total en el extremo superior de un cable de acero de '/l6,f
en función de la frecuencia de exitación (Referencia 16)
Fig. 12. — Esfuerzo máximo total en el extremo superior de un sistema segmentado
de cables vibrando en agua (X0 = 2 pulgadas). (Referencia 16)
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
79
Es importante mencionar también, que resultados obtenidos en experien-
cias realizadas por la Armada Norteamericana en el año 1971, han coincidido
con gran precisión con los valores determinados utilizando el modelo mate-
mático desarrollado por los autores.
Fig. 13. — Esfuerzo máximo total en el extremo superior de un sistema segmentado de cables
vibrando en agua : comparación de resultados y experimentales (Referencia 16)
B. Sistemas Elementales de Cables
B . 1 — V ibraciones Forzadas de Sistemas Segmentados de Cables
El primer experimento que será analizado es el realizado con un cable
de 3/32 pulgadas de diámetro y 62 pies de largo del cual se suspendió la
carga útil. La longitud “seca” del cable fue de 16,5 pies y la “mojada”:
45,5 pies.
El experimento comenzó aplicando una amplitud de 3 pulgadas. Se ob-
tuvieron condiciones de régimen casi inmediatamente. A bajas frecuencias la
respuesta fue prácticamente sinusoidal, pero a medida que la frecuencia au-
mentaba se observaron' irregularidades en la curva de respuesta. Estas irregu-
laridades son atribuibles a la existencia de amortiguamiento externo no lineal
y están en buen acuerdo con los resultados obtenidos en una computadora
analógica para un sistema de un grado de libertad.
FUERZA ( Lbs.) FUERZA (Lbs.)
80
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTÍFICA ARGENTINA
5.0 r-
SISTEMA
CABLES
CABLE DE ACERO OE OE
DIAMETRO Y 62 PIES DE LAR60
CABLE DE MYLOIt DE Y
6 PIES DE LAR60.
CAR&A UTIL
ESFERA DE ALUMINIO DE 26.9 ÜBPAS
Fig. 14. — Comparación de resultados analíticos y experimentales
(sistema comportándose como barra). (Referencia 17)
20
f = 0.807 Hz
Fma* = 26 L*5'
f = 0 95 Hz
”40 -
: WWWV2» zAA/UWlA/'
1 SEB
z. 0
1 SEB
®
40 -
20
0
;W\M/\AA/Wia^/w\a
f= 1.02 Hz 1 SEB— H— J f= 1Hz
p = 31 Lbs “
MAX
©
\
Fig. 15. — Valores de fuerza medidos experimentalmente en el extremo superior
de un cable de acero de l¡l6" vibrando en agua (Referencia 17)
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
81
Comparación de Resultados Analíticos y Experimentales
La Figura 14 muestra muestra resultados analíticos y experimentales en los
rangos de frecuencia en que el sistema se comporta como una barra. El
acuerdo es excelente para frecuencias inferiores a la fundamental, pero no
tan bueno para frecuencias superiores. Estas discrepancias se deben proba-
blemente a complejidades del comportamiento mecánico del cable de nylon y
efectos nolineales en el amortiguamiento externo 3.
Las Figuras 15 y 16 muestran resultados experimentales y teóricos (obte-
nidos en una computadora analógica) para un cable de 1/16" sometido a
frecuencias de excitación inferiores a la crítica. Es interesante hacer notar
que las magnitudes de fuerzas y formas de los pulsos comparan muy bien.
Fig. 16. — Resultados obtenidos mediante una computadora analógica
(cable de acero de i¡i 6"). (Referencia 17)
B . 2 — Movimiento Tridimensional de Sistemas Remolcados
En una primera etapa de esta investigación se han investigado y obtenido
nuevas expresiones que predicen la carga hidrodinámica que actúa sobre el
cable. Las ecuaciones obtenidas están en concordancia con los valores experi-
mentales obtenidos por otros investigadores 22.
Las ecuaciones de movimiento gobernantes resultan ser ecuaciones diferen-
ciales ordinarias no lineales. En la figura 17 se indica esquemáticamente el
problema analizado por Choo 22.
82
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
B . 3 — Estabilidad Dinámica de un Cable Remolcado
El propósito de esta investigación es estudiar el movimiento lateral de un
cilindro esbelto, flexible y situado en un flujo paralelo al eje del mismo»
Este modelo puede ser aplicado a situaciones de gran interés práctico, tales
como el remolque de antenas e hidrófonos desde submarinos. Un parámetro
de gran importancia es la relación L/D, donde L es la longitud del cilindro
flexible y D es su diámetro. Las investigaciones realizadas por Pao 23 indican
que la estabilidad del cilindro está regida por la porción del mismo que e*tá
situada aproximadamente 25 diámetros del extremo libre.
r
9
Fig. 17. — Predicción de la configuración tridimensional de un cable y de la posición
del objeto remolcado en condiciones de régimen
C. Sistemas Opekacionales de Cables
C.l — Comportamiento Dinámico de un Sistema de Cables Utilizado para
Movilizar un Objeto o Estructura Asentada sobre el Fondo del Mar.
La recuperación de objetos semi-enterrados en sedimentos del fondo del
océano es una cuestión de gran importancia en ingeniería oceanológica 24.
Una aplicación común de este problema tiene lugar en operaciones de salva-
mento y recuperación de embarcaciones hundidas. Históricamente es e inte-
rés mencionar que la primera información técnica sobre el problema es el
caso el hundimiento del barco a vapor SODRA SVERIGE, que tuvo lugar
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
83
en 1896 en el mar Báltico y a una profundidad de 56 m. El barco se hundió
10 m en sedimentos en el primer año. Se calculó en ese entonces que el
peso sumergido de la embarcación era de 545 toneladas y que una fuerza
de 327 toneladas sería suficiente para liberar la embarcación de los sedi-
mentos. Se emplearon 16 pontones con una capacidad total de elevamiento
de 872 toneladas y la operación fue exitosa 25.
En sí el problema es común en cualquier operación de izamiento, de an-
claje de boyas y embarcaciones, como así también, una cuestión de sumo
interés en el desarrollo de estructuras habitables proyectadas para un futuro
inmediato y con el fin de emplazarlas sobre el fondo del océano.
Oí
Es importante mencionar que las fuerzas de adhesión y de succión, ac-
tuando sobre el objeto, pueden ser varias veces mayores que el peso del objeto
sumergido. Esrig y Henkel 26 han estudiado la posibilidad de hacer disminuir
estas fuerzas haciendo pasar una corriente eléctrica entre el objeto y un
electrodo enterrado en las cercanías del mismo. El transporte electrosmótico
de agua a la superficie del objeto y la producción de gas por electrólisis han
reducido la adhesión y la succión en ensayos de laboratorio realizados en la
Universidad de Cornell.
Importantes investigaciones experimentales han sido realizadas por Muga 25
y V eic 27.
Los estudios previamente citados son en esencia quasiestáticos, dado que no
tienen en cuenta la naturaleza dinámica del problema. Las fuerzas en juego
84
ANALES I>E LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
son funciones del tiempo y una vez que el objeto es arrancado de los sedi-
mentos, una porción de la fuerza total aplicada e« liberada y resulta una con-
dición dinámica transitoria. Desde el punto de vista del diseño del sistema
de cables, es importante la posibilidad de cargas de impacto producidas por
la caída del objeto después de su vuelo libre una vez que el objeto es liberado.
A continuación se describe el procedimiento experimental seguido.
La acción de los sedimentos ha sido aproximada por un pequeño segmento
de cable de nylon cuyo extremo inferior está conectado al fondo del tanque
y cuyo extremo superior está conectado a una esfera de aluminio de un peso
total de 10 kgs (en agua: 7,85 kg). El sistema cable-esfera-resorte fue preten-
sado a una fuerza constante que simula la acción de los equipos del pontón
o embarcación usados para recobrar el objeto en consideración. La liberación
del objeto fue lograda con un cortador explosivo adherido previamente al
cable de nylon (Figura 18).
El test es conducido en dos fases. En la primera se estudian las vibra-
ciones forzadas en estado de régimen del sistema. En la segunda se observa
el comportamiento dinámico del sistema cuando la esfera es liberada. Los
experimentos fueron realizados en el Tanque Hidrobalístieo (Fig. 10).
Primera fase: Oscilaciones Forzadas
En la figura 19 se muestran los resultados experimentales obtenidos al
someter el sistema a una oscilación de amplitud de 2.5 cm. Otras amplitudes
fueron también estudiadas y los valores de fuerzas obtenidos siguen el com-
portamiento que se observa en la figura 19.
La fuerza inicial de pretensión (Fs) es de 20,4 kg. La respuesta es aproxi-
madamente sinusoidal para frecuencias bajas (Fig. 19 a). Para frecuencias
mayores (por ejemplo 2 Hz.) uno observa efectos de no-linearidad. El doble
pico observado en estudios previos en cables de acero, puede observarse clara-
mente en la figura 19 (c) .
fi #tfW#iíW#l
~ 0 lili -J — L
i l i l I l l i 1
(d)
i i i . i -i
<0=2 96 CP$
¡••iWVWVWVWW
<0=2-8 CPS.
Pmax-74LBS
yvwwwi/V
JL-L-I—L-J I I 1 I t I I — 1 — I — I— i — 1 — LJ-JLJ — 1 — I— L
<b)
Cj = 2CPS
73 U5S
40
■xAAAAAAAAAA
CO~ 0
- q: — i — i-
! 1 ! .1 J J ' t I I l I ! -t —
J I
(a)
Fig. 19. — Fuerza en el extremo superior de un cable de 7aS" de diámetro excitado
a varias frecuencias altes de que el objeto sea liberado (Referencia 24)
INVESTIGACIONES SOBRE CABLES OCEANOGRAFICOS
85
Segunda fase: Liberación del Objeto
Para obtener un valor realístico de la frecuencia a que se debía realizar
el experimento, ya que la dependencia de “snap” de la frecuencia de exci-
tación es crítica, se tomó como caso extremo un cable de 3050 m y una fre-
cuencia de ola de 1 rad/seg. Por consiguiente la frecuencia circular equiva-
lente para un cable de 21,35 m es:
W Modelo — ^real
V
Preal
Praodelo
12 rad/Seg. ; f = 1.91 Hz.
El experimento se realizó con una amplitud excitatriz de 7,5 cm y la fre-
cuencia se aumentó de cero a 2 Hz. La masa de aluminio fue liberada al
llegar a esta frecuencia. El máximo valor de la fuerza en el extremo superior
del cable, antes de cortar el segmento de nylon, es de 63,6 kg. Se observó
que la condición de impacto “snap load”) fue lograda y la fuerza mayor
alcanzada es igual a 86 kkg. La frecuencia excitatriz fue mantenida constante
antes y después del corte del “resorte”.
CONCLUSIONES
Las descripciones previas de los proyectos estudiados dan una idea de la
complejidad del problema básico.
Las metas del programa han sido cumplidas con áxito. Una prueba de
esto lo constituye el Simposio Nacional sobre problemas de cables que tuvo
lugar en Catholic University en setiembre de 1970, auspiciado por Office of
Naval Research, Naval Ships Command (Supervisor of Salvage), National Ocea-
nographic Instrumentation Center y Catholic University, al cual concurrieron
120 científicos e ingenieros de todo el país. El establecimiento de comunica-
ción entre industria, gobierno y la comunidad académica, estaba al menos
en parte, realizado.
REFERENCIAS
”1 . Thompson, W. H., Lord Kelvin “On Machinery for Laving Submarine Telegraph
Cables”. The Engineer, Yoll. 4, p. 185.186, Sept. 11, 1857, ver también pág. 280;
Oct. 1857.
2. Thompson, W. H., Lord Kelvin “On the Forces Concerned in the Laying and Lifting
of Deep See Cables”. Math. and Phys. Proceedings, Vol. 2, Cambridge University
Press, England, 1889, págs. 153-167.
3. Me Leod, A. R. “On the Action of Wind on Flexible Cables, with Applications to
Cables Towed Below Aeroplanes and Bailón Cables” R. and M. 554, 1918 (Londres).
4. Glauert, H. “Heavy Flexible Cable for Towing a Heavy Body Below an Aeroplane”.
Aeronautical Research Committee, R. and M. (T 3948). Febrero 1934 (Londres).
5. Phillips, W. H. “Theoretical Analysis of Oscillations of a Towed Cable” NACA, T. N.
1796, Enero 1949 (Londres).
6. Laura, P. A. y Casarella, M. J. “A Survey of Publications on Mechanical Cables and
Cable Systems”. Report N° 68-1; ^hernis Progrr ~i N00014-68> ^-0506-0001, D?oiem-
K~e 1968. (The Catholic University of America, Washington D.C.).
7. Vanderveldt, H. y De Young, R. “A Survey of Publications for Mechanical Wire F je
and Wire Rope Systems”. Report 70-8; Themis Program N000-14-68-A-0506-0001,
1970 (T'w Catholic University of America, Washington D.C.).
86
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
8. Laura, P. A. y Casarella, M. J. “Dynamics of Cable Systems A Review oí Research
Activities”. American Society of Civil Engineers National Structural Engineering
Meeting, Portland, Oregon (EE.UU.). Abril 6-1, 1970.
9. Laura, P. A., Vanderveldt, H. y Gaffney, P. “Acoustic Detection of Structural Failure
of Mecbanical Cable”. The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 45,
N<? 3; p. 791-793, marzo 1969.
10. Laura, P. A., H. Vanderveldt y Gaffney, F. “Mecbanical Behavior of Stranded Wire
Rope and Feasibility of Detection of Cable Failure”. Marine Technology Journal,
mayo-junio 1970, Vol. 4, N9 3, p. 19-32.
11. Chung, B. S. “Dynamic Properties of Selected Wire Ropes Subjected to an Axial
Load”. Tesis Doctoral; School of Engineering; The Caholic University of Ame-
rica; Washington D.C., 1971.
12. Vanderveldt, H. y Gilheany, J. “Propagation of a Longitudinal Pulse in Wire Ropes
under Axial Loads’. Experimental Mechanics, p. 1-7, octubre 1970.
19. Durelli, A. J., Clark, J. A. y Parks, V. J. “Analysis of Stresses Generated by Surface
Waves in a Buoy-Cable System Model”. Catholic University of America Report,
noviembre 1970.
1*4. Durelli, A. J. y Norgard, J. S. “Experimental Analysis of Slow Viscous Flow Using
Photoviscosity and Bubles”. Experimental Mechanics, p. 169-177, abril 1972.
15. Clark, J. A., Durelli, A. J. y Laura, P. A. “On the Effect of Initial Stress on the
Propagation of Flexural Waves in Bars of Rectangular Cross Section”. Third
Canadian Congress of Applied Mechanics, mayo 1971 íCalgary, Canade), publicado
en The Journal of the Acoustical Society of America (1972, Vol. 52, N9 4 (Part 1),
p. 1077-1086.
16. Laura, P. A. y Goeller, J. E. “On Some Considerations on the Behaviour of Mecha-
nical Cable Systems from a Dynamic Stability Viewpoint”. RILEM International
Symposium, Buenos Aires, 13-18 septiembre 1971.
17. Laura, P. A. y Goeller, J. E. “A Theoretical and Experimental Investigaron of Impact
Loads in Stranded Steel Cables During Longitudinal Excitation”. Report 70-2;
Themis Program (The Catholic Universiy of America, Washington D.C.), p. 1-35.
18. Goeller, J. E. y Laura, P. A. “Analitical and Experimental Study of the Dynamic
Response of Cable Systems’. Report 70-3, Themis Program (The Catholic Univer-
sity of America), p. 1-36; publicado por el Journal of S. and V., 1971.
1'9. Goeller, J. E. y Laura, P. A. “Dynamic Stresses and Displacements in a Two Material
Cable System Subjected to Longitudinal Excitation”. The Journal of the Acoustical
Society of America, Vol. 46, N9 2, p. 284-292.
20. Richardson, W. S. “Buoy Mooring Cables Past, Present and Future”. Transactions
of the Second International Buoy Technology Symposium, Wahington D.C., p. 15-18,
1967.
21 . Paquette, R. G. y Henderson, B. “The Dynamics of Simple Deep Sea Buoy Mooring”.
General Motors Corporation Report, p. 1-105, 1965.
22. Choo, Y. “Analytical Study of the Three Dimensional Motion of Towed SjTstems”.
Tesis Doctoral; School of Engineering; The Catholic University of America; Was-
hington D.C., 1970.
23. Pao, H. P. “Dynamic Stability of a Towed Slender Cylinder”. Journal of Hydronautics
(AIAA), 1971.
24. Laura, P. A. y Goeller, J. E. “Sobre la Dinámica de un Problema Operacional en el
Diseño de Ciertas Estructuras Maríticas”. XIV Jomadas Sudamericanas de Inge-
niería Estructural y IX Simposio Panamericano de Estructuras, Buenos Aires, 26-31,
octubre 1970, Vol. V, p. 79.
25. Muga, B. J. “Bottom Breakout Forces”. Proceedings of the Conference on: Civil
Engineering in the Oceans; ASCE Conference, septiembre 6-8, 1967, San Francisco,
California, p. 569-600.
26. Esring, M. I. y Henkel, D. J. “The Use of Electrokinetics in the Raising of Submerged
Partially Buried Metallic Objects”. Cornell University, Dept. of Geotechnical
Engineering, Repor N9 7, junio 1968.
27. Vesic, A. S. “Breakout Resistance of Objects Embedded in Ocean Botton”. School
of Engineering Report, Duke University, Soil Mechanics Series N? 20, 1969.
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS, N° 38
ISSN 0037-8437
POTASIO EN ALGUNOS SUELOS ARGENTINOS *
Por ANA MARIA DE LA HORRA de VILLA 1 y ICHIRO MIZUNO 2
RESUMEN
Se efectuaron determinaciones de potasio en 9 perfiles de suelos argentinos.
Dichas determinaciones fueron : potasio total, extractable con acetato de amonio 1 . 0 N,
ácido nítrico 1.0 N, ácido clorhídrico 0.5 N, acetato de magnesio 0.5 N y soluble en agua.
Los resultados obtenidos indican que los suelos analizados se encuentran bien pro-
vistos de potasio y que hay relación entre los correspondientes a acetato de amonio, ácido
clorhídrico y acetato de magnesio.
Los obtenidos con ácido nítrico se prestan para algunas especulaciones acerca del
potasio disponible en forma inmediata y mediata en aquellos suelos.
SUMMARY
The potassium content of soils from 9 Argentine profiles were determined using
several methods. These were: total potassium; potassium extractable in 1.0 N ammonium
acétate; 1.0 N nitric acid; 0.5 N hidrochlric acid; 0.5 N magnesium acétate and water
soluble potassium.
The results indícate that the soils analysed were well supplied with potassium, and
that the valúes obtained using ammonium acétate, hydrochlriccacid and magnesium acétate
were correlated.
Valúes determined using nitric acid give rise to some speculation as to the long and
short-term availability of potasium in these soils.
INTRODUCCION
La impresión generalizada acerca del potasio en los suelos de región
pampeana es de que su provisión es abundante.
En un trabajo anterior (1) se discutió este hecho con relación a la posi-
ble interacción K/Mg. No obstante debe reconocerse que existen extensas
zonas del país con valores bajos de potasio intercambiable (2) .
* Trabajo realizado en la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires.
1 Jefa de trabajos prácticos de Química General e Inorgánica. Facultad de Agronomía
de la Universidad de Buenos Aires.
2 Profesor titular de Edafología. Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos
Aires.
88
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Así, en la franja de suelos “rojos amarillentos podsólicos” (3) se encuen-
tran valores de 1 a 4 mg/100 g. En Corrientes, en la línea Monte Casero>-
Curuzú Cuatiá, los valores son similares a los anteriores (4). En la misma
provincia, de Bella Vista a Saladas, se encuentran frecuentemente de 3 a
17 mg/100 g (5).
Valores extremos, que indicarían una tendencia a la acumulación potá-
sica, se los ha encontrado en San Antonio del Litin (Córdoba) con niveles
de potasio intercambiable; para los primeros centímetros de suelo: del orden
de 25 m.e./lOO g, los que ya presentan signos de salinización debido al catión
mencionado (6).
El propósito del presente trabajo lia sido el de obtener mayores informa-
ciones acerca de las diversas formas del potasio en algunos suelos argentinos.
Asimismo se efectúa un estudio comparativo entre distintos métodos de ex-
tracción, como también una ponderación de las formas soluble, intercam-
biable y total; estos últimos como elementos de juicio para el conocimiento
de la dinámica del potasio en los suelos estudia dos.
En una segunda etapa se estudiará con mayor detalle este problema enfo-
cándolo desde el punto de vista del poder regulador de potasio en algunos
suelos argentinos.
MATERIAL Y METODOS
Se analizaron muestras provenientes de perfiles correspondientes a Bru-
nizem con B textural (provincias de Buenos Aires y Santa Fe). Brunizem sin
B textural (Pcia. de Buenos Aires), Vertisoles (Entre Ríos) (8).
Se efectuaron las determinaciones siguientes: potasio total; potasio ex-
tractable con ácido nítrico normal, con acetato de amonio normal pH 7,0,
acetato de magnesio 0,5 normal, ácido clorhídrico 0,5 normal, potasio soluble.
Dichas determinaciones se efectuaron de acuerdo a las siguientes técnicas:
Potasio extractable con ácido nítrico
2,5 g de muestra convenientemente secada, molida y tamizada: se man-
tuvo en ebullición con 25 mi de solución normal de ácido nítrico durante 10
minutos. Se filtró y lavó con dos porciones sucesivas de 7 mi cada una de
solución de ácido nítrico C,01 normal. La concentración del potasio se deter-
minó por fotometría de llama.
Potasio extractable con acetato de amonio
5 g de muestra, tratada en forma similar a la anterior; se dejó en contacto
con 15 mi de acetato de amonio normal pH 7,0, durante 5 minutos. Luego
se filtró, lavó con dos porciones de 7,0 mi cada una de solución de acetato
de amonio 0,1 normal. El contenido de potasio se determinó por fotometría
de llama.
POTASIO EN ALGUNOS SUELOS ARGENTINOS
89
Potasio extractable con ácido clorhídrico
5 g de muestra, tratada como las anteriores, se agitaron por 2 horas con
50 nrl de ácido clorhídrico 0,5 normal. Luego se filtró y lavó dos veces con
porciones de 7 nrl cada una de solución de ácido clorhídrico 0,05 normal.
El contenido de potasio se determinó por fotometría de llama.
Potasio extractable con acetato de magnesio
5 g de muestra, similar a las anteriores, se agitaron durante 1 hora con
50 mi de solución de acetato de magnesio 0,5 normal. Luego se filtró y lavó
dos veces con porciones de 7 mi cada vez de solución de acetato de magnesio
0,05 normal. El contenido de potasio se determinó por fotometría de llama
cuando la concentración era de 7 ppm o mayor en la solución de lectura. En
caso contrario se recurrió a la espectrofotometría de absorción atómica.
Potasio soluble
5 g de muestra, tratada como en los casos anteriores; se agitaron con 25 mi
de agua bidestilada durante 1 hora. Se dejó reposar otra hora y se filtró.
El contenido de potasio se determinó por espectrofotometría de absorción
atómica, excepto cuando la concentración de potasio era mayor de 7 ppm en
la solución de lectura, en cuyos casos se recurrió a la fotometría de llama.
Potasio total
0. 05. g de muestra finamente molida y tamizada, se pasó a cápsula de
platino y se trató con 2,5 mi de ácido perclórico (densidad 1,67), repitiendo
el tratamiento hasta disgregación total. Luego se agregó 1 mi de ácido sul-
fúrico (densidad 1,84), y se siguió calentando. Se enfrió y el contenido se
disolvió en 10 mi de ácido clorhídrico 6 normal. La concentración de po-
tasio se determinó por fotometría de llama.
RESULTADOS Y DISCUSION
Los resultados se registran en la Tabla I. De la consideración de los
mismos surgen los aspectos siguientes:
1 . El potasio total oscila de 992 a 1.950 mg/100 g, tomando los valores
extremos independiente del horizonte.
Puede observarse que los Brunizem presentan una riqueza mayor que los
Vertisoles. En los primeros oscila de 1.374 a 1.950 mg/100 g; en los segun-
dos de 992 a 1.239 mg/100 g; indicando que este último valor máximo es
inferior al mínimo de los Brunizem.
Con referencia a la distribución en el perfil, no se observan patrones
definidos, aún cuando se nota en algunos casos una tendencia a mayores
valores en profundidad.
2. Con referencia al potasio soluble, oscila; en el conjunto de muestras
de 0,7 a 9,5 mg/100 g.
90
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
TABLA I
Resultados analíticos (mg/lOüg)
Muestra
Ac.NH,
no3h
C1H
Ac.2Mg
Total
Soluble
NO.H-Ac.NH
1 . Divisadero
Ap
77,3
161,6
80,0
31,2
1395
6,7
84,3
Alt-
60 , 5
160,8
66 , 7
33,3
1374
4,3
100,3
a4,
45,4
136,6
48,5
19,4
1385
1,9
91,2
AU.
37,2
129,0
38,3
13,3
1418
2,5
91,7
2. La Celina
0-2U cm.
77,1
170,0
81,9
40,3
1354
7,5
92,9
20*4:4: cm.
75,8
190,2
77,7
38,7
1556
4,6
114,4
44-80 cm.
50,7
158,6
64,2
27,9
1524
2,8
98,9
3. Las Liebres
A,
72,3
155,0
é 3 , 7
36,2
1858
7,1
82,7
AU.
45,9
125,2
48,6
21,8
1823
9,0
79,3
U
36, 8
110,6
40,3
16,6
1808
1,8
73,8
4. Santa Juana (a/B;
A 75,0
157,3
78,4
44,5
1663
9,5
82,3
AU.
38,1
1x2,8
35,2
15,2
1555
1,7
79,7
U
40,6
118,4
44,8
19,5
1950
2,6
77,8
5. Santa Juana (c/B)
A, «1,1
102,1
77 , 6
49,5
1665
8,8
81,0
a3
65,0
156,5
63,9
40,3
1819
5,1
91,5
B
55,5
150,8
55,2
28,1
1569
4,8
95,5
U
54,4
135,4
o5 , 9
27,9
1848
4,9
81,0
6. R. Clark
A,
45,3
142,4
54,5
23,6
1749
8,9
97,1
a3
39 , 6
132,3
43,1
18,7
1608
2,9
92,7
65 , 3
148,2
60,0
24,0
1715
2,8
82,9
B3
62,5
167,0
71,1
29,7
1851
3,7
104,5
u
56,3
163,6
75,3
30,8
1892
4,4
107,3
7. Espinillo
A»-
27,9
77,8
25 , 6
12,8
992
1,2
49,9
a13.
26,6
101,2
25,6
11,2
1071
1,3
74,6
AU.
26,7
121,0
32,0
11,9
1137
1,9
94,3
8. La Zelmira 1
a44.
32,5
87,4
33,2
19,3
1192
2,7
54,9
K,
22,7
79,7
20,6
10,0
1206
0,7
57,0
Ati.
15,0
80,1
14,6
5,7
1 L96
0,7
65,8
(B) + C
9. La Zelmira 2
A, . . . .
52,5
120,6
50,1
32,3
1237
4,5
68,1
AU.
17,2
65,0
16,6
7,1
1135
1,0
47,2
1, 2, 3, 4: Brnnizern
sin B textnral;
5, 6:
Brnnizem con B textural;
7, 8, 9:
: Vertisoles.
POTASIO EN ALGUNOS SUELOS ARGENTINOS
91
En los Brunizem lo hace de 1,7 a 9,5 mg/100 g, mientras que en los Ver-
tisoles lo hacen de 0,7 a 4,5 mg/100 g.
Con relación a su distribución en el perfil, excepto en un caso (Espini-
11o), en el resto se nota una definida tendencia a la disminución en pro-
fundidad.
Cabe señalar que estos valores son por lo menos de 4 a 5 veces superiores
a aquellos que se obtuvieron, para algunas muestras, dentro del ámbito del
agua útil (de 0,3 a 15 atmósfera).
3. El potasio extraetable con acetato de amonio oscila de 15 a 81 mg/
100 g. En los Brunizem lo hace entre 36 y 81 mg/100 g, mientras que en
los Vertisoles entre 15 y 52 mg/100 g.
4. La relación de las formas soluble: intercambiable: total es, para los
horizontes A de los Brunizem, de 7.7:71.2:1383, en valores medios.
Tomando como base la forma soluble en agua, dicha relación es de:
1:9.2:179
Para los Vertisoles, también en horizontes A y valores medios: 2.8:37.6:
1140. Tomando como base la forma soluble, dicha relación es de:
1:13.4:407
Aparentemente la dinámica del potasio, en el caso de los Vertisoles, tiende
más a la fijación que en el caso de los Brunizem.
5 . Se efectuó la determinación del potasio extraetable con ácido nítrico
con el objeto de lograr informaciones acerca del mismo disponible a plazo
moderado. j
En la dinámica del potasio del suelo se estima que el equilibrio de las
formas soluble e intercambiable es rápido, dimensionable en segundos o
minutos.
En la etapa siguiente, intercambiable-fijado, es más lento y deberá dimen-
sionarse en días o semanas.
Ello significa que una disminución sustancial de las dos primeras formas,
soluble o intercambiable, puede hasta cierto límite variable de acuerdo a los
suelos, ser cubierto por la tercera forma (fijada).
Esto podría explicar la recuperación de aceptables niveles de potasio en
algunos suelos, por ejemplo en las zonas tropicales o subtropicales; cuando
después de 2-3 años de agricultura se lo abandona por un tiempo más o menos
largo, conforme a las necesidades de que las dos primeras formas deban ser
cubiertas por la tercera (fijada) o también la cuarta (estructural).
En este sentido, y de acuerdo a la bibliografía (9) se efectúan extrac-
ciones sucesivas con ácido nítrico hasta llegar a un valor de potasio que se
repite en la extracción siguiente. Las fracciones extraídas antes de que dicho
valor se repita, es lo que se denomina potasio escalonado, y los valores que
comienzan a repetirse, potasio de tasa constante.
Se estima que el potasio escalonado suma el disponible en forma inme-
diata y a plazo moderado.
En el presente caso solo se 1ra efectuado una extracción, por lo que puede
tomarse dicho valor como el nivel mínimo de la suma antes mencionada.
92
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Restando a este valor el correspondiente al extraído con acetato de amonio,
se tendrán discriminados los valores correspondientes a cada sumando.
Puede observarse que el potasio extractabJe con ácido nítrico oscila de
190 a 65 mg/100 g.
Cuando se consideran solamente los Brunizem, oscila de 190.2 a llOmg/
100 g, mientras que en los Vertisoles lo hace de 121 a 65.
La resta de extractable con nítrico menos extractable con acetato de amo-
nio oscila de 114 a 47 mg/100 g. Cuando se consideran solamente los Bru-
nizem quedan comprendidos entre 114 y 73. mientras que en los Vertisoles
entre 94 y 47.
6. Se efectuaron extracciones con ácido clorhídrico y acetato de mag-
nesio para verificar la relación de estos valores con los obtenidos con ace-
tato de amonio.
Los correspondientes al ácido clorhídrico presentan no solo una buena
correlación con los obtenidos con acetato de amonio sino que excepto dos caso-,
prácticamente demuestran coincidencias de valores.
Los obtenidos con acetato de magnesio presentan buena correlación con
acetato de amonio aún cuando son más bajos. Ello *ería explicable por la
diferencia en las concentraciones de los iones desplazantes utilizados y por
las características intrínsecas de los mismos.
Es probable que los resultados obtenidos tengan relación con la disponi-
bilidad diferencial del potasio adsorbido, en base a la ubicación en el mate-
rial adsorbente y consecuente diferencia en la energía de adsorción.
CONCLUSIONES
1. Los valores hallados de distintas formas de potasio en suelos Bru-
nizem con y sin B textural y Vertisoles demuestran que la provisión
de potasio de los mismos es buena.
No obstante cabe llamar la atención acerca de los Vertisoles, en
los cuales es dable preveer valores considerablemente más bajos.
2. Las cifras correspondientes a las fracciones soluble e intercambiable
indican que la provisión actual de potasio no ofrece problemas.
Los valores de soluble en ácido nítrico menos intercambiable in-
dican que las reservas a plazo inmediato son buenas, y las del total
que también lo son a largo plazo.
3. La determinación del potasio intercambiable con solución normal
de acetato de amonio pH 7,0 normal, y con ácido clorhídrico 0.5
normal dan resultados coincidentes.
La extracción de potasio con solución normal de ácido nítrico
en caliente posiblente agregue fracciones correspondientes a fijado y
estructural.
La extracción con acetato de magnesio arroja valores menores que
los correspondientes a acetato de amonio, abriendo la posibilidad
de que pueda tomarse como índice de una mayor disponibilidad
de una fracción de la forma intercambiable.
POTASIO EN ALGUNOS SUELOS ARGENTINOS
93
BIBLIOGRAFIA
1. Mizuno, I.; Barberis, L. A., “Magnesio en los suelos de la pradera pampeana”. Tu-
rrialba Iica, julio 1969, Costa Rica.
2. — Datos inéditos.
3. — Datos inéditos.
4. — Datos inéditos.
5. — Datos inéditos.
6. — Datos inéditos.
7. — Datos inéditos.
8. Bonfils, C. G., “Rasgos principales de los suelos pampeanos”. Inst. de Suelos y Agro-
tecnia. Publ. N9 97, 1966. 65 p.
9. Martini, O., “Caracterización del estado de potasio en seis suelos de Panamá”. Tu-
rrialba Iica, 1967, Costa Rica.
'
.
INDICE GENERAL DEL TOMO CXOVIII
SERIE I. CIENCIAS
Elma A. A. Tenreyro, Carlos A. Leguizamón y Osvaldo O. Betti, Una nueva
expresión del caudal cardíaco por radiocardiografía 51
Jorge A. Guala, La inercia de la energía en átomos hidrogenoides 63
SERIE II. CIENCIAS APLICADAS
Emilio L. Díaz, Lluvias y temperaturas relacionadas con los ciclos undecenales del
sol clasificados según polaridad de las manchas 3
Edilberto C. J. Talenti y Leonor R. de Yottero, Estudio relacionado con la
presencia de cariofileno y humuleno en el aceite esencial de Pluchea sagittalis
(Lam.) Cabr 11
A. E. Charola y H. A. de Alderuccio, Estudio de la corrosión y pasivación del
hierro empotrado en probetas de morteros de cemento portland puros y adiciona-
dos con escorias granuladas de altos hornos 23
E. A. Marinelli, S. Tomicich y M. A. Cardozo, Registrador analógico de campo
construido en la Universidad Nacional del Sur 33
Betty Kerlleñevich y Andre Coche, Relajación de la difusión dinámica de la luz
en cristales líquidos nemáticos 41
Patricio A. A. Laura, Ph.D., Un resumen de recientes investigaciones analíticas y
experimentales sobre cables oceanográficos 67
Ana María De La Horra de Villa e Ichiro Mízuno, Potasio en algunos suelos
argentinos 87
Comisión de Redacción de los
ANALES DE LA SOCIEDAD CIENTIFICA ARGENTINA
Dr. Jorge A. L. Brieux
Ing. Agr. Arturo Burkart
Dr. Horacio H. Camaeho
Dr. Pedro Cattaneo
Ing. Roberto D. Cotta
Cap. de Fragata (R) Luis M. de la Canal
Dr. José M. Gallardo
Dr. Juan A. Izquierdo
Clmte. (R) Rodolfo N. M. Panzarini
Ing. Agr. José A. Pastrana
Dr. Luis A. Santaló
Dr. Otto Schneider
Dr. José Federico Westerkamp
/
NORMAS PARA LOS AUTORES
1. Anales publica únicamente trabajos originales e inéditos ; solamente por excepción
podrá incluir trabajos cuya noticia se baya dado por otra publicación.
2. La publicación en Anales es gratuita. Las separatas que soliciten los autores (o
las entidades a que estén vinculados) son con cargo a los mismos. El requerimiento
deberá hacerse por escrito y antes de iniciar la impresión.
3. Los autores son personalmente responsables de la tesis y del contenido de sus
trabajos y deberán, realizar las correcciones de las pruebas de imprenta de dichos
trabajos.
4. La Sociedad Científica Argentina se reserva el derecho de rechazar cualquier tra-
bajo que sea sometido para publicación en Anales, si así lo considerara conve-
niente.
5. Los trabajos deberán ser presentados escritos a máquina, a doble espacio, en pa-
pel tamaño oficio o carta, utilizando una sola de las caras del papel y redactados
en castellano. Las fórmulas podrán ir manuscritas y deberán ser suficientemente
claras para la labor de la imprenta. Los gráficos se dibujarán en tinta china, o por
otro medio, de manera tal de permitir la fácil y buena preparación de los clisés ;
esto último es aplicable a todo tipo de ilustración. La cantidad será la mínima
compatible con las necesidades de la buena comprensión del trabajo. En total, los
trabajos no deberán ocupar más de seis páginas de los Anales, incluidas ilustra-
ciones y tablas.
6. Lqs trabajos, luego de su título, llevarán un resumen en castellano y otro en
idioma extranjero, éste último de no más de 150 palabras. Dichos resúmenes
deberán señalar el problema planteado, la indicación de los procedimientos y
procesos y las conclusiones a que se arribe, y hacer referencia sobre la precisión
de los resultados, todo ello de manera sintética.
7. Los escritos originales, destinados a la Dirección de Anales, serán remitidos a la
Administración de la Sociedad, Avenida Santa Fe 1145, Capital Federal, a efectos
de registrar fecha de entrega y posterior envío al Director.
8. La publicación de los trabajos, una vez aceptados, estará sujeta a las posibilida-
des de la Sociedad y a las exigencias de diagramación de Anales. La Sociedad
se reserva el derecho de determinar la entrega de Anales en la cual aparecerán
los trabajos.
Correo Argentino
Cent. (B)
FRANQUEO PAGADO
Concesión N* 1186
TARIFA REDUCIDA
Concesión N« 6147
| 'ih®: Grs*i*Lilr'ary Brit ish Vusaum
{ Kat . Hí storv ) Cromw e 1 1 í oad
r O^tON S.W.7
Bn *l.st‘ef"rá
ri
^4 ’ i
Live Music Archive
Librivox Free Audio
Metropolitan Museum
Cleveland Museum of Art
Internet Arcade
Console Living Room
Books to Borrow
Open Library
TV News
Understanding 9/11