ESTUDIO METALÚRGICO DE UNA LATA DE CONSERVA DE FINES SIGLO XIX HALLADA EN FORTÍN DE LA PROVINCIA DE LA PAMPA

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1 CONAMET/SAM 2006 ESTUDIO METALÚRGICO DE UNA LATA DE CONSERVA DE FINES SIGLO XIX HALLADA EN FORTÍN DE LA PROVINCIA DE LA PAMPA H. M. De Rosa (1), H. G. Svoboda (1,2) (1) Laboratorio de Materiales, Depto. Ing. Mecánica. (2) Laboratorio de Materiales y Estructuras, Deptos. Estabilidad y Construcciones. Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Paseo Colón 850 (1063), Buenos Aires, Argentina. hderosa@fi.uba.ar RESUMEN El estudio y análisis de materiales arqueológicos se ha constituido en el último tiempo un tópico de gran interés por parte de arqueólogos e ingenieros. En este sentido, la evolución de las tecnologías de obtención de materiales y de fabricación de bienes es un campo de estudio de mutuo interés para ambas ciencias. El empleo de técnicas de caracterización de materiales aporta, en muchos casos, información valiosa desde el punto de vista arqueológico, como ser origen y datación, además de aspectos vinculadas con la jerarquía de los objetos analizados. En el presente trabajo se realizó un estudio metalúrgico de una lata de conserva, de fines del siglo XIX, hallada en el Fortín La Perra en el norte de la provincia de La Pampa. La misma estaba constituida por tres partes: una cinta periférica (pared lateral), el fondo y la tapa. Las tres presentan procesos de conformado y fueron unidas mediante soldering. Se realizó un relevamiento dimensional y se analizaron los materiales y las tecnologías de fabricación empleadas. Se caracterizó el metal base (fases presentes, inclusiones, recubrimientos), las juntas soldadas, las zonas conformadas y el estado corrosivo. Las técnicas experimentales empleadas fueron microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, microdureza y microanálisis por EDS. Por las dimensiones correspondería a una lata de sardinas. La chapa de acero de muy bajo contenido de carbono con un alto nivel inclusionario presenta una estructura ferrítica con un recubrimiento de estaño, que en muchas zonas se encuentra corroído. Se observó la presencia de corrosión generalizada. Las uniones soldadas fueron realizadas con un metal de aporte de Pb-Sn de composición eutéctica. Las mismas aparentan haber sido ejecutadas a mano y el tipo de junta empleado se corresponde a lo reportado para la época. Palabras Clave: arqueometalurgia, lata de conserva, hojalata, soldering, eutéctico

2 1. INTRODUCCIÓN El trabajo transdisciplinario que se desarrolla entre la Ciencia de Materiales y la Arqueología a probado ser de gran utilidad para el planteo y resolución de interrogantes de mutuo interés a ambas disciplinas del conocimiento [1,2]. La evolución de las técnicas constructivas, tecnologías de fabricación así como las causas, necesidades y modos de utilización histórica y social de los artefactos, estudiada en forma conjunta, brindan un acercamiento al conocimiento, más profundo que el que brinda la mera caracterización e identificación de los mismos. Origen, datación, rutas de comercio y otros aspectos de índole social y económica pueden ser determinados con diversos grados de aproximación en base a datos de caracterización metalúrgica. A su vez las estructuras observadas, los tipos de materiales utilizados, y la comprensión de los propósitos perseguidos para la fabricación de ciertos artefactos plantean un punto de contacto íntimo entre el estudio de propiedades y estructuras que es motivo de constante investigación desde la ciencia de materiales. La lata de conservas que se analiza en este trabajo fue recuperada durante una campaña de excavación efectuada en el año 2000 en el sitio Fortín La Perra, ubicado en el sur del departamento Loventué, provincia de La Pampa. Este fortín formaba parte de una línea de asentamientos militares que unía los fortines General Acha y Victorica. A partir de 1883 se comenzó a instalar El Fortín como estrategia de afianzamiento ocupacional del territorio recientemente conquistado a los ranqueles [3, 4]. El objetivo del presente trabajo es aplicar las técnicas de caracterización de materiales al estudio de un elemento de valor arqueológico a fin de aportar información respecto de los materiales empleados y los procesos de fabricación disponibles entre otros aspectos de interés desde el punto de vista arqueológico, como así también para la ciencia y tecnología de materiales. 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En la mencionada campaña realizada en 2000 al Fortín La Perra, se halló entre otros objetos un elemento metálico que podría asociarse con un recipiente. En las figuras 1 y 2 se observan dos imágenes del elemento encontrado. En la figura 1 se puede ver una imagen superior del recipiente, mientras que en la figura 2 se observa una imagen inferior del mismo. A fin de analizar elemento, las técnicas de fabricación empleadas y su estado se realizó una inspección visual inicial y un relevamiento dimensional. Figura 1.- Elemento estudiado: vista superior. Figura 2.- Elemento estudiado: vista inferior. A los efectos de estudiar la composición, estructura y modo constructivo del recipiente se seccionó un pequeño trozo del material, tratando de extraer una parte del lateral y de la base en su encuentro con la zona de solape de los bordes laterales. Posteriormente se extrajeron tres pequeñas muestras, correspondientes a las distintas uniones soldadas detectadas, las que se prepararon para su observación metalográfica. Se realizó la caracterización microestructural, de la chapa empleada y de las uniones soldadas, mediante técnicas de microscopía óptica (LM) y electrónica de barrido (SEM). Se determinó la composición química local de la chapa y el metal de soldadura mediante espectrometría de energía dispersiva de rayos x (EDS). Se midió la microdureza Vickers en la chapa de la parte lateral y de la base. Se analizaron los tipos de juntas soldadas realizadas y el material de aporte, así como el proceso de conformado, la presencia de recubrimientos y el metal base. 3. RESULTADOS A partir de la inspección visual se detectó que el elemento presentó una forma de paralelepípedo

3 rectangular con un grado avanzado de corrosión, presentando productos de corrosión sobre toda su superficie y algunas zonas de picado, como puede verse en las figuras 1 y 2. A su vez se pudieron detectar técnicas de fabricación de conformado plástico y soldadura. Las dimensiones aproximadas del recipiente que se pueden apreciar a pesar de su estado de alteración son 105 mm x 75 mm de base y 25 mm de altura. El espesor de la chapa empleada es de 0,37-0,4 mm. Analizando la técnica de fabricación aplicada se observa que para formar la pared lateral del recipiente se utilizó una cinta de chapa de 20 a 25 mm de ancho y 360 a 365 mm de largo. Esta cinta se une en la parte media del lado menor por solapamiento y soldadura. La base y la tapa están formadas por chapas de similares características con un reborde embutido de aproximadamente 6 mm que se introduce en el interior de la cinta lateral y se encuentra unido a la misma por soldadura a lo largo de todo el perímetro del recipiente. En la figura 3 se observa ambas uniones soldadas mencionadas. Figura 4. Metalografía del espesor de la chapa. Estructura ferrítica, inclusiones, revestimiento y productos de corrosión. 1 Figura 3. Juntas soldadas sobre lado menor. 1: cinta. 2: tapa-cinta. La junta indicada como 1 corresponde a la pared lateral o cinta unida por solape. La junta indicada como 2 corresponde a la unión entre la tapa embutida y solapada con la cinta. A partir del análisis metalográfico de la chapa que conforma el recipiente se observó una estructura ferrítica con granos equiaxiales e inclusiones de óxidos y silicatos que siguen la dirección del conformado. Esta estructura corresponde a un acero de muy bajo contenido de carbono. En la figura 4 se puede ver una imagen de microscopía óptica que muestra la microestructura mencionada. En dicha figura se ve el espesor de la chapa observándose además restos de un recubrimiento en la superficie y productos de corrosión que penetran hacia el interior de la chapa. El espesor de la misma es de unos 350 micrones. En la figura 5 se observa un espectro de EDS correspondiente a la chapa. 2 Figura 5. Espectro EDS de la composición de la chapa. Como puede verse en el espectro, la chapa es base Fe y presenta un nivel de impurezas elevado, correspondiente a las inclusiones no metálicas observadas en la figura 4. En la figura 6 se puede ver el espectro EDS obtenido al analizar le recubrimiento superficial, el cual es de Sn. Figura 6. Espectro EDS de la composición del recubrimiento.

4 Como se mencionó anterioremente, las tres piezas que forman el recipiente (cinta, tapa y base) están unidas por soldadura con aporte de material. El proceso de soldadura empleado para la realización de dichas uniones es el conocido soldering, y corresponde a un proceso en fase sólido-líquido, donde lo que se funde es el material de aporte sin que se produzca la fusión del metal base. En la figura 7 se observa un corte de la unión soldada correspondiente a la cinta de la pared lateral. Figura 9. Interfase entre la chapa y el material de aporte. Figura 7. Corte de la unión soldada de la cinta. Puede verse el solape entre los dos extremos de la chapa y el material de aporte empleado. En la figura 8 se puede ver la unión soldada correspondiente a la base con la cinta de la pared lateral. 2 1 Figura 10. Estructura eutéctica del material de aporte empleado para las uniones soldadas. En la figura 11 se observa el espectro EDS obtenido del análisis del material de aporte, observándose que corresponde al eutéctico Pb-Sn conteniendo además impurezas principalmente de Al y Si. Figura 8. Corte de la unión soldada cinta-base. Puede verse la chapa de la base doblada indicada como 2, la cinta de la pared lateral indicada como 1 y el material de aporte que vincula ambas chapas. En la figura 9 se puede ver la interfase entre la chapa y le material de aporte en una de las uniones soldadas. En ninguna de las uniones soldadas observadas se detectaron defectos del proceso. Como puede observarse el material de aporte presenta una estructura eutéctica. En la figura 10 se ve un detalle de dicha estructura del material aportado. Figura 11. Espectro EDS del material de aporte: Eutéctico Pb-Sn con impurezas de Al y Si. En la figura 12 se puede ver una imagen SEM de esta estructura eutéctica del material de aporte.

5 Tabla I. Mediciones de Dureza VickersHV0,5 en la chapa. Chapa Dureza max Dureza min Dureza pormedio lateral base Se detectó una dureza levemente mayor para la chapa de la base. Figura 12. Imagen SEM del material de aporte: Eutéctico con partículas oscuras con centro claro. En dicha figura se observan las fases eutécticas y partículas oscuras dispersas, algunas de las que presentan una zona central brillante. En la figura 13 se puede ver el espectro EDS obtenido del análisis de dichas partículas oscuras. Figura 13. Espectro EDS de las partículas oscuras en el eutéctico del material de aporte. Como se ve en dicho espectro, las mismas corresponde a Si. En la figura 14 se muestra el espectro EDS obtenido para la zona brillante dentro de estas partículas oscuras. Como puede verse corresponde a lo que podría ser un óxido de Al. Figura 14. Espectro EDS de las partículas claras observadas dentro de las oscuras en el eutéctico del material de aporte. Finalmente se midió la dureza de dos de las chapas (base y lateral) en cortes de las mismas, en la escala Vickers con una carga de 0,5 kg. Los valores obtenidos se detallan en la tabla I. 4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN Analizando registros de envases de hojalata La morfología y dimensiones ubica a esta pieza dentro de las características que reunían los recipientes que se utilizaban a principios del siglo XX y probablemente a fines del XIX para el envasado de sardinas. Dichas forma y dimensiones derivan, con ligeras variantes, de las que originalmente se utilizaron en Francia para tal fin. [4,5,6]. Esta industria fue de gran desarrollo, a partir de la invención del francés Nicolás Appert (1908) para la conservación de alimentos y del inglés Meter Durand que utilizó recipientes de hierro estañado (1810) y tuvo un crecimiento sostenido durante el siglo XIX. En los países europeos y en los Estados Unidos comenzó una verdadera carrera para mejorar y abaratar la industria del envasado en recipientes de hojalata. Desde 1820 en adelante se desarrolló la industria del envasado en lata de la sardina mediterránea en el que compitieron Francia, España, Portugal y posteriormente Noruega procesando un especie de pescado similar [4,7]. Se presenta aquí un fenómeno de interés para el estudio de la integración de las industrias alimenticia y metalúrgica. Se hacía así necesario disponer de un material de cada vez menor costo que sea capaz de preservar los alimentos, ser de fácil conformado y resistente mecánica y químicamente. En un comienzo las latas se preparaban en forma casi artesanal y el sellado se realizaba por soldering actividad que desarrollaban verdaderos maestros hojalateros en forma manual [7]. Las chapas de acero de bajo carbono de buena ductilidad con reducido espesor, provistas con un recubrimiento protector probaron ser adecuadas para obtener la forma requerida y ser en partes de fácil unión. Si bien ya en 1880 existían máquinas para sellar las latas de cuerpo circular, las latas de forma de paralelepípedo como las que utilizaban para las sardinas o latas francesas (French cans) se siguieron cerrando a mano hasta casi entrado el siglo XIX [8]. Una de las formas más antiguas de cerrar las latas era haciendo un reborde embutido en fondo y tapa que se introducía en el cuerpo de la lata y se rellenaba con soldadura [9].

6 En nuestro país en la época del contexto de los materiales hallados se registran importaciones de este tipo de alimentos enlatados. También se encuentran referencias del consumo de los mismos por parte de ciertos grupos del ejército que podríamos llamar de élite ya que este tipo de alimento era de alto costo y considerado una delicadeza a tal punto que Fichuo asemeja su industrialización con de los perfumes, alajas y la alta costura [4, 8]. El envase analizado en nuestro caso tiene forma y dimensiones del tipo de las que se utilizaban en el enlatado de sardinas. La chapa es de un acero de bajo carbono, con valores de dureza consistentes con la microestructura observada, con un importante contenido inclusionario que denota una fabricación de calidad primitiva. El espesor es de 0,37-0,40 mm mayor que el que se utiliza actualmente en ese tipo de envases (0,17-0,22 mm). La chapa es hojalata con un recubrimiento de Sn que quedó adherido a la superficie a pesar del deterioro corrosivo de la pieza. La forma unión del las partes componentes está realizada con un material de aporte plomo-estaño de composición aproximadamente eutéctica con espesores del orden de 2 a 3 mm mediante un proceso de soldering, que muestra falta de uniformidad geométrica y ciertas chorreaduras hacia el interior. Esta última característica sería propia de una forma de confección manual. 5. CONCLUSIONES - El recipiente estaba conformado por tres piezas: lateral, base y tapa. - El material utilizado era hojalata de alrededor de 0,35 mm de espesor. - El acero de la chapa poseía un bajo contenido de carbono y gran cantidad de inclusiones de óxidos y silicatos. - La forma constructiva responde a patrones de fabricación utilizados entre mediados y fines del siglo XIX. - Las uniones de las partes constituyentes estaban formados por una aleación de Pb-Sn de composición eutéctica con impurezas de Si y Al que tenía contacto con el contenido. - Las dimensiones era consistentes con las que normalmente se utilizaban y aún hoy se utilizan para el envasado de sardinas o especies similares. - La comparación con datos de fuentes históricas confirman que en el país ingresaron este tipo de productos en el período histórico correspondiente al contexto del hallazgo. - Este tipo de alimentos eran consumidos por oficiales de alto rango del Ejército Argentino, constituyéndose en un indicador de jerarquía. 1. H. Lorusso, H. G. Svoboda, H. De Rosa, Simposio SAM/CONAMET-MATERIA, Bariloche, Noviembre De Rosa, D. Elkin, N. Ciarlo, F. Saporiti, Primer Congreso Nacional de Arqueometría, Rosario, A. H. Tapia, XIII Congreso Nacional de Arqueología Argentina, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, 1998, (en prensa). 4. J-C. Fichou, XVII ème congrès de l AISLF, Tours, P. T. Crocker, Cannig Factories Standard wieghts an volumen for can and crates, Museo Nacional de Stavanger, Noruega, D. Warne, FAO fisheries technical paper 285 Rome, J. Hviding, The amazing story of the stavanger sardine industry, Published by Stavanger Museum, E. Gutiérrez, Croquis y siluetas militares. Editorial Eudeba, Buenos Aires, Intermountain Antiquities Computer System User's Guide. University of Utah, Bureau of Land Management, U.S. Forest Service AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen la colaboración de Alicia Tapia, Carlos Landa y Emanuel Montanari de la Facultad de Filosofïa y Letras de la Universidad de Buenos Aires, a Piers T. Crocker, Director del Norwegian Canning Museum y al personal del Laboratorio de Microscopía electrónica de Barrido de INTI-Mecánica. 6. REFERENCIAS