Resumen

La fosforescencia es la capacidad que tienen algunas sustancias para brillar en la oscuridad sin la necesidad de luz negra; un ejemplo de ello son los pigmentos elaborados a base de silicato de zinc. Hacer uso de esta capacidad en una pintura permite su aplicación en señalizaciones viales y con ello facilitar su visualización durante la noche. Las pinturas que habitualmente utilizamos poseen grandes contaminantes, los cuales pueden afectar tanto al medio ambiente como a la salud. Es importante que los materiales utilizados sean en su mayoría ecológicos para que el nivel de toxicidad de la pintura sea mínimo y que a la vez ésta sea resistente a los fenómenos climáticos. Al aplicar nuestro producto a señalizaciones de tránsito, éste podría captar la atención del conductor, ya que, de acuerdo con información del INEGI en el año 2014, se registraron un total de 245578 accidentes viales, de los cuales un 40% se debe a distracciones del conductor. Gran parte de estos accidentes también son causados por la falta de mantenimiento en las señalizaciones. Es de vital importancia que las señales se encuentren en buen estado para que cumplan con su fin: prevenir accidentes. El 81% de los encuestados por la fundación CEA declaran que las señales de tránsito situadas en las carreteras no se ven bien durante el día y ese porcentaje asciende hasta el 989% cuando a los conductores se les pregunta por la visibilidad nocturna de la señalización; con nuestro producto podrían ser más visible y mejor apariencia.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En nuestro municipio la mayoría de las señalizaciones de tránsito se encuentran en un mal estado y debido a esto, no captan la atención del conductor con facilidad, haciendo que el riesgo de accidentes sea aún mayor.

Lo mismo ocurre con los topes que podemos encontrar en el camino, cuyo principal objetivo es reducir la velocidad de los automóviles para así permitir el paso de los peatones.

Por ello, es de vital importancia que las señales se encuentren en buen estado para que cumplan su fin, el cual es: prevenir accidentes viales.

Que pueden ser causadas no sólo por el poco mantenimiento que reciben, si no que además por su poca visibilidad debido al poco alumbrado público y pintura adecuada, tanto en señalamientos a los costados del camino como los que encontramos en el pavimento.

Antecedentes

Pintura

Se puede entender por “pintura” como un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el que se ha aplicado.

Hace más de 20.000 años que el hombre de las cavernas pintaba las paredes de sus cuevas utilizando la pintura que él mismo preparaba. Tenía la necesidad de expresar sus sentimientos, por lo que pintaban animales y otros elementos.

En muchas ocasiones también pintaba escenas de caza y los acontecimientos más relevantes de su entorno.

Las pinturas rupestres más antiguas se hallan en las Cuevas de Altamira (España) y Lascaux y Font Gaume en el sur de Francia. También se encuentran pinturas de animales en el norte de Australia en Aurtherland, cuya antigüedad se sitúan en 5.000 años.

Los nuevos pigmentos y colorantes fueron sintetizados para mejorar su resistencia, brillantez y durabilidad. Hubo disponibilidad de nuevos aceites como el de pescado, perilla, madera de china y soya. Tanto en manera natural como químicamente tratados. Los Nuevos monómeros como los acrílicos, cloruro de vinilo, etileno, etc. hicieron posibles las emulsiones.

Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas:

Pigmentos

Aglutinantes

Solventes

Aditivos menores.

Pinturas ecológicas

Este tipo de pinturas resultan igual de perjudiciales para el medio ambiente debido a la cantidad de metales pesados (plomo, cadmio, mercurio, etc.) y compuestos orgánicos volátiles (xileno, tolueno, acetonas, fenoles…) que contienen y que perduran durante semanas y meses después de su aplicación. Además, las pinturas y barnices sintéticos arden con facilidad, desprendiendo gases tóxicos que puede resultar mortales.

Por todas estas razones cada vez hay más gente que prefiere las eco-pinturas o pinturas ecológicas frente a las pinturas y barnices sintéticos. Para que una pintura pueda ser considerada como ecológica sus componentes han de ser de origen natural (minerales y vegetales), de fuentes renovables y biodegradables. Para ello se utilizan minerales como el óxido de hierro o talco, así como aceites, resinas y tintas que provienen de raíces, hojas, cortezas y fibras de diversas plantas. Como disolvente se suele utilizar agua.

Una de las principales ventajas de aprender como hacer pintura es  mediante el control de los ingredientes, así se puede tener un producto ecológico y seguro para poner en las paredes. La receta específica a utilizar depende totalmente del tipo de pintura que se necesite crear y para que la vamos a utilizar, no es lo mismo hacer pinturas para niños para colorear al agua en la decoración de huevos de Pascua que es considerablemente diferente a la pintura profesional para decorar paredes en los hogares. En aras de la creación de un hogar seguro y respetuoso del medio ambiente, en la siguiente receta te indico como hacer pintura de una forma casera para poder utilizarla en las paredes de tu hogar, además te puedes ahorrar un buen dinero.

Daño de las pinturas al ambiente

Algunas pinturas provocan cierto impacto ambiental durante el proceso de fabricación y también durante su uso. La composición de la pintura es compleja, incluye diversos pigmentos, disolventes, emulsionantes, etc. Los componentes son derivados de recursos naturales no renovables, siendo peligrosa la composición química de algunos de ellos.

El proceso de fabricación origina residuos que pueden ocasionar polución del aire y del agua (principalmente disolventes y metales compuestos) si no se toman las adecuadas medidas preventivas.

Los disolventes se utilizan en la fabricación de tintes, pigmentos y también en la fórmula completa. Al evaporarse estos componentes en el proceso de secado, se debería evitar su inhalación ya que puede perjudicar la salud, sobre todo la del aplicador.

Algunos metales se utilizan en el proceso de fabricación de pigmentos. Los colores oscuros, rojos y amarillos utilizan componentes metálicos como el hierro, titanio, cadmio, cromo y zinc. El uso del plomo en pinturas es muy común desde 1920, principalmente en pinturas exteriores. El contenido de plomo en las pinturas se ha ido reduciendo paulatinamente por razones de salud (su uso hoy es des aconsejable). También hay que tener cuidado con los procesos de decapado químico o mecánico, ya que desprenden polvo o humos peligrosos. (La potencial peligrosidad del plomo se trata en la ficha 3 del apartado 1.2).

Las pinturas a base de resinas sintéticas, como las epoxi o a base de poliuretano, tienen efectos nocivos sobre la salud. Las epoxi son tóxicas si se ingieren, a la vez que irritan la piel. Los poliuretanos, al utilizar polisocianatos volátiles, hay que evitar inhalarlos, sobre todo cuando se aplican con spray. La inhalación causa problemas respiratorios.

Las pinturas pueden usarse por razones decorativas o para proteger la durabilidad de los elementos de construcción. Si solamente tienen una función decorativa, debemos evaluar su necesidad real con el fin de minimizar su uso o reducir su necesidad. Cuando se utilizan como protección de otros materiales producen un efecto beneficioso, ya que, al incrementar la vida útil del material, se reduce el consumo de materias primas.

Las pinturas que habitualmente utilizamos poseen agentes contaminantes, los cuales pueden afectar tanto el medio ambiente como la salud. La toxicidad de estas pinturas radica en los pigmentos o solventes que se utilizan en elaboración, o ya sea en las mismas formas de elaboración.

A su vez, también influye la herramienta que utilizamos para pintar. Los aerosoles y la pistola para pintar afectan al medio ambiente, mientras que los rodillos, las brochas y los pincele no lo hacen. Por otro lado, el lugar de desecho de la pintura sobrante también es un aspecto a tener en cuenta. Estos residuos deben tirarse en sitios aptos para ello. Nunca en el suelo ni el desagüe.

Básicamente, son algunos compuestos del pigmento utilizado para la fabricación de la pintura lo que afecta. Éstos son orgánicos volátiles, provenientes de las resinas látex, ya sean las naturales o los aceites.

¿Cuál es la duración de la pintura después de aplicarla?

Si la superficie es preparada adecuadamente y se utiliza la pintura correcta, con una aplicación de dos o más manos, la pintura tiene una duración de 2 años.

¿Cómo se debe preparar la pintura antes de aplicarla en alguna superficie?

Antes de comenzar a pintar remover la pintura con movimientos circulares y hacia arriba hasta que su consistencia sea homogénea. Si el tarro de pintura esta empezado, antes de mover la pintura hay que retirar la pintura seca con mucho cuidado para que no caiga dentro del tarro, sino la pintura tendrá grumos, diluir en un 10-15% de agua y revolver de nuevo. Elegir los días frescos, secos y bien ventilados, evite los días húmedos o lluviosos, así como los de mucho calor. Si aplica más de una mano de pintura dejar secar entre una y otra.

Las pinturas para revestir paredes y techos han evolucionado mucho a lo largo de la historia y es evidente que han ganado en resistencia, durabilidad, estabilidad y facilidad de aplicación. En busca de mejorar esas características, a partir de los años cuarenta, se incorporaron sustancias sintéticas y se sustituyó las resinas y los aceites vegetales, usados hasta ese momento, por derivados del petróleo o productos sintéticos químicos.

Pero esta tendencia a incorporar sustancias sintéticas se ha invertido con el tiempo, debido a las evolución de la conciencia medioambiental de la sociedad. Por ello, la industria ha tendido a reducir la cantidad de sustancias químicas que componen las pinturas, imponiéndose en el mercado doméstico las pinturas de base agua. En Europa, esta tendencia acabó propiciando la aparición de la llamada “etiqueta ecológica” ECOLABEL, la cual, a pesar de ser un logro dentro de la industria de las pinturas, es algo engañosa, y explico porqué…

La etiqueta ECOLABEL indica que la pintura reduce:

• El uso desustancias peligrosas para la salud y el medio ambiente
• Lacontaminación del aire, con respecto a una pintura convencional
• Losresiduos peligrosos
• La emisión deCompuestos Orgánicos Volátiles (COV) e Hidrocarburos Aromáticos Volátiles

Por lo tanto, lo que indica la etiqueta es que se ha rebajado la toxicidad de la pintura pero no que sea ecológica. Para ser llamadas pinturas ecológicas no pueden estar fabricadas conderivados del petróleo, y no deben contaminar el medio ambiente ni en su proceso de fabricación, ni en su aplicación ni en las operaciones de desecho.

¿Y qué pinturas no utilizan derivados del petróleo y no son tóxicas? ¿Cuáles son pinturas ecológicas? Existen dos clases en función del origen de sus componentes principales: las de origen mineral y las de origen vegetal. Algunas de ellas utilizan sustancias minerales y vegetales a la vez, pero se clasifican en un tipo o en otro en función de las sustancias que predominan.

Pinturas minerales

Las componen sustancias de origen mineral y podemos destacar tres tipos diferentes en función de su componente principal:

• Pinturas a base de Silicatos: Los cuales suelen obtenerse a través de un proceso de fundición devidrio reciclado. Su característica más destacable es su resistencia, lo que las hace aptas para exterior e interior, y aunque su composición ha evolucionado, existen fachadas que aún se conservan pintadas con pintura al silicato desde finales del siglo XIX.
  Además son absolutamente impermeables, lo que las hace aptas para baños y cocinas, y a la vez transpirables con lo que no se coarta el flujo natural del vapor de agua.
• Pinturas a base de Cal: Suele estar compuesta de encalado en polvo obtenido por la mezcla decal hidráulica y aditivos naturales no orgánicos. Se trata de una pintura adecuada sobre todo para interiores, aunque se usa también para exteriores en el caso de restauraciones. Otorga un blanco de alta pureza y permite añadir pigmentos naturales no orgánicos específicos, para la obtención de una paleta amplia de color. Es totalmente transpirable, aséptica, bactericida y fungicida.
• Pinturas a base de Arcilla: Por su nombre, la tendencia es a imaginarlas de color marrón u ocre, pero al estar compuesta sobre todo porarcilla blanca natural, arenas de mármol y caseína vegetal, su color característico es el blanco. Por supuesto admite la adición de pigmentos minerales para obtener la paleta de color deseada. Su uso más adecuado es en interior y cómo curiosidad, admite la adición de aromas

Pinturas vegetales

Menos desarrolladas desde el punto de vista comercial, se componen básicamente de resinas, aceites, almidones y ceras, a los que se añade pasta colorante también de origen vegetal. Son resistentes al lavado, transpirables, y evidentemente, por su propia constitución tienen el agradable aroma de los materiales que las componen.

Las pinturas ecológicas aún no han encontrado un hueco importante en el mercado ya que existen muchos tipos de pintura con etiquetado ECOLABEL con un precio muy inferior.
Y es que es evidente que es mejor una pintura con etiqueta ECOLABEL y baja toxicidad que una pintura convencional.
Pero el siguiente paso está en las pinturas no tóxicas para el ser humano y el medio ambiente… El siguiente paso está en las pinturas ecológicas.

Algunos ejemplos de pinturas ecológicas en el mercado son:

• Pinturas Keim
• Pinturas Livos
• Pinturas Ecocon

La fosforescencia es un fenómeno similar al de fluorescencia, en el cual ciertos electrones son excitados por la luz, pasando a una órbita de mayor energía, y cuando vuelven a su estado de reposo, liberan parte de esta energía en forma de luz. La diferencia entre ambos fenómenos es que en la fosforescencia la liberación de energía por medio de fotones sucede con retraso, aún cuando la fuente estimulante ya no está presente, al contrario de la fluorescencia, en el cual la liberación de fotones es casi inmediata a su absorción.

En el caso de la fosforescencia, la sustancia puede seguir emitiendo luz aun horas después de eliminado el estímulo, ya que la liberación de energía sucede muy lentamente. Podemos decir entonces, que las sustancias fosforescentes tienen la capacidad de almacenar energía electromagnética, aunque sea por un periodo no demasiado prolongado.

Este fenómeno tiene muy variadas aplicaciones. Podemos encontrar sustancias fluorescentes en las agujas de algunos relojes, para poder ver la hora en la oscuridad, y también en muchos juguetes, que se iluminan cuando se apaga la luz.

Pero una de las aplicaciones más importantes está en las pantallas de televisión y monitores, en las cuales se aplican sustancias fosforescentes para que la imagen que proyectan sea continuada, a pesar de que el estímulo de los rayos catódicos no lo es. En este tipo de tecnología un haz de electrones barre la pantalla con una determinada frecuencia, de 50 o 60 Hz.  Pero gracias a las sustancias fosforescentes, la imagen es continua.

Cabe destacar que existe una diferencia fundamental entre los fenómenos de fotoluminiscencia, como lo son la fosforescencia y la fluorescencia, y los fenómenos de quimioluminiscencia, donde la luz es emitida por un elemento particular, el fósforo, que es capaz de emitir luz en el proceso de cambio de un estado alotrópico a otro. Este fenómeno es el que se puede observar en luciérnagas, algunos peces y otros animales.

Explicación del fenómeno de fosforescencia desde el punto de vista de la mecánica cuántica

La mayoría de los fenómenos foto-luminiscentes, en los cuales una sustancia absorbe luz y luego re emite el fotón, suceden de manera muy rápida, en el orden de los nanosegundos. El fotón es absorbido, excitando un electrón hacia un nivel de energía mayor, y luego, al volver el electrón al nivel de energía que le corresponde, libera el fotón. En el caso de la fosforescencia,  la energía aportada por el fotón trasladaría al electrón a un estado de excitación de energía metaestable, en el cual permanece por un cierto tiempo, ya que no puede regresar inmediatamente a su estado de reposo. Cuando una determinada cantidad de tiempo pasa, el electrón vuelve a su estado original, emitiendo luz en el proceso.

Silicato de Zinc

Los minerales de silicatos son la clase más grande e importante de minerales que forman rocas, constituyendo cerca del 95 por ciento de la corteza terrestre. Los mismos se clasifican según la estructura de su grupo silicato. Todos los minerales de silicato contienen silicio y oxigeno

En general, los silicatos se caracterizan por no tener aspecto metálico y por su elevada dureza. Su división se establece en varios conjuntos atendiendo a su estructura que está determinada, en cada caso, por la forma de agrupación de los tetraedros (SiO₄). En cualquier tipo de silicatos, el silicio puede ser sustituido parcialmente por el aluminio (y en algunos casos, el boro), obteniéndose así los aluminosilicatos, minerales que se describen junto a los silicatos.

Señales de transito

Las señales de tránsito o tráfico son imágenes puestas en carteles en la vía pública, cuyos símbolos tienen un significado especial. Estas tienen diferentes colores y formas. El significado de cada una de estas es alertar al peatón o conductor a tomar precauciones o a alertar a este sobre las situaciones que se dan en la vía pública.

Este es el tipo de señales más conocidas, que tienen la función, como su nombre lo indica, informar y al mismo tiempo alertar al peatón y conductor.

Las señales más comunes que podemos encontrar pueden ser las señales direccionales, estacionamiento exclusivo, estación de tren, parada de micros, Hospital, etc

Señales de tránsito preventivas o de prevención

Este es otro grupo o tipo de señales importantes, cuya misión es la de prevenir, pero también la de informar. Entre las más comunes de este tipo de señales encontramos bifurcación, curva, curva en S, etc

Señales de tránsito reglamentarias, reguladoras o prohibitivas

Este es el tercer grupo de señales de tránsito, que tiene como función la de regular pero también limita el accionar de los peatones y también de los conductores de vehículos.

Entre las más conocidas no encontramos con por ejemplo la señal de PARE, velocidad máxima, velocidad mínima, giro a la derecha, etc.

Señales de tránsito transitorias

Este tipo de señales de tránsito la sabemos encontrar en rutas y calles que están siendo reparadas. Cómo su nombre lo indica son temporales o por el período al que se le haya asignado.

Estas últimas señales también la podemos incluir en el conjunto de señales viales o industriales. Entre la más conocidas encontramos la de Banderillero, Máquinas trabajando, Hombre trabajando, etc.

Señalamiento Vertical

El Señalamiento vertical se clasifica en 3 tipos básicos que son:

* Señales Preventivas

* Señales Restrictivas

* Señales Informativas

Señales Preventivas:

Son las señales de color amarillo que tienen un símbolo y que tienen por objeto prevenir a los conductores de la existencia de algún peligro en el camino y su naturaleza.

El mantenimiento de la señalización es el conjunto de actividades que se realizan para conservar de manera funcional y en buen estado todos los dispositivos utilizados para regular la circulación vehicular, y así garantizar que los viajes sean cómodos y seguros. El mantenimiento de la señalización pretende conservar el patrimonio vial.

El propósito de efectuar el mantenimiento de la señalización vial es conservar las señales, las demarcaciones y demás dispositivos, de manera que permitan a los usuarios de la vía su fácil identificación, lectura e interpretación, y así se garantice la transmisión adecuada del mensaje que debe dar la señalización y la coherencia con las condiciones imperantes del tránsito, del diseño geométrico y del entorno general de la carretera. El mantenimiento de la señalización debe propender por que el proyecto de señalización continúe siendo funcional y consistente con la geometría de la vía, al tiempo que contribuya con una circulación cómoda y segura para todos los actores de la movilidad.

Las señalizaciones de tránsito se han convertido en un lienzo para los grafiteros y en las víctimas del olvido de las autoridades. No importa su ubicación o su importancia, muchas lucen a punto de caer y otras ya ni siquiera sirven para cumplir con su objetivo primordial en las vías: informar.

Un 81 % de los conductores encuestados por la Fundación CEA declaran que las señales situadas en las carreteras convencionales no se ven bien durante las horas de sol, y ese porcentaje asciende hasta el 89 % cuando a los conductores se les pregunta por la visibilidad nocturna de la señalización. Además, el 88 % de los conductores considera insuficiente el mantenimiento de las señales.

Objetivo

Objetivo general:

Elaborar una pintura fosforescente a base de silicato de zinc.

Objetivo particular:

Aplicar la pintura elaborada a señalizaciones de tránsito para que sean más visibles durante la noche.

Justificación

DE acuerdo con información del INEGI en el año 2014, se registraron 245 578 accidentes viales de los cuales un 40%  fueron por distracciones del conductor. Al aplicar nuestro producto a señalizaciones de tránsito, éste podrá captar la atención de los conductores evitando así este tipo de accidentes.Su principal uso es brindar un apoyo a los conductores de medios de transporte terrestres. Ademas la mayoria de las señalizaciones se encuentran en mal estado debido a la falta de mantenimiento por parte del gobierno en Coacalco  haciendo que se dificulte su visualización durante el dia pero principalmente en la noche.

Hipótesis

Si logramos elaborar una pintura fosforescente a base de silicato de zinc entonces podremos aplicarla en señalizaciones de tránsito para que sean más visibles durante la noche sin necesidad de resaltarlas con una fuente de luz.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales: (1.5 litros aprox.)

• Agua (1 lt)
• Pigmentos fosforescentes líquidos y en polvo (el necesario)
• Cal (la necesaria para el espesor deseado de la pintura)
• Guantes de látex
• Cubre bocas
• Un recipiente hondo con tapa
• Varilla de vidrio
• Lentes de seguridad

Procedimiento:

1. Agregar los ingredientes al recipiente en orden.
2. Mezclar de manera continua con la varilla.
3. Agregar los pigmentos.
4. Continuar mezclando hasta lograr una mezcla homogénea.

Nota: Al fabricar el producto utilizar lentes de seguridad, cubre bocas y guantes.

Galería Método

Resultados

Pintura con pigmentos en polvo:

Obtuvimos 600 ml de pintura de tonalidad rosa con un aroma concentrado, una consistencia espesa y adecuada para aplicarla en cualquier superficie; al secar el color se oscurece.

Pintura con pigmentos líquidos:

Obtuvimos 600 ml de pintura de tonalidad naranja claro, con un aroma concentrado, una consistencia espesa y adecuada para aplicarla en cualquier superficie y que al secar el color naranja se torna amarillo.

Galería Resultados

Discusión

Nuestra pintura en comparación a las comerciales es más económica y accesible; ya que la base con la que esta elaborada además de ser más resistente a los fenómenos climáticos es ecológica y no es tóxica.

Fue difícil lograr que la pintura brillara durante la noche debido a que los primeros pigmentos que se utilizaron nos daban como resultado una mezcla heterogénea a la hora de combinarse con la base.

Conclusiones

La pintura con pigmentos líquidos no cumplió con nuestras expectativas ya que, la intensidad de la pintura elaborada con pigmentos en polvo tiene la intensidad y fosforescencia que buscamos.

Al elaborar la pintura es indispensable el uso de guantes de látex, lentes de seguridad y cubre bocas para evitar con el contacto de los pigmentos con la piel ya que estos son tóxicos.

El producto final posee las características optimas para aplicarla en señalizaciones viales y que las haga brillar durante la noche.

Bibliografía

Disponible http://www.motorpasion.com/seguridad/la-visibilidad-de-las-senales-insuficiente-ya-de-dia-para-un-81-de-los-conductores-encuestados consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://www.eluniversal.com/caracas/120226/falta-de-mantenimiento-de-senales-afecta-seguridad-en-vias consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible 2.montes.upm.es/Dptos/dsrn/Edafologia/aplicaciones/GIMR/page.php?q=6e92d050809 consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible https://es.wikipedia.org/wiki/Silicato_(minerales) consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://www.grufoos.com/spip.php?page=sena consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://unipinturas.com/asesoria.html#6. consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible https://es.scribd.com/doc/22213013/Elaboracion-de-pinturas consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible https://es.scribd.com/doc/32398325/Proceso-de-Produccion-de-Pinturas consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://www.ecoportal.net/Eco-Noticias/5_pinturas_ecologicas_que_puedes_hacer_en_casa consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://portaldelempleo.weebly.com/como-hacer-pintura-casera.html consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://www.coac.net/mediambient/Life/l1/l1111.htm  consultado el 26 de noviembre de 2016

Disponible http://bricolajehogar.net/la-pintura-y-el-bricolaje/riesgos-de-las-pinturas-tradicionales.php consultado el 26 de noviembre de 2016

Summary

Phosphorescence is the capacity that have some substances to glow in the dark without the need for black light; an example of this are the pigments-based zinc silicate. Make use of this capability in a painting allows its application in road signs and thereby facilitate their display during the night. Paintings we use usually have large contaminants, which may affect both the environment and health. It is important that the materials used are mostly ecological so that the level of toxicity of the painting is minimal and that it is at the same time resistant to climatic phenomena. To apply our product to traffic signals, this could attract the attention of the driver, since, according to information from the INEGI in 2014, there were a total of 245578 road accidents, of which 40% is due to distractions from the driver. Most of these accidents are also caused by lack of maintenance in the signs. Is of vital importance that signals are in good condition so that they comply with its purpose: preventing accidents. 81% of those surveyed by the CEA Foundation declared that traffic signals on the roads are not good during the day and that percentage amounts to 89% when you ask drivers for nighttime visibility of signs; with our product could be more visible and better appearance.

Research Question

Problem approach

In our municipality the majority of the signs of transit are in a bad state and because of this, they do not capture the attention of the driver with ease, making the risk of accidents even greater. 

The same happens with the bumps that we can find in the way, whose main objective is to reduce the speed of cars so as to allow the passage of pedestrians. 

It is therefore of vital importance that the signals are in good condition to fulfill its purpose, which is: to prevent road accidents. 

That can be caused not only by the little maintenance they receive, but also by its visibility which  is low due to the little public lighting and paint, both in remarks to the sides of the road as those found on the pavement.

Background

Pintura

Se puede entender por “pintura” como un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el que se ha aplicado.

Hace más de 20.000 años que el hombre de las cavernas pintaba las paredes de sus cuevas utilizando la pintura que él mismo preparaba. Tenía la necesidad de expresar sus sentimientos, por lo que pintaban animales y otros elementos.

En muchas ocasiones también pintaba escenas de caza y los acontecimientos más relevantes de su entorno.

Las pinturas rupestres más antiguas se hallan en las Cuevas de Altamira (España) y Lascaux y Font Gaume en el sur de Francia. También se encuentran pinturas de animales en el norte de Australia en Aurtherland, cuya antigüedad se sitúan en 5.000 años.

Los nuevos pigmentos y colorantes fueron sintetizados para mejorar su resistencia, brillantez y durabilidad. Hubo disponibilidad de nuevos aceites como el de pescado, perilla, madera de china y soya. Tanto en manera natural como químicamente tratados. Los Nuevos monómeros como los acrílicos, cloruro de vinilo, etileno, etc. hicieron posibles las emulsiones.

Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas:

Pigmentos

Aglutinantes

Solventes

Aditivos menores.

Pinturas ecológicas

Este tipo de pinturas resultan igual de perjudiciales para el medio ambiente debido a la cantidad de metales pesados (plomo, cadmio, mercurio, etc.) y compuestos orgánicos volátiles (xileno, tolueno, acetonas, fenoles…) que contienen y que perduran durante semanas y meses después de su aplicación. Además, las pinturas y barnices sintéticos arden con facilidad, desprendiendo gases tóxicos que puede resultar mortales.

Por todas estas razones cada vez hay más gente que prefiere las eco-pinturas o pinturas ecológicas frente a las pinturas y barnices sintéticos. Para que una pintura pueda ser considerada como ecológica sus componentes han de ser de origen natural (minerales y vegetales), de fuentes renovables y biodegradables. Para ello se utilizan minerales como el óxido de hierro o talco, así como aceites, resinas y tintas que provienen de raíces, hojas, cortezas y fibras de diversas plantas. Como disolvente se suele utilizar agua.

Una de las principales ventajas de aprender como hacer pintura es  mediante el control de los ingredientes, así se puede tener un producto ecológico y seguro para poner en las paredes. La receta específica a utilizar depende totalmente del tipo de pintura que se necesite crear y para que la vamos a utilizar, no es lo mismo hacer pinturas para niños para colorear al agua en la decoración de huevos de Pascua que es considerablemente diferente a la pintura profesional para decorar paredes en los hogares. En aras de la creación de un hogar seguro y respetuoso del medio ambiente, en la siguiente receta te indico como hacer pintura de una forma casera para poder utilizarla en las paredes de tu hogar, además te puedes ahorrar un buen dinero.

Daño de las pinturas al ambiente

Algunas pinturas provocan cierto impacto ambiental durante el proceso de fabricación y también durante su uso. La composición de la pintura es compleja, incluye diversos pigmentos, disolventes, emulsionantes, etc. Los componentes son derivados de recursos naturales no renovables, siendo peligrosa la composición química de algunos de ellos.

El proceso de fabricación origina residuos que pueden ocasionar polución del aire y del agua (principalmente disolventes y metales compuestos) si no se toman las adecuadas medidas preventivas.

Los disolventes se utilizan en la fabricación de tintes, pigmentos y también en la fórmula completa. Al evaporarse estos componentes en el proceso de secado, se debería evitar su inhalación ya que puede perjudicar la salud, sobre todo la del aplicador.

Algunos metales se utilizan en el proceso de fabricación de pigmentos. Los colores oscuros, rojos y amarillos utilizan componentes metálicos como el hierro, titanio, cadmio, cromo y zinc. El uso del plomo en pinturas es muy común desde 1920, principalmente en pinturas exteriores. El contenido de plomo en las pinturas se ha ido reduciendo paulatinamente por razones de salud (su uso hoy es des aconsejable). También hay que tener cuidado con los procesos de decapado químico o mecánico, ya que desprenden polvo o humos peligrosos. (La potencial peligrosidad del plomo se trata en la ficha 3 del apartado 1.2).

Las pinturas a base de resinas sintéticas, como las epoxi o a base de poliuretano, tienen efectos nocivos sobre la salud. Las epoxi son tóxicas si se ingieren, a la vez que irritan la piel. Los poliuretanos, al utilizar polisocianatos volátiles, hay que evitar inhalarlos, sobre todo cuando se aplican con spray. La inhalación causa problemas respiratorios.

Las pinturas pueden usarse por razones decorativas o para proteger la durabilidad de los elementos de construcción. Si solamente tienen una función decorativa, debemos evaluar su necesidad real con el fin de minimizar su uso o reducir su necesidad. Cuando se utilizan como protección de otros materiales producen un efecto beneficioso, ya que, al incrementar la vida útil del material, se reduce el consumo de materias primas.

Las pinturas que habitualmente utilizamos poseen agentes contaminantes, los cuales pueden afectar tanto el medio ambiente como la salud. La toxicidad de estas pinturas radica en los pigmentos o solventes que se utilizan en elaboración, o ya sea en las mismas formas de elaboración.

A su vez, también influye la herramienta que utilizamos para pintar. Los aerosoles y la pistola para pintar afectan al medio ambiente, mientras que los rodillos, las brochas y los pincele no lo hacen. Por otro lado, el lugar de desecho de la pintura sobrante también es un aspecto a tener en cuenta. Estos residuos deben tirarse en sitios aptos para ello. Nunca en el suelo ni el desagüe.

Básicamente, son algunos compuestos del pigmento utilizado para la fabricación de la pintura lo que afecta. Éstos son orgánicos volátiles, provenientes de las resinas látex, ya sean las naturales o los aceites.

¿Cuál es la duración de la pintura después de aplicarla?

Si la superficie es preparada adecuadamente y se utiliza la pintura correcta, con una aplicación de dos o más manos, la pintura tiene una duración de 2 años.

¿Cómo se debe preparar la pintura antes de aplicarla en alguna superficie?

Antes de comenzar a pintar remover la pintura con movimientos circulares y hacia arriba hasta que su consistencia sea homogénea. Si el tarro de pintura esta empezado, antes de mover la pintura hay que retirar la pintura seca con mucho cuidado para que no caiga dentro del tarro, sino la pintura tendrá grumos, diluir en un 10-15% de agua y revolver de nuevo. Elegir los días frescos, secos y bien ventilados, evite los días húmedos o lluviosos, así como los de mucho calor. Si aplica más de una mano de pintura dejar secar entre una y otra.

Las pinturas para revestir paredes y techos han evolucionado mucho a lo largo de la historia y es evidente que han ganado en resistencia, durabilidad, estabilidad y facilidad de aplicación. En busca de mejorar esas características, a partir de los años cuarenta, se incorporaron sustancias sintéticas y se sustituyó las resinas y los aceites vegetales, usados hasta ese momento, por derivados del petróleo o productos sintéticos químicos.

Pero esta tendencia a incorporar sustancias sintéticas se ha invertido con el tiempo, debido a las evolución de la conciencia medioambiental de la sociedad. Por ello, la industria ha tendido a reducir la cantidad de sustancias químicas que componen las pinturas, imponiéndose en el mercado doméstico las pinturas de base agua. En Europa, esta tendencia acabó propiciando la aparición de la llamada “etiqueta ecológica” ECOLABEL, la cual, a pesar de ser un logro dentro de la industria de las pinturas, es algo engañosa, y explico porqué…

La etiqueta ECOLABEL indica que la pintura reduce:

• El uso desustancias peligrosas para la salud y el medio ambiente
• Lacontaminación del aire, con respecto a una pintura convencional
• Losresiduos peligrosos
• La emisión deCompuestos Orgánicos Volátiles (COV) e Hidrocarburos Aromáticos Volátiles

Por lo tanto, lo que indica la etiqueta es que se ha rebajado la toxicidad de la pintura pero no que sea ecológica. Para ser llamadas pinturas ecológicas no pueden estar fabricadas conderivados del petróleo, y no deben contaminar el medio ambiente ni en su proceso de fabricación, ni en su aplicación ni en las operaciones de desecho.

¿Y qué pinturas no utilizan derivados del petróleo y no son tóxicas? ¿Cuáles son pinturas ecológicas? Existen dos clases en función del origen de sus componentes principales: las de origen mineral y las de origen vegetal. Algunas de ellas utilizan sustancias minerales y vegetales a la vez, pero se clasifican en un tipo o en otro en función de las sustancias que predominan.

Pinturas minerales

Las componen sustancias de origen mineral y podemos destacar tres tipos diferentes en función de su componente principal:

• Pinturas a base de Silicatos: Los cuales suelen obtenerse a través de un proceso de fundición devidrio reciclado. Su característica más destacable es su resistencia, lo que las hace aptas para exterior e interior, y aunque su composición ha evolucionado, existen fachadas que aún se conservan pintadas con pintura al silicato desde finales del siglo XIX.
  Además son absolutamente impermeables, lo que las hace aptas para baños y cocinas, y a la vez transpirables con lo que no se coarta el flujo natural del vapor de agua.
• Pinturas a base de Cal: Suele estar compuesta de encalado en polvo obtenido por la mezcla decal hidráulica y aditivos naturales no orgánicos. Se trata de una pintura adecuada sobre todo para interiores, aunque se usa también para exteriores en el caso de restauraciones. Otorga un blanco de alta pureza y permite añadir pigmentos naturales no orgánicos específicos, para la obtención de una paleta amplia de color. Es totalmente transpirable, aséptica, bactericida y fungicida.
• Pinturas a base de Arcilla: Por su nombre, la tendencia es a imaginarlas de color marrón u ocre, pero al estar compuesta sobre todo porarcilla blanca natural, arenas de mármol y caseína vegetal, su color característico es el blanco. Por supuesto admite la adición de pigmentos minerales para obtener la paleta de color deseada. Su uso más adecuado es en interior y cómo curiosidad, admite la adición de aromas

Pinturas vegetales

Menos desarrolladas desde el punto de vista comercial, se componen básicamente de resinas, aceites, almidones y ceras, a los que se añade pasta colorante también de origen vegetal. Son resistentes al lavado, transpirables, y evidentemente, por su propia constitución tienen el agradable aroma de los materiales que las componen.

Las pinturas ecológicas aún no han encontrado un hueco importante en el mercado ya que existen muchos tipos de pintura con etiquetado ECOLABEL con un precio muy inferior.
Y es que es evidente que es mejor una pintura con etiqueta ECOLABEL y baja toxicidad que una pintura convencional.
Pero el siguiente paso está en las pinturas no tóxicas para el ser humano y el medio ambiente… El siguiente paso está en las pinturas ecológicas.

Algunos ejemplos de pinturas ecológicas en el mercado son:

• Pinturas Keim
• Pinturas Livos
• Pinturas Ecocon

La fosforescencia es un fenómeno similar al de fluorescencia, en el cual ciertos electrones son excitados por la luz, pasando a una órbita de mayor energía, y cuando vuelven a su estado de reposo, liberan parte de esta energía en forma de luz. La diferencia entre ambos fenómenos es que en la fosforescencia la liberación de energía por medio de fotones sucede con retraso, aún cuando la fuente estimulante ya no está presente, al contrario de la fluorescencia, en el cual la liberación de fotones es casi inmediata a su absorción.

En el caso de la fosforescencia, la sustancia puede seguir emitiendo luz aun horas después de eliminado el estímulo, ya que la liberación de energía sucede muy lentamente. Podemos decir entonces, que las sustancias fosforescentes tienen la capacidad de almacenar energía electromagnética, aunque sea por un periodo no demasiado prolongado.

Este fenómeno tiene muy variadas aplicaciones. Podemos encontrar sustancias fluorescentes en las agujas de algunos relojes, para poder ver la hora en la oscuridad, y también en muchos juguetes, que se iluminan cuando se apaga la luz.

Pero una de las aplicaciones más importantes está en las pantallas de televisión y monitores, en las cuales se aplican sustancias fosforescentes para que la imagen que proyectan sea continuada, a pesar de que el estímulo de los rayos catódicos no lo es. En este tipo de tecnología un haz de electrones barre la pantalla con una determinada frecuencia, de 50 o 60 Hz.  Pero gracias a las sustancias fosforescentes, la imagen es continua.

Cabe destacar que existe una diferencia fundamental entre los fenómenos de fotoluminiscencia, como lo son la fosforescencia y la fluorescencia, y los fenómenos de quimioluminiscencia, donde la luz es emitida por un elemento particular, el fósforo, que es capaz de emitir luz en el proceso de cambio de un estado alotrópico a otro. Este fenómeno es el que se puede observar en luciérnagas, algunos peces y otros animales.

Explicación del fenómeno de fosforescencia desde el punto de vista de la mecánica cuántica

La mayoría de los fenómenos foto-luminiscentes, en los cuales una sustancia absorbe luz y luego re emite el fotón, suceden de manera muy rápida, en el orden de los nanosegundos. El fotón es absorbido, excitando un electrón hacia un nivel de energía mayor, y luego, al volver el electrón al nivel de energía que le corresponde, libera el fotón. En el caso de la fosforescencia,  la energía aportada por el fotón trasladaría al electrón a un estado de excitación de energía metaestable, en el cual permanece por un cierto tiempo, ya que no puede regresar inmediatamente a su estado de reposo. Cuando una determinada cantidad de tiempo pasa, el electrón vuelve a su estado original, emitiendo luz en el proceso.

Silicato de Zinc

Los minerales de silicatos son la clase más grande e importante de minerales que forman rocas, constituyendo cerca del 95 por ciento de la corteza terrestre. Los mismos se clasifican según la estructura de su grupo silicato. Todos los minerales de silicato contienen silicio y oxigeno

En general, los silicatos se caracterizan por no tener aspecto metálico y por su elevada dureza. Su división se establece en varios conjuntos atendiendo a su estructura que está determinada, en cada caso, por la forma de agrupación de los tetraedros (SiO₄). En cualquier tipo de silicatos, el silicio puede ser sustituido parcialmente por el aluminio (y en algunos casos, el boro), obteniéndose así los aluminosilicatos, minerales que se describen junto a los silicatos.

Señales de transito

Las señales de tránsito o tráfico son imágenes puestas en carteles en la vía pública, cuyos símbolos tienen un significado especial. Estas tienen diferentes colores y formas. El significado de cada una de estas es alertar al peatón o conductor a tomar precauciones o a alertar a este sobre las situaciones que se dan en la vía pública.

Este es el tipo de señales más conocidas, que tienen la función, como su nombre lo indica, informar y al mismo tiempo alertar al peatón y conductor.

Las señales más comunes que podemos encontrar pueden ser las señales direccionales, estacionamiento exclusivo, estación de tren, parada de micros, Hospital, etc

Señales de tránsito preventivas o de prevención

Este es otro grupo o tipo de señales importantes, cuya misión es la de prevenir, pero también la de informar. Entre las más comunes de este tipo de señales encontramos bifurcación, curva, curva en S, etc

Señales de tránsito reglamentarias, reguladoras o prohibitivas

Este es el tercer grupo de señales de tránsito, que tiene como función la de regular pero también limita el accionar de los peatones y también de los conductores de vehículos.

Entre las más conocidas no encontramos con por ejemplo la señal de PARE, velocidad máxima, velocidad mínima, giro a la derecha, etc.

Señales de tránsito transitorias

Este tipo de señales de tránsito la sabemos encontrar en rutas y calles que están siendo reparadas. Cómo su nombre lo indica son temporales o por el período al que se le haya asignado.

Estas últimas señales también la podemos incluir en el conjunto de señales viales o industriales. Entre la más conocidas encontramos la de Banderillero, Máquinas trabajando, Hombre trabajando, etc.

Señalamiento Vertical

El Señalamiento vertical se clasifica en 3 tipos básicos que son:

* Señales Preventivas

* Señales Restrictivas

* Señales Informativas

Señales Preventivas:

Son las señales de color amarillo que tienen un símbolo y que tienen por objeto prevenir a los conductores de la existencia de algún peligro en el camino y su naturaleza.

El mantenimiento de la señalización es el conjunto de actividades que se realizan para conservar de manera funcional y en buen estado todos los dispositivos utilizados para regular la circulación vehicular, y así garantizar que los viajes sean cómodos y seguros. El mantenimiento de la señalización pretende conservar el patrimonio vial.

El propósito de efectuar el mantenimiento de la señalización vial es conservar las señales, las demarcaciones y demás dispositivos, de manera que permitan a los usuarios de la vía su fácil identificación, lectura e interpretación, y así se garantice la transmisión adecuada del mensaje que debe dar la señalización y la coherencia con las condiciones imperantes del tránsito, del diseño geométrico y del entorno general de la carretera. El mantenimiento de la señalización debe propender por que el proyecto de señalización continúe siendo funcional y consistente con la geometría de la vía, al tiempo que contribuya con una circulación cómoda y segura para todos los actores de la movilidad.

Las señalizaciones de tránsito se han convertido en un lienzo para los grafiteros y en las víctimas del olvido de las autoridades. No importa su ubicación o su importancia, muchas lucen a punto de caer y otras ya ni siquiera sirven para cumplir con su objetivo primordial en las vías: informar.

Un 81 % de los conductores encuestados por la Fundación CEA declaran que las señales situadas en las carreteras convencionales no se ven bien durante las horas de sol, y ese porcentaje asciende hasta el 89 % cuando a los conductores se les pregunta por la visibilidad nocturna de la señalización. Además, el 88 % de los conductores considera insuficiente el mantenimiento de las señales.

Objective

General objective:

To elaborate a phosphorescent paint based on zinc silicate.

Particular objective:

To apply the paint to the painted roads to make them more visible during the night.

Justification

According to information from INEGI in the year 2014, there were 245 578 road accidents of which 40% were for distractions of the driver.

Applying our product to the marking of transit, it can capture the attention of drivers thus avoiding this type of accident.

Its main use is to provide a support for drivers of land transportation means.

In addition, the majority of the signs are in a state of disrepair due to lack of maintenance by the government in Coacalco making its view difficult during the day, but mainly in the night.

Hypothesis

If we achieve the elaboration of a phosphorescent paint based on zinc silicate, then we can apply it on the painted roads to make them more visible during the night without  the need to distinguish them with any light source.

Method (materials and procedure)

Materials:

-paint base (waterproofing ecological)

-liquid pigments

-powdered pigments

-water

-surgical face masks

-latex gloves

-Rod glass

-container with lid

Procedure:

1. Add the ingredients in the bowl.
2. Mix continuously with rod.
3. Add the pigments.
4. Continue mixing until you obtain a homogeneous mixture.

Note: To manufacture the product wear mask and gloves.

Method Gallery

Results

Paint with powdered pigments:

We got 600 ml of a painting of pink hue, with an concentrated aroma, a thick consistency suitable to apply on any surface; dry pink darkens.

Paint with liquid pigments:

We got 600 ml of a painting of orange hue clear, concentrated aroma, a thick consistency suitable to apply on any surface and dry, the orange color becomes yellow.

Results Gallery

Discussion

Our painting compared to the commercial ones is more economical and accessible; because the base with which it is made in addition to being more resistant to the climatic phenomena is ecological and non-toxic.

It was difficult to make the paint  shine during the night because the first pigments that were used gave us a heterogeneous mixture when they get combined with the base.

Conclusions

The paint with liquid pigments did nto comply our expectations because, the intensity of the paint made with powdered pigments has the intensity and phosphorescence we are looking for.
In the preparation of the paint it is necessary the use of latex gloves, safety glasses and coveralls to avoid with the contact of the pigments with the skin as they are toxic.
The final product has the optimal characteristics to apply it in road signs and make them shine during the night.

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