BOLETÍN 28
BOLETÍN 28
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat
ANIH
Palacio de las Academias, Bolsa a San Francisco, Caracas, 1010 – Venezuela
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LA PORTADA
Los deslaves de Vargas.
Título Original:
BOLETÍN 28
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat
Diseño y Diagramación: ANIH
Diseño de Portada: ANIH
Compuesto por caracteres: Times New Roman, 11
Caracas - Venezuela
Edición Digital
Octubre 2014
Depósito Legal: pp200103CA232
ISSN: 1317-6781
INDIVIDUOS DE NÚMERO
Sillón I Roberto Úcar Navarro
Sillón II Oscar Grauer
Sillón III Manuel Torres Parra
Sillón IV Nagib Callaos
Sillón V José C. Ferrer González
Sillón VI Asdrúbal A. Romero Mújica
Sillón VII Eduardo Roche Lander
Sillón VIII José Grases Galofre
Sillón IX Alfredo Guinand Baldó
Sillón X Gonzalo J. Morales Monasterios
Sillón XI Oladis Troconis de Rincón
Sillón XII Guido Arnal Arroyo
Sillón XIII Luís Giusti
Sillón XIV Vacante
Sillón XV Alberto Urdaneta Domínguez
Sillón XVI Víctor R. Graterol Graterol
Sillón XVII Vacante
Sillón XVIII Arnoldo José Gabaldón Berti
Sillón XIX César Quintini Rosales
Sillón XX Luís Enrique Oberto González
Sillón XXI Vladimir Yackovlev
Sillón XXII Heinz Henneberg G.
Sillón XXIII Vacante
Sillón XXIV Simón Lamar
Sillón XXV Vacante
Sillón XXVI Franco Urbani Patat
Sillón XXVII Vacante
Sillón XXVIII Rubén Alfredo Caro
Sillón XXIX Eli Saúl Puchi Cabrera
Sillón XXX Vacante
Sillón XXXI Mario Paparoni Micale
Sillón XXXII Roberto César Callarotti Fracchia
Sillón XXXIII Aníbal R. Martínez
Sillón XXXIV Walter James Alcock
Sillón XXXV Oscar Andrés López Sánchez
COMITÉ DIRECTIVO Presidente: Manuel Torres Parra
Vicepresidente: Rubén Alfredo Caro
Secretario: José Grases Galofre
Tesorero: Vladimir Yackovlev
Bibliotecario: Franco Urbani
COMISIÓN EDITORA
Aníbal R. Martínez, Presidente
Rubén Alfredo Caro
Oladis Troconis de Rincón
Vladimir Yackovlev
Francia Galea
Carlos Raúl Canard
LA ACADEMIA NACIONAL DE LA INGENIERÍA Y EL HÁBITAT
HACE CONSTAR QUE LAS PUBLICACIONES QUE PROPICIA
ESTA CORPORACIÓN SE REALIZAN RESPETANDO EL
DERECHO CONSTITUCIONAL A LA LIBRE EXPRESIÓN DEL
PENSAMIENTO; PERO DEJA CONSTANCIA EXPRESA DE QUE
ESTA ACADEMIA NO SE HACE SOLIDARIA DEL CONTENIDO
GENERAL DE LAS OBRAS O TRABAJOS PUBLICADOS, NI DE
LAS IDEAS Y OPINIONES QUE EN ELLOS SE EMITAN.
MIEMBROS HONORARIOS
Ignacio Rodríguez Iturbe
Graziano Gasparini
Gustavo Rivas Mijares
Salomón Cohén
Celso Fortoul
Gustavo Ferrero Tamayo
José Ignacio Moreno León
Roberto Centeno
Miguel Bocco
Mariana Henrriette Staia
Rodolfo Tellería
Mireya Rincón de Goldwasser
Oscar Benedetti Pietri
MIEMBROS CORRESPONDIENTES
EXTRANJEROS
William A. Wulf (Estados Unidos)
Jacky Lesage (Francia)
MIEMBROS CORRESPONDIENTES
POR EL ESTADO MIRANDA
Alejandro J. Müller Sánchez
Martín Essenfeld Yahr
Joaquín Lira–Olivares
MIEMBRO CORRESPONDIENTE
POR EL ESTADO MÉRIDA
Julián Aguirre
MIEMBROS CORRESPONDIENTES
POR EL DISTRITO CAPITAL
Carlos Genatios Sequera
José Luis López Sánchez
ÍNDICE
BOLETÍN 28
SESIÓN SOLEMNE
de incorporación de Miembro Académico a
la ANIH
MIEMBROS HONORARIOS
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat de la Ing Mireya Rincón de Goldwasser,
como Miembro Honorario, el 07 de agosto del 2014
- Discurso de Presentación del Acad Ruben Caro ..................... 10
- Discurso de Incorporación de la Ing Mireya Rincón de
Goldwasser .......................................................................... 14
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel
Torres Parra ....................................................................... 26
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat del Ing Oscar Benedetti Pietri, como
Miembro Honorario, el 25 de setiembre del 2014
- Discurso de Presentación del Acad Alfredo Guinand Baldó .. 29
- Discurso de Incorporación del Ing Oscar Benedetti Pietri ... 41
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel
Torres Parra ....................................................................... 46
MIEMBRO CORRESPONDIENTE
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat del Ing José Luís López Sánchez, como
Miembro Correspondiente por el Distrito Capital, el 18 de
setiembre del 2014
- Discurso de Incorporación del Ing José Luís López Sánchez 50
- Discurso de Contestación del Acad José Grases ....................70
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel
Torres Parra .......................................................................73
ARTÍCULOS TÉCNICOS
Estudios para la optimización de prótesis total de cadera (Trabajo
de Incorporación a la Academia Nacional de la Ingeniería y el
Hábitat, 2011), Acad Joaquín A. Lira-Olivares .........................77
Emanaciones de petróleo, aguas termales y sulfurosas en el norte
de los estados Lara y Yaracuy y sureste del estado Falcón., Franco
Urbani et al .................................................................................158
Aspectos estratégicos del negocio del petróleo y su influencia en el
desarrollo económico de Venezuela. Dr Ernesto Fronjosa .......176
SESIÓN SOLEMNE
de incorporación de Miembros Académicos a la ANIH
MIEMBROS HONORARIOS
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat de la
Ing. Mireya Rincón de Goldwasser, como
Miembro Honorario,
el 07 de agosto del 2014
10
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
Señores presidentes de las Academias Nacionales, señores
Académicos, señores invitados, familia e invitados de la Dra. Mireya
Rincón de Goldwasser, señoras y señores.
La Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat está conformada
por Miembros de Individuos de Número, Miembros Correspondieses
Nacionales y Extranjeros y Miembros Honorarios, de acuerdo al
Artículo 3° de su Ley de Creación. Los Individuos de Número son 35,
los cuales constituyen la máxima autoridad de la misma (JIN).
El Artículo 8° de la Ley establece que “La JIN podrá designar
Miembros Honorarios a aquellas personas que por los excepcionales
méritos de sus actividades o investigaciones científicas y tecnológicas,
culturales o profesionales sean merecidos de tal distinción”
Hoy, en esta Sesión Solemne se incorpora como Miembro Honorario
de nuestra Academia la Dra. (PhD) Mireya Rincones de Goldwasser,
por decisión tomada por la Junta de Individuos de Número en su
reunión N° 194/14, celebrada el martes 10 de junio de 2014, “en
reconocimiento al desempeño loable en la docencia e investigación
universitaria en el campo de la ciencia” y en particular a su honestidad
y participación social ejemplar y así lo hace constar en Caracas, Palacio
de las Academias, al séptimo día del mes de agosto de 2014, al ser
juramentada.
La Academia me ha concedido el honor para hacer la presentación del
Nuevo Miembro Honorario, lo cual haré sintetizando su extensa hoja
de vida.
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
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1. Datos Personales:
Nombre y Apellidos: MIREYA RINCÓN DE GOLDWASSER
Lugar de Nacimiento: Lagunillas, Edo. Zulia
Fecha de Nacimiento: 30/12/1940
Nacionalidad: Venezolana
Estado Civil: Casada y madre de tres hijos
2. Grados Académicos:
Licenciada en Química, Universidad Central de Venezuela, 1964
DIC y PhD Ingeniería Química, Imperial College, University of
London, U.K, 1976
Profesora invitada: Institute Des Researches sur la Catályse, Lyon,
Francia, 1983
Profesora invitada en la Universidad de Lille, Francia. 1996
3. Premios:
- Premio “Lorenzo Mendoza Fleury” de la Fundación Empresas
Polar (2009)
- Placa de Reconocimiento de la Asociación de Procesadores de Gas
“Premio AVPG a la Excelencia Académica” (2006)
- Placa de Reconocimiento de INELECTRA por el mejor trabajo de
Ingeniería Química (2006)
- Premio Francisco De Venanzi a la trayectoria de Investigación
(1992)
- Orden José María Vargas, en su grado más alto, corbata, por
méritos Académicos (1991)
- Premios PEI, SPI, CONABA, CONADES en su grado más alto
- Sistema de Promoción al Investigador: SPI nivel IV (nivel más
alto)
4. Publicaciones:
Ha publicado más de 240 artículos científicos e informes técnicos y ha
sido invitada en numerosas universidades en Venezuela y en
conferencias y simposios internacionales, principalmente en
Iberoamérica y Francia.
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
12
5. Formación de Recursos Humanos:
Dirección de 71 tesis de Pregrado, 13 tesis de Postgrado, 3 trabajos de
ascenso
6. Proyectos:
Participación en 30 proyectos científicos nacionales e internacionales
siendo responsable de 24 de ellos.
7. Área de Investigación:
En el área de investigación, la Dra. Goldwasser se dedicó inicialmente
a trabajar en diferentes áreas del diseño, síntesis y desarrollo de
catalizadores con aplicación a reacciones tales como la oxidación
selectiva de hidrocarburos para la producción de compuestos
oxigenados, la dimerización oxidativa y en la aplicación de tamices
moleculares a reacciones de craqueo catalítico.
Otra de las áreas de investigación desarrollada por la Dra. Goldwasser
es el área de Química Fina donde ha sido pionera en el país en el
desarrollo de catalizadores y adsorbentes básicos, tanto sintéticos
como naturales, con aplicación a la síntesis orgánica. Mediante estos
catalizadores y adsorbentes básicos se ha podido sintetizar compuestos
de alto valor agregado para la aplicación en la industria farmacéutica,
de alimentos y fragancias y en el uso de adsorbentes básicos como
antiácidos. Los trabajos en esta área originaron una invitación a
participar como invitada al curso de Química Fina realizado en Río de
Janeiro, Brasil, organizado por la ONU, con la participación de
investigadores de reconocida trayectoria de Europa y Estados Unidos.
Sus más recientes logros en investigación están relacionados con el
área de la valorización de Gas Natural permitiendo el desarrollo de
procesos para la obtención de combustibles y materia prima
petroquímica a partir de fuentes diferentes al crudo, más adecuadas en
cuanto a la preservación del medio ambiente. En este sentido desarrolla
catalizadores en reacciones que combinan al metano (componente
principal del gas natural) con materia prima abundante, contaminante y
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
13
de bajo costo como lo es el CO2, diseñando una serie de sólidos los
cuales se usan como precursores de catalizadores en el proceso de
obtención de gas de síntesis.
Los aportes científicos de la Dra. Goldwasser en esta área originaron
que el Editor en Jefe del Journal of Applied Catalysis la invitara a
contribuir con un artículo para una edición especial en el área de
transformación de CO2 y en el Journal of Molecular Catálisis y le
merecieron una contratación como Consultora de la Empresa Petrobras
desde el año 2003-2009. En marzo del 2006 firmó un proyecto-
consultoría con la Empresa Brasilera Petrobras para el Desarrollo de
Catalizadores para el Proceso GTL (Gas to Liquid), con la finalidad de
producir Diesel a partir de gas natural.
Área actual en investigación: Química de C1-Valorización de Gas
Natural
En la actualidad, es Profesora Titular del Postgrado de la Escuela de
Química de la Facultad de Ciencias e Individuo de Número de la
Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales.
8. Publicaciones:
En su trayectoria como investigadora en el área de la Catálisis
Heterogénea, la Dra. Goldwasser, ha publicado más de 240 artículos
científicos e informes técnicos, entre ellos: 9 monografías, 75 artículos
en revistas indexadas en el Science Citation Index (SCI), 22 artículos
en revistas nacionales tipo RACI y 85 en Actas de Congresos
arbitrados, lo que hace un total de 191 Publicaciones arbitradas.
9. Proyección Internacional:
La proyección internacional de la Dra. .Goldwasser es otra
característica que resalta de su trayectoria. Ha sido invitada como
conferencista a más de 20 reuniones científicas entre nacionales e
internacionales, en numerosas universidades en Venezuela y en
conferencias y simposios internacionales, principalmente en
Iberoamérica y Francia.
14
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
Buenas días
Señor, Dr. Manuel Torres Parra, Presidente de la Academia Nacional
de la Ingeniería y el Hábitat. Señora, Dra. Gioconda San-Blas,
Presidenta encargada de la Academia Venezolana de Ciencias, Físicas,
Matemáticas y Naturales. Colegas Académicos de ésta y otras
Academias que hoy nos acompañan. Colegas profesores de las
universidades nacionales. Queridos familiares, señoras y señores.
Amigos todos.
Es hoy para mí un gran honor, el poder dirigirme a ustedes, en la
oportunidad de mi incorporación como miembro honorario de esta
prestigiosa institución.
Agradecimiento
Quiero iniciar mi disertación, expresando mi más profunda y sincera
gratitud a todos los académicos, que con su apoyo, han hecho posible
mi inclusión, en esta ilustre corporación, para formar parte de ella y
asumir el compromiso de trabajo y honorabilidad que la definen.
Deseo expresar mi especial agradecimiento y cariño, al académico, Ing.
Rubén Caro, por su iniciativa de proponerme para tan alta distinción.
Del Dr. Caro, profesor de muchas generaciones, tuve el privilegio de
recibir sus enseñanzas en el área de la físico-química. Además de haber
sido mi profesor en la carrera universitaria, fue también, Epónimo de
mi promoción.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
15
Mi gratitud a la Universidad Central de Venezuela, a la Facultad de
Ciencias y a la Escuela de Química, por haberme dado la oportunidad,
de formarme en sus recintos, y permitirme desarrollar en ellas mi
vocación docente y de investigación. Al Consejo de Desarrollo
Científico y Humanístico de la UCV, y a otras instituciones, que con
su apoyo financiero me han permitido llevar a cabo mis inquietudes, y
expectativas, para poder así plasmarlas en hechos concretos.
Mi gratitud a todos aquellos ilustres profesores que con su guía y
conocimiento, contribuyeron significativamente con mi formación
académica. Mi eterna gratitud a los profesores Dres. Dora Türk de
García Banús, Luis Benito Tugues, Marcos Ghiglione, Rigoberto Díaz
Cadavieco, Deanna Marcano, Paulino Andréu, Karel Setinek, Milán
Hajec, David Trimm Y Claude Nacache.
Mi reconocimiento a mis colegas y amigos del Centro de Catálisis y
muy especialmente, a mis colegas catalíticos en el área de Química de
C1, las Dras. Josefina Scott, María Luisa Cubeiro, Eglé Pietri de
García y Juan Álvarez de la Facultad de Ciencias, a los Dres. Luis y
Adriana García de la facultad de Ingeniería, y Eduardo Falabella, de la
Universidad Federal de Rio y del programa GTL de Petrobras, Brasil.
Mi gratitud a los estudiantes de pre y post grado quienes con sus
renovadoras ideas, entusiasmo, y energía, han incentivado a lo largo
del tiempo mis inquietudes de conocimiento.
Finalmente quiero agradecer a mi familia: A mis padres y hermanos,
por haberme inculcado la importancia de aprender y del conocimiento
y el deseo de superación y honestidad. Con su amor y ejemplo guiaron
siempre mi vida. A mis amados hijos Leonardo, Marcos y David por
alegrar mi vida, por su comprensión, por estar siempre allí y por hacer
más grato mi trabajo. A mi cuñado José Goldwasser, con quien tuve la
suerte de compartir tanto en el área de Físico-Química, como en
Catálisis.
Finalmente, mi inmensa gratitud a mi esposo Alberto, por su guía,
apoyo y solidaridad, y por su amor incondicional.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
16
Actividad académica
Dado que mi incorporación está íntimamente vinculada con la
actividad académica que he venido realizando, por más de 40 años,
quisiera referirme a este tema con énfasis en la catálisis.
Un poco de historia: los estudios de la catálisis en Venezuela, se
iniciaron en el año 1964, en la Escuela de Química, de la Facultad de
Ciencias, de la Universidad Central, con la firma de un convenio de
cooperación entre la Universidad de Múnich y la Universidad Central
de Venezuela, bajo la dirección del Profesor Henrich Noller, del
instituto de Investigación de Catálisis, de Múnich, Alemania, y del Dr.
Luís Benito Tugues, Director de la Escuela de Química, de la Facultad
de Ciencias.
Inicialmente, el convenio orientó todo su esfuerzo hacia la formación
de recursos humanos y a la construcción de infraestructura. A partir de
ese momento, el crecimiento de la catálisis en Venezuela no se detuvo.
Los esfuerzos pioneros del profesor Noller y sus alumnos Paulino
Andréu y Edmundo Schmidt, dieron lugar a todos los grupos de
catálisis existentes en el país.
Formación de recursos humanos
En cuanto a mi participación en la formación de recursos humanos, mi
contribución la he desarrollado en el área de físico-química y catálisis,
mediante el dictado de asignaturas de pre y post grado, realización de
TEG y tesis de postgrado, y con la participación en talleres y escuelas
temáticas, a través de cooperación internacional, mediante programas
de investigación conjuntos con reconocidas instituciones científicas y
tecnológicas; permitiendo así a mis estudiantes, el acceso a diversos
laboratorios en países foráneos, con oportunidad de adquirir una visión
diferente, en cuanto a cómo llevar a cabo investigación en un área
dada.
Así fue como iniciamos los programas de cooperación de postgrado
(PCP) financiados por el CEFI, francés, y el Conicit, entre
universidades francesas, tales como las universidades de Poitiers,
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
17
Lille, Estrasburgo y Montpellier, y con el Instituto de Investigaciones
en Catálisis de Lyon.
El éxito alcanzado con los PCP, condujo a la realización de dos
proyectos enmarcados en los Programas de Cooperación Científica,
PICS, que realiza el Centro Nacional de Investigaciones Científicas,
CNRS, de Francia, y que se otorga a un país, en reconocimiento al
grado de avance alcanzado en investigación, en un área determinada.
Los PICS se realizaron con las universidades de Lille y Poitiers.
Esta cooperación internacional permitió la formación de un gran
número de jóvenes investigadores y de doctores venezolanos, en el área
de la catálisis. En esta área, he participado en la dirección de 71 tesis
de pregrado, 3 de maestría, 10 de doctorado y 3 trabajos de ascenso.
Actualmente dirijo 2 tesis de doctorado y 2 tesis de pregrado.
Investigación desarrollada.
En cuanto a la investigación desarrollada, tuve la oportunidad de
formar parte de los instructores que se integraron al grupo de catálisis,
en el año 1967, donde comenzaron mis primeros ensayos como
investigadora.
Mi desarrollo como investigadora independiente se inició en 1977, al
regresar al país, una vez finalizados mis estudios de postgrado en el
Imperial College of Science and Technology de la Universidad de
Londres, Inglaterra.
A partir de ese momento, mi investigación ha estado dirigida al diseño,
síntesis y caracterización, de catalizadores sólidos, con la finalidad de
llevar a cabo investigación tanto básica como aplicada. Entre las cuales
podemos mencionar:
Reacciones de dimerización oxidativa y la obtención de compuestos
oxigenados, mediante la oxidación selectiva de hidrocarburos. En
esta área, contribuimos al estudio de la cinética y de los mecanismos
de reacción involucrados.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
18
Posteriormente, trabajé en la síntesis de tamices moleculares, con
aplicación a reacciones de transferencia de hidrógeno y al craqueo
catalítico en lecho fluidizado (FCC), logrando dilucidar el efecto
pasivante del antimonio sobre el níquel, profundizando en este tipo de
interacción en catalizadores industriales. En esta área incursioné
además, en la aplicación de la resonancia paramagnética electrónica
(RPE), para la elucidación de la incorporación de elementos diferentes
al silicio y el aluminio en la estructura de tamices moleculares.
A continuación, mediante un proyecto de asesoría con Pdvsa-Intevep,
logramos desarrollar sistemas catalíticos para la producción de
alquenos de bajo peso molecular, diesel y alcoholes superiores. Estos
últimos constituyen un preciado aditivo, el cual se añade a la gasolina,
para aumentar su octanaje y substituir el metil ter-butil éter (MTBE),
cuestionado por su toxicidad.
Mediante un proyecto financiado por la unión europea, con
participación de las universidades de Lille, en Francia y de Brunel, en
Inglaterra, trabajé en el desarrollo de sistemas catalíticos para la
producción de alcoholes superiores. Los estudios realizados en esta
área, nos permitieron desarrollar la experticia necesaria para la síntesis
de catalizadores “taylor-made” o hechos a la medida, para llevar a
cabo reacciones específicas.
Posteriormente, incursioné en el área de química fina o química verde.
En esta área he sido pionera en el país en el uso de catalizadores
básicos, tanto sintéticos como naturales, con aplicación en síntesis
orgánica, para la substitución de catalizadores homogéneos altamente
corrosivos y contaminantes. Mediante estos catalizadores, logramos
sintetizar compuestos con aplicación en la industria farmacéutica, de
alimentos y de fragancias; así como adsorbentes, de uso como
antiácidos. Los trabajos en esta área, motivaron una invitación para
participar en el curso de química fina, organizado por la ONU, en Rio
de Janeiro, Brasil, con la participación de investigadores de reconocida
trayectoria de Europa y EEUU.
Dado que en los últimos 15 años me he dedicado principalmente a la
investigación tendiente a la valorización de gas natural, quisiera
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
19
referirme un poco más a este tema. Es bien conocido que Venezuela es
un país dependiente de la economía de los hidrocarburos. Las fuentes
de mayor dimensión con que cuenta el país, son los petróleos pesados y
extra pesados de la faja petrolífera del Orinoco y el gas natural.
El gas natural es considerado como una de las fuentes de energía no
renovables más importantes. Es un recurso versátil, tanto energético
como petroquímico y siderúrgico, de allí su importancia dentro de la
matriz energética mundial.
El gas natural constituye una reserva energética muy superior a la
actual debido al incremento en la investigación y desarrollo, de fuentes
adicionales de gas natural, denominadas “no convencionales”, tales
como el gas de baja permeabilidad (tight gas), gas de lutitas o gas
pizarra (shale gas), el metano de lechos de carbón (coal bed methane) y
los hidratos de metano, presentes fundamentalmente en el sedimento
del fondo de los océanos y en el subsuelo congelado permanentemente,
como el caso de las regiones polares. Las reservas mundiales de gas
natural superan, actualmente, los 6.000 trillones de pies cúbicos (TPC),
con una cantidad similar, estimada para el gas de lutitas, por lo que
actualmente, el gas natural representa el combustible fósil de mayor
expansión.
Las acumulaciones de hidrocarburos que podrían considerarse
contenidas en yacimientos “no convencionales”, en Venezuela, se
relacionan a arenas bituminosas, crudos pesados a extra pesados,
metano en estratos de carbón y lutitas gasíferas. Venezuela posee las
mayores reservas de gas en Sur América y es el octavo país a nivel
mundial, lo que representa una oportunidad de inversión importante,
con la participación de empresas extranjeras en el sector de gas.
Sin embargo, toda la producción de gas en Venezuela está actualmente
asociada con la producción de petróleo, y Pdvsa como su principal
consumidor, lo utiliza para la reinyección con la finalidad de mantener
la producción de petróleo y petroquímicos, también controlada por
esta empresa.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
20
El cambio climático mundial que está ocurriendo en los últimos años,
demanda una evolución en la tecnología de obtención de energía a
partir de combustibles fósiles, los cuales seguirán siendo la fuente
dominante de energía proyectada hasta el año 2030. El agotamiento de
las reservas de crudos y los efectos al medio ambiente hacen obligante
el desarrollo de nuevas tecnologías y procesos para la síntesis de
combustibles ultra-limpios.
En tal sentido, el gas natural es considerado como uno de los
combustibles fósiles más limpios, ya que las emisiones de dióxido de
azufre son mínimas y los niveles de óxido nitroso son menores que los
emitidos por otros combustibles fósiles. Posee además, la más baja
relación carbono/hidrógeno, limitando así, la producción de CO2 y en
consecuencia los efectos negativos sobre el medio ambiente.
Por lo tanto, debido a sus grandes reservas, bajo costo (tanto técnico
como financiero), su compatibilidad medioambiental y su alto
contenido de metano, el gas natural es la materia prima más eficiente
para la producción alternativa de energía y para la obtención, directa o
indirecta, de productos finales de alto valor agregado.
La tecnología más importante de valorización de gas natural consiste
en convertir el metano, en monóxido de carbono e hidrógeno, conocido
como gas de síntesis, seguida de una reacción catalítica para la
formación de:
(i) hidrocarburos de alto peso molecular, los cuales, posteriormente son
convertidos en gasolina, diesel o ceras
(ii) metanol, el cual adicionalmente se puede convertir en gasolina
(iii) hidrógeno, que puede usarse tanto como vector energético, como
para la producción de amoníaco y para el mejoramiento de crudos
pesados
(iv) olefinas, como etileno, para uso industrial.
Por todas estas razones, es primordial que Venezuela incluya el
desarrollo de los yacimientos de gas natural y su valorización, como
parte de su estrategia energética. Además, el metano, componente
mayoritario del gas natural, es el precursor óptimo para la producción
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
21
de hidrógeno, en comparación a otros precursores como carbón y
destilados medios de petróleo. El término economía del hidrógeno,
responde a una visión de futuro donde este gas, generado de forma
limpia y económica, servirá para alimentar significativamente, las
necesidades energéticas de la sociedad y para ser utilizado en los
procesos de hidrotratamiento para el mejoramiento de crudos pesados,
abundantes en nuestro país.
El hidrógeno forma una parte muy importante de ese futuro idealista.
La molécula de H2 en presencia de oxígeno produce agua, con
liberación de energía en forma de calor y trabajo mecánico, o puede
convertirse en agua, calor y trabajo eléctrico, si se utilizan celdas de
combustible. Sin embargo, la implantación de la economía del
hidrógeno no es inmediata. Si bien se están realizando importantes
avances tecnológicos, se requiere aún, dar respuesta a importantes retos
tecnológicos, económicos, y sociales.
Atendiendo a esta situación, en nuestro laboratorio estamos llevando a
cabo procesos de transformación de corrientes gaseosas, que
involucran el reformado de gas natural para la obtención de gas de
síntesis e hidrógeno, junto a desarrollos catalíticos para transformar
CO2 y metano, dos gases que contribuyen al efecto invernadero,
mediante reacciones tales como reformado seco y combinado,
reformado con vapor y la síntesis Fischer-Tropsch para la conversión
de gas a líquidos, mediante el proceso GTL.
En estos estudios, hemos logrado obtener sistemas catalíticos activos y
selectivos, con una alta estabilidad en el tiempo, debido a la menor
sensibilidad para la formación de coque, principal responsable de la
desactivación de los catalizadores. Esto nos ha permitido desarrollar
nuevos conceptos y metodologías en áreas de la petroquímica,
reformado de gas natural y generación de hidrógeno, profundizando en
la cinética de las reacciones involucradas, particularmente en aquellas
donde la desactivación de los sistemas catalíticos es importante.
Recientemente, hemos logrado sintetizar soportes mesoporosos del tipo
SBA-15, perovskitas complejas tipo Ruddlesden-Popper y
catalizadores nanoestructurados, sobre la base de diferentes complejos
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
22
organometálicos, con la finalidad de obtener catalizadores metálicos
altamente dispersos, produciendo catalizadores a base de
nanopartículas.
Hemos logrando el esclarecimiento de los mecanismos de reacción y
el comportamiento de los materiales a elevadas temperaturas,
racionalizando los conceptos operacionales y la relación
estructura/propiedades, para mejorar, en condiciones menos extremas,
la selectividad de los sistemas catalíticos hacia relaciones H2/CO
adecuadas para aplicaciones posteriores. Los estudios realizados,
muestran que es posible, mediante el desarrollo de la química de C1,
sintetizar una variedad de compuestos químicos sobre la base de la
utilización de del gas natural, ya sea por vía directa o indirecta,
utilizando un producto más económico, más amigable con el ambiente
y que constituye una energía alternativa
La experticia alcanzada en esta área, me permitió actuar como
consultora de Pdvsa-Intevep por 8 meses, para el desarrollo de
catalizadores para la obtención de hidrógeno, y de la empresa
Petrobras, por tres años y posteriormente, llevar a cabo un proyecto
Facultad de Ciencias-Petrobras, para el desarrollo de catalizadores para
el proceso GTL, con la finalidad de producir diesel a partir de gas
natural.
Hemos recibido también, invitaciones del grupo Science Publishing y
de Open Science, para fungir como editor invitado de un número
especial sobre el tema.
Quisiera enfatizar que, aún cuando el menor impacto medio ambiental
del gas natural y su menor costo energético para producir hidrógeno y
combustibles más limpios, hacen necesaria su valorización, para
lograrlo es preciso el desarrollo de tecnologías que permitan la
extracción del gas libre costa afuera, en la cual Venezuela actualmente
carece de experticia.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
23
Reflexiones finales.
Ya que en mi disertación me he referido principalmente a la labor
desarrollada en educación e investigación, quisiera, antes de finalizar,
aprovechar esta oportunidad para compartir con ustedes algunas
reflexiones, refiriéndome brevemente, a la situación de la educación,
y la investigación en el país y en particular en las universidades
autónomas.
Recientemente tuve la oportunidad de leer una cita, atribuida al poeta
y escritor inglés John Edward Masefield, Doctor Honorario, en
literatura, de la universidad de Oxford, en 1921, quien describió a la
universidad de la siguiente manera: cito:
“Hay pocas cosas terrenas, más hermosas, que la universidad: un
lugar, donde los que odian la ignorancia, pueden luchar, por el
conocimiento, y donde quienes perciben, la verdad, pueden luchar
para que otros, la vean”, fin de la cita.
Esta representación de la universidad me conmovió profundamente, ya
que mi vida académica la he desarrollado, mayoritariamente, en la
universidad, mi querida, UCV.
Resulta imposible, ignorar el ataque frontal hacia las universidades
autónomas, con una manipulación tal que en lugar de reconocer sus
logros como éxitos, se desvirtúan las realidades y se trata de cambiar su
esencia. El recorte presupuestario y la falta de recursos, unido al
vandalismo a que son sometidas las universidades, las mantienen en
una situación de zozobra, de paralización, de recesión y regresión, que
se vive a todos los niveles, no sólo educativo, sino también, económico
y social.
Resulta alarmante la falta de recursos para becas de pre y post grado
para la formación de recursos humanos, para la reposición de cargos,
para la continuación de los proyectos y programas de desarrollo
establecidos, para la reposición, actualización y reparación de equipos
e instrumentos científicos, necesarios para una investigación de
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
24
calidad, fundamental para mejorar la producción científica y
tecnológica del país.
La escasez de formación de profesionales de alto nivel de excelencia,
tanto por deserción de estudiantes en las carreras de pre y postgrados,
como por el éxodo de personal altamente calificado, desmotivados y
sin incentivos, como resultado de la inseguridad existente, de los bajos
salarios y del limitado financiamiento para impartir una docencia,
investigación y desarrollo de alto nivel, se refleja en una caída de la
producción científica. El número de publicaciones científicas, en
revistas disminuyó un 29% en los últimos cinco años (2009-2013).
Venezuela no podrá sobrevivir ante esta debacle de la educación y esta
aseveración es válida comenzando desde el pre-escolar, donde se
siembran y establecen los hábitos, la inquietud y el deseo de aprender y
conocer.
Las academias están jugando un papel protagónico llamando la
atención mediante la publicación de artículos, comunicados y ruedas de
prensa, conferencias, foros y libros temáticos, analizando,
discutiendo, propiciando el diálogo y proponiendo las soluciones
necesarias, velando además, por la consecución de las mismas.
Insistiendo en la importancia de la calidad de la educación a todos los
niveles, fundamentada en la excelencia.
Sin embargo, además del esfuerzo que se está haciendo en las
academias, debemos luchar para ser escuchados y convencer y
persuadir, a todos los niveles de dirección, que el desarrollo del país
transita por la excelencia de su educación y que el costo en educación,
ciencia y tecnología, debe ser considerado como una obligada
inversión.
La excelencia académica debe ser independiente de las políticas
económicas dirigidas hacia ella. Debemos defender el status de
excelencia alcanzado por nuestras universidades para lograr "vencer
las sombras", como alienta el himno universitario de nuestra Alma
Mater.
Discurso de Incorporación de la Ing. Mireya Rincón de Goldwasser
25
En la actualidad venezolanos altamente calificados, ocupan posiciones
relevantes en empresas y universidades de otras naciones. Para evitar la
diáspora, que sigue aconteciendo, es necesaria la implementación de
salarios competitivos a nivel internacional, aunados a un
financiamiento acorde con los requerimientos de infraestructura y
equipos para llevar a cabo investigación y desarrollo en un clima de
paz, armonía, seguridad y tranquilidad.
Participemos activamente, en la reconstrucción de una sociedad donde
el bienestar, esté sustentado en el esfuerzo por alcanzar los estándares
más elevados en educación, ciencia y tecnología, así como en la
convivencia armónica, sin distingo de preferencias políticas.
Estoy absoluta y firmemente convencida que el futuro de Venezuela
está en la excelencia de su educación, la ciencia y la tecnología y en la
dedicación a la consecución de las mismas.
Quiero finalizar, expresando de nuevo, mi agradecimiento a mis
colegas académicos por haberme aceptado como tal y por darme la
oportunidad de tener acceso a su sapiencia.
Agradezco a todos su presencia y el haber aceptado acompañarme, y
compartir conmigo, este día tan importante para mí.
Muchas gracias!!!!!
26
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Reitero la satisfacción de nuestra Academia de recibir a la Dra. Mireya
Rincón de Goldwasser como Miembro Honorario.
La Ingeniería Química es la rama de la Ingeniería que se dedica al
estudio, síntesis, desarrollo, diseño, operación y optimización de los
procesos industriales que involucran cambios físicos, químicos o
bioquímicos en los materiales.
Aunque los albores de la industria química están en la fabricación de
ácido sulfúrico en 1746 en Alemania, de bicarbonato sódico en 1791 en
Francia y de la pólvora en 1802, en Estados Unidos, el primer curso de
Ingeniería Química se dictó en 1886 en Inglaterra.
De la producción mundial de productos químicos (2192 millardos de
US$ en el 2004), la Unión Europea y Estados Unidos contribuyeron
con 32% y 29 % respectivamente. Latinoamérica solo un 5.7% y
Venezuela con el 0.05% a pesar de tener gran cantidad de materia
prima: petróleo y gas natural.
En Venezuela en el 2012 habían 300 empresas que ocuparon 21 mil
personas, produjeron 2.6 millardos de los cuales se exportaron 1.7
millardos; sin embargo, se importaron 572 millardos US$.
Los principales logros de la Ingeniería Química han sido entre otros, la
síntesis del amoniaco, (que significó la fijación del N2 del aire), la
industria petroquímica, las fibras artificiales, los fertilizantes y las
gasolinas de alto octanaje.
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
27
Las nuevas tendencias están en la nanotecnología, los biopolímeros y
biomateriales, los biocombustibles y la energía alternas, en
biotecnología y en catálisis computacional.
Los ingenieros químicos representan el 61% de universo ingenieril de
241 mil de ingenieros del país en el 2013.
Nuestro desarrollo tecnológico está rezagado según los indicadores de
resultados: patentes, porcentaje de exportación de productos
manufacturados y entre éstos los de alta tecnología.
Para mejorar estos indicadores como lo expresamos en el libro inter-
académico Reflexiones y Propuestas para la Educación
Universitaria “Es necesario establecer un pacto nacional que permita
fomentar un plan de desarrollo tecnológico dirigido a aumentar el PIB
para hacer más competitiva nuestras empresas en el ámbito
internacional”.
Académica Rincón de Goldwasser le reitero lo expresado en actos
similares: el ser miembro de una Academia es un compromiso por
contribuir en la consecución de los objetivos de ella.
La Academia tiene como objetivo fundamental “contribuir al desarrollo
de las ciencias, la tecnología y las artes vinculadas con las disciplinas
de la ingeniería y el hábitat, los estudios relacionados con el aporte de
dichas disciplinas al desenvolvimiento integral del país”.
Académica Rincón el fomento de la investigación aplicada que
contribuya al desarrollo tecnológico nacional es un área en la cual
usted puede ayudar a nuestra Academia, que desde hoy también es
suya.
Agradezco a la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales
por la hospitalidad brindada al permitirnos realizar este acto de su sede.
Agradezco a los asistentes por habernos acompañado en esta sesión
solemne.
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat del
Ing. Oscar Benedetti Pietri, como
Miembro Honorario,
el 25 de septiembre del 2014
29
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
Constituye para mí motivo de gran satisfacción pronunciar estas
palabras, en el homenaje que hoy le rinde la Academia de la Ingeniería
y el Hábitat al Ing. Oscar Benedetti Pietri, al ser designado Miembro
Honorario de la misma.
Considero, que si hay un ingeniero civil venezolano dedicado a la
construcción de grandes obras de ingeniería, con la participación y
colaboración de sus socios y de ingenieros venezolanos y extranjeros,
algunos de fama internacional y en algunas obras formando consorcios
con empresas extranjeras y/o venezolanas, pero manteniendo el
liderazgo de las mismas, ese es el Ing. Oscar Benedetti Pietri, cuya
empresa Precomprimido C.A., continúa plenamente activa, a pesar de
las tradicionales deudas que mantienen los entes públicos contratantes
con las empresas contratistas.
Conocí a Oscar cuando coincidimos en nuestros estudios universitarios
de Ingeniería Civil, en el viejo trapiche de la Hacienda Ibarra que había
sido adquirida durante el gobierno del Gral. Isaías Medina Angarita
para construir todas las edificaciones necesarias para el funcionamiento
de las facultades de la Universidad Central de Venezuela, en base al
proyecto del Arq. Carlos Raúl Villanueva.
Sin embargo, Oscar me llevaba tres años, se graduó el año de 1946, no
pudo recibir el diploma de grado por no haber cumplido 21 años, y yo
me gradué el año de 1949. En esa época los estudios de Ingeniería Civil
duraban 4 años, pero el año siguiente de mi graduación los llevaron a 5
años.
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
30
Voy a permitirme utilizar las propias palabras de Oscar sobre la
preparación recibida en la Escuela de Ingeniería de esa época, abro
comillas “Tuvimos excelente profesores, los había muy rígidos como
Pedro Emilio Herrera en Descriptiva, quien no perdonaba nada y a
nadie “raspando” al que cometiera cualquier error, ya fuera en el
examen como en la posterior confesión. O los doctores Calcaño
excelentes profesores, pero durísimos y demasiado exigentes en los
exámenes. Éramos un curso muy unido y algo muy importante fue la
gran amistad que manteníamos con los profesores a pesar de que nos
aplazaban, sin contemplación, de ser ese el caso. Sí, eran excelentes
profesores y aunque quizás sus métodos no eran los más expeditos, nos
imponían obligaciones que hacían que nos esforzáramos. En esa época
no había un seguimiento de la preparación del estudiante, sólo había un
examen al final del año, donde se debía aprobar las pruebas escritas,
orales y prácticas de cada materia; la reprobación de alguna de las
pruebas obligaba a repetir el examen en septiembre y de reprobar
nuevamente, repetir el año.
Posteriormente, a partir del año 46 se comenzó a modificar
radicalmente este sistema cuando se empezaron a realizar exámenes
periódicos; algunas materias se aprobaban en un semestre y otras en
dos o más. No sólo se modernizó el sistema de estudios sino también la
forma de calificarlos porque se hacían exámenes mensuales o
trimestrales y de ellos salía una puntuación que promediaba con la del
examen final y así no se dependía únicamente de este último”, cierro
comillas.
Terminada su carrera y antes de obtener su diploma de Doctor en
Ingeniería Civil, viajó a los Estados Unidos, y realizó un post grado en
la Universidad de Renselear Polytechnic Institute en Troy, NY.
De regreso a Venezuela comenzó a trabajar en el M.O.P. Dirección de
Puertos bajo la supervisión del Dr. Bernardo Novel. De allí pasó a la
Dirección de Puentes bajo la dirección del Dr. Herrera Humerez y la
supervisión y control del Dr. José Sanabria, quién además de haber
sido su profesor de puentes en la Universidad fue posteriormente su
guía en el ejercicio de su profesión y compañero de trabajo en la
ejecución de algunos importantes proyectos estructurales de varias
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
31
obras tales como: el Stádium de Baseball de la Ciudad Universitaria, el
Hotel Tamanaco, las fundaciones y los últimos pisos de las Torres de
El Centro Simón Bolívar.
A comienzos de los años 50 y bajo el régimen dictatorial del Gral.
Marcos Pérez Jiménez se inicia un programa de construcción de
muchas obras de infraestructura, vialidad, obras hidráulicas, presas,
edificaciones de todo tipo, educacionales, hospitalarias, hoteles, de
vivienda de interés social, etc.
Se continuó cumpliendo con el plan de vialidad, que había sido
aprobado durante la Junta Revolucionaria de gobierno, siendo ministro
de Obras Públicas, el Dr. Edgar Pardo Stolk. El próximo ministro de
Obras Públicas fué el Dr. Gerardo Sansón, quién dio un apoyo muy
importante a la constitución de empresas venezolanas de la
construcción en distintas especialidades; movimiento de tierra, puentes,
acueductos y cloacas, edificaciones institucionales, viviendas etc. Estas
compañías complementaron su personal con una inmigración de mano
de obra calificada, en oficios de la construcción, quienes venían de
distintos países europeos, luego de la post guerra, especialmente
españoles, portugueses, e italianos.
En esa época Oscar Benedetti, Juancho Otaola y Eugenio Tundisi
constituyen la empresa Precomprimido C.A., la cual alcanzó una
trayectoria muy meritoria en la construcción de obras de gran
envergadura, especialmente por el cumplimiento en calidad, tiempo de
ejecución y precio de las obras a su cargo.
Sería muy extenso enumerar la totalidad de las obras ejecutadas por
Precomprimido, pero mencionaré algunas de las principales que han
marcado huella en Venezuela e Internacionalmente poniendo en alto la
competencia y preparación de ingenieros venezolanos así como de
personal técnico muy preparado involucrado en ellas.
Comenzaré mencionando el primer puente postensado ejecutado en
Caracas, para unir la Av. Sucre con El Silencio, denominado el Puente
de Pagüita. La historia que cuenta Oscar es la siguiente, abro comillas
“Por cuanto ese Puente estaba muy cerca de Miraflores, el Presidente
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
32
quería que se hiciese un arquito como los de la autopista Caracas a La
Guaira.
A mediados de abril, el ministro Bacalao Lara nos preguntó si éramos
capaces de proyectar y construir ese arquito, el “Puente de Paguita”,
para el dos de diciembre y lo aceptamos porque lo peor que podía
sucedernos era que nos metieran en la cárcel. Pudimos llevar adelante
el proyecto porque contábamos con el apoyo del Ing. Ricardo Morandi,
quien fue su proyectista, del personal técnico de Precomprimido y de
algunos obreros especializados italianos que se habían trasladado a
Venezuela buscando mejores horizontes que los que podían encontrar
en Europa. En la construcción de este bello puente, que creo sea el arco
más rebajado que se haya construido, se utilizaron equipos muy
pequeños y rudimentarios, por ejemplo, los gatos utilizados para
descimbrar el arco eran tubos de acero rellenos de arena.
Para el descimbrado sólo era suficiente permitir que la arena saliera,
pudiéndose detener el descenso en cualquier momento. Resultó ser que,
a pesar de las precauciones tomadas, la arena se humedeció y no salió,
por lo que hubo que colocar una persona en cada gato para que sacaran
con un alambrito la arena húmeda del cilindro hasta completar el
descimbrado. El Puente Pagüita fue inaugurado por Pérez Jiménez con
motivo del 2 de Diciembre y creo que nuestro éxito en su construcción
nos dio la oportunidad para que fuéramos aceptados para concurrir a
la licitación del
Puente sobre el Lago de Maracaibo
No cabe la menor duda que la obra más emblemática a nivel Nacional
como Internacional la constituye el Puente sobre el Lago de Maracaibo,
construido por un consorcio entre Precomprimido 50% y 50%
compartido entre cuatro empresas alemanas Julius Berger A.G., Grun
& Bilfinger A.G., Philipp Holzmann A.G. y Wayss & Freytag K.G.
Los antecedentes de la licitación de este útil y bello puente los narra
Oscar con lujo de detalles en la entrevista que la periodista Lic. Gladys
Corredor le hiciera hace algunos años.
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
33
Sin embargo, es bueno señalar que la primera licitación internacional
era para la construcción de un puente de cuatro trochas y una línea
férrea para unir las dos riveras del Lago de Maracaibo, tuvo lugar en
enero de 1956, esta licitación fue declarada desierta y se llamó a una
segunda licitación la cual fue otorgada al consorcio de Precomprimido
con Julius Berger en mayo de 1957 y el contrato se firmó en agosto de
1957.
Motivado a que en enero de 1958 es reemplazado el Presidente Pérez
Jiménez por una Junta de Gobierno, decidieron paralizar la
construcción del puente por considerarla una obra faraónica.
No obstante, el nuevo gobierno decidió seguir con la construcción pero
eliminando la línea férrea y sustituyendo el tramo de 400 mts. de luz
por cinco canales de 200 mts. cada uno para el paso de los barcos,
especialmente los tanqueros petroleros.
Se comenzó la construcción en abril de 1959 con un costo de cien
millones de dólares y se inauguró en agosto de 1962.
Quiero destacar que en una obra de esta magnitud y complejidad tienen
un mérito muy grande los ingenieros venezolanos Oscar Benedetti y
Juancho Otaola, que decidieron, a pesar de las limitaciones económicas
de Precomprimido C.A. para ese momento, gestionar una sociedad a
partes iguales con cuatro empresas alemanas de mayor envergadura, y
experiencia para participar en la licitación del Puente sobre el Lago,
tuvieron una relación armoniosa en el consorcio que permitió construir
la obra en el tiempo previsto y hubo una transmisión de tecnología
hacia muchos ingenieros, técnicos y artesanos de oficios de la
construcción, durante todo el proceso de ejecución, lo cual confirma la
tesis sostenida durante muchos años por la Cámara Venezolana de la
Construcción que en la realización de grandes obras de ingeniería del
país contratante, en este caso Venezuela, debe ser obligatorio que en
los consorcios que se constituyan participen empresas locales como
socios activos.
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
34
EL PUENTE DE ANGOSTURA SOBRE EL RÍO ORINOCO.
Luego de una licitación realizada por el Ministerio de Obras Públicas,
Precomprimido concurrió para construir un puente colgante proyectado
por la firma Sverdrup and Parcel and Associates en la que American
Bridge (U.S Steel Corporation) suministró y montó la estructura de
acero y Precomprimido asociada con Constructora América se encargó
de dirigir y coordinar el proyecto, de construir las fundaciones de las
pilas y los anclajes del colgante y de proyectar y construir los accesos
del puente.
La construcción de las pilas se complicó debido a una mala
información de un vendedor de explosivos, pero se superó el
inconveniente para dar comienzo a las obras metálicas del puente el
cual se terminó a tiempo y dentro de los costos previstos, treinta
millones de $ dólares.
El puente tiene 1678.5 mts., el colgante es de 1272 mts., con un tramo
central de 712 mts., y dos tramos laterales de 278 mts., el acceso Norte
151.9 mts., y el Sur 254.9 mts.
ETAPA I – FASE 2 DE LA PRESA DE GURI
Prolongación de la Casa de Máquinas de la Etapa I que solo tenía
instaladas 3 turbinas, para prolongarla y colocar 7 turbinas adicionales.
Edelca llamó en 1969 a una licitación internacional para esta obra que
era muy compleja, pues había que desecar el área de construcción
inundada por las aguas del Río Caroní, como las que provenían de las
3 primeras turbinas que estaban en operación y también las
provenientes del aliviadero de la presa que para esa época estaba
aliviando el embalse.
Los principales trabajos eran: construcción de un ataguía de celdas
circulares de acero (tablaestacas) rellenas con arena del mismo río;
voladura de toda la roca que estaba desde la casa de máquinas existente
hasta el aliviadero, igualmente existente y llevar la excavación hasta la
cota de las turbinas ya montadas; luego todas las obras de concreto de
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
35
la Casa de Máquinas; construcción y montaje de las 7 nuevas tuberías
forzadas de un Ø mts.; por último la supervisión del montaje de las
turbinas tipo Francis como de los generadores.
De entrada las condiciones de esa licitación sobrepasaban por mucho
las capacidades financieras de las empresas venezolanas para conseguir
fianzas de 50% del valor de la obra, igualmente fianzas de anticipo y
sobretodo capital de trabajo durante su ejecución.
Esas condiciones obligaban a formar consorcios con empresas
internacionales.
Sin embargo un día recibimos una llamada de Oscar Benedetti de
Precomprimido, C.A. y de Juancho Otaola, para que nos reuniéramos
los socios principales de Edifica C.A., Martin Tovar y Luis Pérez
Olivares, de Guinand & Brillembourg, C.A., David Darío Brillembourg
y mi persona con ellos para analizar las posibilidades de participar en
un Consorcio de Empresas Venezolanas, condicionando que las
exigencias financieras del contrato no sobrepasaran los montos
máximos que podían otorgar los bancos y/o las empresas aseguradoras
venezolanas, para las fianzas y montos de los riesgos exigidas por
Edelca..
Acordamos no incluir en el Consorcio ninguna empresa extranjera,
pero como no teníamos ninguna experiencia en obras electromecánicas
de esa envergadura, hicimos contacto en Suiza con la firma Motor
Columbus y llegamos a un acuerdo de contratarla si ganábamos la obra,
como asesora en esos trabajos.
Éramos 6 ó 7 Consorcios los que habíamos sido llamados a licitar.
El día de la apertura de los sobres de la licitación sucedió un hecho
muy extraño, concurrió solamente el Consorcio de Empresas
Venezolanas. La Comisión de Licitación declaró desierta la licitación,
pero Edelca que tenía urgencia de no retrasar la obra, debido al
incremento de la demanda de energía eléctrica, decidió abrir nuestros
sobres el técnico y el económico cuyo monto estaba muy cercano al
estimado de Edelca. Nos llamaron para aclarar algunos puntos
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
36
financieros y de ejecución, llegamos a un acuerdo y firmamos el
contrato en 1970.
Se comenzaron los trabajos a finales de 1970.
Las empresas no solo aportamos equipos sino lo más importante,
personal desde ingenieros, técnicos, operadores, maestros de obra y
personal administrativo.
A pesar de las grandes dificultades para realizar el ateguía y poder
secar el área de trabajo, se realizaron las voladuras de la roca del lecho
del río, se iniciaron los vaciados de concreto, comenzando por la
unidad 4 y continuando hasta llegar a la unidad 10
Se colocaron las tuberías forzadas de un diámetro de aproximadamente
3,0 mts. y simultáneamente se comenzó con la instalación de las
turbinas y los generadores correspondientes. Cabe destacar que los
conocimientos y apoyo que nos prestaron los suizos fueron
transmitidos a un grupo de ingenieros eléctricos y mecánicos
venezolanos que siempre los valoraron mucho.
La obra se finalizó en el plazo previsto de cinco años en 1975 y su
costo fue el presupuestado.
Este es un claro ejemplo que las empresas venezolanas podemos
realizar obras de infraestructuras importantes siempre y cuando se nos
dé la oportunidad de participar en licitaciones con condiciones
alcanzables.
Nuevo Viaducto Uno de La Autopista Caracas La Guaira
Cuando lamentablemente el Viaducto Uno original sufrió los empujes
de un deslizamiento continuo e imparable del cerro vecino sobre la
primera pila del mismo, que terminaría destruyendo el puente, el cual
en su tiempo fue una obra de ingeniería admirada mundialmente por su
diseño estructural y belleza arquitectónica, no quedó otra alternativa
que llamar a una licitación internacional la cual fue ganada por
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
37
Precomprimido C.A., con un precio muy inferior al de grandes
empresas extranjeras que concurrieron.
El puente se realizó en el tiempo previsto, utilizando tecnología y
suplidores locales entre ellos el fabricante de las vigas y partes
metálicas del puente la firma VHICOA, quién ha colaborado con
Precomprimido en muchas obras.
La participación de Oscar Benedetti, de su socio por muchos años,
Juancho Otaola, de ingenieros, personal técnico especializado y
obreros ha contribuido en la construcción de obras, además de las ya
nombradas, realizadas algunas con proyectos propios, otras con
proyectos de terceros pero dándole prioridad al personal profesional y
técnico venezolano.
Haré mención de algunas de ellas:
Los Puentes Chururu en el estado Táchira, el Llanito en el estado
Miranda, la Gaviota en la Autopista Regional del Centro, la Pérgola en
la Autopista del Este, el Caroní con su correspondiente vialidad sobre
el Río Caroní, el Kempis-Chuspita en la Autopista Rómulo Batancourt
y diferentes puentes elevados en Caracas.
Las represas Borde Seco y La Vueltosa del Complejo Hidroeléctrico
Uribante-Caparo y la de Turimiquire, la Planta Termoeléctrica de
Tacoa, la Planta de Barras y Alambrón de Sidor y el Terminal
Petroquímico de Jose (Pequiven).
El Puerto Pesquero de Guiria, el Plan Maestro de Puerto Cabello,
incluyendo sus muelles flotantes, el muelle de Ferrys en la Vela de
Coro, el muelle de Ferrys de Guanta, el muelle Petroquímico de Jose,
el muelle de Vencemos en Pertigalete, el muelle de Sidor, el muelle de
Guaranao, el muelle de Palua, los Astilleros Navales en el Estado
Falcón.
El edificio de Angloven, el Teatro del Este en la Plaza Venezuela, el
Palacio de Justicia, el edificio sede de Petróleos de Venezuela, la Torre
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
38
del Reloj y los Corredores Cubiertos de la Universidad Central de
Venezuela y la estación de llegada del Teleférico del Ávila.
Hasta aquí un rápido recorrido por la actividad de Oscar Benedetti,
como Ingeniero y constructor de grandes obras.
Otras de las actividades realizadas por Oscar, no menos importantes,
han sido: su desempeño como dirigente gremial ocupando la
Vicepresidencia y Presidencia de la Cámara Venezolana de la
Construcción, durante los años 1968 a 1969 y 1970 a 1971, donde sus
opiniones, e intervenciones e iniciativas fueron siempre muy valiosas.
Tuve la suerte de compartir con él durante los años de mi Presidencia
en la Cámara Venezolana de la Construcción, por cuanto él era el
Vicepresidente y en esos mismos años estábamos trabajando juntos en
la obra de Guri. La Cámara Venezolana de la Construcción celebró su
Vigésimo Quinto aniversario el día 05-09-1968 y entre los cinco
Premios Construcción que se otorgaron en esa ocasión, uno fue para
Precomprimido, C.A.
Produce un sentimiento de frustración y de profunda tristeza, constatar
que la gran mayoría de las obras importantes iniciadas a partir de 1999
hasta hoy, como son el segundo y tercer puente sobre el río Orinoco
(éste último aún en construcción) las presas de Caruachi y Tocoma
(aún no terminado) los ferrocarriles (que no se sabe que van a
transportar por los recorridos y puntos de origen y destino) el metro de
Caracas y hasta los edificios y casas de la Misión Vivienda, han sido
asignadas, a dedo, a empresas extranjeras de países amigos del régimen
actual sin ningún tipo de licitaciones. Los precios son muy elevados y
en algunos casos las empresas extranjeras subcontratan a empresas
venezolanas con márgenes muy bajos para la realización de las obras.
Sin embargo, en una de las pocas obras licitadas por el gobierno para la
continuación de la Cota Mil hasta la Autopista Caracas la Guaira,
Precomprimido en Consorcio con la empresa Texeira Duarte de
Portugal ganaron la licitación. La ejecución de la obra fue dividida
entre Texeira Duarte quién tiene a su cargo la ejecución del túnel que
va desde la Av. Baralt a final de la Cota Mil hasta Macayapa, el
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
39
Distribuidor Macayapa estará a cargo del Consorcio y el Viaducto que
va desde dicho distribuidor hasta el viaducto uno de la Autopista
Caracas – La Guaira estará a cargo de Precomprimido, C.A.
La actuación de Oscar en lo que se refiere a su proyección social la ha
dirigido especialmente a apoyar iniciativas educacionales de algunos
sacerdotes jesuitas, como el padre José María Vélaz, fundador de Fé y
Alegría, a quién acompañó en la primera directiva de esta obra
educativa para muchachos de bajos recursos y la cual se ha extendido
por el país y hasta en países vecinos. En un barrio muy pobre de Petare,
Precomprimido construyó un colegio de Fé y Alegría.
Como recuerdo, a la muerte prematura de su hijo Oscar Fernando,
construyó conjuntamente con su socio y amigo Francisco Mendoza una
escuela en Guacara, que hoy imparte instrucción a cerca de 1500
alumnos.
Otro proyecto de construcción de una escuela para reeducar niños
quemados, que estaría ubicada en El Junquito se paralizó por cuanto el
gobierno ordenó la expropiación del terreno.
Como reconocimiento a su larga y exitosa actuación profesional y a su
buen proceder como ciudadano Oscar ha recibido, entre otras, las
siguientes condecoraciones:
Orden del Libertador
Ordenes Francisco de Miranda en su 1ra. y 2da. Clase.
Orden al Mérito en el Trabajo en su 1ra. Clase.
Medalla del Buen Ciudadano otorgada por Pro-Venezuela.
Orden Universidad Metropolitana
La trayectoria profesional del Dr. en Ingeniería civil Oscar Benedetti
Pietri ha dejado huella en su tránsito vital no solo como ingeniero
constructor sino como gremialista y perseverante en participar en las
pocas grandes obras de infraestructura que el actual gobierno ha
convocado a licitación.
Puedo afirmar que la trayectoria profesional de Oscar Benedetti como
ingeniero dedicado a la construcción de obras importantes de
Discurso de Presentación del Acad. Alfredo Guinand Baldó
40
infraestructura por más de sesenta años como socio principal de
Precomprimido C.A., le otorgan méritos suficientes para recibir el
reconocimiento que hoy le hace la Academia de Ingeniería y el Hábitat
al nominarlo Miembro Honorario de la misma.
La Academia de la Ingeniería y el Hábitat se siente honrada a partir de
este día de contar en calidad de miembro Honorario con el Dr. en
Ingeniería Civil Oscar Benedetti Pietri.
Bienvenido colega.
41
Discurso de Incorporación del Ing. Oscar Benedetti Pietri
Es para mí un inmenso honor estar aquí con ustedes en este momento
tan importante y significativo en la mi ya larga vida, sobre todo por que
ocurre en los mismos espacios y lugares donde hace 74 años, iniciamos
nuestros estudios en la Facultad de Ingeniería de la universidad Central
de Venezuela, en la que en el mes de junio del año 1946, 72 de
nosotros nos recibimos como ingenieros, con el nombre de Promoción
Antonio José de Sucre, la cual fue la última promoción que egresaba de
esa Universidad con el título de Doctor en Ingeniería.-
Cuatro de nuestra promoción, por la circunstancia de haber nacido en
mayo de 1926 éramos considerados como menores de edad, de acuerdo
a las normas legales de la época y teníamos que esperar hasta junio de
1947 para poder recibir el título profesional, razón por la cual, tres de
nosotros aplicamos, como aspirantes a ingresar en varias Universidades
norteamericanas con poco éxito, entre otras razones por que acababa de
concluir la segunda guerra mundial y una inmensa cantidad de jóvenes
norteamericanos que participaron en ella estaban regresando a su país y
las Universidades y demás casas de estudio les daban prioridad de
ingreso sobre los extranjeros aspirantes a cupos en las mismas.
Afortunadamente por la ayuda de personas allegadas al Instituto
Politécnico de Renselear de Troy, New York, pudimos ser admitidos
en dicha Universidad en un curso de post grado. Una de las materias
escogidas por nosotros dentro del pensum académico ya la habíamos
cursado en la Universidad Central en Venezuela, lo que fue para mí de
gran ayuda por mi modesto conocimiento del idioma inglés.
Discurso de Incorporación del Ing. Oscar Benedetti Pietri
42
Algunos de los aquí presentes, saben que nunca he sido dado a hablar
en público y que siempre me he considerado sin los merecimientos que
tan generosamente me han prodigado algunas personas e instituciones
que hacen la vida pública, académica y social de nuestro país.
Tal y como es mi costumbre no me extenderé mucho en estas palabras
por las razones que ya indiqué y sólo me limitaré a expresar a ustedes
mi sentir, mis creencias, mi fe en Venezuela y a hablar un poco sobre
los objetivos que me tracé en mi juventud e inicio profesional para
tratar de ser útil, de crear fuentes de trabajo y sobre todo tratar de ser
ejemplo de honestidad profesional y de crear bienestar y riqueza, no
sólo para beneficio personal, sino para que los menos favorecidos
sintieran apoyo, tuvieran oportunidades para un futuro mejor y que en
Venezuela se pudiera alcanzar el mismo nivel de los países
desarrollados del mundo.-
A mi regreso de los Estado Unidos, ingresé como ingeniero proyectista
en la División de Puentes del antiguo Ministerio de Obras Públicas,
cuyo consultor técnico era
El Dr. José Sanabria, un gran ingeniero, quien fuera mi profesor en la
cátedra de puentes de la Universidad Central de Venezuela y mas tarde
un entrañable compañero y consejero en los muchos años de amistad y
relaciones de trabajo que mantuvimos hasta su muerte.
En el Ministerio permanecí por varios años, hasta que convencido de
que ser funcionario público no era lo que iba a llenar mis inquietudes y
aspiraciones profesionales abordé con audacia la idea de levantar
nuestra propia empresa y fue así como ingresé a PRECOMPRIMIDO,
C.A., una compañía de construcción venezolana que había comenzado
sus actividades en 1950 y que fue la primera en utilizar en Venezuela
en concreto precomprimido.
Es grande la lista de actividades y de obras que hemos ejecutado,
algunas de las han recibido el premio que la Cámara Venezolana de la
Construcción otorga anualmente a la mejor obra de ingeniería que se
ejecuta en el país. Algunas de nuestras obras galardonadas con ese
premio son, entre otras El puente “General Rafael Urdaneta”, sobre el
Discurso de Incorporación del Ing. Oscar Benedetti Pietri
43
Lago de Maracaibo en el Estado Zulia; el Muelle de Jose en el Estado
Anzoátegui; el Viaducto Kempis-Chuspita en la Autopista “Antonio
José de Sucre” y el nuevo Viaducto Caracas La Guaira.
Orgullosos nos sentimos igualmente de la gran cantidad de jóvenes
profesionales que se formaron a nuestro lado y bajo nuestra guía. Ellos
están regados por todo el país y muchos hoy en día establecidos en el
exterior y con su calidad van dando fe de la excelencia
profesional de nuestros Ingenieros y constructores, formados en
nuestro país, en nuestras Universidades y en nuestras empresas.
Considero que desaprovecharía este pequeño momento de tiempo, si
continuara hablando sólo de mí, cosa que me disgusta sobremanera,
prefiero expresar a ustedes mi mas profundo respeto, admiración y
apoyo a las actividades, iniciativas y desempeño que hace esta
Academia sobre el ejercicio de la ingeniería y de la construcción de
obras en general.
He leído varios de los boletines y publicaciones emanados de ella,
surgidos de la preparación y las experiencias de algunos de los
miembros de esta valiosa institución y me consta por la relación
personal que he tenido a lo largo de mi vida con varios de los
Directivos y miembros de esta Academia el valor que ésta, al igual que
el Colegio de Ingenieros de Venezuela y la Cámara Venezolana de la
Construcción, le atribuyen al ejercicio de la profesión de Ingeniería y
sobre todo al concepto de que todas las obras públicas del país
deberían ser puestas preferentemente en manos de venezolanos y sólo
si las condiciones técnicas y económicas lo requirieren, contratadas con
Consorcios con empresas extranjeras, en las que la participación
venezolana fuese muy importante y con real poder decisorio.
Desgraciadamente la realidad de nuestro país es otra y los contratos de
obras públicas significativas se otorgan a compañías extranjeras, (
brasileras, argentinas, rusas, chinas, bielorrusas ente otras), sin
licitación alguna y pagadas en divisas extranjeras, dejando así el
camino expedito para que nuestras propias empresas, en muchos casos,
sólo puedan trabajar como meros subcontratistas o simplemente como
suplidores de mano de obra, rebajando así toda la trayectoria histórica
Discurso de Incorporación del Ing. Oscar Benedetti Pietri
44
que, para la ingeniería y la construcción en general, tienen las
empresas nacionales.
Lleno está el país de imponentes y extraordinarias obras de todo tipo,
autopistas, aeropuertos, puertos, diques, presas, así como edificaciones
civiles e industriales, calculadas, diseñadas, dirigidas y construidas por
empresas venezolanas, bajo la dirección de ingenieros venezolanos, las
cuales nada tienen que envidiarle a las construcciones de otros países y
en ello está y se encuentra siempre presente la opinión valiosa y
valiente de la Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, la cual
contará siempre con mi felicitación y mi firme apoyo conciente de los
altos niveles de capacidad que tienen la mayoría de los profesionales
formados en Venezuela.
Quiero hacer mención especial a las continuas y contundentes
comunicaciones llenas de sentimiento patriótico, muy venezolano que
la Academia ha dirigidas a los representantes de los diferentes Entes y
Poderes que manejan la vida del país, mediante los cuales en atención
al clamor público, se han planteado temas trascendentales en el difícil
futuro que se avizora en los años por venir y ello ha sido en todas las
materias, no solo de la ingeniería, sino en los aspectos económicos,
sociales, culturales y del medio ambiente. Comunicaciones estas
llenas de sentimiento de patria y de preocupación, cuya única finalidad
es la de coadyuvar en la búsqueda de un futuro mejor para el país y sus
habitantes y donde además de la crítica justa y correcta se han señalado
o sugerido nuevos caminos, otras formas de abordar todo ese cúmulo
de problemas y sobre todo llenas del interés de que Venezuela
recupere su real importancia dentro del mundo latinoamericano, no
desde el punto de vista político, sino con visión de grandeza verdadera,
dirigida hacia el bienestar de todos sus habitantes en salud, vivienda,
trabajo, alimentación, distracción y todas las cosas que hacen mas
tolerable para los seres humanos la lucha diaria por la vida y el futuro.
He seguido de cerca y con interés toda la información y opiniones
emanadas de calificados miembros de esta institución en materia de
hábitat y medio ambiente y como comparto esas preocupaciones y
estoy totalmente de acuerdo con ellas, tiene la Academia mi mas
humilde, pero firme apoyo y respaldo.
Discurso de Incorporación del Ing. Oscar Benedetti Pietri
45
No quiero concluir estas palabras sin agradecer profundamente a esta
Academia, a sus integrantes y muy especialmente a su Junta Directiva,
tanto en mi propio nombre como en el de mi familia, su gesto de
incluirme como Miembro Honorario de la misma, un honor que no
creo merecer pero que acepto con toda humildad por que conozco y
percibo los enormes lazos de fraternidad, amistad y afecto que por
largos años han integrado la relación de muchos de sus miembros y mi
persona.
Reciban todos ustedes, dicho con todo mi afecto, mis mas expresivas
gracias por sus atenciones y muestras de aprecio.
Oscar Benedetti Pietri
46
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Reitero la satisfacción de nuestra Academia de recibir al Ing. Oscar
Benedetti como Miembro Honorario.
Ya han sido destacadas en esta Sesión Solemne las dificultades y la
falta de transparencia en la contratación de obras de ingeniería, la
contratación de empresas extranjeras sin licitación y por consiguiente
la disminución de la participación de la ingeniería venezolana y nos
corresponde a la Academia y al Colegio de Ingenieros de Venezuela
enarbolar los principios de la venezonalización de la Ingeniería.
Las actividades económicas asociadas a la ingeniería han disminuido
desde el 58% del PIB en 1950 al 46% en el 2013. El porcentaje del PIB
destinado a la infraestructura en Venezuela ha venido decayendo. En
la década de los 50 fue de 8.6% entre los 60 y 78 fue de 4.4% y en el
2012 fue de 0.17%, inferior al 2% de Latinoamérica y muy inferior al
5% recomendado por el Banco Mundial.
El ranking mundial de competitividad de infraestructura (Foro
Económico Mundial) ocupó el lugar 120 de 144 países evaluados y en
calidad general de la infraestructura la posición 135.
El tema será tratado por nuestra Academia en el aporte al libro
interacadémico sobre institucionalidad que elaboramos este año.
Según encuesta de Datanalisis el 74.7% de la población cuestionó la
calidad de la infraestructura y la paralización de obras.
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
47
Al analizar el problema de la calidad de las obras, la Academia ha
decidido organizar para el año próximo unas jornadas de inspección de
obras y con relación a la contratación de empresas extranjeras unas
jornadas de venezolanización de la ingeniería. Ayúdenos en esta
misión, Académico Benedetti.
Reitero lo expresado en actos similares: el ser miembro de una
Academia constituye un compromiso para contribuir en la consecución
de los objetivos de ella.
Nuestra Academia tiene como objetivo fundamental “contribuir al
desarrollo de las ciencias, la tecnología y las artes vinculadas con las
disciplinas de la ingeniería y el hábitat, los estudios relacionados con el
aporte de dichas disciplinas al desenvolvimiento integral del país”.
Esperamos académico Benedetti que nos ayude en el logro de ese
objetivo.
Agradezco a la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales
por la hospitalidad brindada al permitirnos realizar este acto en su sede
y a los asistentes por habernos acompañado en esta Sesión Solemne.
MIEMBRO CORRESPONDIENTE
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat del
Ing. José Luís López Sánchez, como
Miembro Correspondiente por el Distrito Capital,
el 18 de setiembre del 2014
50
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
Agradezco a la Academia el honor que me han hecho de nombrarme
Miembro Correspondiente, y paso a continuación a leer el discurso de
incorporación apoyado en el uso de láminas (diapositivas) para una
mejor ilustración del mismo.
En la mañana del jueves 16 de diciembre de 1999, después de intensas
y prolongadas lluvias, se produjeron casi simultáneamente, como una
reacción en cadena, deslaves y aludes torrenciales en la mayoría de las
quebradas que drenan el flanco norte del Macizo Ávila en el estado
Vargas.
La montaña quedó marcada por miles de derrumbes y deslizamientos
que arrancaron y arrastraron grandes masas de suelos, rocas y
vegetación, hacia las zonas más bajas. Aproximadamente 24
quebradas, a lo largo de una extensión costera de 50 km, desplazaron
una cantidad estimada en el orden de 20 millones de metros cúbicos de
sedimentos que fueron erosionados de la montaña, transportados en los
cauces y depositados aguas abajo en los valles y abanicos aluviales,
enterrando a las poblaciones asentadas sobre la franja costera, entre el
pié de la montaña y el mar.
Panorámica de las cuencas de Vargas, mostrando cicatrices de los
movimientos de masa de diciembre 1999.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
51
Uno sólo de estos torrentes, el río San Julián, depositó en la zona de
Caraballeda y Los Corales, un volumen estimado de 2,6 millones de m3
de sedimentos, siendo este, de acuerdo a registros históricos, el más
grande reportado en el mundo para un solo evento de origen
hidrometeorológico.
Fuimos testigos de un evento excepcional que ocurre una vez cada 500
o 1000 años; un evento extraordinario y admirable, desde el punto de
vista hidrológico, sedimentológico y geológico, que cambió la
geografía del estado Vargas, pero también un evento terrible y doloroso
desde el punto de vista humano y social. La naturaleza irrumpió
violentamente y se ensañó con los habitantes de Vargas, recordándole
al hombre la imperiosa necesidad de respetar el territorio del río.
Para entender cuál es el territorio del río, debemos recordar que la
mayoría de las poblaciones del estado Vargas se ha asentado sobre los
abanicos aluviales de las quebradas que descienden del Ávila. Si uno
pudiera excavar por debajo de las viviendas del estado Vargas
localizadas en los abanicos aluviales, encontraría enormes cantidades
de sedimentos gruesos, señal indicativa de que por allí pasó un flujo
torrencial.
El abanico aluvial de una quebrada, o también llamado cono de
deyección, es una zona de forma cónica o triangular, de pendiente
suave a la salida de la montaña donde el flujo, al perder velocidad,
deposita su carga sólida. Sucesivas crecientes y deposiciones
sedimentarias obstruyen el canal, lo cual lo obliga a migrar
lateralmente en un proceso progresivo de cierre y apertura de nuevos
cauces. Visto en planta parece un abanico, tal como el abanico japonés
que se usa para mover el aire a nuestro alrededor, como se muestra en
la figura anexa.
Abanico japonés
Abanico torrencial del río San Julián en Caraballeda
Cauce
del río
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
52
Una vista panorámica desde el espacio nos permite tener una visión
más clara de los procesos físicos que tienen lugar en el territorio donde
se asientan las poblaciones de Vargas. Vargas es testigo de la lucha
continua que se lleva a cabo entre dos fuerzas de la naturaleza,
representadas por la montaña y el mar. La montaña con sus cumbres
elevadas y pendientes pronunciadas, ayudada por el tectonismo, la
actividad sísmica, la meteorización o descomposición de las rocas, y
las lluvias torrenciales, produce enormes cantidades de sedimentos que
son arrastrados y depositados en el mar, desplazando la línea de costa
hacia el océano. El mar por su parte, a través de las corrientes marinas,
las mareas y el oleaje, tiende a socavar los sedimentos y erosionar la
línea de costa empujándola de regreso hacia la montaña. El resultado
de este enfrentamiento es una topografía típica en la zona costera,
conformada por salientes y yuxtaposiciones de abanicos aluviales, tal
como se aprecia en la figura anexa donde se muestra una panorámica
de fotografías aéreas de una parte del estado Vargas el año 1999.
Fotografías aéreas de 1999 del estado Vargas, mostrando poblaciones
asentadas sobre los abanicos aluviales de los torrentes.
Los deslaves son conocidos desde la antigüedad. Las referencias
escritas más antiguas parecen encontrarse en la Biblia, de acuerdo al
siguiente texto extraído del Canto de Débora del Libro de los Jueces
(Jueces 5,5), (1192-1152 a.c.):
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
53
“Oh Señor, cuando saliste de Seir, y pasaste por las regiones de Edón,
se estremeció la tierra, y los cielos y las nubes se disolvieron en aguas”.
“Los montes se licuaron a la vista del Señor, como el Monte Sinaí
delante del Señor Dios de Israel”.
En nuestro país, de nada valieron los antecedentes de eventos
anteriores, los más recientes ocurridos en los años 1938, 1948 y 1951,
muy bien documentados en los videos de Bolívar Films, también en
fotografías aéreas y en libros de la época; en particular cabe destacar el
trabajo del Dr. Eduardo Rohl, titulado “Los Diluvios en las Montañas
de la Cordillera de La Costa”, publicado el año 1949 en el Boletín N°
38 de esta academia. La conclusión obvia es que no se aprendieron las
lecciones del pasado y el hombre reconstruyó el riesgo al desastre al
ocupar las riberas, gargantas y los valles y abanicos aluviales de los
cursos torrenciales o quebradas que bajan del Ávila.
El caso de Carmen de Uria es particularmente dramático. Una
inspección a fotografías aéreas de diferentes épocas nos permite
visualizar lo ocurrido, mediante el uso de un modelo digital del terreno
para observarlo en tres dimensiones.
La fotografía aérea de 1936 muestra un valle estrecho con un curso de
agua drenando en el medio de la Hacienda Uria y parcelas de cultivos
sobre la planicie o terraza fluvial en la margen derecha del río Uria. No
se observan evidencias de deslizamientos en los cerros circundantes.
En la parte alta de la cuenca se realizaban actividades agrícolas a
menor escala.
19381948
Bolívar Films: a) obstrucción de puente en La Guaira por
aludes torrenciales en 1938; b) peñones depositados por la
quebrada Piedra Azul en el alud torrencial de 1948.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
54
Posteriormente el año 1953 los terrenos son vendidos al constructor
Italiano Felipe Galiardi, colaborador del dictador General Marcos
Pérez Jiménez, quienes soñaban con construir allí un gran desarrollo
urbanístico. Del proyecto sólo se construyó un edificio ya que,
posteriormente, a la caída de Pérez Jiménez en 1958, las obras fueron
abandonadas y los terrenos comenzaron a ser invadidos por personas de
escasos recursos económicos. Se inició entonces un proceso de
construcción anárquico que con gran rapidez se extendió a todo el
pequeño valle y a las laderas de Uria.
En las fotografías de 1962 se observa un intenso movimiento de tierra,
cortes espectaculares en los cerros, terraceo, desarrollo de vías de
penetración, y remoción de la vegetación acompañada de rellenos
artificiales creando una explanada en donde posteriormente se
emplazaría la población de Carmen de Uria. El curso natural del río fue
desviado, mediante un muro de concreto ciclópeo al final de la
garganta, y canalizado con un curso recto que atraviesa la explanada
en el lindero oeste del parcelamiento. Adicionalmente se construye una
presa de control de sedimentos, de unos 15 m de altura, en la garganta
del río Uria, a unos 300 m del final de la garganta. Se estima que esta
presa fue construida después de la tormenta de 1951, a fin de proteger
el desarrollo urbanístico en proyecto.
El poblamiento del cono aluvial de Carmen de Uria tuvo lugar a una
velocidad asombrosa. En la fotografía aérea de 1975 se aprecia el valle
completamente ocupado por viviendas, y una completa regeneración
del bosque, debido a la migración de los agricultores hacia centros
urbanos de la Costa Litoral. También se observa la ejecución de vías de
comunicación en las montañas y una vía costanera para la
interconexión de los poblados ubicados a lo largo de las costas del
Litoral. La foto de marzo de 1998, muestra una situación parecida a la
de 1975 con la diferencia que se ha incrementado la ocupación de las
laderas de los cerros por construcciones marginales.
La foto de 1999, tomada después de la tragedia, muestra la devastación
del valle aluvial como consecuencia de los aludes torrenciales del 16 de
diciembre. La canalización del río fue obstruida por un deslizamiento
y el río recobró parcialmente el cauce original, desplazándose hacia el
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
55
este. En su recorrido el río abrió un cañón de unos 30 m de ancho por 7
m de profundidad, en donde antes había viviendas de una, dos y hasta
tres plantas. En la margen derecha (este), debía encontrar dos estribos
de roca que lo desviarían nuevamente a la margen izquierda (oeste),
pero encontró una terraza constituida por arenas y gravas deleznables
que fácilmente socavó para alcanzar al mar en línea recta, sin mayores
obstáculos. La línea de costa se desplazó unos 200 m ampliando el
cono de deyección o abanico fluvial y ganándole terrenos al mar. Se
presume que el colapso de la presa de retención de sedimentos
construida en la parte media de la cuenca contribuyó acentuar de
manera importante el flujo de lodos y escombros en este cauce. A
diferencia de otros sectores, en el Río Uria el proceso predominante fue
la erosión fluvial, mientras que en otros cauces el fenómeno
predominante fue deposición de sedimentos.
1936
1998 1999
1962
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
56
Después de la tragedia del 99, a partir del año 2000, se inicia un
programa masivo de construcción de obras de canalización y retención
de sedimentos en las cuencas de Vargas. En un período de 7 años,
entre el año 2001 y el 2008, se canalizaron 24 quebradas y se
construyeron 63 presas de retención de sedimentos. De estas presas, 37
son cerradas (sin aberturas) y 26 presas son abiertas, con ventanas o
ranuras para filtrar el tamaño de los sedimentos. De acuerdo al tipo de
material, 44 presas fueron construidas de gaviones (70%), 14 presas
de concreto, 3 presas tubulares de acero, y 2 presas de mallas flexibles
formadas por redes de anillos de acero.
Es evidente que, a pesar de que algunas obras estén incompletas o
presenten fallas, la situación actual es muy diferente a la existente en
1999 cuando se contaba apenas con cuatro presas para el control de los
flujos torrenciales en las cuencas de Vargas.
Los ríos son entes dinámicos, que responden ante la intervención
humana. Las presas que se construyen en los ríos para el control de los
arrastres torrenciales, interfieren el flujo normal del agua y modifican
el arrastre de sedimentos, generando cambios morfológicos en el lecho
del cauce, que pueden extenderse por distancia considerables tanto
aguas arriba como aguas abajo del sitio de presa. Aguas arriba de la
presa, el dique transversal que intercepta los flujos aumenta las
profundidades del agua y se genera un lago o embalse. Los efectos de
remanso creados por el embalse se extienden aguas arriba e inducen a
una reducción en la velocidad del flujo y por ende en su capacidad para
transportar el sedimento, lo cual se traduce en la deposición del
material arrastrado. La sedimentación se inicia en el sitio donde el
perfil de remanso intercepta el flujo normal aguas arriba, y ocurre en la
forma de una pequeña onda, denominada delta, de forma triangular,
que crece verticalmente y viaja hacia aguas abajo en un proceso de
colmatación progresiva del vaso de la presa hasta alcanzar el cuerpo
del dique. A este fenómeno de sedimentación se le conoce también
como agradación del lecho, en donde los niveles del fondo del cauce
aumentan progresivamente en el tiempo.
Las imágenes anexas ilustran gráficamente las características del delta
de sedimentos que se forma aguas arriba de una presa. La imagen
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
57
superior muestra un esquema en perfil longitudinal de la estructura
típica del delta; la foto central corresponde a la vista lateral de un delta
generado en un canal de flujo torrencial en el laboratorio del IMF-
UCV; y la foto inferior presenta una vista frontal del delta desde el sitio
de presa del embalse Santo Domingo, en el estado Mérida, cuando el
nivel del embalse estaba muy bajo (foto tomada el 26/03/2014) y puso
al descubierto las formaciones sedimentarias acumuladas aguas arriba
de la presa.
Estos procesos de sedimentación y erosión generalizada se han
manifestado claramente en las obras construidas en el estado Vargas.
Como un ejemplo, investigaciones recientes muestran que
aproximadamente el 50% de las presas construidas en el estado Vargas,
están totalmente sedimentadas. Por una parte esto es positivo, porque
las presas fueron construidas con ese propósito, para retener
sedimentos, pero significa también que se ha reducido
significativamente su capacidad para proteger a las poblaciones aguas
abajo. Un ejemplo de presas sedimentadas se muestra en las fotografías
de las quebradas Curucutí, y San José de Galipán, en el estado Vargas.
Por otra parte, la retención de los sedimentos en el vaso o embalse,
produce, durante las crecientes, flujos con menores concentraciones de
sedimentos que se desplazan hacia los tramos aguas abajo del cuerpo
de la presa. Estos flujos de aguas claras, hambrientos de sedimentos,
tienden a saturarse o a satisfacer su capacidad de transporte tomando el
sedimento del lecho y márgenes del río, produciéndose entonces un
fenómeno de degradación o erosión generalizada del lecho en el tramo
aguas abajo de la presa.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
58
Flujo
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
59
Vistas de un delta de sedimentos generado producido por la deposición
de las partículas aguas arriba de una presa de retención en un río de
montaña: a) Esquema en perfil longitudinal de la estructura típica del
delta; b) Vista lateral de un delta generado en un canal de laboratorio,
y c) Vista frontal del delta desde el sitio de presa del embalse Santo
Domingo, en el estado Mérida.
Estos procesos de erosión general del lecho en los tramos aguas abajo
de las presas se han manifestado en muchas de las quebradas de
Vargas, observándose en algunos casos descensos del lecho del cauce,
de hasta 3 m de profundidad, poniendo en peligro la estabilidad de las
estructuras. Estos procesos erosivos han contribuido a la falla de
algunos diques, contradiques y estructuras de disipación, construidos
en gaviones o en concreto, así como también a la fractura de algunas
losas del fondo y muros laterales de las canalizaciones. El colapso
total de algunas de estas obras pudiera producirse de no tomar medidas
urgentes para reparar los daños en las mismas.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
60
En los ríos torrenciales, el análisis de los procesos de agradación y
degradación del lecho, aguas abajo y aguas arriba de los sitios de presa,
se complica al estar fuertemente influenciados por el fenómeno de
acorazamiento, debido a la gran variedad en los tamaños de los
sedimentos que se encuentran en el lecho del cauce, desde las arenas
finas de pocos milímetros de diámetro hasta peñones de varios metros
de tamaño. Las partículas más pequeñas pueden quedar escondidas
entre las más grandes, y cuando estas últimas cubren una porción
significativa del lecho, se genera una coraza protectora que impide el
avance del proceso erosivo o de degradación. Adicionalmente, la
presencia de una topografía abrupta, con cambios bruscos en la
geometría (ancho) de las secciones, y con pendientes pronunciadas del
lecho, que en el caso de los torrentes pueden alcanzar valores en el
orden de 10% o mayores, ocasiona que se puedan generar cambios en
el régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico y viceversa, generando
inestabilidades en la superficie del agua, en la forma de resaltos
hidráulicos, que hacen aún más complicado el análisis de la respuesta
morfodinámica del lecho a la construcción de presas de retención de
sedimentos.
Es precisamente el objetivo de este trabajo, que presentamos ante la
Academia de Ingeniería, analizar la respuesta morfodinámica de un río
de montaña a la construcción de presas de retención de sedimentos.
Para ello hemos realizado investigaciones que se fundamentan en el
denominado trípode científico, es decir en los tres pilares en los que se
Presas sedimentadas en la quebrada Curucutí
(izquierda) y San José de Galipán (derecha).
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
61
basa el conocimiento científico: la investigación de campo, la
investigación de laboratorio, y la investigación numérica.
A través de numerosas visitas y observaciones de campo, hemos
apreciado y medido el impacto fluvial de la construcción de presas de
retención de sedimentos en los cauces torrenciales de las quebradas de
Vargas. Mediante ensayos y experimentos en el laboratorio, usando
modelos físicos construidos a escala reducida, hemos visualizado
procesos de erosión y sedimentación del lecho que son muy difíciles de
observar en la naturaleza.
Utilizando métodos numéricos y el computador, hemos podido
formular y desarrollar modelos matemáticos para la simulación de los
flujos torrenciales y su interacción con las presas de retención de
sedimentos. Los modelos han permitido analizar diferentes escenarios,
variando las condiciones iniciales y de contorno, que han servido para
enriquecer el aprendizaje sobre estos procesos y conocerlos con mayor
profundidad.
El trabajo que hoy se presenta aquí en este recinto, resume las
investigaciones y experiencias del autor durante los últimos 20 años en
el estudio de los fenómenos de erosión y sedimentación en ríos de
montaña y su interacción con la construcción de presas de retención de
sedimentos.
En el trabajo se presentan dos (2) modelos matemáticos desarrollado
por el autor, en conjunto con otros investigadores del Instituto de
Mecánica de Fluidos, para simular los procesos morfológicos que
ocurren en el lecho de los ríos de montaña, y que permiten evaluar el
impacto fluvial de la construcción de presas de retención de
sedimentos. Los modelos se fundamentan en las ecuaciones básicas
que gobiernan el flujo de agua y sedimentos en ríos: ecuaciones de
conservación de la masa y de la cantidad de movimiento, ley de
fricción y ecuación de transporte sólido. Se resuelven utilizando
métodos numéricos de diferencias finitas. Se presentan aplicaciones de
algunos casos prácticos en ríos de Venezuela, y los resultados de los
modelos se han validado con observaciones, mediciones de campo y
ensayos de laboratorio.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
62
El primer modelo matemático ha sido desarrollado para reproducir los
cambios en las elevaciones del lecho de ríos torrenciales donde el
régimen de aproximación del flujo es supercrítico, generándose un
resalto hidráulico al encontrarse con las aguas tranquilas del embalse
creado aguas arriba de la presa.
El funcionamiento hidráulico de las presas abiertas difiere del de las
presas cerradas, influyendo en el movimiento del resalto hidráulico y
en la dinámica de formación y desplazamiento del delta de sedimentos.
Las figuras que se presentan a continuación presentan la evolución de
los perfiles de la superficie libre y del fondo para el caso de una presa
cerrada y una presa ranurada.
Considérese el caso de una presa cerrada construida en un canal de
pendiente fuerte cuyo régimen de flujo es supercrítico, sujeto a
incrementos del caudal, tales como los producidos por una creciente
fluvial. Se supone que el perfil del fondo se encuentra en equilibrio
con el caudal sólido de entrada, y que para t = 0 se eleva bruscamente
el nivel del agua, generándose un remanso aguas arriba de la presa que
se traduce en un perfil S1 que finaliza donde se forma el resalto
hidráulico. La agradación del lecho comienza con la formación de una
pequeña onda de sedimentos (delta) donde se ubica el resalto
hidráulico, porque es allí donde comienza a aumentar la profundidad y
a reducirse la capacidad de transporte. A medida que transcurre el
tiempo y el caudal aumenta, la pequeña onda se transforma en un delta
de sedimentos que crece en altura y viaja hacia aguas abajo,
modificando en su avance la pendiente del lecho. El perfil de la
superficie libre se va adaptando a las nuevas cotas del lecho y a la
nueva pendiente que adopta progresivamente el canal. El resalto viaja
también hacia aguas abajo y los remansos se incrementan generando
adicionalmente una onda regresiva de sedimentos que incrementa
progresivamente las cotas del lecho en su avance aguas arriba. En su
condición última, el delta ha avanzado hasta ocupar totalmente los
espacios creados por el remanso y los sedimentos llenan el vaso de la
presa produciéndose la colmatación de la misma.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
63
Respuesta morfodinámica del río torrencial al aumento del caudal
aguas arriba de una presa cerrada. Arriba se muestra la respuesta de
la superficie del agua y abajo la respuesta del lecho del cauce.
La próxima figura ilustra la respuesta hidráulica y morfodinámica del
cauce cuando se construye una presa abierta de tipo ranurada. En este
caso, el resalto hidráulico se mueve aguas arriba a medida que se
incrementa el caudal del río. Esto es debido al efecto que ejerce la
contracción de la ranura, donde se supone que se verifica la
profundidad crítica, la cual produce un efecto de remanso mayor que
en el caso de la presa cerrada. La respuesta del lecho es la
sedimentación del cauce, pero en este caso el delta crece verticalmente
y el frente del delta se mueve también lentamente hacia aguas arriba.
Cuando el caudal comienza a descender, el resalto inicia su
desplazamiento hacia aguas abajo.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
64
Respuesta morfodinámica del río torrencial al aumento del caudal
aguas arriba de una presa abierta. Arriba se muestra la respuesta de
la superficie del agua y abajo la respuesta del lecho del cauce.
Las experiencias numéricas realizadas muestran que el modelo permite
calcular transiciones del flujo subcrítico a supercrítico y viceversa,
ubicando automáticamente la localización del resalto hidráulico. El
modelo ha sido aplicado también para generar las condiciones fínales
de equilibrio morfodinámico en cauces sujetos a procesos de
agradación y degradación del lecho con cambios en el régimen de flujo,
y los resultados han sido validados mediante comparación con
soluciones analíticas.
Las simulaciones numéricas efectuadas en dos casos hipotéticos para
analizar la sedimentación que se produce aguas arriba de una presa
cerrada y de una presa abierta, durante una creciente, muestran que este
modelo reproduce razonablemente los procesos de formación,
crecimiento y avance del delta de sedimentos, y su interacción con el
resalto hidráulico. Los desplazamientos del resalto, hacia aguas arriba o
abajo dependiendo de las variaciones del caudal, son simulados
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
65
adecuadamente por el modelo, presentándose en algunos casos
pequeñas oscilaciones numéricas en la superficie del agua, en las
inmediaciones del frente del delta. A medida que avanza el proceso de
sedimentación, el resalto hidráulico se va atenuando y el flujo aguas
arriba del frente del delta se va haciendo menos supercrítico o incluso
cambia de régimen, debido al descenso de la pendiente original del
lecho.
Se presentan también los resultados de ensayos experimentales
realizados en un canal de flujo torrencial en el laboratorio, para
monitorear el desplazamiento de un delta de sedimentos generado
aguas arriba de una presa cerrada. Los resultados numéricos se
comparan satisfactoriamente con las mediciones de laboratorio. La
comparación con los ensayos experimentales refuerza la importancia
de seleccionar adecuadamente la fórmula de transporte de sedimentos
para evaluar la respuesta del cauce fluvial a la construcción de obras
hidráulicas.
Un segundo modelo matemático se ha desarrollado para simular los
cambios altimétricos y granulométricos que ocurren en el lecho de un
río de montaña. Para contabilizar los cambios en la granulometría del
material del lecho, se propone un modelo de dos capas el cual
considera un lecho estratificado para simular el intercambio de
sedimentos entre el flujo y el fondo del cauce. La capa superior se
llama el estrato de mezcla, siendo esta la capa donde se produce el
intercambio de sedimentos entre el flujo y el lecho. El espesor inicial
de la misma se supone igual a 2Dmax. La segunda capa se extiende por
debajo de la anterior y se llama el sustrato inferior, el cual provee
material para reemplazar el sedimento del estrato de mezcla cuando
este se hace muy pequeño.
El modelo permite calcular las velocidades y profundidades del flujo,
el transporte de sedimentos, y los cambios en las elevaciones del fondo
y en la granulometría del material del lecho. Los resultados numéricos
de las simulaciones efectuadas demuestran la capacidad del modelo
para reproducir periodos alternados de refinamiento y engrosamiento
del material de lecho, como respuesta a los procesos de agradación y
degradación generados en los tramos aguas arriba y aguas abajo de
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
66
presas de retención de sedimentos. Las respuestas del coeficiente de
fricción y del transporte sólido a los cambios en la granulometría del
lecho, demuestran la importancia de considerar adecuadamente estas
variables en los cálculos de erosión y sedimentación del lecho de
cauces torrenciales.
La aplicación de estos modelos en el Río Cocorotico en el estado
Yaracuy, en la Quebrada La Honda en el estado Lara, y en el río San
José de Galipán en el estado Vargas ha demostrado la capacidad del
mismo para simular adecuadamente el proceso de acorazamiento que
tiene lugar en el lecho del cauce de un río de montaña, con amplia
presencia de material grueso (gravas, cantos rodados y peñones). Las
aplicaciones han permitido comparar los resultados del modelo con
mediciones y observaciones de campo aguas arriba de una presa,
obteniéndose resultados satisfactorios en la reproducción de los perfiles
observados del lecho y de los cambios granulométricos.
Los modelos matemáticos desarrollados pueden ser usados para evaluar
el funcionamiento de presas existentes de retención de sedimentos, ya
sea abiertas o cerradas, así como para evaluar el impacto fluvial en los
tramos aguas arriba y aguas abajo del sitio de presa. Esta información
es de gran utilidad para apoyar al ingeniero en el diseño de futuras
presas.
Adicionalmente, en el campo de la transferencia y difusión de
conocimientos, es conveniente y necesario disponer de otras
herramientas para educar y concientizar, tanto a la población como a
las autoridades, sobre los flujos torrenciales y sus medidas de
prevención. Para ello se ha desarrollado un micromodelo hidráulico de
carácter didáctico, portátil, para demostraciones prácticas del fenómeno
de los aludes torrenciales (ver figura anexa). El objetivo es mostrar, a
través de sencillos ensayos experimentales, el impacto que tienen las
presas de retención de sedimentos para la mitigación y control del alud
torrencial.
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
67
Comparación entre perfiles del lecho medidos en el laboratorio y
calculados por el modelo para diferentes fórmulas de transporte de
sedimentos y en diferentes instantes de tiempo.
La topografía del modelo se inspiró en la cuenca del río Cerro Grande,
en Tanaguarena, estado Vargas, y se replicó solamente el tramo inferior
de la cuenca, compuesto por el abanico aluvial y una parte de la
(03:27 min)
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Fondo canal Mediciones
Schoklitsch Engelund-Hansen
Meyer-Peter y Muller
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m)
(18:34 min)
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0 1 2 3 4 5Progresiva (m)
Niv
el (c
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Comparación entre los resultados experimentales y los del modelo
numérico para las diferentes ecuaciones de transporte (03:27 min)
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Fondo canal Mediciones
Schoklitsch Engelund-Hansen
Meyer-Peter y Muller
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
68
garganta del torrente.Para facilidad del manejo y traslado del modelo se
seleccionaron unas dimensiones iguales a 1,20 m de largo x 0,80 m de
ancho x 0,80 m de altura, con un peso de 40 kg. El agua se recircula
con una bomba y el suministro de sedimentos se hace manualmente,
con tamaños de partículas seleccionadas a partir de los criterios de
movimiento incipiente de Shields y de Aguirre-Pe-Fuentes.
En los ensayos se demuestra que cuando el suministro de sedimentos
aguas arriba es menor que la capacidad de transporte del río, el flujo
en el canal es capaz de evacuar los arrastres sólidos. Por el contrario,
cuando el suministro es mucho mayor que la capacidad de arrastre,
como en el caso del alud torrencial, se produce la sedimentación y el
desborde del flujo en el abanico aluvial. Se han ensayado diferentes
tipos de presas: presa cerrada, presa abierta de ventana y presa abierta
ranurada, los cuales han permitido verificar la capacidad del sistema de
presas para retener y filtrar los arrastres sólidos, y proteger a la
población aguas abajo. Estas presas se deben colocar en el siguiente
orden: la primera aguas arriba debe ser la presa ranurada con las
aberturas más grandes para retener los grandes bloques y peñones; en
segundo lugar la presa de ventanas con aberturas de menor tamaño que
las ranuras; y por último aguas abajo la presa cerrada.
Se ha encontrado que el micromodelo reproduce adecuadamente los
procesos de transporte y deposición de sedimentos que ocurren en
cauces torrenciales. Se observa similitud entre los procesos
sedimentarios observados en el estado Vargas y en el micromodelo. El
Vista del micro-modelo hidráulico de carácter
didáctico para demostración de los aludes torrenciales y
los efectos de sus medidas de mitigación
Discurso de Incorporación del Ing. José Luís López Sánchez
69
micromodelo permite visualizar procesos físicos que son muy difíciles
de observar en la naturaleza y que son usualmente invisibles para el ser
humano. Su portabilidad y la posibilidad de realizar ensayos in situ lo
convierten en un instrumento poderoso para transmitir conocimientos
sobre los flujos torrenciales y sus medidas de prevención.
Este acto que celebramos en el día de hoy, único en la vida de un
profesional de la ingeniería, nos motiva a recordar a aquellas personas
que han tenido una fuerte influencia en nuestras vidas. Y no puedo
terminar este discurso sin mencionarlas. La primera de ellas es nuestro
padre, el Ingeniero Oscar López Ferrero, quién nos inculcó con su
ejemplo la afición y el hábito por el estudio, por la rigurosidad
profesional, la honestidad intelectual, y la sensibilidad social y
vocación de servicio. La segunda persona a quién debo mencionar es al
Profesor Marco Falcón Ascanio, maestro insigne de innumerables
ingenieros hidráulicos, quien nos motivó hacia los estudios de
hidráulica fluvial y transporte de sedimentos, siendo siempre una
fuente de consulta y de intercambio permanente de ideas y solución de
problemas. Por último no puedo dejar de recordar a mi querida esposa
Hortensia, quién debe estar celebrando con nosotros este momento
desde el mundo espiritual en que se encuentra ahora, con su eterna
sonrisa y algunas de sus únicas ocurrencias.
Muchas gracias por su atención.
José Luis López Sánchez
70
Discurso de Contestación del Acad. José Grases
Mencionó en su exposición el Ingeniero José Luís López los deslaves
del año 1951 que ocasionaron daños en la vertiente Norte de la
Cordillera de la Costa. Traía yo un testimonio sobre ese evento que el
Profesor Germán Pacheco Troconis recogió en su compilación de
lluvias torrenciales, avenidas y deslaves en esa parte del país, publicada
bajo el título Las Iras de la Serranía, el año 2002. El documento que
reprodujo el profesor Pacheco fue un artículo firmado por Domingo F.
Maza Zavala, probablemente estudiante en esa época, y posteriormente
destacado economista, artículo que consideré oportuno recordar hoy
visto la muy completa síntesis que presentó José Luis como trabajo de
incorporación a nuestra Academia, sobre los catastróficos deslaves del
año 1999. Como era de esperar, el profesor López se me adelantó en su
exposición al referirse brevemente a este evento sobre el cual la
apreciación de Maza Zavala resulta pertinente en esta ocasión.
Con la venia del señor Presidente permítaseme leer parte del artículo
del Doctor Maza Zavala sobre los deslaves de 1951. Cito: “….y ahora
ocurrirá lo que tantas veces anteriores: las lamentaciones, las
consolaciones, los donativos, los hechos filantrópicos, las medidas de
emergencia extenderán un manto piadoso sobre el dolor del desastre.
Se harán comentarios…..pero luego que pase el temporal, nadie más
se ocupará del problema….El Gobierno dictará las providencias del
caso, los daños materiales se cargarán a la cuenta de pérdidas y
ganancias de la Nación, las instituciones humanitarias cumplirán
labores encomiables y continuará la imprevisión, la esencia del
problema, la entraña viva del mal, preparando futuras y más
tremendas catástrofes, de las cuales serán víctimas principalmente los
sectores humildes de la población, las que se ven obligadas a vivir en
Discurso de Contestación del Acad. José Grases
71
las zonas de mayor peligro, las que llenan las cifras de la estadística
de muertos trágicamente en las inundaciones y en los derrumbes” (fin
de la cita).
Nacido en el 47, el ingeniero López tendría para esas fechas unos 4
años. Veinte años después recibía el título de Ingeniero Civil en la
UCV y poco después se inscribió en los cursos de Postgrado de la
Universidad de Colorado, institución que le otorgó el título de Magister
Scientiarum en Hidráulica el año de 1976 y el de Philosophical Doctor
en esa especialidad dos años después.
Se incorporó en 1978 como profesor-investigador en el Laboratorio de
Hidráulica de la Facultad de Ingeniería, UCV, y allí se ha mantenido
hasta el presente, contribuyendo a elevar ese Laboratorio al nivel de
Instituto de Mecánica de Fluidos, del cual ha sido su Director. Su
ascenso desde el punto de vista académico ha sido sostenido. Entre sus
tareas en el seno de la Facultad de Ingeniería destaca la de Coordinador
del Postgrado en Ingeniería Hidráulica en la Facultad alcanzando, en
1997, el más alto grado del escalafón que es el de Profesor Titular.
La labor docente y de investigación del profesor José Luís López ha
sido intensa: ha dictado siete materias, seis de las cuales de post-grado.
Ha dirigido doce tesis de pregrado y nueve a nivel de post-grado. Todo
esto en el marco de un considerable número de proyectos de
investigación de los cuales ha sido responsable, cuyos resultados se
traducen en un amplio número de publicaciones, más de 100
contribuciones escritas, en revistas arbitradas nacionales o
internacionales. Entre los coautores destacan otros investigadores
venezolanos como los son: Marco Falcón (1938-2011), José Rafael
Córdova, Arturo Marcano, Reinaldo García, Manuel Vicente Méndez,
Henry Power, Luis José Mata, Carlos Gil, Iván Saavedra, Ana María
Castillo, David Pérez Hernández y otros muchos más. Respetó allí José
Luís principios éticos, ocasionalmente ignorados, al acompañar su
nombre al de sus colegas colaboradores siguiendo el orden de
responsabilidades y/o contribuciones en cada trabajo escrito.
Parte de esos resultados, sumados a los de otros investigadores, fueron
compilados en una edición que coordinó conjuntamente con el profesor
Discurso de Contestación del Acad. José Grases
72
Reinaldo García M.: Los Aludes Torrenciales de Diciembre de 1999,
en un grueso volumen de mil páginas. Entre sus aportes personales
destaca un conjunto de programas de simulación para la solución de
problemas hidráulicos, los cuales son empleados en el Instituto de
Mecánica de los Fluidos. Los resultados, algoritmos desarrollados y
modelos reducidos analizados para una mejor comprensión de los
fenómenos observados, fueron sometidos a la consideración de sus
pares. En efecto, entre el presente año y 1997 José Luís ha dictado
numerosas conferencias sobre los temas de su especialidad en
Venezuela y en el extranjero, habiendo participado en 52 Congresos
nacionales o internacionales sobre temas afines a los que domina.
De modo que las palabras que recordamos al comienzo, escritas por
Maza Zavala en 1951: “…..pero luego que pase el temporal, nadie más
se ocupará del problema….” y que puede considerarse tuvieron validez
hasta finales del siglo pasado, gracias a la preparación y disciplina de
profesionales como José Luís López y otros colegas, ya no aplican en
el presente siglo. Los estudios hechos han orientado la estrategia de
mitigación a seguir, dirigidas a minimizar los efectos de inevitables
futuros eventos de ese tipo.
Todo lo anterior, aquí descrito en forma muy sintetizada, ha merecido
el justo reconocimiento institucional en forma de premios y merecidas
condecoraciones por sus contribuciones académicas.
De modo que no podía ser más natural el ingreso del profesor José Luís
López como Miembro Correspondiente a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat, corporación que, tenemos el convencimiento,
ha sido altamente favorecida con su ingreso. Su vasta y probada
experiencia con seguridad será un valioso aporte en alguna de las
diferentes Comisiones de Trabajo que nuestra Academia ha organizado
en estos 15 años de vida que ya tiene, a las cuales lo invitamos desde
ya a que participe en su crecimiento.
Sea Usted profesor José Luís López Sánchez bienvenido a esta su
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat.
73
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Reitero la satisfacción de nuestra Academia de recibir al Ing. José Luis
López como Miembro Correspondiente por el Distrito Capital.
La hidráulica se ocupa del estudio de las propiedades mecánicas de los
fluidos. La hidrodinámica se ocupa de los fluidos en movimiento y la
Ingeniería Hidráulica se ocupa de proyección y ejecución de obras
relacionadas con el uso del agua para generar energía eléctrica,
irrigación, potabilización, canalización y control de inundaciones; entre
ellas diques, canales, represas, puertos, muelles, rompeolas entre otras.
Los riesgos naturales están constituidos por la probabilidad que un
territorio y sus habitantes sean afectados por fenómenos naturales
extraordinarios. Depende su intensidad del peligro o amenaza natural
(sismo, volcán, deslave, inundación), de la vulnerabilidad (de los
asentamientos) y del tiempo de exposición.
Las amenazas naturales han aumentado con el cambio climático a nivel
mundial y se han hecho menos previsibles.
La ocurrencia de aludes torrenciales, una amenaza natural, ha sido un
fenómeno endémico en nuestro país en las áreas montañosas entre un
mil y 2,5 mil metros (snm), sin embargo, representan un
acontecimiento cuando el efecto es devastador, como ocurrió en 1999
en nuestro Litoral Varguense. Después de ese desastre, el mayor
ocurrido en nuestro país, mucho ha sido lo aprendido en prevención,
mitigación y reconstrucción relacionado con los riesgos de deslaves.
Como lo mostró nuestro hoy homenajeado en el libro coordinado por él
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
74
denominado Lecciones Aprendidas del Desastre de Vargas, editado en
2010.
A pesar del esfuerzo hecho en Vargas, la lucha debe ser continua y es
necesario ampliar la red de monitoreo hidrometeorológico, fortalecer el
sistema de alerta temprana, construir más represas, mantener operativas
las existentes y sobre todo reducir las viviendas construidas en las
gargantas de quebradas y por supuesto impedir nuevas construcciones
de éstas.
Esta área preventiva debemos apoyarla y estoy seguro que el
Académico López nos ayudará a hacerlo.
La Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat tiene el propósito
de contribuir con el fortalecimiento de las Sociedades Profesionales de
la Ingeniería. La Sociedad de Ingenieros Hidráulicos ha sido una de las
más activas sociedades profesionales de la ingeniería y merece ser
fortalecida.
Académico López, colabore con la Academia en activar la Sociedad
Venezolana de Ingeniería Hidráulica.
Reitero lo expresado en actos similares: el ser miembro de una
Academia constituye un compromiso para contribuir en la consecución
de los objetivos de ella.
Nuestra Academia tiene como objetivo fundamental “contribuir al
desarrollo de las ciencias, la tecnología y las artes vinculadas con las
disciplinas de la ingeniería y el hábitat, los estudios relacionados con el
aporte de dichas disciplinas al desenvolvimiento integral del país”.
Académico López el fomento de la educación y la investigación
aplicada que contribuya al desarrollo nacional es un área a la cual usted
le ha dedicado su mayor esfuerzo profesional, colabore con la
Academia en fortalecer esas dos nobles actividades.
Agradezco a la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales
por la hospitalidad brindada al permitirnos realizar este acto de su sede
y a los asistentes por habernos acompañado en esta sesión solemne.
ARTÍCULOS TÉCNICOS
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera
Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, 2011
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
77
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares, Ph.D.,H.D.
Centro de Ingeniería de Superficies, Universidad Simón Bolívar,
Valle de Sartenejas, Caracas, Venezuela
Tel: +58 212 9064170. Fax: +58 212 9064171. E-mail: [email protected]
Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, Enero 2011
Resumen
En el presente trabajo se exponen brevemente los resultados
experimentales de algunos estudios realizados por mi persona durante
los últimos diez años con la colaboración de un equipo
multidisciplinario de colegas y estudiantes. Entre las áreas que más
ampliamente se han desarrollado se encuentra la rama de biomateriales.
Empleando diversas técnicas de investigación se han aportado
soluciones a problemas relacionados con los implantes totales de
cadera, que incluyen el vástago, la cabeza de fémur y el acetábulo.
Algunos de los aportes más resaltantes han sido la optimización de
diseños y la búsqueda de nuevos materiales para la construcción de los
componentes necesarios de un implante total de cadera, de igual forma
se han estudiado métodos de recubrimientos de Hidroxiapatita (HA,
material que conforma la parte inorgánica del hueso), haciendo énfasis
en el potencial piezoeléctrico del colágeno tipo I (principal componente
orgánico de la matriz ósea). La influencia de polímeros sintéticos como
el nylon y el poli-fluoruro de vinilideno (PVDF) en la deposición de
HA y en la orientación de los osteoblastos (células que sintetizan los
componentes orgánicos de la matriz ósea) para simular el fenómeno
natural. Comprobando así que en ausencia de células óseas, el colágeno
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
78
deformado, al presentar dipolos eléctricos por piezoelectricidad, induce
la deposición de HA en las zonas en compresión (cargadas
negativamente). Es decir induce el crecimiento óseo en las zonas
comprimidas siguiendo la Ley de Wolff. Se ha investigado la
producción de apatitas bajo un campo eléctrico externo formado por un
par de placas paralelas de acero 316L inmersas en un fluido simulado
del cuerpo (FSC) observando que éstas se depositan en la placa
polarizada positivamente. Algunos resultados han sido contrarios a lo
esperado como la tendencia por parte de las células óseas a orientarse
hacia la zona en tensión (polarizada de manera positiva) del PVDF. En
este trabajo se presentan varios aportes importantes para la prótesis
total de cadera e ideas novedosas para comprender el proceso de
remodelación ósea.
Palabras claves: implante de cadera, colágeno, hidroxiapatita,
piezoelectricidad, electrodeposición.
I. INTRODUCCIÓN
En los últimos años hemos buscado realizar aportes al área de salud
pública, mejorando el diseño de implantes óseos y la calidad de los
materiales que los componen. Dado que la vida útil de las prótesis de
cadera fabricadas con acero, resulta ser menor a la expectativa de vida
de muchos de los pacientes jóvenes que se ven sometidos en la
actualidad a la utilización de un reemplazo total de articulación, se hace
necesaria la extensión progresiva del tiempo de vida de los implantes,
mediante diseño mecánico (acetábulo, cabeza y vástago del implante) y
sustitución de los materiales, por unos más duraderos, tanto en el
vástago como en la cabeza del implante y que proporcione una mejor
calidad de vida.
En este trabajo se presentan los estudios realizados en nuestro Centro
de Ingeniería de Superficies (CIS) sobre el implante total de cadera
(RTC), con el fin de hacer un aporte en su diseño y la búsqueda de
nuevos materiales y así lograr un incremento en la vida útil. Se estudió
desde el diseño geométrico del acetábulo en la relación de transferencia
de esfuerzos en la intercara cabeza de fémur-acetábulo y del vástago, el
cual debe ser más liviano y transmitir los esfuerzos al muñón del fémur
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
79
en forma equilibrada, si se quiere evitar las deformaciones musculares
y óseas promovidas por el exceso de peso de las prótesis comerciales y
su forma cilíndrica o cónica la cual se debe rediseñar para transformar
esfuerzos en forma más homogénea y evitar la remisión del tejido óseo.
Se estudió igualmente la resistencia al desgaste de la cabeza del
implante, la cual debe interactuar con el acetábulo artificial fijado a la
cadera, formando una pareja tribológica rediseñada con cerámicas
nanométricas de mayor tenacidad que las comerciales. Se diseñó un
simulador de cadera, el cual se utilizará para estudiar la resistencia
mecánica y el desgaste de las partes diseñadas.
El metal comercial más usado en la construcción de implantes
Ti6Al4V, fue mejorado por medio de aleación mecánica (triboquímica)
de nanopolvos cerámicos. Finalmente se estudiaron métodos
alternativos de recubrimientos de HA sobre muestras orgánicas
(colágeno) e inorgánicas (polímeros, cerámicas y metales) los cuales
son materiales usados en los componentes de prótesis de cadera, desde
el vástago hasta el acetábulo.
Hasta ahora se ha dicho que la mineralización de los huesos es debido a
la acción que ejercen los osteoblastos, sin embargo los resultados
obtenidos por nosotros sugieren que la sola acción de la polarización
del colágeno deformado (piezoelectricidad) produce la deposición de
HA y también la orientación de los osteoblastos. Hemos comprobado
que la mineralización se presenta sin ayuda de los osteoblastos, y que
el fenómeno se repite para la polarización del colágeno y de polímeros,
además, ambos orientan a los osteoblastos si hay deformación en el
sustrato [1,2,3,4]. Para completar esta investigación se comprobó que
la mineralización puede ocurrir solo si se aplica un campo eléctrico con
un substrato metálico, sin substratos orgánicos. [5,6]
II. OBJETIVO GENERAL
Diseñar un implante total de cadera con mayor durabilidad que los
implantes comerciales existentes, para ello se estudiara la cabeza del
fémur y el acetábulo desde el punto de vista mecánico y características
de los materiales, el cuerpo del implante con énfasis en la forma,
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
80
dimensión y materiales del vástago y por último nos dedicaremos al
estudio de la fabricación del mineral del hueso (HA) por métodos
galvánicos.
III. ESTUDIOS PREVIOS
A continuación se presentan los trabajos publicados sobre prótesis total
de cadera que constituyeron la base de esta línea de investigación,
luego se presentarán los estudios más recientes relacionados a la
influencia de los campos eléctricos externos y la piezoelectricidad en la
deposición de HA y en la adhesión celular.
En un estudio clínico se tomaron 172 prótesis de cadera que fallaron
por diferentes causas, la principal fue la pérdida del componente
acetabular, la segunda causa pérdida de ambos componentes (acetábulo
y cabeza de fémur) y en tercera posición la falla del componente
femoral o vástago, como se puede observar en la siguiente tabla,
motivos por los cuales se realizaron los siguientes estudios.
Tabla 1. Razones por las cuales fueron removidos los RTC. [7]
Razón de Revisión Nº de casos
Pérdida del componente acetabular 58
Pérdida de ambos componentes 51
Pérdida del componente femoral 13
Sepsis 12
Lisis localizda de fémur 10
Dislocación recurrente 9
Causa desconocida 7
Dolor por otras causas 6
Fractura del componente femoral 2
Lisis localizada en el acetabulo 1
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
81
Falla del injerto por impacto 1
Hundimiento masivo 1
Desgaste del componente
acetabular
1
3.1. Diseño de componentes de una prótesis total de cadera
Debido a sus propiedades mecánicas la cerámica ha surgido en los
últimos años como material principal de construcción de los
componentes de implantes de cadera, principalmente la alúmina y la
circonia, las cuales poseen excelente resistencia al desgaste, pero su
fragilidad es causa de fallas en los implantes, debido a la acumulación
de esfuerzos que pueden desarrollar o inducir sobretodo en pequeños
defectos preexistentes como grietas, poros y otros. Para alargar el
tiempo de vida útil de los implantes existen dos acciones, una es
mejorando las propiedades mecánicas de las cerámicas utilizadas en las
prótesis de cadera durante el proceso de fabricación de las mismas. La
otra acción es el mejoramiento del diseño de los componentes con lo
cual se puede minimizar la concentración de esfuerzos. Estas dos
acciones son interdependientes, la combinación de una cerámica
óptima al igual que una aleación metálica, desde su proceso de
elaboración, con el mejor diseño de la pieza, conllevan a la elaboración
de una prótesis de cadera con la calidad esperada para un aumento
sustancial de su vida útil. [8,9]
3.1.1. Diseño de la geometría del acetábulo para la transferencia de
esfuerzos en la relación cabeza de fémur y acetábulo en materiales
cerámicos para un reemplazo total de cadera (RTC).
Mediante el programa ANSYS de análisis de elementos finitos no
lineales se estudió como afecta el ángulo entre el borde del acetábulo y
el eje del implante, la posición del borde del acetábulo de cerámica en
los esfuerzos concentrados dentro de la intercara cabeza de fémur-
acetábulo y la evaluación de los órdenes de magnitud de estos
esfuerzos. Un caso clínico muestra como falló el implante de cadera
probablemente por acumulación de esfuerzos debido a la posición del
acetábulo como se puede observar en la siguiente figura.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
82
Figura. 1. Radiografía simple: anteroposterior que muestra la
movilización del acetábulo y el aumento de la densidad de los tejidos
blandos en la cadera derecha (flecha). Fotografía de los componentes
recuperados muestran que la superficie de apoyo era una cabeza de
acero inoxidable y el acetábulo con incrustación de alúmina. Desgaste
macroscópico en ambas superficies. [10]
En el diseño el vástago de metal utilizado fue 12/14 Euro-cone (ISO-
7206), y la cabeza del fémur de cerámica de 28 mm de diámetro, se
consideraron tres diferentes geometrías para el componente acetabular
todas ellas con los mismos diámetros pero con diferentes posiciones del
borde acetabular. Se modelaron tres conjuntos de componentes de un
RTC, con un desplazamiento desde el centro de la cabeza del fémur y
el acetábulo, tomando en cuenta el punto crítico de la cerámica donde
se mide el ángulo de la bisela conocido como ángulo de borde. [8]
Se tomaron en cuenta los coeficientes de fricción de las intercaras de
los materiales considerados para el estudio obtenidos por la siguiente
ecuación, donde Fr es la fuerza de roce, μ el coeficiente de fricción que
depende de los materiales y N es la magnitud de la fuerza normal. [64]
Vástago de metal/cabeza del fémur de cerámica 0,35 en el caso de
alúmina y 0,15 en el caso de circonia, la interacción cabeza del fémur
de cerámica y acetábulo de cerámica es de 0,05 alúmina/alúmina y aún
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
83
menor para cualquier combinación de alúmina/circonia. El análisis por
elementos finitos no lineales, fue realizado con 1716 elementos (5024
nodos) entre estructura y elementos de contacto para las intercaras.
Fr = μ N Ecuación 1
Figura. 2. Modelo computarizado generado en 2-D de los
componentes de RTC (considerando un eje de simetría). Valores de
esfuerzos para cada caso y cada ángulo en el caso de Cup1. [8]
Se calculó el esfuerzo de Von Mises usando una carga aplicada desde
el centro del vástago de 5kN. Los valores más bajos de esfuerzo se
encontraron en el caso donde el fondo del acetábulo estuvo localizado a
1,5 mm por debajo del centro de la cabeza del fémur (ver figura 2), con
un ángulo de 150º de posición del acetábulo. Se utilizaron la alúmina y
la circonia en estos modelos, mostrando esta última una disminución
del esfuerzo como se puede observar en la figura 3.
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84
Figura. 3. Comparación de los contornos para los materiales cerámicos
utilizados. Esfuerzos deVon Mises en MPa. [8]
3.1.2. Influencia del diámetro de la cabeza del fémur en el esfuerzo
transferido por cabezas de cerámicas para componentes de RTC.
Como algunas de las fallas de los implantes de cadera se deben al mal
funcionamiento de la cabeza del fémur, se estudió el diseño y el
diámetro de la cabeza del fémur, con el fin de construir mapas de
concentración de esfuerzos cuando se le aplica una carga, y evaluar la
influencia del diámetro de la cabeza del fémur. Utilizando las
condiciones anteriores se realizaron las simulaciones en 3-D y usando
los programas computarizados SOLID92, CONTA174 y TARGE170.
Se realizaron cuatro modelos de diferentes diámetros de cabeza de
fémur, 2 diseños de intercara cavidad/cono igualmente se trabajó con
dos tipos de cerámicas alúmina y circonia. En cuanto a las condiciones
de borde, el perímetro de la cabeza de fémur se vio limitada en todos
los grados de libertad, mientras que se le aplicó una presión de 132,63
MPa desde el centro del vástago suponiendo que el esfuerzo se
transfiere desde el centro del vástago hacia la cabeza del fémur y de allí
al acetábulo. Esa presión se asemeja a una carga de 15 kN llegando a
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85
condiciones extremas. Se determinó el esfuerzo de Von Mises y se
construyeron los mapas de esfuerzos. [8]
La comparación entre los diseños en estudio es la profundidad del
agujero de la cabeza del fémur donde encaja el vástago una de 13,5 mm
y la otra de 19,5 mm y cuatro radios diferentes como se puede observar
en la figura 4.
Figura. 4. Geometrías de los componentes modelados en la cabeza del
fémur. [8]
La mayor concentración de esfuerzos está en el centro de la cabeza del
fémur y de acuerdo a los mapas de esfuerzo obtenidos (ver figura 5) se
produce un aumento de los mismos cuando se disminuye el diámetro
de la cabeza, siendo así la parte más crítica, no solo por la geometría
sino porque la región es óptima para el desarrollo de microgrietas
facilitadas por las constantes cargas y descargas cuando “impacta” con
el componente acetábular. En resumen, los pequeños diámetros de la
cabeza de fémur no tienen una zona sin concentración de esfuerzos por
lo tanto no deberían ser usadas en implantes. En orden de obtener alta
confiabilidad y evitar la falla por fatiga el esfuerzo acumulado debe ser
menor o igual al 50% de la resistencia a la fractura del material
utilizado, como se observa en la figura 6. [9]
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86
Figura. 5. Mapas de concentración de esfuerzos (Von Mises)
mostrando la sección transversal de los modelos en 3D de varios
tamaños de cabezas de fémur y 2 materiales [MPa]. [9]
Para esfuerzos de Von Mises mayores a 600 MPa la alúmina fallaría,
en cambio con la circonia no ocurriría ésto debido a su alta resistencia.
Los mapas de concentración de esfuerzos muestran la influencia de la
profundidad del agujero en el diseño de la cabeza del fémur,
recomendando que para cirugías se seleccionen componentes que
permitan la total inserción del vástago dentro de la cabeza del fémur ya
que así el esfuerzo concentrado es mínimo. [9]
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87
Figura. 6. Esfuerzos de Von Mises calculado para diferentes diámetros
de la cabeza del fémur y los dos materiales para una profundidad de
penetración 13,5 mm. [9]
La relevancia clínica del siguiente estudio está basada en la suposición
de que los huesos caninos son similares a los seres humanos, Sumner et
al. [11] han reportado que muchos de los efectos en el diseño de
implantes femorales observados en modelos caninos también se han
encontrado en humanos.
3.2. Simulación de un vástago femoral canino relleno con
polímero para evitar el escudamiento de esfuerzos.
Una de las principales causas de la pérdida de temprana de un implante
sin que haya rechazo biológico del mismo, está dada por el
escudamiento de esfuerzos, que produce recesión del hueso.
El escudamiento de esfuerzos en RTC se refiere a la concentración de
esfuerzos en zonas donde se pierde masa ósea cortical de la región
proximal del fémur, esta pérdida es debido a un proceso de reabsorción
ósea, causado por un estado anormal de cargas en las fibras del hueso
producto de la colocación de un implante femoral. El escudamiento de
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88
esfuerzos está fuertemente afectado por dos factores, la rigidez
(módulo de Young) del material de implante y la geometría del vástago
femoral. Este fenómeno ha sido relacionado al aflojamiento aséptico
del implante hasta llegar a la pérdida de hueso [12], es una de las
causas más comunes de pérdida del implante. En la siguiente figura se
puede observar la introducción del implante de cadera, primero se
realiza la resección del cuello femoral y la cabeza escindida se
conserva en caso de ser necesario usar su tejido esponjoso. Se realiza el
fresado del fémur hasta alcanzar la cortical. El ensanchamiento femoral
se hace progresivamente, consiguiendo el espacio ideal cuando el
macho llega hasta la superficie de corte sin resistencia. Este paso evita
la fractura del fémur. Por último se acopla el vástago al fémur. [13,14]
Figura. 7. Preparación del canal femoral y colocación del vástago.
Fuente: http://www.acarc.com/ailments/hip_dysplasia/hd_treatment.html. Noviembre 2003.
Para el diseño de un vástago perforado para RTC con el fin de reducir
escudamiento de esfuerzos del fémur, se propuso el diseño de un
implante femoral de titanio capaz de estimular la transferencia de
cargas al hueso de la región proximal, disminuyendo así la
probabilidad de que ocurra pérdida de masa cortical. [12]
Se utilizó un perro raza rott-weiller de 35 Kg de peso, con 1 año y 8
meses de edad como modelo, por la facilidad de obtener información
de su esqueleto in vivo y de utilizar el modelo desarrollado en el futuro
en estos pacientes.
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89
Se construyó un modelo biomecánico de la articulación coxofemoral
canina, mediante 238 imágenes de Tomografías Axiales
Computarizadas (TAC) tomadas en un tomógrafo calibrado marca
MARCONI de modo helicoidal, de 512x512 píxeles.
Los contornos realizados de las imágenes del fémur en SURFdriver
fueron guardados en el formato IGES II y exportados a un modelador
de sólidos Pro/ENGINEER 2000i2. En este programa, el implante fue
modelado y ensamblado como un hueso, y exportado al programa
ANSYS en 3D para realizar el análisis de esfuerzos mediante
elementos finitos y determinar el comportamiento del vástago ante una
situación común de carga. Las propiedades mecánicas fueron asignadas
al fémur del canino basadas en el trabajo de Weinans et al. [15] para
evaluar escudamientos de esfuerzos.
Al vástago femoral se añadió un agujero (canal longitudinal), se
estudiaron cinco diámetros y profundidades diferentes que fueron
modelados para comparar la cavidad interna del fémur (el esfuerzo de
Von Mises), dispuesto a ser llenado de poliarileterquetona (PAEK), un
polímero de módulo de elasticidad controlable por medio de refuerzos
de grafito el cual servirá para disminuir la rigidez del implante,
controlado mediante un abordaje geométrico, que al disminuir su peso
distribuye las cargas en forma más homogéneas. Se realizaron dos
simulaciones preliminares, la primera de ellas fue modelando el
implante sólido (sin agujero) y luego la simulación considerando el
agujero a llenarse con PAEK.
En las figuras 8-a y 8-c se muestran implantes construidos mediante
CAD, estos diseños fueron realizados de acuerdo a parámetros
anatómicos estandarizados. En la figura 8 (c) muestra un modelo
simplificado del hueso, su geometría interna es exactamente igual a la
externa del implante, el modelo se presta para variar la geometría
interna del implante (agujero o canal), las propiedades del polímero de
llenado, las condiciones de carga de la cabeza femoral y la longitud del
vástago. Una de las limitaciones es que el diseño presenta el valor
teórico del módulo de Young (máximo) entre 20 y 23 GPa, ya que no
fue calculado a partir de las imágenes obtenidas mediante TAC, donde
es necesario la verificación y calibración del módulo de Young en un
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90
sistema tan heterogéneo y complicado como es el implante-hueso. En
la figura 8-d el modelo fue construido del sistema implante-hueso real,
está constituido por las imágenes que proporcionan los datos del
estudio tomográfico, las cuales fueron cambiadas en formato para el
cálculo de las propiedades mecánicas locales del modelo del hueso y
del implante en Pro/ENGINEER, así como los ensamblajes.
Figura. 8. (a) Modelo del implante realizado en Pro/ENGINEER. (b)
Modelo genérico implante-hueso simplificado construido en
Pro/ENGINEER; (c y d) Ensamblajes del sistema real implante-
hueso.[12]
En la optimización del implante se observó una tendencia irregular para
el esfuerzo de Von Mises en relación con el diámetro de la cavidad
interna, esto sugiere que hay un diámetro mínimo del agujero que debe
ser superado para que el implante pase de un comportamiento sólido a
agujereado como se observa en la figura 9-a. Con agujero se encontró
que el esfuerzo de Von Mises aumentó sucesivamente conforme se
incrementaba el diámetro del agujero (ver figura figura 9-b), sugiriendo
que la rigidez del implante disminuye a medida que el agujero crece en
diámetro, el efecto de este parámetro está ligado primordialmente a la
disminución de peso del implante, sin embargo, existe un punto de
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91
saturación para el cual mayores incrementos del diámetro no
producirán disminución de la rigidez del vástago.
Figura. 9. Variación del esfuerzo de Von Mises en función de: a)
diámetro de la cavidad longitudinal del implante. b) la profundidad de
la cavidad longitudinal del implante. [12]
El implante agujereado permite cierto control de su rigidez mediante la
manipulación de la geometría interna y manteniendo la externa
constante, ofreciendo una distribución de los esfuerzos proximales en
un implante morfológicamente similar a las prótesis que actualmente se
encuentran en el mercado como se puede observar en la figura 10.
Mediante el análisis computacional el peso obtenido fue de 214,73 g
para el implante sólido, mientras el implante agujereado el peso fue de
71,91 g debido a la baja densidad dada por el polímero, lo que produce
una reducción de peso en un 66,5%.
Otra de las ventajas principales del uso de PAEK para sustituir el
espacio vacío interno del vástago es la combinación adecuada entre la
geometría del agujero y las propiedades mecánicas del polímero (que
son controlables reforzándose con grafito) de manera de reducir el
escudamiento de esfuerzos proximal sin perjudicar el manto del
cemento.
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92
Figura. 10. Distribución del esfuerzo de Von Mises en función de la
variación de: a) diámetro y b) profundidad de la cavidad longitudinal
del implante. Los resultados muestran la máxima carga alcanzada es a
los 65 mm de profundidad. D = diámetro, d = profundidad. [12]
Aunque existen factores geométricos que impiden que los sistemas
(humano-canino) sean perfectamente comparables, sin embargo, los
mismos principios biomecánicos, como la remodelación, reabsorción
ósea y las tendencias obtenidas en este estudio en cuanto al
comportamiento de la rigidez del vástago si podrán ser objetos de
extrapolación y pueden ser consideradas en el diseño mecánico de
nuevos implantes.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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93
A continuación se describe el diseño de materiales de los componentes
para aumentar la vida útil de las prótesis de cadera para ello se
realizaron los siguientes estudios.
3.3. Estudio de nuevos materiales como alternativas para la
fabricación de componentes de prótesis de cadera.
La aleación Ti6Al4V, aunque es muy utilizada en implantes, es todavía
muy dúctil y poco resistente si se utiliza en estructuras delgadas como
la propuesta anteriormente. Por ello se estudió la posibilidad de
optimizarla mediante aleación mecánica (triboquímica).
3.3.1. Optimización de la aleación de Ti6Al4V para ser utilizado en
implantes de cadera en el vástago.
Para mejorar las propiedades mecánicas de la aleación Ti6Al4V (% en
peso), se utilizó el proceso de aleación mecánica (AM) o como es
conocido actualmente triboquímica, que es uno de los procesos
innovadores que genera nuevas microestructuras y mejores propiedades
mecánicas, en una gran variedad de aleaciones.
Los aluminuros de titanio (α2-Ti, Al y γ-TiAl) son materiales que
poseen baja densidad, alta resistencia específica, alta resistencia
mecánica a elevadas temperaturas, conservan su modulo elástico y
tienen excelente resistencia a la termofluencia. Una seria desventaja en
el uso de estos intermetálicos es su generalmente baja ductilidad a
temperatura ambiente. [16] Para incrementar su ductilidad se ha
utilizado el refinamiento de tamaño de grano a niveles nanométricos,
mediante la adición de elementos aleantes, como el vanadio y con
modificaciones microestructurales como la homogenización,
refinamiento del grano o tratamientos térmicos innovadores.
El vanadio es un elemento aleante de especial interés para Venezuela,
debido a la presencia del mismo en las cenizas de los petróleos
pesados. Asimismo, la aleación Ti6Al4V, es probablemente la más
usada en implantes de fémur de larga vida útil.
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94
Para determinar el tiempo de molienda necesario que produzca polvo
metálico de Ti6Al4V con granos o faces de tamaño nanométrico (1-10
nm), con transformaciones parciales de la estructura cristalina
(metaestable) Ti3Al “α2” a la estructura cristalina (estable) TiAl “γ” y
con amorfizacion parcial de la aleación, se utilizó polvo prealeado
Ti6Al4V (%peso), con tamaño promedio de partícula de 200 μm. La
aleación mecánica, se realizó en un molino agitador de alta energía
Spex 8000, con vaso sellado en atmósfera de gas argón con esferas de
acero al cromo de alto carbono SAE 52100 de diámetro 4,76x10-3 m.
La relación de peso bola-polvo fue de 10:1. Se agregó 1% en peso de
ácido esteárico para limitar la aglomeración del polvo. Los tiempos de
molienda fueron 0, 1, 3, 4, 11, 16, 20 y 24 horas.
Una vez obtenida la aleación se procedió a sinterizar mediante el
equipo de prensado isostático en caliente (PIC) o HIP por sus siglas en
inglés, por un periodo de 24 horas, mediante dos etapas: la pre-
sinterización, efectuada a una temperatura de 635 ± 4 ºC y una presión
de 28 ± 3,4 MPa y la segunda etapa sinterización, en donde las
muestras presinterizadas fueron procesadas isostáticamente en caliente,
una a la temperatura de 829ºC ± 5ºC y a la presión de 103 MPa ± 17
MPa y la otra a la temperatura de 745ºC ± 5ºC y a la presión de 207
MPa ± 17 MPa. Luego se les aplicó un tratamiento térmico de recocido
a diferentes temperaturas por tres horas a los polvos nanocristalinos.
Durante los tres procesos (AM, PIC y recocido), se caracterizó la
microestructura mediante microscopia óptica (MO), microscopia
electrónica de barrido (MEB Phillips 505) para determinar la
morfología, el tamaño de las partículas, fases presentes y porosidad, en
el polvo original y el molido, el cual presentó partículas en forma de
hojuelas con disminución en su espesor a pocos micrones al aumentar
el tiempo de molienda. Mediante microscopia electrónica de trasmisión
(MET Hitachi H-800) se determinó con exactitud el tamaño del grano,
el cual es homogéneo y de tamaño 300 nm en el polvo original, pero en
el molido el valor es de 25 nm después de una hora de molienda,
disminuyendo sucesivamente hasta alcanzar 5 nm a las 24 horas de
molienda, midiéndolo en las micrografías y para establecer la
estructura cristalina a través de la difracción de electrones se constató
la existencia de una fase amorfa a partir de las 3 horas de molienda.
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95
Los patrones de difracción de rayos x (DRX Phillips, PW3710) del
polvo original muestran una estructura cristalina Ti3Al “α2”, en todos
los polvos procesados por AM los patrones indican una estructura
nanocristalina y un continuo ensanchamiento de las líneas Ti3Al
durante la molienda, que puede deberse a la reducción del tamaño del
grano y por los defectos y esfuerzos inducidos en el material durante la
aleación mecánica. Después de 3 horas de molienda aparecen en los
picos (100), (002) y (101) de Ti3Al un hombro correspondiente a la
fase amorfa y seguidamente de a las 16 horas de molienda aparece el
hombro en los picos (101), (100), (111) de TiAl y en los picos (002),
(101), (201) y (004) de Ti3Al. El refinamiento del grano fue
confirmado con MET.
Se ha observado que principalmente la AM del polvo pre-aleado
produce una transformación parcial de la fase metaestable Ti3Al a la
fase equilibrio (ordenada) TiAl durante la etapa intermedia de
molienda. Ésta transformación de α2 a γ ocurrió probablemente por la
asistencia en la movilidad atómica causada por la deformación y el
incremento de la temperatura durante el proceso.
Se determinó la microdureza del sólido sinterizado, en función de los
parámetros de PIC y de la temperatura de recocido. El incremento en la
resistencia mecanica (Rm) (directamente relacionada con la dureza)
obedece la relación de Hall-Petch (ecuación 1).
σ=σo + kd-1/2
Ecuación 2
Donde σ es el esfuerzo de deformación, σo es el esfuerzo de
deslizamiento de los planos activados, d es el diámetro del grano y k es
una constante.[17] Aunque la dureza o la Rm en los materiales
nanocristalinos es más elevada que en los materiales policristalinos con
granos de tamaño micrométrico; su variación con el tamaño de grano,
no siempre obedece la relación de Hall-Petch, la pendiente k es a veces
positiva y a veces negativa.[18] Por lo tanto la reducción en el tamaño
de los granos a niveles nanométricos, generalmente resulta en un
aumento en la resistencia mecánica y en la dureza (la cual está
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96
directamente relacionado a la primera), acompañada de un
mejoramiento en la ductilidad en cerámicas e intermetálicos. [16]
Mediante las difracciones de rayos X aplicadas a la aleación, obtenida a
través de la sinterización mediante PIC, de los polvos de Ti6Al4V
preparados por AM, con granos de tamaño nanométrico parcialmente
amorfos, y en las muestras sinterizadas y recocidas, se observó la
existencia de una estructura dúplex (α2 + γ), acompañada de las fases
Al3Ti y Al23V4 minoritarias, dichos compuestos posiblemente se
forman en las pocas zonas ricas en aluminio.
Los parámetros de sinterización del polvo metálico, de la aleación
nanocristalina Ti6Al4V parcialmente amorfa, que produjeron la dureza
más alta fueron: presión 103 MPa y temperatura de 829ºC por el
tiempo de 2 horas, ya que presentaron la estructura dúplex (α2 + γ)
esperada, un tamaño de grano nanométrico (23 nm) y una dureza
promedio más elevada (1087 HV), que aquella sinterizada a la
temperatura de 745ºC y a la presión de 207 MPa, tamaño de grano de
30 nm y dureza de 520 HV.
La aleación nanocristalina de Ti6Al4V obtenida a través de la
preparación por medio de AM y la sinterización mediante PIC, luego
de un recocido, retiene la estructura cristalina dúplex deseada (α2 + γ),
permanece con tamaño de grano nanométrico (35nm). La dureza de la
aleación Ti6Al4V nanocristalina sinterizada por PIC y recocida (1752
HV), aumenta con respecto a la misma aleación sin recocido (1087
HV), que a su vez es mayor a aquella obtenida por fusión.
Los materiales de Ti6Al4V nanocristalino, obtenidos mediante aleación
mecánica de polvos prealeados y sinterizados por PIC, aumentan su
dureza al aumentar su tamaño de grano, hasta alcanzar un valor crítico
34 nm por encima del cual la dureza disminuye, lo cual ocurrió en la
muestra sinterizada a una temperatura de 745ºC.
En los tres procesos, los resultados indicaron principalmente, la
obtención de la estructura dúplex (α2 + γ) partiendo de una estructura
α2, la obtención de la fase amorfa en los polvos y la reducción del
grano a niveles nanométricos (5 nm) mediante AM con un tiempo de
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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97
molienda de 24 horas, y el aumento de la microdureza con el recocido.
Todo esto indica que las muestras fabricadas presentan unas mejores
propiedades mecánicas para la aleación de estudio y su posible
aplicación como el componente metálico de implantes de fémur.
Los siguientes trabajos se enfocaron en estudios tribológicos,
mecánicos y microestructurales de nuevos materiales cerámicos con el
objetivo de encontrar óptimas propiedades para realizar componentes
prótesis de cadera.
La circonia y la alúmina han sido ampliamente utilizadas en el campo
médico debido a su biocompatibilidad, excelente resistencia a la
corrosión, baja fricción, alta resistencia al desgaste, alta resistencia
mecánica y bajo costo. La tenacidad a la fractura de la alúmina puede
ser aumentada con la dispersión de partículas de tamaño nanométrico;
pero aún sigue en estudio y no ha sido usada clínicamente. [19] Por
estas razones el propósito de esta parte de la investigación fue fabricar
nanocompuestos con altos valores de dureza, resistencia al desgaste,
resistencia a la fractura y bajo coeficiente de fricción.
3.3.2. Microestructura y propiedades tribológicas del
nanocompuestos Al2O3/TiO2.
La materia prima utilizada fueron compuestos de α-Al2O3 de 300 nm y
TiO2 de 50 nm de alta pureza, la mezcla húmeda se realizó en una jarra
de polietileno con bolas de alúmina y con 300 ml de etanol durante 24
horas a 40 r.p.m. las composiciones de Al2O3/TiO2 variaron desde 0; 5;
10; 15; 20 y 25 mol% de TiO2. Las mezclas fueron secadas y molidas
de nuevo por 12 horas en las jarras utilizadas anteriormente. Las
mezclas fueron compactadas en un molde de grafito, cubiertos con
nitrato de boro (NB) y prensadas en caliente a 25 MPa y 1500ºC en una
atmosfera inerte de argón durante 1 hora. Se obtuvo la densidad
relativa usando el método de Arquímedes en un medio de tolueno. Las
fases cristalinas de los compuestos se estudiaron a través de difracción
de rayos X con radiación CuKα, la microestructura fue observada
mediante MEB.
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98
Las muestras fueron cortadas y pulidas. Se les midió la longitud de las
grietas usando el MO. La resistencia a la fractura fue estimada usando
el método de indentación (ver ecuación 2).
KIc = 0,0726 (P/c3/2
) Ecuación 3
Donde c es el promedio de la longitud de las grietas desde el centro de
la indentación y P es la carga aplicada. [20]
El estudio tribológico se realizó utilizando un tribómetro de taco sobre
placa usando bolas de nitrato de silicio (Si3N4) en agua destilada a 37ºC
y 12 m/s por 24 horas. Se usó un profilómetro para leer la profundidad
del surco de desgaste y un planímetro para medir el área de desgaste. El
área gastada se observó mediante MEB.
La principal fase presente fue Al2O3, en segundo lugar el rutilo y la
fase minoritaria el titanato de aluminio (Al2TiO5), como se muestra en
el patrón de difracción y predicho por el diagrama binario de fases, el
titanato de aluminio se forma al reaccionar la Al2O3 y el TiO2 a
1280ºC.
Figura. 11. Patrón de difracción de rayos X del nanocompuesto
Al2O3/TiO2.[20,21].
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
99
La densidad relativa es inversamente proporcional al contenido de TiO2
como se puede observar en la siguiente figura, probablemente esto se
debe a la formación de Al2TiO5 ya que éste fase posee una densidad
ligeramente menor (3,2 g/cm3) que la alúmina (3,97 g/cm
3) y la titania
(4,24 g/cm3). [20,21,22]
Figura. 12. Variación de la densidad relativa del nanocompuesto
Al2O3/TiO2. En función de la adición de TiO2. [20,21].
La máxima resistencia a la fractura fue de 3,7 MPam1/2
y la HV 13 GPa
se lograron a la composición de 10 mol% TiO2 y esto pudo deberse a
las fases de rutilo y titanato de aluminio dispersas en la matriz de
alúmina. Se sabe que en compuestos pequeñas cantidades de TiO2
actúa como catalizador en el proceso de sinterización aumentando la
dispersión de fases secundarias mejorando las propiedades mecánicas.
Contrariamente para 10 mol% TiO2 ambas propiedades mecánicas
disminuyeron debido a la diferentes microestructuras presentes.
El volumen de desgaste disminuyó con la adición de TiO2 hasta llegar a
10 mol%, luego aumentó hasta 15 mol% y disminuyó ligeramente. Las
superficies desgastadas presentaron rasguños producto de desgaste
abrasivo, y se observaron microgrietas. La abrasión y la deformación
plástica fueron los procesos de desgaste predominantes. Lo que
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100
conlleva a requerir de más investigación y desarrollo de este tipo de
compuestos si se quieren utilizar como material para fabricar
componentes de prótesis de cadera. Por lo tanto se continuaron con los
siguientes estudios.
3.3.3. Caracterización del compuesto cerámico Al2O3-TiC
Paralelamente se llevo a cabo el estudio del compuesto 70% Al2O3 y
30% TiC porcentajes en peso con el uso de diferentes tipos de aditivos
sinterizantes (Na2O-SiO2, MgO y Co). Esto se debe a la alta resistencia
al desgate y a la fractura que presenta este compuesto, proporcionando
otra alternativa para la fabricación de componentes de cabezas de
fémur. [23]
Para ello se conformaron probetas de los diferentes compuestos como
se observan en la tabla 2, mediante el prensado uniaxial de la matriz
con diámetro de pastilla 13 mm y presión aplicada de 300 MPa durante
2 minutos, aún cuando este proceso no presenta la mayor eficiencia en
la obtención de materiales de alta densidad como el PIC, pero reduce
los costos de producción del material.
Las probetas se sometieron a dos ciclos térmicos de sinterizado,
considerándose en cada ciclo dos temperaturas 1500ºC y 1600ºC. En el
ciclo Nº 1 la velocidad de calentamiento fue de 3ºC/min, luego se
mantenía a 450ºC por 1 hora y luego calentamiento a una velocidad de
5ºC/min hasta llegar 1500 y 1600ºC por una hora y se enfría a
25ºC/min.
En el ciclo Nº 2 la velocidad de calentamiento fue de 10ºC/min, luego
se mantenía a 450ºC por 1 hora y luego calentamiento a una velocidad
de 25ºC/min hasta llegar 1500 y 1600ºC por una hora y se enfría a
25ºC/min. La sinterización se llevó a cabo en un horno tubular bajo una
atmósfera de argón de alta pureza.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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101
Tabla 2. Composiciones químicas usadas [23]
Materia
prima (%p/p)
Composición 1 Composición 2 Composición 3
Al2O3 70,00 70,00 70,00
TiC 30,00 30,00 30,00
Na2O 0,05 0,05 --
SiO2 0,05 0,05 --
MgO -- 0,10 --
Co -- -- 0,10
Se caracterizaron los polvos de Al2O3 y TiC, mediante MEB,
picnometría, DRX, EDX, se midió la densidad por medio del método
de Arquímedes, y la dureza Vickers. También se estudió la
bioactividad mediante el empleo de fluido simulado del cuerpo (FSC)
de pH=7,25 y 37ºC donde fueron sumergidas las probetas por un lapso
de 4 semanas. Pasado este tiempo se analizaron las probetas mediante
MEB y EDX, para evaluar la superficie de las probetas y verificar si se
llegó a formar una capa rica en calcio y fósforo, para determinar la
bioactividad de las cerámicas.
La composición que obtuvo mejores propiedades fue la que contenía
Co como aditivo y sinterizada bajo el ciclo térmico con mayor
velocidad de calentamiento (ciclo térmico Nº 2 a 1600ºC, con una
densidad relativa de 75,42%, dureza de 802 GPa y un menor volumen
de desgaste 1,0x10-7
m3/m, este valor es mucho mayor que los valores
reportados para la circonia 1,3x10-13
m3
y para el polietileno de ultra
alto peso molecular (UHMWPE) de 6,5x10-13
m3, que son los
materiales comúnmente usados en los componentes de prótesis de
cadera.
Aunque todas las composiciones fueron consideradas bioinertes al no
degradarse en el fluido, ninguna presentó las condiciones mínimas
necesarias (la alta resistencia al desgaste y a la fractura) para ser
consideradas candidatas como material para fabricar la cabeza femoral
del RTC y esto se debe probablemente a las técnicas de conformado y
sinterizado que no son las adecuadas.
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Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
102
El prensado uniaxial en frío, la sinterización en atmósfera controlada y
el porcentaje de aditivos presentes en las composiciones estudiadas no
promovieron la sinterización total de las probetas de Al2O3–TiC, esto
se evidenció en el bajo porcentaje de contracción, el elevado porcentaje
de porosidad aparente calculado por el método de Arquímedes y
confirmado por MEB y la baja densidad relativa, propiedades que
desencadenan en una baja tenacidad a la fractura y una elevada relación
de desgaste, por lo que el material se declaró no apto para ser material
usado como componente de prótesis de cadera.
Continuando con el desarrollo de nanocompuestos debido a que se
pueden obtener mejores propiedades en lo que se refiere a su
resistencia mecánica, ya que con tamaños <1μm, sus granos se
asemejan más a un cristal ideal por lo que posee menos defectos;
sumado a esto se tiene un material prácticamente isotrópico. [24] Se
procedió al estudio del compuesto Al2O3/TiO2/SiC.
3.3.4. Propiedades mecánicas del nanocompuesto Al2O3/TiO2/SiC.
La materia prima utilizada fue α- Al2O3 de 100 nm; TiO2 de 5 nm y SiC
ultra fino de 170 nm; la mezcla en húmedo al igual que los trabajos
anteriores, es el descrito en Lira et al. [22], la mezcla húmeda fue
secada mediante un evaporador giratorio y sinterizadas por arco de
plasma (Spark Plasma Sintering, SPS), a 1400ºC, A 50 MPa por 5 min.
Los patrones de DRX revelaron la presencia de α- Al2O3, TiO2
(anatasa) y titanato de aluminio (Al2TiO5) para las muestras sin SiC.
Para las muestras con SiC al igual que las anteriores presentaron las
fases ya mencionadas incluyendo β-SiC. La densidad relativa del
nanocompuesto disminuyó a medida que aumentaba el contenido de
SiC, al igual que en caso de Al2O3/TiO2. En la siguiente figura se puede
observar las micrografías obtenidas por MEB de las muestras con 0 y
3% de SiC donde se puede ver la presencia de dos fases. La fase blanca
fue identificada como una composición de alúmina y titania (Al2TiO5),
mientras la matriz consistió principalmente de Al2O3.
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103
Figura. 13. Micrografías en MEB de los nanocompuestos Al2O3/
TiO2/SiC: (a) 0% de SiC y (b) 3% SiC. [22].
En la siguiente tabla se muestra una estimación del tamaño de grano en
función del contenido de SiC. La mayor distribución se encontró en la
muestra de 3% (desde 0,1 a 2μm), coincidiendo con la disminución de
la resistencia a la fractura en esta misma muestra. En la muestra con
10% de SiC presentó un tamaño de grano pequeño pero amplio en
distribución (como se observa en la tabla 3), y al igual que la muestra
con 3% esta presentó una ligera disminución en la resistencia a la
fractura, lo que puede sugerir que la dureza y la resistencia a la fractura
están relacionadas con el tamaño de grano y la distribución.
Tabla 3. Valores estimados del tamaño de grano de las muestras. [22]
Contenido
SiC (vol%)
Tamaño de grano
(μm)
0 1,5 1 1-2 3 1-2 5 0,5-1 10 0,1-1,5
Es decir, el aumento a la resistencia a la fractura está relacionado con el
modo de fractura y la disminución del tamaño de grano es debido a la
presencia de nanopartículas de SiC y Al2TiO5. (mayor número de
partículas finas precipitadas en los bordes de grano de las muestras), lo
cual tuvo una influencia positiva en el incremento de la dureza.
También se encontró que al aumentar la distribución de tamaño de
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104
grano conduce a disminuciones en los valores de resistencia a la
fractura.
Mejorando el nanocompuesto se llevo a cabo el estudio de Al2O3/
TiO2/ZrO2, para analizar sus propiedades mecánicas y tribológicas.
3.3.5. Análisis tribológico de nanocompuestos de Al2O3/TiO2/ZrO2 y
Si3N4.
Para llevar a cabo este estudio se usaron los siguientes compuestos de
alta pureza: α- Al2O3de 300 nm; TiO2 de 100-300 nm; ZrO2 de 100 nm;
como materia prima para la elaboración de discos de nanocompuestos
Al2O3/TiO2/ZrO2. con variaciones en la composición ZrO2 de 0; 2,5; 5;
7,5; 15 y 20 mol%, mientras el contenido de TiO2 se mantuvo constante
a 10 mol% y la Al2O3 como remanente. Las mezclas húmedas y el
prensado en caliente se realizaron como el procedimiento descrito en el
estudio del Al2O3/TiO2 [19,20]. Luego se varió la temperatura de
sinterización 1200, 1300 y 1400ºC a la muestra que presentó el menor
volumen de desgaste, así como también el tiempo de sinterización a 30,
60 y 90 minutos. Las fases cristalinas de los compuestos se estudiaron
a través de difracción de rayos X con CuKα, la microestructura
mediante MEB y EDX para análisis químico. Se obtuvo la densidad
relativa usando el método de Arquímedes. La dureza Vickers y la
tenacidad a la fractura se estimaron a través del método de indentación,
con una carga de 98N por 15 segundos. La evaluación del volumen de
desgaste material se realizó como en el estudio de Lira et al. [19]
Las principales fases presentes fueron Al2O3y Ti2O3 en la muestra que
no contenía ZrO2, en la muestra de 7,5mol% de ZrO2 las fases
presentes fueron α- Al2O3, Ti2O3 y Zr5Ti7O24. Aunque la técnica
utilizada fue prensado en caliente no se encontraron las fases TiO2 y
Al2TiO5, presentadas en los estudios anteriores. El Ti parece existir en
forma de precipitados pero en algunos casos parece formar algún
compuesto con la alúmina. [20,21,22]
Para la composición de 7,5mol% de ZrO2 a 1500ºC y 60 min de
sinterización se obtuvo el coeficiente de fricción más bajo (0,1 - 0,3) y
un volumen de desgaste de (0,0046 mm3) como se puede observar en la
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105
figura 14. Las variables que influyen en el aumento de la resistencia al
desgaste en nanocompuestos de Al2O3/TiO2/ZrO2 son la proporción de
circonia y el tiempo de sinterización. Los otros materiales presentan
mejor comportamiento mecánico, valores altos de HV, compactos casi
totalmente densificados y un tamaño de grano fino, todas estas
características son producto del prensado en caliente; pero el
comportamiento tribológico es inferior. Aunque no se encontró una
relación directa entre las propiedades mecánicas y tribológicas este tipo
de nanocompuestos podría ser un buen candidato para la elaboración de
prótesis de cadera ya que posee un coeficiente de fricción bajo.
Figura. 14. a) Variación del volumen de desgaste del nanocompuesto
en función del contenido de circonio. b) Variación del coeficiente de
fricción con el tiempo de deslizamiento para diferentes composiciones
de circonio. c) Variación del volumen de desgaste de la muestra con
7,5mol% de ZrO2 con la temperatura de sinterización. d) Variación del
coeficiente de fricción con el tiempo de deslizamiento para la muestra
con 7,5mol% de ZrO2 a diferentes temperaturas de sinterizado.[19]
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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106
En el caso de las cerámicas el desgaste se asocia al agrietamiento
frágil. [25,26] También la resistencia al desgaste en materiales como
alúmina, se relaciona al tamaño de grano fino. Aunque la composición
de 7,5 mol% de circonia presenta el menor volumen de desgaste y el
coeficiente de fricción más bajo como se comentó anteriormente, las
propiedades mecánicas no son las mejores para esta composición.
La tenacidad, es decir la energía absorbida antes de producirse una
fractura puede incrementar con la generación de nanogrietas, las cuales
son bloqueadas tanto por los bordes de grano como por las
nanopartículas que han sido distribuidas en los granos y en los bordes
de éstos por el proceso de sinterización a altas temperaturas, como si
fueran inclusiones.
La multiplicación de nanogrietas podría ser comparable a la
multiplicación de dislocaciones en los metales. Siempre que éstas no
coincidan para formar microgrietas, cuyo tamaño pueda conllevar al
tamaño crítico de fractura frágil y en el caso de desgaste a la formación
de partículas que se desprenden aumentando el volumen desprendido
de la superficie, aunque éstas puedan servir, una vez removidas, de
“tercer cuerpo” entre la pareja tribológica y por ende contribuir tanto
de lubricante sólido como de abrasivo.
En el caso del uso de este tipo de cerámica como material biomédico, a
pesar de la disminución de un coeficiente de fricción por la generación
de polvo entre la pareja tribológica, este polvo tendría un resultado
negativo en el organismo del paciente por lo cual sería necesario
asegurarse que la disminución del coeficiente de fricción no dependa
de la aparición de un tercer cuerpo entre la pareja tribológica, es decir
del desgaste.
Si se acepta la propuesta de Lawn. [27] donde el desgaste producido
por partículas duras sobre una superficie es ocasionado por la
generación de grietas al partir de una zona deformada plásticamente,
entonces la acción de los elementos aleantes al disminuir el tamaño de
grano, disminuirían la movilidad de las dislocaciones en lugar de frenar
el movimiento de las grietas como aquí se propone. En ambos casos el
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107
efecto final sería el mismo pero en una cerámica se generan
nanogrietas y no es necesaria la hipótesis de que se multipliquen y
deslicen dislocaciones en materiales con enlaces iónicos y covalentes,
los cuales requieren de una muy alta energía para deslizar los planos
más compactos.
Tomándose en cuenta que las propiedades tribológicas cambian con el
medio. En el caso de Morillo et al. [28] se hizo el estudio tribológico
del nanocompuesto en estudio Al2O3/TiO2/ZrO2 (bajo las mismas
condiciones del estudio presentado) en un tribómetro de bola sobre
disco, contra nanocompuesto de Al2O3 (bolas de diámetro de un ¼ de
pulgada) con una velocidad de deslizamiento de 20 mm/s, a una
frecuencia de 1Hz por una hora con una carga de 49N, en este caso se
utilizaron 2 fluidos diferentes como lubricantes: (a) una solución de
suero fetal bobino (SSFB) diluido en agua 30%vol con azida de sodio
(NaN3) y
(b) agua destilada. Se encontró que el volumen de desgaste de los
nanocompuestos Al2O3/TiO2/ZrO2 era alrededor de 2 a 6 x10-8
mm3/Nm y el coeficiente de fricción desde 0,3 a 0,5 para la muestra en
suero bobino y de 0,4 a 0,7 en agua, en el caso del nanocompuesto
Al2O3/TiO2/ZrO2 con 15mol% de ZrO2 (nomenclatura utilizada en el
gráfico ATZ150) presentó el más bajo coeficiente de fricción para
ambos lubricantes y volumen de desgaste de 1,77x10-8
mm3/Nm en
suero bobino. En este estudio el mejor lubricante fue el suero bobino
como se ve en la figura 15. A partir de la muestra con 7,5mol% de
ZrO2 (ATZ75) el volumen de desgaste disminuye con el aumento de
contenido de ZrO2. La disminución del coeficiente de fricción se debe a
las proteínas y lípidos y la presencia de AlPO4 que se forma en
reacción en medios biológicos. [28]
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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108
Figura. 15. Variación del volumen de desgaste de las muestras de
alúmina con diferentes composiciones de ZrO2 en diferentes medios
[28].
Esto comprueba que las propiedades tribológicas de los
nanocompuestos de igual material dependen del medio del ensayo en
seco (el material óptimo fue 7,5mol% de ZrO2) o en húmedo (el
material óptimo fue 15mol% de ZrO2) arrojan resultados diferentes.
Los compuestos para prótesis de cadera o para cualquier implante antes
de ser aplicado clínicamente, deben someterse a pruebas de
bioactividad, como se verá en el siguiente estudio.
3.3.6. Recubrimientos de vidrios bioactivos sobre sustrato de alúmina
La alúmina nanométrica es un material atractivo para ser usado como
implante en humanos, gracias a que exhibe buenas propiedades
mecánicas, debido a su tamaño, lo cual resulta un factor importante en
este tipo de aplicaciones. [24]
En este estudio, se emplearon sustratos de alúmina nanocristalina,
pastillas que fueron obtenidas mediante prensado uniaxial con cargas
aplicadas de 200 y 300 MPa por 5 minutos con un pre-prensado de la
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109
mitad de la carga total (100 y 150 MPa respectivamente) por un tiempo
de 2 min. Finalmente, se pesaron y midieron las dimensiones de las
probetas en verde. Se sinterizaron a una temperatura de 1450°C con un
tiempo de meseta de 1 hora y una tasa de calentamiento y enfriamiento
de 10°C/min.
Para evaluar la biocompatibilidad y bioactividad en condiciones in
vitro se recubrieron con una capa de biovidrio. Se prepararon 25
gramos de cada composición de vidrio bioactivo. Las composiciones de
los biovidrios se muestran en la siguiente tabla, los detalles de la
preparación se muestran en Barrios et al. [29]
Tabla 4. Composiciones de las mezclas de óxidos para la producción
de vidrios bioactivos. [29]
Óxido
Composición 1
% g
Composición 2
% g
Composición 3
% g
SiO2 49 12,25 49 12,25 48 12
Na2O 23,6 5,9 23,8 5,95 24,9 6,225
CaO 22 5,5 21,6 5,4 20,8 5,2
P2O5 4 1 3,8 0,95 3,5 0,875
B2O3 0,5 0,125 0,6 0,15 1 0,25
Al2O3 0,9 0,225 1,2 0,3 1,8 0,45
Para evaluar sus propiedades mecánicas, las pastillas fueron
caracterizadas usando dureza Vickers, MEB y densidad por medio del
método de Arquímedes.
Para los esmaltes se usaron fritas de tres composiciones de biovidrios
diferentes, cuyo proceso de fusión se ejecutó a una tasa de
calentamiento de 5ºC/min hasta 1450ºC por 1 hora con una meseta a
1000ºC por 30 min. Para realizar el recubrimiento sobre el sustrato se
usó la técnica de esmaltado con aerógrafo. Se emplearon varios ciclos
de cocción del recubrimiento, tomando como punto de partida las
curvas de calentamiento de estos, eligiendo el que tenía mejores
propiedades físicas.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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110
Para el estudio de bioactividad, se empleó FSC, donde fueron
sumergidas las muestras por diferentes períodos de tiempo hasta 5
semanas. [30] Para su caracterización se usó MEB y EDX.
Se obtuvo que las pastillas prensadas a 300 MPa exhibieron mejores
propiedades mecánicas, presentando un valor de HV=16,2 GPa con un
2,5% de porosidad y un tamaño de grano de 930 ± 184 nm. Cuando se
analizaron las muestras esmaltadas se observó que a menor espesor de
recubrimiento, menor eran los defectos presentes y que la adherencia
del mismo al sustrato va a depender de la composición de los esmaltes
usados.
Del ensayo de bioactividad, los recubrimientos poseen menor actividad
química que los vidrios conformados, dando como resultado que los
tres esmaltes sean biocompatibles, formando una capa protectora rica
en Si y en el esmalte de composición 1, se formó una capa rica en Ca y
P a la tercera semana de inmersión en el FSC, como se observa en la
siguiente figura.
Figura. 16. Micrografías de MEB (800x) y barrido lineal de la sección
trasversal del sustrato prensado a: a) 300 MPa y recubierto con el
vidrio 1, semana 3. b) 200 MPa y recubierto con el vidrio 2, semana 4.
c) 300 MPa y recubierto con el vidrio 3, semana 5. (S) sustrato, (E)
esmalte, (R) resina [24]
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111
Con la finalidad de recrear las condiciones de trabajo de los nuevos
materiales obtenidos y propuestos para las prótesis de cadera se diseñó
un tribosistema que reproduce los movimientos y cargas aplicadas a la
articulación coxofemoral durante el ciclo normal de caminata dentro de
los estándares ISO 14242 permitiendo el ensayo entre materiales
biocompatibles.
3.4. Diseño de un simulador de cadera para estudios tribológicos
En la actualidad existen varios simuladores, los cuales poseen dos o
tres grados de libertad y reproducen algunas condiciones fisiológicas y
cargas en la articulación, mediante sistemas hidráulicos y neumáticos.
Pero este nuevo diseño, mediante la construcción de un sistema
mecánico, presentó la realización de ensayos de desgaste entre
materiales biocompatibles con los cuales pueda reducirse, a largo
plazo, el fenómeno de aflojamiento y perdida de los implantes totales
de la cadera. [31]
El implante de cadera consiste en una copa acetabular y la cabeza
femoral. En este diseño el componente acetabular se colocó en una
base que posee dos grados de libertad (rotaciones) alrededor de dos
ejes perpendiculares a través de un mecanismo similar a la plataforma
de Stewart que proporciona movimiento mediante extensión y
contracción de barras. Se realizó el diseño de esta estructura realizando
un análisis estático a carga máxima en los elementos horizontales y
verticales (seguidores) de la estructura; para esto se colocaron
dimensiones supuestas iniciales con las cuales se determinó que el
material para la fabricación de estos elementos deberá poseer unas
propiedades específicas de resistencia mecánica para garantizar que
con las dimensiones propuestas en los elementos verticales, sometidos
a compresión axial, no sea posible que se presente el fenómeno de
pandeo. En la figura 17 se muestra la descripción general de la
estructura mecánica.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
112
Figura. 17. (izq) Descripción general del diseño del simulador de
cadera; (der) parte central de la estructura. [31]
El componente femoral ubicado en la parte superior posee una rotación
sobre su propio eje, completando las componentes de movimiento del
ciclo. El sistema de generación de movimientos, consiste, para cada
rotación, en dos levas iguales colocadas en sentidos opuestos sobre el
mismo eje. Se realizó el diseño de la misma para cada rotación aplicada
sobre el elemento central (movimientos de aducción/abducción y
flexión/extensión). Para obtener la rotación respecto al eje vertical
(media/lateral), se diseñó una leva mediante una palanca pequeña que
generará la rotación del vástago del elemento superior o femoral.
Para diseñar cada una de estas levas primero se realizaron los
diagramas de desplazamiento lineal de los seguidores y se determinó el
radio primitivo de cada una de las levas. Con estos datos y mediante la
utilización del programa OSCAM V51, se obtuvieron los gráficos de
velocidad y aceleración de los seguidores y curvatura de perfil de cada
una de las levas; analizando cada una de las gráficas, se determinó el
comportamiento general de los sistemas leva-seguidor. Los perfiles de
las levas obtenidos pueden observarse en la figura 18.
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113
Figura. 18. Perfil de las levas para: (izq) rotación en el plano frontal
(aducción/abducción); (centro) rotación en el plano sagital
(flexión/extensión); (der) rotación lateral/medial. [31]
El sistema de aplicación de carga, consiste en un cilindro
hidroneumático, que comprimiendo una masa fija de aire, genera una
fuerza que se transmite a través del aceite hasta el vástago del elemento
central. La variación de fuerza se obtiene mediante una mayor o menor
compresión del aire a través de un pistón cuyo movimiento
reciprocante esta generado por una leva diseñada de la misma manera
que la anteriores.
Igualmente se realizó un análisis de las fuerzas actuando sobre cada
una de las cuatros levas y sus seguidores (tres para los movimientos y
una para la aplicación de fuerza), para determinar la fuerza que debía
ejercer los resortes que ayudan a mantener los seguidores en su patrón
de movimientos sin saltos ni atascamientos. También, a partir de este
análisis se determinó el torque necesario que deberá proporcionar cada
unión de los movimientos de aducción/abducción, flexión/extensión y
rotación medial/lateral, se requieren motores que proporcionen un
torque mínimo de 0,86Nm y 0,05Nm, respectivamente. Por último,
para mover la leva para aplicación de fuerza se requiere un motor de
48Nm.
Se analizaron también, cada uno de los factores determinantes en el
diseño del cilindro-pistón neumático; obteniéndose que deba utilizarse
un grupo de veinte aletas anulares de 30 mm de longitud y 2 mm de
espesor, para disipar el calor que se genera por la compresión del
aceite.
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Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
114
Se observa entonces que este diseño posee las características
principales de los simuladores existentes pero con la versatilidad de
ensayar distintos pares tribológicos, mediante un sistema de aplicación
de cargas y generación de movimientos capaces de reproducir el ciclo
normal de caminata en la articulación coxofemoral, dentro de los
estándares ISO 14242 a una frecuencia de 1 Hz, los cuales son: ISO
14242-1 (Implantes quirúrgicos; Desgastes en prótesis totales de
cadera. Parámetros de carga y desplazamiento de máquinas para la
medición del desgaste), e ISO 14242-2 (Implantes quirúrgicos:
Desgaste en prótesis totales de cadera. Medición del desgaste). [31]
Luego de haber descrito la optimización del diseño, los nuevos
materiales de aleación del vástago, las propiedades mecánicas y
tribológicas de los nanocompuestos de los componentes para realizar
un RTC, se presenta a continuación el estudio de recubrimientos
cerámicos sobre componentes metálicos los cuales son parte de este
estudio de prótesis total de cadera, para mejorar la adhesión del vástago
al muñón del hueso.
3.5. Recubrimientos de Hidroxiapatita (HA) sobre substratos
orgánicos e inorgánicos
Actualmente, se piensa que el requerimiento esencial para que un
material artificial promueva la osteogénesis del hueso vivo es la
formación de una película de apatita biológicamente activa, ya que
distintos estudios han demostrado que la provisión de un ambiente rico
en calcio y fósforo en la vecindad del implante genera el crecimiento
óseo dentro de los poros superficiales del mismo. Se considera que la
hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] es el material más cercano en
composición al hueso, se caracteriza por su gran biocompatibilidad con
el sistema óseo, ya que ésta es similar a la apatita carbonatada que
conforma el 65% de la fracción mineral del hueso, y por tanto es
importante su estudio como material para las prótesis óseas. [32,33]
La HA es un material muy frágil, lo cual la hace inadecuada para
ciertas aplicaciones; además de ello la posible formación de otras fases
de fosfatos cálcicos que tienen poca estabilidad en comparación con la
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115
HA, tienden a disminuir la adherencia con sustratos metálicos
bioinertes. [6,33]
Se busca optimizar la producción de HA, para recubrimientos sobre
sustratos orgánicos e inorgánicos, para la promoción del crecimiento
del tejido óseo que permita un anclaje mecánico entre el hueso y la
prótesis. Una de las principales razones es combinar las propiedades
mecánicas del metal con las propiedades osteoinductivas de la HA con
el objeto de acelerar la adhesión al hueso y favorecer la
oseointegración del implante. Otra razón es minimizar la liberación de
iones metálicos de los implantes causada por la disolución, que durante
el tiempo de vida del implante ocurre sobre la capa de óxido causando
inflamación del tejido y eventualmente la falla del implante. [34,35,36]
Numerosos procesos han sido desarrollados para la obtención y
deposición de HA, como: sol-gel, síntesis hidrotérmicas, técnicas de
emulsión, electroforesis, termorrociado por plasma. El de más fácil
acceso es el método biomimético, el cual es un proceso sencillo que se
basa en la nucleación y crecimiento de la apatita, siendo necesaria una
solución con concentraciones iónicas similares a las del cuerpo
humano, donde el sustrato a recubrir es ayudado por medio de un
agente catalizador de la nucleación, como es el caso de los biovidrios.
[32,35,37,38,39,40,41]
Para este estudio se utilizó como substrato placas de acero inoxidable
(316L), polimetilmetacrilato (PMMA) de área 1cm x 4cm y espesor de
1 mm; discos sinterizados de 2,54 cm diámetro y 1,85 mm de espesor
de: HA, CaCO3, circonia-calcia (Ca-PSZ) y circonia-calcia con 20%
HA.
En el caso de las probetas de CaCO3-HA, se utilizaron dos tipos de
composiciones volumétricas:
10%CaCO3-90%HA
20%CaCO3-80%HA
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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116
Las probetas de Ca-PSZ prensadas a 106 MPa se evaluaron a diferentes
tiempos de sinterización 1, 5, 7 y 9 horas a 1500ºC, el aglomerante
utilizado fue polientilenglicol 400 al 3% v/v.
Las probetas de circonia-calcia con 20% HA, fueron prensadas a 48
MPa y como aglomerante se utilizó agua destilada al 5% p/p, la
temperatura de sinterización fue de 1100ºC durante 1 hora.
Los vidrios utilizados como agente catalizador poseen una composición
nominal de 50,19% CaO, 45,17% SiO2 y 4,64% P2O5, y se tenían dos
soluciones de FSC y 1,5 FSC. [30, 37,42,43]
La película de apatita fue obtenida sobre los distintos substratos
utilizándose el método biomimético, para la primera etapa de
nucleación de la apatita se cubrió en forma homogénea el fondo de un
vaso de precipitados de plástico de 500 ml con aproximadamente 5,4 g
de vidrio, para ponerlo en contacto con las probetas. Luego, tanto el
vidrio como las probetas fueron sumergidas en aproximadamente 300
ml de la solución FSC y colocados en un baño termostático a una
temperatura de 37ºC durante 4 días. Para dar paso al crecimiento las
probetas fueron volteadas y sumergidas en 300 ml de la solución 1,5
FSC exenta de vidrio y colocadas en el baño termostático a 50ºC
durante 7 días, como se observa en la siguiente figura.
Figura. 19. Procesos de nucleación y crecimiento de HA en FSC.
[32,43]
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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117
Al culminar el período de crecimiento, las muestras fueron lavadas con
agua destilada y guardadas en un desecador a temperatura ambiente.
Una vez realizada la caracterización de los recubrimientos mediante
DRX con radiación de Co a 35 Kv y 26 mA, en el caso del
recubrimiento sobre el PMMA y de las pastillas de HA la radiación
utilizada fue de Cu, la morfología y el espesor mediante MEB, se
obtuvo que las probetas sinterizadas a diferentes composiciones de
CaCO3-HA presentaron morfologías similares, con presencia de poros
menores a 100-150 µm de diámetro, por lo que estos materiales
generarían una fijación morfológica y bioactiva.
Los substratos cerámicos presentaron en los patrones de difracción una
única fase química, lo cual demuestra que no hubo cambios de fase
durante el proceso de prensado y de sinterización. También se les
determinó la resistencia a la flexión y el módulo de Young, mediante el
método de flexión de tres puntos, y se les determinó la porosidad total.
[30,42,43]
La diferencia radica en la densidad absoluta, la muestra con
20%CaCO3-80%HA presentó mayor densidad (2,774g/cm3) y mayor
porosidad (37,4%) que la muestra 10%CaCO3-90%HA (2,234 g/cm3) y
17,8%, respectivamente. El óxido de calcio presentó una mayor
densidad que el carbonato de calcio, implicando que el carbonato de
calcio se transformó en óxido de calcio. La muestra 10%CaCO3-
90%HA presentó mayor resistencia mecánica que la otra a causa del
porcentaje de la porosidad formada durante el proceso.
Las muestras de Ca-PSZ sometidas al método biomimético fueron las
sinterizadas a 1 y 7 horas, ya que presentaron mejores propiedades
mecánicas, sus porosidades fueron 23% y 16% respectivamente. Las
muestras con 20% de HA tuvieron mayor porosidad, en estas muestras
la HA dispersa en el substrato pudo actuar como núcleos para la
deposición del recubrimiento. Los análisis de DRX muestran que en
todos los casos el recubrimiento fue HA.
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118
Como la nucleación fue inducida por vidrio, se obtuvo una capa
homogénea de HA amorfa, que posteriormente se sometió a un
tratamiento térmico a 800ºC con velocidad de calentamiento de
5ºC/min durante 1 hora se volvió cristalina. En el caso de la HA
formada a partir de la existente en el substrato (20% de HA), el
recubrimiento no es homogéneo y la HA es parcialmente cristalina,
debido a la precipitación de apatita amorfa sobre la superficie circonia-
calcia.
A pesar de que las probetas cerámicas presentaron bajas propiedades
mecánicas, su módulo de Young se encontró dentro del rango del hueso
compacto que abarca desde 50 a 500 MPa, lo cual indica que las
probetas podrían utilizarse como materiales para prótesis óseas.
[30,37,42,43]
En el caso del PMMA, material que ha sido usado en aplicaciones
médicas, se generó un recubrimiento con baja adherencia con espesor
promedio de 80µm, el patrón de difracción de este recubrimiento
mostró ser amorfo, probablemente debido al tiempo de nucleación no
fue suficiente para la generación de los núcleos estables de apatita. Otra
posible explicación se deba a que haya existido un crecimiento cuasi
epitaxial, es decir un crecimiento cristalino con un arreglo atómico
similar al del sustrato sobre el cual se produce. Por lo tanto, un
substrato amorfo como es el PMMA generará un recubrimiento
amorfo. [37,42]
Se debe tomar en cuenta que la HA amorfa es un material considerado
reabsorbible ya que es más soluble que la HA cristalina en los fluidos
corporales. Este tipo de material sirve para proveer a los tejidos óseos
cercanos de calcio y fosfatos para la regeneración de los mismos.
[37,42]
El espesor del recubrimiento generado sobre el acero 316L fue de 80
µm, y el análisis químico indicó la formación de HA y cloruro de
potasio, este último genera corrosión por picadura del acero.
En resumen, mediante el método biomimético se generarón
recubrimientos cristalinos sobre al acero 316L y las probetas
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119
sinterizadas (10%CaCO3-90%HA y 20%CaCO3-80%HA), a excepción
del PMMA que presentó recubrimiento amorfo al igual que la circonia-
calcia, y la Ca-PSZ con 20% de HA un revestimiento semicristalino.
Los recubrimientos generados sobre las probetas sinterizadas
produjeron materiales biocompatibles y biofuncionales para
aplicaciones con bajas cargas, mientras que el recubrimiento generado
en el PMMA produjo un material bioreabsorbible.
Luego de haber trabajado con el método biomimético se consideró
utilizar colágeno como substrato ya que conforma el 90% de la
fracción orgánica del hueso y es además piezoeléctrico. En los años 50
los físicos I. Yasuda y E. Fukada descubrieron que el colágeno es la
razón fundamental de las reacciones piezoeléctricas de la estructura
ósea. [44,45] El colágeno es una sustancia orgánica que por su triple
hélice y la manera en la cual se encuentran alineadas las fibrillas del
tropocolágeno exhibe un momento dipolar permanente. Cuando el
hueso es sometido a contracciones mecánicas se originan cargas
eléctricas positivas en la zona convexa y negativas en la zona cóncava.
Esta propiedad piezoeléctrica característica de los cristales
anisotrópicos se observa en el colágeno. Esto se debe a que la matriz
orgánica en la cual se deposita la hidroxiapatita está compuesta
principalmente por un colágeno proteico el cual se encuentra en estado
cristalino. Su larga cadena de moléculas en espiral, se halla una junto a
la otra en una formación que constituye un patrón hexagonal regular,
visto desde el final. Por lo tanto el colágeno del cual está constituido el
hueso es un sistema cristalino capaz de generar cargas eléctricas. [46]
Figura. 20. Molécula de tropo colágeno con momento dipolar
permanente. [2]
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120
De acuerdo a ley de Wolff, la aplicación de cierta deformación
mecánica en los huesos genera impulsos eléctricos que estimulan el
crecimiento óseo, produciendo una estructura anatómica capaz de
resistir la fuerza aplicada, donde en el lado cóncavo ocurre crecimiento
óseo ya que el potencial negativo estimula la producción de
osteoblastos y osteocitos mientras que en el lado convexo la polaridad
positiva estimula los osteoclastos a la resorción ósea [2,45,
47,48,49,50,51,52,53] como se observa en la siguiente figura.
Figura. 21. Polarización del colágeno al deformarse. En la banda de
arriba se representan fibras de colágeno alineadas normalmente, en la
de abajo está inclinada por que las fibras de colágeno que se extienden
por una cara, se comprimen en la otra; generando tensiones entre los
filamentos de colágeno adyacentes y las cargas opuestas que hay entre
ambos lados de la unidad. [2]
Para constatar sí la contribución de la piezoelectricidad en la formación
de HA es tan importante como la de las células óseas (osteoblastos), se
utilizaron fibras de colágeno y de un polímero sintético (termoplástico)
deformado y sin deformar en FSC, en ausencia de células óseas [54,55]
con el fin de verificar si la deposición de HA es un fenómeno orgánico
(netamente biológico) o solo electroquímico, es decir, si cumple la ley
de Wolff. El efecto piezoeléctrico del colágeno en ausencia de células
óseas fue constatado y reportado por primera vez por Lira et al en el
año 2007. [1]
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121
3.6. Influencia de la piezoelectricidad del colágeno óseo y del
polímero en la formación de hidroxiapatita
En la realización de este estudio se usaron muestras de colágeno óseo
tipo I y dos tipos de nylon diferentes. El colágeno se obtuvo de conejos
blancos adultos de la especie Nueva Zelanda. Se tomaron los miembros
posteriores (fémur y tibia de ambos miembros) se limpiaron y
desmineralizaron descrito en [55]. Todo el proceso de limpieza y corte
de los huesos se realizó a 4°C. Las láminas de nylon (polímero
termoplástico) de aproximadamente 0,2 cm de espesor, se obtuvieron
de pellas que se colocaron en un horno al vacío, marca Fischer
Cientific, tipo Isotemp Vacuum Over, Model 285ª, por un lapso de 48
horas y a una temperatura de 110°C, eliminando toda humedad
existente en el material.
Una vez determinada la temperatura de fusión 230 y 280°C de las
muestras de nylon A y B respectivamente, usando una prensa
hidráulica con elementos calefactores marca Carven Laboratory Press y
un marco de acero inoxidable de unos 0,2 cm de espesor se les dió
forma de lámina al nylon en su respectiva temperatura de fusión. Al
finalizar se templaron en agua a temperatura ambiente.
Con el fin de polarizar el colágeno y las muestras de nylon (A y B)
para observar su influencia en la deposición de HA, se procedió a
deformar dichos materiales doblándolos en el interior de una manguera
de plástico de 0,6 cm de radio interior, a dichas mangueras, se le abrió
una ventana rectangular a lo ancho de la misma que servía como marco
(ver figura 22) para garantizar el contacto directo de la muestra con el
FSC.
Figura. 22. Colágeno deformado dentro de la manguera con la ventana
rectangular. [2]
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122
3.6.1. Proceso biomimético
Para simular las condiciones corporales en las cuales ocurre la
regeneración de los huesos, se utilizó el método biomimético pero esta
vez sin incluir un catalizador. Para ello se tomó una columna de vidrio
y se sujetó a un soporte universal. En el interior de la columna se
sumergieron los sustratos de nylon y del colágeno óseo con y sin
deformación en el FSC [42,56,57,58]. Para emular la circulación
sanguínea del cuerpo, se dispuso de un vaso de precipitado que
contenía fluido fresco a temperatura controlada de 37°C y pH 7,4 en el
interior de la estufa, mediante una bomba peristáltica se garantizó la
circulación cíclica a lo largo de la columna, similar al flujo sanguíneo.
Es importante destacar que los experimentos in vitro de inmersión
dinámica en FSC, pueden simular mucho mejor las condiciones de
formación de apatitas en el cuerpo humano (siempre y cuando se
controle la velocidad) que usando fluido estático de FSC, el cual es
utilizado en la mayoría de los experimentos in vitro, [59,60]. Además
la circulación de la solución produce un suministro fresco de las sales o
de iones de la solución en el sistema evitando que estos vayan a
precipitar en el fondo del envase. [61]
Se colocó un aislante cubriendo la columna contenedora de las
muestras, evitando el intercambio de calor con el ambiente, y así
mantener la temperatura del sistema lo más cercana a la temperatura
corporal. Cada 7 días se retiraron 2 muestras del colágeno (una
deformada y sin deformar), y cada 2 semanas se extrajeron muestras
deformadas de cada nylon empleado y en la quinta semana las muestras
no deformadas y posteriormente se congelaron para su preservación.
Para observar la morfología de los compuestos depositados se
realizaron micrografías de las muestras de nylon ensayados, del
colágeno sin deformar y deformado (a tracción y a compresión)
expuesta al FSC. Las muestras de colágeno fueron cortadas
rectangularmente, liofilizadas y cubiertas con una capa de carbón. El
equipo empleado para realizar dichas micrografías fue un microscopio
electrónico de barrido marca HITACHI S2400.
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123
Todos los sustratos se caracterizaron por EDX, técnica que permite
obtener de manera semi-cuantitativa la cantidad de calcio, fósforo y
otros elementos que se hayan adherido al sustrato. Conociendo la
relación atómica de Ca/P adherida al sustrato se infiere si se ha
depositado algún tipo de apatita, en especial HA. Para ello se trabajó
con un equipo marca THERMO.
3.6.2. La piezoelectricidad en el proceso de mineralización.
En la siguiente figura se presentan dos micrografías del área de
tracción y dos del área de compresión de los sustratos del nylon A y B
sumergidos en el FSC por cinco semanas. Se puede apreciar estructuras
irregulares con superficies aparentemente desgarradas, debido al lijado
previo al que fue sometido el nylon para la remoción del aluminio.
Figura. 23. Micrografías tomadas con MEB de los sustratos
deformados y sumergidos en FSC durante 5 semanas. Nylon A: (a) área
de tensión a una resolución de 400X, (b) área en compresión; Nylon B:
(c) área de tensión, (d) área en compresión. Todas a una resolución de
1000X. Los puntos marcados (1, 2, 3 y 4) indican las zonas donde se
realizó EDX. [3]
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124
En el nylon A los sustratos sometidos al FSC por cinco semanas
presentaron la posibilidad de formaciones de fosfato monocálcico
debido a que los puntos (a2) y (b1) tuvieron una relación Ca/P cercana
a 0,5; y de fosfato cálcico anhidro o fosfato cálcico hidratado en los
puntos con relación cercana a 1,0 (b2). [32]
Las relaciones Ca/P obtenidas mediante la técnica de EDX para los
sustratos deformados del nylon B indican posible presencia de fosfato
monocálcico hidratado (Ca(H2PO4)H2O) para los puntos 2 y 5 de la
micrografía (c) y fosfato cálcico hidratado (CaHPO42H2O) ó fosfato
cálcico anhidro (CaHPO4) para los puntos 1 y 2 de la micrografía (d),
se presume la presencia de dichas apatitas según valores referenciales
(ver tabla 5). [32]
Resumiendo se observó que al deformar láminas de nylon solo se
cargan positivamente o negativamente las fibras del polímero que
quedaron sometidas a tensión, mientras que las fibras sometidas a
compresión pasan de estructura orientada en una dirección preferencial
a una estructura no ordenada, ocasionando que esta zona no se polarice,
generando este hecho que la deposición de apatita sobre la zona de
compresión sea aleatoria, como si no estuviese deformada.
Contrariamente a los ocurrido con la muestras de el colágeno óseo tipo
I deformadas, como se ve en la figura 24, sumergidas durante cuatro
semanas, presentó deposición de hidroxiapatita (relación atómica de
Ca/P =1,67) en la zona de compresión debido a la formación del dipolo
eléctrico en el colágeno que orienta las fibras del colágeno reordenado
las cargas negativas en la zona de compresión. En las zona de tensión y
en la muestras de control no hubo presencia considerable de la
hidroxiapatita.
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125
Figura. 24. MEB del colágeno sumergido en FSC durante 4 semanas:
a) muestra deformada, área de compresión, b) muestra deformada, área
en tensión, c)muestra sin deformar, zona interior y d)muestra sin
deformar, zona exterior.[1,2]
3.6.3. Estabilidad térmica del colágeno y colágeno-hidroxiapatita.
Se realizó el Análisis Térmico mediante Calorimetría Diferencial de
Barrido (DSC) para determinar la estabilidad térmica del colágeno y
del colágeno-HA, y conocer el tipo de interacción energética existente
entre la capa de apatita depositada y la del colágeno, para los cuales se
utilizaron muestras en un rango entre 5,0-7,0 ± 0,1 mg obtenidas a
partir de los materiales en estudio (muestra descalcificada en fase
inicial y sumergida en FSC por cuatro semanas). Se procedió a colocar
cada una de las muestras en cápsulas de aluminio para ser analizadas en
un equipo PERKIN-ELMER DSC-7, bajo un ambiente de nitrógeno de
alta pureza. El rango de temperaturas estudiado fue de 0 a 150°C,
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126
realizado a velocidades de calentamiento y enfriamiento de 20 y 40
°C/min. respectivamente. Antes de iniciar cada sesión de trabajo, se
calibró el equipo con muestras estándares de Indio y Hexatricontano.
El ciclo de trabajo utilizado para cada uno de los ensayos dinámicos
fue el siguiente:
A) Calentamiento controlado a 20°C/min. desde 0°C hasta 150°C.
B) Enfriamiento controlado a 40°C/min. desde 150°C hasta 0°C.
Los análisis térmicos realizados mediante DSC del colágeno que no fue
expuesto al FSC (muestra patrón), registró una endoterma cuya
temperatura de desnaturalización es de 109,73°C y una energía 985,22
J/g. El colágeno sin deformar que fue sometido a 4 semanas de
inmersión en FSC y que pudiera tener depósitos de calcio y fósforo
formados por precipitación en forma biomimética, registró una
endoterma cuya temperatura de desnaturalización es de 102,67°C y una
energía 856,07 J/g, como se puede observar en la figura 25. Lo que
sugiere que existe muy poca cantidad de compuestos en su superficie y
que las interacciones de dichos compuestos no son lo suficientemente
fuertes para modificar la estabilidad de su estructura por lo tanto, se
necesita menor cantidad de energía para romper los enlaces presentes
en las fibras de colágeno.
Figura. 25. DSC de la muestra deformada y sin deformar sumergidas
durante 4 semanas en FSC, y de la muestra patrón. [2]
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127
El colágeno deformado inmerso durante 4 semanas en FSC registró una
endoterma cuya temperatura de desnaturalización es de 113,40°C y una
energía 772,79 J/g, la cual presenta un desplazamiento de la curva de
desnaturalización (aumento), que parece indicar que existe una energía
extra que es liberada en el proceso de calentamiento. Esta energía extra
se puede adjudicar al rompimiento de nuevos enlaces; corroborando la
existencia de un depósito sólido sobre la superficie del colágeno
fuertemente enlazado con él (quimisorción). Estas interacciones son de
tipo p-n (semiconductoras) en la cual, el colágeno posee un exceso de
electrones y la hidroxiapatita un defecto de ellos y por lo tanto, se
establecen enlaces polares entre ellos. El cambio energético a 100,4°C
se puede explicar como la deposición de HA sobre la superficie
comprimida.
La disminución de la entalpía en el sustrato deformado inmerso en FSC
durante 4 semanas, indica que existe mayor orden de las moléculas de
dicho sustrato y por lo tanto una tendencia a comportarse como un
material cristalino. Anteriormente en el estudio de recubrimientos de
HA sobre compuestos orgánicos e inorgánicos se demostró que la
hidroxiapatita tiende a nuclear en materiales que presenten orden
cristalino. Este orden de las moléculas causado por una menor energía
interna se transmite a los depósitos en su superficie, generándose un
crecimiento cuasi epitaxial de dichos compuestos, que de acuerdo a los
resultados de la relación estequiométrica reportado por MEB el sustrato
con deformación inmerso en FSC durante 4 semanas probablemente
está recubierto por hidroxiapatita. Dichos depósitos producen la
disminución de la energía superficial del colágeno y aumenta la energía
por unidad de volumen, condición fundamental para que pueda ocurrir
la nucleación y consecuente recubrimiento del sustrato con dichos
cristales.
La deposición de apatitas en polímeros, al igual que en el colágeno,
obedece a la polarización del material inducida por el efecto
piezoeléctrico generado al deformar los sustratos. En el caso del
colágeno se produce una mayor deposición de dichos cristales en el
área polarizada con cargas negativas correspondientes a la zona de
compresión siguiendo la Ley de Wolff. De lo cual podemos inducir que
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128
la deposición de apatitas en el polímero, es igualmente promovida por
la formación de dipolos eléctricos, por lo cual observamos la cara
sometida a tensión cubierta por compuestos de calcio y fósforo y no así
la cara en compresión, ya que en polímeros piezoeléctricos la cara en
tesión presentaría cargas eléctricas y la cara en compresión sería
eléctricamente neutra.
IV. INVESTIGACIÓN EN DESARROLLO
La HA, como se mencionó anteriormente es producida en forma
industrial a partir de exoesqueletos coralinos y elementos químicos de
alta pureza. Métodos más confiables y de menor costo permitirán
disminuir el precio de las prótesis que la utilizan.
4.1. Proceso electrostático en la producción de Hidroxiapatita
Se procedió a la sintetización de HA por método electroquímico
totalmente controlable, a partir de FSC basado en los resultados de
experimentos anteriores.
En la realización de este estudio se fabricaron electrodos usando placas
de oro soldadas cada una con un alambre de oro 18 kilates y placas de
acero 316L soldadas con los cables de cobre, todas las placas de área 1
cm2, tubos de vidrio, para ser usados como aislantes de los cables e
hilos de oro, como se puede observar en la figura 26. Todas las placas
fueron preparadas metalográficamente. Después de fijadas las placas se
lavaron con agua destilada y secadas con etanol y aire caliente. Una
vez listos los electrodos se les midió a cada uno la continuidad eléctrica
mediante un multímetro.
4.1.1. Condiciones de electrodeposición.
Las condiciones bajo las cuales se llevo a cabo la electrodeposición en
los electrodos de oro y de acero 316L fueron las siguientes:
El tiempo de trabajo fue de 24h, la temperatura de trabajo 37°C, las
placas paralelas se encontraban a una distancia fija de 2±1 mm, se usó
el FSC como electrolito y un electrodo de referencia de calomelano
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129
saturado (ECS), por la falta de adherencia del depósito se filtró el
precipitado de la solución para cada una de las experiencias realizadas,
luego fueron secados en la estufa para ser caracterizadas.
Figura. 26. a) Diagrama del montaje de los electrodos metálicos
formando un capo eléctrico uniforme entre las placas.[5,6]
La morfología de los compuestos formados se observaron mediante
micrografías de los substratos los cuales se recubrieron con una capa de
oro. El equipo empleado para realizar dichas micrografías fue un
microscopio electrónico de barrido marca HITACHI S2400. Para
conocer la relación atómica de Ca/P del material obtenido en las placas
se trabajó con un equipo de EDX marca THERMO.
4.1.2. Campo eléctrico no uniforme.
Para obtener los valores de los potenciales a trabajar se realizaron
curvas de voltamtría cíclica (VC), [6] con las cuales se determinaron 2
valores de potencial para realizar la electrodeposición (-45 mV; +100
mV).
El campo eléctrico no uniforme se realizó con electrodo de trabajo
(oro), contraelectrodo (grafito) y electrodo de referencia (ECS). Con
los valores obtenidos de la VC se polarizó el electrodo de trabajo para
inducir las reacciones que dan inicio a la nucleación y crecimiento de la
HA.
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130
Al polarizar a -45 mV se obtuvo una deposición de color azulado en el
electrodo de grafito, contrariamente el electrodo de trabajo (placa de
Au) se obtuvo un recubrimiento de color negro cuyos análisis no
mostraron ningún valor relevante.
a)
Figura. 27. a) Micrografía del residuo recogido del electrodo de
grafito, con aumento de 200 X. b) Micrografía del recubrimiento
obtenido sobre la placa de oro a +1200 mV, con aumento de 100 X. c)
Micrografías del residuo que precipitó al fondo de la solución. A un
aumento 100 X. d) Micrografía del contraelectrodo de oro formando
campo eléctrico uniforme a 1200 mV.[6]
Los análisis de MEB y EDX realizados sobre el precipitado del
contraelectrodo, así como de la solución, mostraron aglomerados de
compuesto como se puede observar en la figura 27-a. el promedio de la
relación atómica Ca/P fue de 1,51, es muy probable que estos
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131
compuestos estén constituidos por apatitas de fosfatos de calcio, como
el fosfato tricálcico (ver tabla 5), cuya relación atómica es 1,50.
Estos sólidos obtenidos, probablemente amorfos, pueden llegar a
convertirse en cristales de hidroxiapatita si pasan por un proceso de
sustitución y adición de átomos, dados por la ligera saturación de iones
calcio y fosfato, como también existe la posibilidad que mantengan su
estructura amorfa y sean reabsorbidos por el medio. [46]
Al ver que la deposición ocurrió en el contraelectrodo de grafito, que
estaba polarizado de manera positiva con respecto al FSC, se
modificaron las condiciones del sistema, de forma tal que se realizó el
ensayo empleando el valor pico del potencial anódico, de +100 mV.
Bajo estas condiciones no ocurrió deposición visible, probablemente se
deba a que se requiere un tiempo de estudio superior a las 24 horas.
Como el eletrodo de trabajo correspondía a una aleación de oro de 18
quilates, la cual contenía cantidades no determinadas de cobre y plata,
se decidió trabajar empleando un potencial de trabajo de +1200 mV.
Este valor se estableció luego realizar una evaluación de los diagramas
de Pourbaix del oro, cobre y plata, fijando un valor de pH de 7,4.
Hubo deposición sobre la placa de oro con poca adherencia, es debido
a las reacciones presentes, sobre todo por la evolución de gases en la
intercara metal-solución. [36] Las relaciones atómicas de Ca/P fueron
0,22 y 0,55, siendo este último un valor muy cercano al compuesto de
fosfato monocálcico hidratado, cuya relación atómica es 0,50.
También, se pudo observar un aumento en la cantidad de cobre,
proveniente del sustrato, siendo éste la especie más reactiva formado
algún óxido de cobre, lo que da la coloración azulada del depósito. Es
probable que exista una competencia entre los iones de cobre Cu2+
en
la formación de algún óxido y tal vez los iones de Na2+
que pudieran
llegar a sustituir a los iones de Ca2+
, disminuyendo la posible
formación de apatitas o HA.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
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132
4.1.3. Campo eléctrico uniforme placas de Au.
Utilizando par de placas paralelas de oro a ±1200 mV como se muestra
en la figura 26 hubo deposición sobre el electrodo polarizado
positivamente de color azul claro mientras que el electrodo polarizado
negativamente estaba negro. La relación atómica Ca/P para el electrodo
negativo fue de 2,04 muy cercano al valor del fosfato tetracálcico
monóxido cuya relación atómica es 2,00. En la zona 3 (figura 27-d) la
relación Ca/P es de 1,39 la cual es muy cercana al valor del fosfato
octacálcico (1,33). Para el electrodo positivo los valores de las
relaciones atómicas fueron no significativos.
Probablemente los depósitos son compuestos que continúan
manteniendo su estructura amorfa y que pueden actuar como
iniciadores en la formación de posible HA al igual que en el caso del
campo eléctrico no uniforme. [46].
Los resultados muestran que la deposición de algún compuesto fosfato
cálcico se encuentra en la placa polarizada negativamente,
contrariamente a lo que ocurrió en los experimentos usando el
contraelectrodo de grafito, lo que nos lleva a la disyuntiva de cómo
ocurre el proceso de formación de HA.
Se conoce de estudios in vivo de los implantes que están constituidos
por cerámicas basadas en fosfatos de calcio, que sus fases estables
dependen directamente de la temperatura y de la presencia de agua. A
37ºC solamente dos fosfatos de calcio son estables en medio acuoso
como los fluidos corporales; para valores de pH menores a 4,2, la fase
estable es el fosfato dicálcico, y para pH mayores a 4,2, la fase estable
es la HA. Pero a temperaturas mayores, aparecen otras fases estables,
como el TPC y el fosfato tetracálcico cuya relaciones atómicas se
muestran en la tabla 5. Estas fases que se encuentran deshidratadas
reaccionan con el agua o con los fluidos corporales a 37ºC
convirtiéndose en HA [32,62]. Por lo tanto es posible que las fases
obtenidas por electrodeposición puedan llegar a convertirse en HA.
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133
Tabla 5. Compuestos de fosfatos de calcio que tienen uso biológico
como materiales quirúrgicos.[46]
Definición Química Fórmula Química Ca/P
Fosfato monocálcico hidratado Ca(H2PO4)H2O 0,50
Fosfato cálcico hidratado CaHPO42H2O 1,00
Fosfato cálcico anhidro CaHPO4 1,00
Fosfato octacálcico
pentahidratado
Ca8H2(PO4)5H2O 1,33
β-Fosfato Tricálcico (TPC) Ca3(PO4)2 1,50
Fosfato hidroxi pentacálcico
(HA)
Ca5(PO4)3OH 1,67
Fosfato tetracálcico monóxido Ca4O(PO4)2 2,00
Se debe tomar en cuenta que la composición del FSC va a favorecer
unas reacciones más que otras, como las siguientes [63]:
Ca2+
+ HPO4 2-
= CaHPO4 2H2O Ecuación 4
3Ca2+
+ 2PO43-
= Ca3(PO4)2 Ecuación 5
5Ca2+
+ 3PO43-
+OH- = Ca5(PO4)2 OH Ecuación 6
Es muy probable que las cargas negativas en el electrodo al igual que
en la zona de compresión en el colágeno atraen a los iones de calcio
Ca2+
presentes en la solución, que luego se enlazan con los iones
HPO42-
, HCO-3, y los OH
-y que por Ley de Coulomb se sabe que un
catión interactúa más fuertemente con los dipolos que un anión. [64].
También hay que tomar en cuenta la presencia de los iones de Cu y Ag
del substrato, los cuales influyeron en la formación de algunos óxidos,
posiblemente óxido cúprico (CuO) o hidróxido cúprico (Cu(OH)2) los
cuales son de color azul claro y óxido de plata (AgO) que es de color
negro. [65] Para corroborar este resultado y evitar la presencia de iones
de cobre y plata, se repitió el estudio de campo eléctrico uniforme pero
utilizando placas de acero 316L.
4.1.4. Campo eléctrico uniforme placas de 316L.
Para este ensayo las curvas de VC no mostraron picos anódicos ni
catódicos, como si el sistema en estudio se encontrará en la región
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134
pasiva, por ende se realizó un barrido de diferencias de potencial 1000,
750 y 650 mV.
Bajo una diferencia de potencial de 1000 mV se observó en el
electrodo de trabajo (polarizado positivamente) la formación de un
depósito blanquecino, en la figura 28-a se observa la presencia de dos
morfologías distintas para las mismas condiciones de estudio. Una de
las morfologías es similar a la de pequeños racimos porosos conectados
entre sí (punto 1), y la otra presenta la formación de racimos compactos
de mayor tamaño (puntos 2 y 3). La relación atómica Ca/P fue 0,29.
Mediante el análisis del EDX se evidenció corrosión en el acero
inoxidable 316L, ya que se observa la pérdida de dos de los elementos
principales (Fe y Cr).
Para una diferencia de potencial de 750 mV después de 24 horas, en el
electrodo de trabajo se obtuvo una relación de Ca/P en diferentes zonas
de la muestra, un promedio de 0,32 que se encuentra en la figura 28-b.
En ambos casos se presentó corrosión de las placas de acero debido a la
diferencia de potencial en ese sistema. Al igual que en el cuerpo
humano el proceso de corrosión del metal, está relacionado a la
disolución de los iones metálicos en el fluido altamente salino
formándose un complejo metal-cloruro que se disuelve en el fluido
fisiológico limitando la pasividad del metal de manera local, creándose
una zona anódica muy pequeña rodeada de una zona catódica extensa y
esto trae como consecuencia la corrosión local de manera rápida
(picadura). [66]
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
135
Figura. 28. a) Micrografía del residuo que precipitó para una
diferencia de potencial de 1000 mV. A un aumento de 5000X. b)
Micrografía del residuo que precipitó para una diferencia de potencial
de 750 mV. A un aumento de 5000X. c) Micrografía del recubrimiento
que se formo el electrodo polarizado positivamente, para una diferencia
de potencial de 650 mV y una temperatura de 38ºC. d) A 650 mV y
temperatura de 37°C. e) A 650 mV y temperatura de 36°C. Estas 3 a un
aumento de 10000X.[5]
Basado en los resultados obtenidos anteriormente se trabajó con
diferencias de potencial menores a 750 mV, para evitar la corrosión del
sistema. Además, convino considerar la influencia de la temperatura,
ya que según el grado de temperatura se obtienen morfologías
diferentes de precipitados de apatitas. Por tanto, se trabajó a una
diferencia de potencial de 650 mV constate (no hubo corrosión del
sustrato) y variación de temperaturas de 38°C, 37°C y 36°C.
Para 38ºC en el electrodo de trabajo (polarizado positivamente) se
formó una fina película blanquecina, en algunas zonas del
recubrimiento la relación de Ca/P fue 1,66 parecido al fosfato hidroxi
pentacálcico (HA), en cambio en el punto 2 de la figura 28-c se obtuvo
una relación atómica de 1,68 es por ello, que se puede afirmar que el
recubrimiento obtenido es de HA. Al comienzo y al final del montaje
se midió los potenciales con respecto al electrodo de referencia ECS,
obteniéndose que los valores finales medidos de potencial aumentaron
para ambos electrodos de trabajo haciéndolos más nobles y por ende
con menor tendencia a corroerse, en la figura 28-c, se observa que la
morfología del recubrimiento es de partículas globulares aglomeradas
con pequeños cristales con aristas definidas lo que sugiere una alta
velocidad de nucleación, la formación de nuevos núcleos se da
preferentemente en las partículas de apatita ya formadas, para obtener
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136
una morfología porosa, ramificada y de trazas muy finas, similar a la
del hueso humano.
Para 37ºC los potenciales finales de los electrodos de trabajo y
contraelectrodo con respecto al electrodo de referencia disminuyeron
haciéndolos menos nobles, es decir, que están más propensos a
corroerse, ya que el potencial negativo indica la disposición de ceder
electrones, lo cual favorece la corrosión electroquímica. En la figura
28-d se puede observar la formación de núcleos de fosfato de calcio de
morfología porosa y uniforme, por ende se observa una estructura
densa y compacta. La relación de Ca/P (1,6), se aproxima a la del
fosfato hidroxi pentacálcico.
Para 36ºC el potencial del electrodo de trabajo y del contraelectrodo
disminuyeron al final del proceso presentando menor tendencia a
corroerse, ya que los electrodos se hicieron más nobles. Sin embargo
para futuros estudios se sabe que las reacciones que ocurren en la
superficie del metal al estar en contacto con el medio específico pueden
modificar radicalmente su “nobleza”. [66]
A partir de la figura 28-e se observa que la morfología del
recubrimiento es de partículas esferoidales (ovoides) aglomeradas,
porosas y ramificadas, una estructura densa y compacta. La formación
de este tipo de microestructura pudo deberse a que la diferencia de
energía libre entre el líquido y el sólido era muy pequeña para reducir
el tamaño crítico del núcleo, lo cual contribuyó a que sólo se formaran
embriones. En el punto 1 de la micrografía (zona grisácea) se tiene la
relación de Ca/P de 1,65, sin embargo en el punto 2 (zona blanca)
también se muestra un valor cercano 1,71, esta relación de Ca/P
obtenida permite suponer que el depósito formado fue de fosfato
hidroxi pentacálcico, es decir, hidroxiapatita (Ca5(PO4)3OH).
La influencia de la diferencia de potencial aplicada a un par de placas
paralelas de acero inoxidable 316L en la formación de HA demuestra
que a valores de potenciales mayores a 750 mV el electrodo de trabajo
se corroe. Mientras que a una diferencia de potencial de 650 mV el
electrodo de trabajo no se corroe, y además según la temperatura a la
que se trabaje se obtiene en menor o mayor proporción fosfato cálcico
hidratado.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
137
La mejor formación de HA sobre el electrodo de trabajo de acero
inoxidable 316L fue probablemente producto de a una diferencia de
potencial de 650 mV y temperatura de 38°C. Estos resultados son
atractivos para producir recubrimientos de HA sobre metales.
Según Zhu et al. [63] altos valores de pH (7,6) en la solución de FSC
parece favorecer la reacción de formación de HA (ecuación 3),
reportando la disminución de la solubilidad de HA cuando aumenta la
temperatura es probable que este pequeño cambio de temperatura haya
modificado el pH entre el FSC y los electrodos de acero, promoviendo
la formación de HA.
La diferencia principal entre los experimentos del campo eléctrico no
uniforme y uniforme, es la forma del campo eléctrico formado como se
puede ver en la figura 29 se muestra una representación de las líneas de
campo eléctrico en ambos casos; en el primer caso la deposición
probablemente se deba a la atracción electrostática de los iones sobre
una superficie completamente polarizada, donde los iones de fosfato se
sintieron atraídos por la placa. En cambio en el par de placas paralelas
el campo eléctrico formado es uniforme, generando un dipolo que
orienta a los iones en la solución.
Figura. 29. a) Muestra las líneas de campo eléctrico producido por un
cilindro y una placa conductora cargados de manera opuesta. b) Se
muestra el patrón de dos placas paralelas conductoras cargadas de
manera opuestas [64].
Los precipitados de apatita obtenidos sobre las placas de acero 316L
siempre se depositaron sobre el electrodo de trabajo conectado al polo
positivo, contrariamente a lo obtenido con las placas de oro, esto
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138
pudiera deberse a errores experimentales y a los productos formados
por los iones de cobre y plata presentes en las placas de oro.
Este estudio comprueba que la acción electroquímica producida por los
dipolos generados por un par de placas paralelas pueden simular la
función de ser fuente de crecimiento inicial de HA sobre un sustrato.
Estos estudios abarcan la oseointegración de los implantes para evitar
que el cuerpo los rechace, tratando de buscar una manera económica de
fabricar apatitas para recubrir implantes.
En el área de regeneración de los huesos, los materiales piezoeléctricos
de base polimérica no biodegradables como el PVDF (poli-fluoruro de
vinilideno) están siendo objeto de gran interés, ya que poseen
numerosas características atractivas para múltiples aplicaciones; su
baja densidad conllevan a productos ligeros, los procesos de
fabricación en serie permiten obtener con rapidez piezas baratas y son
materiales generalmente flexibles y resistentes a la fractura. Por otro
lado, pueden emplearse en la obtención de piezas con geometrías
complejas y sus propiedades pueden diseñarse o modificarse con el
empleo de aditivos, para cubrir un rango de requisitos muy amplio. Por
las razones anteriores el PVDF es motivo de las siguientes
investigaciones. [67,68]
4.2. Influencia de la polarización del PVDF en la orientación de
osteoblastos
El PVDF es un polímero semicristalino, con excelentes propiedades
mecánicas y muy buena resistencia química [69]. Es el polímero
piezoeléctrico por excelencia. El efecto piezoeléctrico del PVDF fue
descubierto por Kawai en 1969, consiguiendo que películas delgadas
orientadas de este material tuvieran un coeficiente piezoeléctrico de 6 a
7 pCN, un valor aproximadamente diez veces mayor que el obtenido
para otros polímeros.
La piezoelectricidad del PVDF se debe a la orientación de los átomos
de hidrógeno y flúor a lados opuestos de la cadena al ser sometido a un
esfuerzo de tracción. Esta orientación produce una diferencia de
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139
potencial, la que a su vez produce un campo eléctrico. Este proceso se
muestra de forma esquemática en la figura 30.
Figura. 30. Efecto piezoeléctrico directo en el PDVF.
Fuente: http://www.physics.montana.edu/eam/polymers/piezopoly.htm.
Abril 2010.
En la realización de este estudio se usaron láminas de PVDF y cultivo
celular. Las muestras de PVDF utilizadas fueron obtenidas mediante
deformación en caliente. Una lámina de 50x50 cm de PVDF fue
cortada en tiras de 20 mm mediante una sierra de mesa. Para producir
la orientación del material se sujetaron los extremos de una lámina y se
procedió estirarla sobre un mechero para propiciar el reblandecimiento
del polímero. El material fue estirado hasta obtener una cinta de
aproximadamente 0,5 mm de espesor y 6,0 mm de ancho y fue cortada
en secciones de 30 mm. Luego se ataron los extremos de cada cinta de
polímero con hilo de nylon, de manera que se produjera un arco de
aproximadamente 5 mm de radio, emulando a las muestras hechas con
colágeno óseo.
Se corroboró que la dependencia de la deposición de HA con la
piezoelectricidad está debidamente comprobada y se procedió estudiar
sus defectos sobre células óseas (osteoblastos).
4.2.1. Medios de cultivo.
Las láminas deformadas de PVDF, previamente irradiadas con una
dosis de 25 kGy para esterilizarlas, se colocaron en una placa de
cultivo, dentro de la campana de esterilidad, como se muestra en la
figura 31. El procedimiento seguido en la obtención de células óseas
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
140
fue el descrito por Noris-Suarez et al. [70] Una vez posicionadas las
muestras, se les puso en contacto con una suspensión de 5x104
células/ml de osteoblastos.
Con el fin de estudiar tanto la adherencia de osteoblastos como la
capacidad de biomineralizar por parte de las células óseas sobre la
superficie de los PVDF, se realizaron dos cultivos independientes;
como control positivo de adhesión se utilizó PCL, el cual es un
polímero biodegradable utilizado en andamios para la regeneración de
tejidos.
4.2.2. Cultivo para determinar adhesión.
En un plato de cultivo se colocaron 4 muestras deformadas de PVDF y
4 muestras deformadas de PCL, (ver figura 31) en presencia de la
suspensión celular. En otro plato se colocó una muestra deformada de
cada polímero como control (con medio de cultivo complementado).
Ambos platos fueron incubados a 37°C, por un periodo de 16 horas,
95% de humedad relativa y una concentración de CO2 del 5%.
Una vez transcurrido el tiempo de incubación, se extrajo
cuidadosamente el medio de cultivo de cada plato, y se procedió a lavar
las muestras con una solución de bufferfosfato salino (PBS por sus
siglas en inglés) para eliminar el medio. Por último, las muestras
fueron congeladas a -70°C, para su posterior análisis.
Figura. 31. Montaje de las muestras deformadas de PVDF en el medio
de cultivo. Adhesión Celular Cy-Quant (Invitrogen).[4]
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
141
Para determinar la adhesión de osteoblastos el procedimiento seguido
fue el descrito por Noris-Suarez et al. [71] Se realizó el ensayo del kit
comercial Cy-Quant, que mide la fluorescencia, de cada zona estudiada
de las muestras de PVDF (tracción, compresión y sin deformar). La
fluorescencia fue determinada empleando un equipo GENios de Tecan
con longitudes de onda de 485 nm para la excitación y 535 nm para la
emisión. Del ensayo de adhesión (16 horas de incubación) con Cy-
Quant de Invitrogen en las muestras de PVDF estudiadas, presenta una
tendencia a incentivar la adhesión celular por parte de la zona a
tracción del PVDF.
Una posible fuente de error en este experimento es la fluorescencia que
pueda emitir el polímero por sí solo, la cual interferiría con la
fluorescencia emitida por las células. Además, podría producirse una
interacción química entre el polímero y el buffer que impida la correcta
penetración de dicha sustancia al interior de las células, trayendo como
consecuencia un error en la medición de la emisión.
4.2.3. Tratamiento para los cultivos e inducir mineralización.
En un plato de cultivo se colocaron 5 muestras deformadas de PVDF.
A cada sección de los platos fue agregado 10 ml de medio de cultivo
con osteoblastos, y luego fueron introducidos en la incubadora, a las
mismas condiciones que el cultivo del procedimiento anterior.
A las 24 horas de cultivo, a fin de garantizar que las células se hubieran
adherido, se inició el proceso de diferenciación celular con el medio
complementado tal como se fue descrito arriba, más los siguientes
compuestos, los cuales inducen la diferenciación:
- 1x10-7
M de dexametasona (DXM).
- 10 mM de beta-glicerofosfato (β-GP).
- 50 mg/ml de ácido arcórbico (AcA).
Se cambió el medio de cultivo con los factores mencionados a los 4, 8
y 11 días. A los 14 días se retiró el medio y las muestras poliméricas
fueron caracterizadas para evaluar la posible biomineralización
mediante la tinción con rojo de alizarina, MO y MEB.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
142
Con rojo de alizarina se obtuvo cualitativamente la deposición de
minerales (HA) en las muestras de PVDF expuestas a diferentes
condiciones: en medio de cultivo con osteoblastos, en medio de cultivo
sin osteoblastos, sin exponer a medio de cultivo, para detalles ver
referencia [4].
Al realizar la prueba con rojo de alizarina (colorante que se fija al
calcio), se observó una coloración rojiza en la zona exterior convexa de
la muestra, y principalmente en la zona de mayor deformación en la
muestra de PVDF que fue expuesta a un cultivo con osteoblastos
durante 14 días tratados con dexametasona para inducir el proceso de
diferenciación y biomineralización. Mientras que las otras dos muestras
(expuestas solo a condiciones de cultivo libre de células y las no
tratadas), no presentaron coloración. La presencia de calcio en la
superficie del material puede provenir del calcio que se encuentra
naturalmente dentro de las células.
Mediante MO se observa en la figura 32-a, la zona a tracción de la
superficie del PVDF presenta colonias celulares, a diferencia de la zona
sin deformar 32-b, la cual tiene una superficie totalmente limpia. Por lo
tanto se evidencia la preferencia de los osteoblastos hacia una zona
específica del material, debido a que en dicha zona se produce un
efecto piezoeléctrico. También se observa el desarrollo de dichas
células, ya que además de adherirse a la superficie del polímero,
pudieron diferenciarse, crecer y reproducirse hasta formar una
membrana celular.
Comparando con diferentes espesores de las cintas de PVDF, la cinta
más delgada presenta una menor coloración, mientras que la más
gruesa presenta una coloración más intensa, debido al esfuerzo
requerido para producir una deformación constante. Al aplicar un
mayor esfuerzo, el campo eléctrico producido por el efecto
piezoeléctrico se incrementa, orientando mejor la adhesión de
osteoblastos. Esto último trae como consecuencia que se observe una
mayor actividad de proliferación y posible diferenciación de dichas
células en la superficie del material.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
143
Figura. 32. Fotografía de la superficie del PVDF luego de 14 días en
cultivo a 200X. a) Superficie de la zona a tracción. b) Superficie de la
zona sin deformar.[4]
Para realizar MEB y EDX se siguió el procedimiento descrito en [4].
Se observaron partículas en la figura 33-a pueden corresponder a
osteoblastos retraídos (muertos), porque la mayoría de los elementos
observados pertenecen a sales presentes en el interior de este tipo de
células, y el nitrógeno corresponde a los compuestos orgánicos que
forman parte de ella (como ADN). La retracción de las células pudo
producirse debido a un inadecuado proceso de fijación o una mala
manipulación de las muestras.
Al observar la zona no deformada del PVDF (figura 33-b) se
consiguieron partículas similares a las de la zona a tracción, con la
misma composición, pero en menor cantidad y de menor tamaño
(alrededor de 15 µm). Estas partículas también pueden corresponder a
osteoblastos orientados por el efecto piezoeléctrico del material, ya que
la zona que se tomó como no deformada, podría haber estado sometida
a una ligera tensión si la cinta no era lo suficientemente delgada. En
este caso el potencial eléctrico producido es mucho menor al de la zona
deformada por tracción, por lo cual no es una superficie preferencial de
adhesión.
Aunque se pudo producir adhesión en las zonas laterales de las cintas.
En la zona a compresión no se observaron las partículas presentes en
las zonas anteriores, únicamente se pudo apreciar una región con una
superficie muy irregular, como se muestra en la figura 33-c. En
ninguna de las muestras analizadas mediante EDX se observó fósforo
acompañando de calcio, lo cual significa que no se produjo deposición
de hidroxiapatita (mineralización). Esto quiere decir que el calcio
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
144
detectado con rojo de alizarina corresponde únicamente al que se
encuentra naturalmente en el interior de las células. Esto pudo deberse
a la poca cantidad en que se encontraban las células inhibió el proceso
de mineralización, aunque el desarrollo de dichas células fue completo.
También podría deberse a un tiempo de cultivo menor al necesario.
Figura. 33. a) Micrografía de PVDF en la zona a tracción a 300X. b)
Micrografía de PVDF en la zona no deformada a 600X. c) Micrografías
de PVDF en la zona a compresión a 800X.[4]
4.2.4. Polaroscopia.
Para determinar el grado de polarización del PVDF, se utilizó un
polaroscopio óptico Photolastic Inc 082 de Chapman Laboratorios y se
observó por birrefringencia la cinta orientada, láminas obtenidas por
compresión y la cinta orientada obtenida por la deformación similar
utilizada en los cultivos. Siguiendo el procedimiento establecido en la
norma ASTM D-4093-95 [72], se observó y fotografió las muestras
con Cámara digital EXZ1000 de Casio a contraluz.
La polaroscopía mostró distintas secuencia de colores en las dos cintas
orientadas de PVDF siendo estos más intensos en la muestra
deformada, indicando la existencia de birrefringencia, o índices de
refracción distintos en dos direcciones diferentes del material. En la
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
145
lámina no orientada no presentó ningún color.
En polímeros, el fenómeno de birrefringencia se produce debido a una
anisotropía en su estructura molecular, la cual puede deberse a la
presencia de estructuras cristalinas o la existencia de regiones
altamente orientadas [72]. En el caso de las muestras orientadas,
coexisten las dos causas mencionadas, ya que el PVDF posee un alto
grado de cristalinidad [69], y el proceso empleado en su obtención, le
otorgó una alta orientación. Las cintas de PVDF analizadas poseen una
alta orientación molecular originada en el proceso de deformación,
probablemente causando un cambio en la estructura cristalina de dicho
material, haciéndolo pasar de la fase α a una fase β con propiedades
piezoeléctricas.
4.2.5. Cristalinidad.
Con el fin de verificar si se obtuvo una fase cristalina con propiedades
piezoeléctricas, se procedió a realizar la difracción de rayos X 30 KV y
20 mA (600 W). (Difractómetro de Rayos X PM 9920/03 de Philips)
de dos muestras de PVDF: una lámina no orientada y una cinta
orientada.
En el difractograma de la figura 32 se puede observar un pico alrededor
de 80° únicamente en la muestra orientada. Este pico indica la
presencia de un plano cristalográfico con índices de Miller [2 0 0],
característicos de las fases piezoeléctricas β y γ del PVDF. Debido a las
condiciones de obtención de la muestra (orientación por tracción), este
plano pertenece a una celda cristalina tipo β [72]. El pico observado a
20° corresponde a la difracción de los planos con índices [1 1 0], el
pico correspondiente al polímero no orientado (curva azul) es de mayor
intensidad que el orientado (curva roja), lo cual se debe a que la
densidad de la celda cristalina de la fase α es mayor que la de la fase β
[69,73]. Esto significa que los planos [1 1 0] en la fase α se encuentran
más empaquetados que en la fase β, produciendo una mayor difracción.
Resumiendo el PVDF orientado, presenta una estructura cristalina en
fase β. Por esta razón, se espera que presente propiedades
piezoeléctricas al ser deformado.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
146
Figura. 34. Difractogramas de PVDF orientado (rojo) y no orientado
(azul).[4]
Se puede decir que existe una ligera tendencia por parte de la zona a
tracción del PVDF a incentivar la adhesión celular, observándose
colonias celulares únicamente en la zona a tracción del material. Sin
embargo no hubo un proceso de biomineralización por parte de los
osteoblastos.
El efecto piezoeléctrico del PVDF sí posee una gran influencia en la
orientación de los osteoblastos. Aunque, no se produjo formación de
HA, lo cual pudo deberse a la existencia de un número reducido de
células o un período de incubación menor al necesario.
Una vez conocidas las influencias del PVDF deformado en la adhesión
celular, se está determinando el proceso de calcificación en el PVDF
sin participación de osteoblastos a través del método biomimético. En
estos ensayos se deformará longitudinalmente el PVDF a diferentes
velocidades de manera controlada, además se le aplicará una
deformación transversal tal que las láminas queden dobladas en forma
de “U” cerrada en los extremos. Estas muestras serán sumergidas en
FSC a fin de verificar la capacidad de mineralizar por efecto
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
147
piezoeléctrico del PVDF, determinar el lugar preferencial de la
deposición de HA en el PVDF deformado transversalmente y analizar
si la variación en la velocidad de deformación de las muestras influye
en la deposición de HA.
V. SUMARIO Y CONCLUSIONES
En los últimos 10 años hemos venido desarrollando la optimización de
diseño, materiales y recubrimientos para extender la vida útil de
prótesis total de cadera desde la unión de acetábulo y cabeza de fémur
hasta su vástago. Se estudió el diseño y dimensión de la cabeza del
fémur y el acetábulo, se realizaron cuatro modelos diferentes, dos
diseños de intercara cavidad/cono y los materiales cerámicos para los
mismos. Obteniéndose los mapas de concentración de esfuerzos que
muestran la influencia de la profundidad del agujero en el diseño de la
cabeza del fémur, recomendando que para cirugías se seleccione
componentes que permiten la total inserción del vástago dentro de la
cabeza del fémur ya que así el esfuerzo concentrado es mínimo.
Mediante el programa de análisis de elementos finitos no lineales se
diseñó la geometría del acetábulo para la transferencia de esfuerzos en
la relación cabeza de fémur y acetábulo en materiales cerámicos. Se
modelaron tres conjuntos de componentes de un reemplazo total de
cadera, con un desplazamiento desde el centro de la cabeza del fémur y
el acetábulo. Se calculó el esfuerzo de Von Mises usando una carga
aplicada desde el vástago. Los valores más bajos de esfuerzo se
encontraron en el caso donde el acetábulo estuvo localizado a 1,5 mm
por debajo del centro de la cabeza del fémur (ver figura 2), con un
ángulo de 150º de posición del acetábulo y circonia como material.
Se realizó una simulación de un vástago de fémur canino relleno con
polímero (PAEK) para evitar el escudamiento de esfuerzos en
Reemplazo Total de Cadera mediante un modelo biomecánico de la
articulación coxofemoral canina y el análisis de esfuerzos mediante
elementos finitos. Se obtuvo reducción de peso del implante en un
66,5%.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
148
Para completar el estudio del diseño del vástago se buscó la
optimización de la aleación TiAl. Se utilizó el proceso triboquímico
agregando vanadio como elemento aleante, el cual genera nuevas
microestructuras y mejores propiedades en la aleación Ti6Al4V. Se
obtuvo fase amorfa en los polvos, reducción de los granos a niveles
nanométricos (5 nm) y aumento de la microdureza con el recocido.
Mejorando las propiedades mecánicas para la aleación de estudio y su
posible aplicación como el componente metálico de implantes de fémur
más liviano que los encontrados en el mercado.
Tomando en cuenta las propiedades de los materiales se realizaron
varios estudios tribológicos, mecánicos y microestructurales de los
compuestos Al2O3/TiO2, Al2O3/TiC, Al2O3/TiO2/SiC y
Al2O3/TiO2/ZrO2 con el objetivo de encontrar la composición óptima
para realizar componentes de prótesis de cadera. Para llevar a cabo este
estudio se usaron diferentes compuestos de alta pureza como materia
prima para la elaboración de discos, se variaron las composiciones y se
estudiaron las propiedades de cada uno, escogiendo en cada caso el
mejor compuesto y la mejor condición.
Como el estudio tribológico de los nuevos materiales propuestos para
realizar componentes de cadera, es una parte muy importante se realizó
el diseño de un sistema mecánico que reproduce los movimientos y
cargas aplicadas a la articulación coxofemoral durante el ciclo normal
de caminata, que posee las características principales de los
simuladores existentes pero con la versatilidad de ensayar distintos
pares tribológicos cumpliendo con estándares internacionales.
Continuando con el estudio de recubrimientos cerámicos sobre
componentes metálicos y polímericos que son parte de este estudio de
prótesis de cadera, se utilizó como substratos acero inoxidable (316L),
PMMA; probetas sinterizadas de HA y CaCO3, utilizando vidrios como
agente catalizador en el método biomimético con soluciones de FSC y
1,5 FSC. Se logró la deposición de HA cristalina sobre al acero 316L y
las probetas sinterizadas a excepción del PMMA que presentó
recubrimiento amorfo. Los depósitos generados sobre las probetas
sinterizadas produjeron materiales biocompatibles y biofuncionales
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
149
para aplicaciones con bajas cargas, mientras que el recubrimiento
generado en el PMMA produjo un material bioreabsorbible.
Para comprender el proceso de deposición de HA como fenómeno
fisico-químico se llevó a cabo la polarización del colágeno y las
muestras de nylon (A y B) en FSC bajo condiciones similares del
cuerpo humano para observar la influencia de la piezoelectricidad en la
deposición de HA. Demostrando que el colágeno cumple con la ley de
Wolff, al depositarse HA en la zona a compresión. Utilizando láminas
de PVDF polarizado en un cultivo celular de osteoblastos, éstos fueron
orientados a la zona de tracción del polímero, demostrando la
influencia de la piezoelectricidad en la orientación de las células
regeneradoras de hueso.
Es cuestionable la creencia que la regeneración ósea sea un proceso
netamente biológico, debido a los resultados obtenidos eliminando toda
fuente biológica en nuestros estudios. Se prueba que existe un
fenómeno electroquímico activado por la piezoelectricidad del
colágeno cuyo dipolo eléctrico influye en la deposición de las
apatitas.[1] Sin embargo las actividades de los osteoblastos es motivada
igualmente por los dipolos participando en el crecimiento óseo, ya sea
por la existencia de HA precursora sobre la superficie del material y/o
por la polarización del mismo creando intercaras sólido-fluido que
pudieran enviarles mensajes a otros osteoblástos para que realicen su
función constructiva.[32]
La obtención de HA es costosa y nos hemos propuesto buscar
alternativas para su producción mediante el proceso electrostático por
las ventajas de este método. Se realizó la electrodeposición de HA bajo
un campo eléctrico, con electrodos de metal inerte y utilizando como
electrolito el FSC en condiciones ambientales similares a las del cuerpo
humano y se obtuvo el potencial y la temperatura óptima para formar
apatitas.
Estos resultados son promisorios para estimular el crecimiento de
material óseo en pacientes con prótesis total de cadera y abre una
puerta a futuras investigaciones y a la aplicación de estos estudios
contribuyendo a mejorar la salud pública aumentado el tiempo de vida
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
150
útil de los implantes de cadera de pacientes jóvenes y quizás
controlando parcialmente la osteoporosis.
VI. AGRADECIMIENTOS
Deseo agradecer, primeramente a mis alumnos Angélica Gómez,
Jessica De Abreu, Vanessa Gutiérrez, Nakary Medina, Sara González,
Gabriela Perdomo y exalumnos Ana Marina Ferreira, Carlos Morillo,
Santiago Visbal, Daniel Carrillo, Janeth Varela, María del Carmen
Parco, Mayda Díaz, Claudia Vega, Carol Shattner, Maritza Vásquez,
Gisela Márquez, Melba Navarro, que juiciosamente llevaron a cabo la
mayor parte de la experimentacion, enriquecieron con su creatividad
mis ideas, produciendo soluciones nuevas y a mis jóvenes colegas
Karem Noris-Suarez, José Luis Feijoo, Carmen Müller, Alejandro
Müller, Adalberto Rosales, Armando Caballero, Nery Suarez, María
Cristina Hernández y Esteban Barrios que pacientemente afrontaron los
problemas nuevos planteados en estas investigaciones, mantuvieron su
fe en los resultados, colaboraron en la guía de los estudiantes y
aportaron valiosas ideas. A los técnicos de nuestros laboratorios
(microscopía, polímeros, mecánica y biología) y los laboratorios de
microscopía de la Universidad Central de Venezuela (Facultad de
Metalurgia) y del IUT, por su consecuente apoyo, a mi colaborador
extranjero Dr. S. W. Lee, sin quien muchos experimentos no se
hubieran realizado. Al Decanato de Investigaciones y al PPI, por su
apoyo económico y moral.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Noris-Suárez K., Lira-Olivares J., Ferreira A., Feijoo J., Graterol
A., Lee S. Electrochemical Influence of Collagen Piezoelectric
Effect in Bone Healing. Materials Science Forum, 2007; 544-545:
981-984.
[2] Ferreira A. Determinar la influencia de la piezoelectricidad del
colágeno óseo en la deposición de hidroxiapatita. Universidad
Simón Bolívar, Proyecto de Grado, 2006. Bajo la tutoría de Lira-
Olivares J.
[3] Medina N. Influencia del efecto piezoeléctrico de polímeros
termoplásticos y colágeno óseo sobre la deposición de
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
151
hidroxiapatita. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de Grado,
2008. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[4] Gutiérrez V. Influencia de la polarización del PVDF en la
orientación de osteoblastos. Universidad Simón Bolívar, Proyecto
de Grado, 2008. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[5] De Abreu J. Diseño de un método electroquímico para la
deposición de hidroxiapatita sobre implantes biomédicos.
Universidad Simón Bolívar, Proyecto de Grado, 2008. Bajo la
tutoría de Lira-Olivares J.
[6] Gómez A. Efectos Eléctricos Sobre el Crecimiento Óseo.
Universidad Simón Bolívar, Proyecto de Grado, 2007. Bajo la
tutoría de Lira-Olivares J.
[7] Howell J., Blunt L., Doyle C., Hooper R., Lee A., Ling R. In Vivo
Surface Wear Mechanisms of Femoral Components of Cemented
Total Hip Arthroplasties. The Influence of Wear Mechanism on
Clinical Outcome. The Journal of Arthroplasty, 2004; 19(1): 88-
101.
[8] Carrillo D., Lee S., Lira-Olivares J. Influence of the Cup`s Edge
Geometry on the Transferred Stresses to the Ball/Cup Interface in
all Ceramics THR. Materials Science Forum, 2006; 510-511: 778-
781.
[9] Carrillo D., Lee S., Kang D., Lira-Olivares J. Influence of the Ball
Diameter, Material and Taper Design on Transferred Stresses of
Ceramic THR. Materials Science Forum, 2007; 544-545: 375-378.
[10] Valentí J., Del Río J., Amillo S. Case Report: Catastrophic Wear
in a Metal-On-Ceramic Total Hip Arthroplasty. The Journal of
Arthroplasty, 2007; 22(6): 920-922.
[11] Sumner D., Turner T., Igloria R., Urban R., Galante J. Funtional
adaptation and ingrowth of bone vary as a funtion of hip implant
stiffness. J. Biomech, 1998; 31: 909-917.
[12] Carrillo D., Lira-Olivares J., Belisario M., Müller-Karger C.
Computarized simulations of a hollow polymer-filled canine
femoral stem designed to avoid stressshielding. Congreso Aachen
Colloquium on Biomaterials, Alemania, 2003.
[13] Morales J., Raya A., Ruiz P. Displasia de Cadera. En Anatomía
Aplicada de pequeños animales, Extraído en noviembre 2003, del
sitio Web de Universidad de Córdoba:
http://www.uco.es/organiza/departamentos/anatomia-y-anat-
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
152
patologica/peques/disp_cad.htm.
[14] Restrepo N. Mini-incisión en artroplastia total de cadera con vs.
sin exovac: estudio experimental controlado, aleatorizado doble
ciego. Revista Colombiana de Ortopedia y Traumatología., 2007;
21(2):83-93.
[15] Weinans H., Sumner D., Igloria R., Natarajan R. Sensitivity of
periprosthetic stressshielding to load and the bone density-
modulus relationship in subject-specific finite element models. J.
Biomech., 2000; 33: 809-817.
[16] Amerio A., Froes F., Gonzalez L., Lira-Olivares J.
Transformaciones Microestructurales Durante la Aleación
Mecánica del polvo Pre-Aleado Ti6Al4V. Revista de la Facultad
de Ingenierías de la Universidad Central de Venezuela, 1998; 13:
7-14.
[17] Dieter G. Mechanical Metalurgy. Mc Graw Hill, 1976.
[18] Froes F., Suryanarayana C., Bhaduri B. Grain boundaries in
metallic materials. Congreso “Materials Processing and Desig
trough Better Control of Grain Boundary Properties”, Japón,
1992.
[19] Morillo C., Visbal S., Lee S., Carrillo D., J. Lira-Olivares.
Tribological Analysis of Al2O3/TiO2/ZrO2 Nanocomposites as an
Alternative for THR Materials. Materials Science Forum, 2006;
510-511: 838-841.
[20] Morillo C., Lee S., Kim S., Sekino T., Niihara K., Hockey B., J.
Lira-Olivares. Tribological and microstructural analysis of
Al2O3/TiO2 nanocomposites to use in the femoral head of hip
replacement. Wear, 2003; 255: 1040-1044.
[21] Visbal S., Morillo C., Lee S., Lira-Olivares J. Microstructure and
Wear Properties of Al2O3/TiO2 Nanocomposites. Materials
Science Forum, 2003; 439: 79-84.
[22] Visbal S., Sekino T., Niihara K., Lee S., Moon B., Lira-Olivares J.
Mechanical Properties of Al2O3-TiO2-SiC Nanocomposites for the
Femoral Head of Hip Joint Replacement. Materials Science
Forum, 2005; 486-487: 197-200.
[23] Márquez G. Caracterización de una cerámica (Al2O3-TiC) para
prótesis de cadera. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de
Grado, 2003. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[24] Vega C. Recubrimientos de vidrios bioactivos sobre sustrato de
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
153
alúmina. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de Grado, 2004.
Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[25] Oashi M., Kusaka J., Ikeuchi K. The effect of UHMWPE wear
debris for lubrication. Research Center for Biomedical
Engineering, 1998; 19: 673-682.
[26] Wrigth T., Goodman S. Implant wear in total joint replacements:
Clinical and Biological issues, materials and design
considerations. American Academy of Ortopedics surgeons, 2001:
137-140.
[27] Lawn B. Erosion and Wear Ceramics. Congreso Proceedings of
Conference on Wear—Principles and Prevention, Sydney, 1980.
[28] Morillo C., Sawae Y., Murakami T. Tribological Characteristics
of Al2O3 Nanocomposites for Joint Prostheses. Journal of
Biomechanical Science and Engineering, 2008; 3(3): 356-367.
[29] Barrios I., Schattner C., Vásquez M. Bioactividad de vidrios
modificados del sistema Na2O-CaO-SiO2-P2O5. Revista
Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 2001; 21(2): 90-95.
[30] Kokubo T., Tajkadama H., Hashimoto M., Mizuno M., Ishikawa
K. Newly Improved Simulated Body Fluid. Key Engineering
Materials, 2004; 254-256: 115-118.
[31] Narváez Y., Curiel M. Diseño de un simulador de cadera para
estudios tribológicos. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de
Grado, 2004. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[32] Varela J. Recubrimientos de hidroxiapatita sobre substratos
orgánicos e inorgánicos. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de
Grado, 1998. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[33] Gómez J., Ortega N., Villareal E., Guerrero H. Visualización
cristalográfica de la hidroxiapatita. Ingenierías, 2004; 7(24): 46-
50.
[34] Gómez J., Clemente R. Técnicas de precipitación como
alternativa a la tecnología de recubrimientos con hidroxiapatita
mediante plasma spray. Revista latinoamericana de metalurgia y
materiales, 2000; 20(1): 30-38.
[35] Wei M., Ruys A. Precipitation of hydroxyapatite nanoparticle of
precipitation method on electrophoretic deposition. Journal of
Materials Science, 2005;16: 319-324.
[36] Manso M., Jimenéz C. Electrodeposition of Hydroxyapatite
coatings in basic conditions. Biomaterials, 2000; 21: 1755-1761.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
154
[37] Valera J., Parco M., Poirier T., Di Giampaolo A., Lira-Olivares J.
Recubrimientos Biocompatibles para implantes Óseos: nuevos
procesos asequibles. Cuaderno Cerámicos & Vítreos, 1999; 8: 46-
47.
[38] Lira-Olivares J. Handbook of metallurgical process design.
Marcel Dekker, 2003.
[39] Li Z., Wang P. Preparation of nanosized hydroxyapatite particles
at low temperatures. Journal of Materials Science, 2005; 40:
6589-6591.
[40] Martínez C., Martínez A., Romero J. Formación de hidroxiapatita
sobre una superficie polimérica por un método biomimético.
Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica, 2000; 21(4): 137-141.
[41] Baker K., Anderson M., Oehlke S., Astashkina A., Haikio D.,
Drelich J., Donahue S. Grow, characterization and
biocompatibility of bone-like calcium phosphate layers
biomimetically deposited on metallic substrata. Materials Science
& Engineering C, 2006; 26: 1351-1360.
[42] Kokubo T., Tajkadama H. How useful is SBF in predicting in vivo
bone bioactivity?. Biomaterials, 2006; 27: 2907-2915.
[43] Parco M. Recubrimiento de Hidroxiapatita sobre un substrato
poroso de circoniacalcia. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de
Grado, 1998. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[44] Diaz-Martinez M., Noris-Suarez K., Ferreira A., Bello A., Feijoo
J., Lira-Olivares J. Cellular Adhesion Induced by Piezoelectric
Effect on Deformed Collagen. Spine: Affiliated Society Meeting
Abstracts. Cervical Spine Research Society, 2007: 191 192.
[45] Noris-Suárez K., Lira-Olivares J., Ferreira A., Feijoo J. Influencia
de la piezoelectricidad en la deposición de hidroxiapatita en
colágeno tipo I óseo. Rev. Iberoam. Polim., 2008; 9(3): 303-306.
[46] Ravaglioli A., Krajewski A. Bioceramics. Chapmman & Hall,
1992.
[47] Wang T., Feng Z., Song Y., Chen X. Piezoelectric properties of
human dentin and some influencing factors. Dental Materials,
2007; 23: 450-453.
[48] Marino A., Spadaro J., Fukada E., Kahn L., Becker R.
Piezoelectricity in Collagen Films. Calcif. Tissue Int, 1980; 31:
257-259.
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
155
[49] Fukada E., Yasuda I. Piezoelectric Effects in collagen. Japanese
Journal of Applied Physics, 1964; 3(2): 117-121.
[50] Fukada E., Yasuda I. On the Piezoelectric Effects of Bone.
Japanese Journal of Applied Physics, 1957; 12(10): 1158-1162.
[51] Maeda H., Fukada E. Effect of Water on Piezoelectric, Dielectric,
and Elastic Properties of Bone. Biopolymers, 1982; 21: 2055-
2068.
[52] Marino A., Becker R. Piezoelectric Effect and Growth Control in
Bone. Nature, 1970; 228: 473-474.
[53] Hastings G., Mahmud F. Electrical effects in bone. J. Biomed.
Eng., 1988; 10: 515-521.
[54] Noris-Suárez K., Lira-Olivares J., Ferreira A., Feijoo J., Suárez
N., Hernández M. Dielectric relaxations studies of the
mineralization process in cortical rabbit-bone collagen. Congreso
4th
Conference of the International Dielectric Society and 9th
International Conference of the Dielectric and Related
Phenomena, Polonia, 2006.
[55] Noris-Suárez K., Lira-Olivares J., Ferreira A., Feijoo J., Suárez
N., Hernández M., Barrios E. In Vitro Deposition of
Hydroxyapatite on Cortical Bone Collagen Stimulated by
Deformation-Induced Piezoelectricity. Biomacromolecules, 2007;
8(3), 941-948.
[56] Noris-Suarez K., Romanello M., Bettica P., Moro L. Collagen
type I of rat cortical and trabecular bone differs in the extent of
posttranslational modifications. Calcif. Tissue Int., 1996; 58: 65-
69.
[57] KoKubo T., Ohtsuki C., Kotani S., Kitsugi T., Yamamuro T.
Surface Structure of Bioactive Glass-Ceramic A-W Implanted into
Sheep and Human Vertebra, in Bioceramics. Cologne: Editorial
G. Heimke, German Ceramic Society, 1990; 2:105-112.
[58] Ebisawa Y., Kokubo T., Ohura K., Yamamuro T. Bioactivity of
CaO SiO2-based glasses: in vitro evaluation. J Mater Sci Mater
Medicine, 1990; 1(4): 239-244.
[59] Duan Y., Zhang Z., Wang Y., Chen J., Zhang X. Dynamic study of
calcium phosphate formation on porous HA/TCP ceramics.
Journal of Materials Science, 2005; 16: 795-801.
[60] Deng C., Chen J., Fan H., Zhang X. Effect of flowing speed on
bone-like apatite formation on porous calcium phosphate in
Estudios para la Optimización de Prótesis Total de Cadera,
Acad. Joaquín A. Lira-Olivares
156
dynamic RSBF. Journal of Materials Science, 2005; 40: 1809-
1812.
[61] Blum W., Hogaboom G. Galvanotecnia y Galvanoplastia Dorado-
Plateado-Niquelado-Cromado. Continental,S.A., 1985.
[62] Navarro M. Estudio del crecimiento de osteoblastos sobre
biomateriales. Universidad Simón Bolívar, Proyecto de Grado,
1998. Bajo la tutoría de Lira-Olivares J.
[63] Zhu P., Masuda Y., Koumoto K. The effect of surface charge on
hydroxyapatite nucleation. Biomaterials, 2004; 25: 3915–3921.
[64] Serway R., Beichner R. FÍSICA para Ciencias e Ingeniería. Mc
Graw Hill, 2001.
[65] Pourbaix M. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous
solutions. Cebelcor, 1974.
[66] Rodil S. Modificación superficial de biomateriales metálicos. Rev.
Latin. Am. Met. Mat., 2009; 29(2): 67-83.
[67] Lafont P., Díaz A., Yustos H., Muñoz J. Dispositivos médicos
basados en el empleo de polímeros electroactivos. C/ Ronda de
Valencia, 2007; 3: 28012.
[68] Fukada E., Becker R. Piezoelectricity of Bone and Osteogenesis of
Piezoelectric Films. En C Thomas (Ed.), Mechanisms of Growth
Control, 1981, 192 Illinois.
[69] Mark J. Polymer Data Handbook. Oxford University Press, Inc.,
1999.
[70] Noris-Suárez K., Barrios de Arenas I., Vásquez M., Barón Y.,
Atias I., Bermúdez J., Morillo C., Lira-Olivares J. Caracterización
Biológica empleando Células Osteoblásticas de vidrios del
sistema SiO2.CaO.K2O.MgO.P2O5. Modificados con Al2O3 y
B2O3. Rev. Latin. Am. Met. Mat., 2003; 23(1): 82-88.
[71] Ferreira A., Noris-Suárez N., Bello A., Márquez A., Feijoo J.,
Lira-Olivares J. Influencia de la piezoelectricidad del colágeno
tipo I en la adhesión cellular. IFMBE Proceedings CLAIB, 2007;
18: 659-662.
[72] ASTM D4093-95. Standard Test Method for Photoelastic
Measurements of Birefringence and Residual Strains in
Transparent and Translucent Materials, Vol. 08.02. 2001.
[73] Singh H. Ferroelectric Polymers: Chemistry, Physics, and
Applications. CRC Press, 1995.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas
en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y Sureste del
Estado Falcón
Franco URBANI 1,2
,
David MENDI 1, Wálter REÁTEGUI
2, Alí GÓMEZ
2,
Omar CONTRERAS 3, Armando RAMÍREZ
4,
Eduardo CARRILLO 4, Pedro ARIAS
1 y José BAENA
1
1 Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ingeniería. Escuela de
Geología, Minas y Geofísica, Caracas. 2 Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas, El Llanito, Caracas.
3 INGEOMIN, Parque Central, Caracas.
4 Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ciencias, Instituto de
Ciencias de la Tierra, Caracas
158
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte
de los Estados Lara y Yaracuy y Sureste del Estado Falcón
Franco Urbani, David Mendi, Wálter Reátegui, Alí Gómez,
Omar Contreras, Armando Ramírez, Eduardo Carrillo, Pedro Arias y
José Baena
Resumen
Se presenta información de ubicación y características geológicas de
tres menes de petróleo (Quebrada Petróleo y Macuere, en los
alrededores de Siquisique, Lara; Quebrada La Poderosa, Monterrey,
Falcón), una fuente termal (El Amparo de Tapatapa, Falcón) y tres
fuentes sulfurosas frías (Socremo, Yumare, Yaracuy; Agua Negra y
Montaña Grande, Monterrey, Falcón). Ninguna de ellas había sido
previamente caracterizada, contribuyendo de esta maneta con los
inventarios nacionales de este tipo de fenómenos.
Palabras claves: Geotermia, hidrocarburos, menes, azufre,
hidroquímica.
Abstract
Information about location and geological features in presented about
three oil seeps (Petróleo creek y Macuere, near Siquisique, Lara; La
Poderosa creek, Monterrey, Falcón), a hot springs (El Amparo de
Tapatapa, Falcón) and cold three sulfur springs (Socremo, Yumare,
Yaracuy; Agua Negra y Montaña Grande, Monterrey, Falcón). None of
them had been previously characterized, therefore contributing to the
national inventories of such phenomena.
Key words: Geothermics, hydrocarbons, oil seeps, sulfur,
hydrochemistry.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
159
INTRODUCCIÓN
Recientemente hemos concluido un estudio geológico regional de un
área de 10.000 km2
que abarca la región septentrional de los estados
Lara y Yaracuy y una pequeña parte de Falcón suroriental (URBANI
2014). En esta región hemos ubicado tres menes de petróleo, una
fuente de aguas termales y tres fuentes de aguas sulfurosas. Ninguna de
estas manifestaciones habían sido estudiadas previamente (Fig. 1).
Las localidades fueron caracterizadas con su ubicación, contexto
geológico y mediciones de propiedades físicas. Estas notas servirán
para enriquecer al inventario nacional de menes que
(http://www.pdvsa.com/lexico/menes/menes.htm), así como al
inventario de fuentes de aguas termales y sulfurosas de nuestro país
(URBANI 1991).
Fig. 1. Mapa de ubicación de la región de estudio (color marrón),
sobre el cuadriculado nacional de hojas topográficas a escala
1:25.000 de la Dirección de Cartografía Nacional. Los puntos rojos
ubican a los menes de petróleo y los puntos azules a las fuentes de
aguas termales y sulfurosas. El punto verde localiza a la fuente termal
de El Baño de Sogoré, descrita previamente por URBANI et al. (1991).
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
160
MENE DE LA QUEBRADA PETRÓLEO, URUCURE,
MUNICIPIO URDANETA, LARA
El caserío de Urucure se ubica a media distancia en la carretera entre
Baragua y Churuguara. A su vez ubicado al noroeste de Siquisique. El
nombre de la Quebrada El Petróleo se debe a que allí se ubica un mene,
localizado a unos 3 km al oeste del caserío Panamá de Urucure. Este
mene fue ubicado en el campo, siguiendo las coordenadas señaladas
por APPLEGATE (1953) y CPC (1960). En el sitio aflora la Formación
Cerro Pelado (Fig. 2), siendo consistente con su descripción original,
por la presencia de capas decimétricas de carbón.
El mene se encuentra en el Fundo Santa Ana. Desde la casa de la
propiedad se remonta la quebrada, hasta encontrar un pequeño pozo de
agua, sobre el cual se depositan gotas de petróleo. En caso que la
quebrada este totalmente seca, el petróleo se verá manando del
afloramiento de arenisca (Fig. 3).
Fig. 2. Ubicación del mene de petróleo. Fragmento del mapa
geológico 6247-IV-NE Los Algodones (GÓMEZ &URBANI 2013).
Siglas: Tejr: Fm. Jarillal, Tomch: Fm. Churuguara, Tmac: Fm. Agua
Clara, Tmcp: Fm. Cerro pelado, Q0B9 y Q2B10: Sedimentos
cuaternarios. Coordenadas UTM 19N, La Canoa. Escala: cuadrícula
de 1 km.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
161
A B
Fig. 3. Vistas del mene de la Quebrada Petróleo, Urucure, Lara. A:
Vista general. B: Detalle del pozo de agua con gotas de hidrocarburos.
MENE DEL CODO DE LA CAIMANERA, MACUERE,
MUNICIPIO URDANETA, LARA
Este mene aparece citado en CPC (1960) y ubicado en el mapa
geológico de Natera (1957). Se ubicaba en la margen derecha de uno
de los más prominentes meandros del Río Tocuyo, denominado Codo
de La Caimanera (Fig. 4), opuesto al caserío de Macuera, a su vez, a
unos 22 km al NE de Siquisique.
Los pobladores de Macuere recuerdan el mene, como un petróleo
relativamente fluido, que inclusive llegaba a fluir hasta las orillas del
río Tucuyo. Lo utilizaban para curar infecciones de gusanos en reses y
la parte mas espesa para tapar huecos en los techos de zinc.
Relatan que un gran deslizamiento ocurrió hace aproximadamente dos
décadas, tapando el mene. En nuestra visita de 2011 fuimos llevados al
sitio, donde efectivamente se observa un gran deslizamiento de rocas
de la Formación Matatere (Fig. 5), pero ya no hay indicios directos del
mene, ni olor de hidrocarburos.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
162
Fig. 4. Lugar donde se ubicaba el mene de petróleo del Codo de La
Caimanera, ya tapado por un deslizamiento de rocas de la Formación
Matatere. Fragmento del mapa geológico 6248-II-SE Macuere
(URBANI & GÓMEZ 2013). Unidades geológicas: Verde: "Formación
La Luna". Marrón: Formación Matatere. Anaranjado: Formación
Capadare. Blanco: Sedimentos cuaternarios. Coordenadas UTM 19N,
La Canoa. Escala: cuadrícula de 1 km.
Fig. 5. Gran deslizamiento en la Formación Matatere que tapó el mene
del Codo de La Caimanera, caserío Macuere, Lara. En primer plano
el Río Tocuyo.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
163
MENE DE LA QUEBRADA LA PODEROSA, MONTERREY,
MUNICIPIO MAPARARÍ, FALCÓN
El mene se ubica aproximadamente a 45 km al ESE de Churuguara,
Falcón. Para su visita se toma la carretera Barquisimeto-Churuguara,
hasta el puente sobre el Río Tocuyo (caserío Puente Limón). Allí se
continúa por una carretera de tierra con rumbo este que llega hasta
Yaracal. A los 12,1 km se encuentra el caserío Monterrey, se continúa
al este hasta una intersección a los 13 km. Desde ese punto se inicia
una trocha irregular de rumbo general norte, hasta llegar al Fundo Las
Guadalupes (km 14,7). Allí se deja el vehículo y se contrata a un guía
para llegar hasta el mene (Fig. 7). La caminata es de media hora.
El mene se localiza en las coordenadas UTM 19P, 480.095 E y
1.187.017 N, La Canoa, a una elevación de 260 m s.n.m. (Hoja 6348-
II-SO).
El mene se encuentra ubicado en el mapa geológico de NATERA
(1957) y se brota en la zona de afloramientos de la Formación Casupal
(Oligoceno tardío - Mioceno). En las cercanías del mene se ubican
unos afloramientos poco conspicuos de lutita, pero lo más visible son
grandes bloques sueltos de caliza de la Formación Capadare, la cual
aflora a poca distancia aguas arriba de la quebrada.
El petróleo es de color negro y bastante fluido (~30-35 API) (Fig. 6)
acumulado sobre pequeños charcos de agua de dimensiones
decimétricas. El sitio corresponde a un manantial de agua, que en su
ascenso también acarrea petróleo. Sobre el petróleo han quedado
pegados numerosos insectos y mariposas al ir a tomar agua. Las rocas
adyacentes están cubiertas por delgadas capas del petróleo ya
endurecido. Según los lugareños el mene era de mayor tamaño, pero
fue cubierto parcialmente por un deslizamiento desde la ladera
izquierda de la quebrada.
El petróleo es utilizado para untar los cascos (patas) del ganado cuando
estos se debilitan o se enferman. No le dan ningún otro uso. La
temperatura del agua a la sombra fue de 31°C, mientras que la del aire
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
164
ambiental fue de 32°C. La Fig. 6 muestra un croquis y fotografías del
mene.
Fig. 6. Mene de la Qda. La Poderosa.
A: Croquis.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
165
FUENTE TERMAL DE EL AMPARO DE TAPATAPA,
MUNICIPIO MAPARARÍ, FALCÓN
Al igual que en la manifestación anterior, desde el caserío Puente
Limón (puente sobre el Río Tocuyo de la carretera Churuguara-
Barquisimeto), se toma la carretera de tierra con rumbo este hacia el
poblado de Monterrey, continuando hasta el cruce con la quebrada
Tapatapa. Allí se deja la carretera principal que continúa hasta Yaracal,
tomando otra carretera en dirección norte hasta el Fundo El Amparo.
Desde la casa de la hacienda se camina hacia el suroeste por 1,2 km
hasta el manantial, ubicado en la margen izquierda de la quebrada
Agua Hierro (Fig. 7).
La fuente termal se ubica en las coordenadas UTM 19P, E 483.500, N
1.190.900, La Canoa, a 200 m s.n.m. (Hoja 6348-II-NO), aparece
ubicado en el mapa geológico de NATERA (1957). Brota en
afloramientos de caliza masiva de la Formación Capadare. El manantial
principal se encuentra a unos 15 m (Fig. 8A) del cauce de la quebrada
Agua Hierro. El sitio es visitado por muchas personas que vienen a
bañarse por sus presuntas propiedades curativas para afecciones de la
piel. Los lugareños han construido una de ducha para bañarse (Fig. 8B)
y además hay pozas de dimensiones métricas del agua de color azul
claro (Fig. 8C). La zona presenta olor a H2S que se nota especialmente
al acercarse al manantial por primera vez. El agua al paladar es de
sabor algo dulzona y agradable. Los lugareños dicen que el manantial
se mantiene con el mismo caudal durante todo el año, inclusive en
sequías prolongadas.
En el manantial principal se midió una temperatura de 38ºC y pH 7,5, e
iguales valores se obtuvieron en un manantial secundario ubicado a
unos 100 m aguas abajo del principal. El manantial tiene un caudal
estimado en un par de decenas de litros por minuto, que permitiría
alimentar un establecimiento termal de baja carga. Los análisis físico-
químicos se muestran en la Tabla 1.
Por medio del geotermómetro químico de Na-K-Ca para aguas subterráneas, se estima que el acuífero a profundidad debe estar en el orden de 35-40ºC, es decir a una temperatura aproximadamente igual al
brote.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
166
Fig. 7. Fragmento del mapa geológico 6348 Santa Cruz de Bucaral
(GÓMEZ &URBANI 2013). Unidades: Tomca: Formación Casupal.
Tmoa: Formación Ojo de Agua. Tmcu: Formación Cueparo. Blanco:
sedimentos cuaternarios. Coordenadas geográficas datum La Canoa.
Fig. 8. Fuente termal de El Amparo de Tapatapa. A. Manantial
principal con una pequeña capilla.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
167
B. Ducha que usan los lugareños para bañarse.
C. Poza en la unión del agua procedente de la con aquella de la
quebrada Agua de Hierro.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
168
MANANTIAL DE AGUA NEGRA, MONTERREY, MUNICIPIO
MAPARARÍ, FALCÓN
Desde el caserío de Puente Limón, se toma la carretera de tierra que
tiene rumbo este, por 10 km hasta el poblado de Monterrey (Fig. 9). A
partir de allí se requiere la contratación de un guía para llegar. El
manantial se encuentra en las coordenadas Lat. N. 10º43`10”, Long. O
69º13`25” a una elevación de 220 m s.n.m. (Hoja 6348-II-SO). El
manantial brota cerca de afloramientos de lutita de la Formación
Casupal. Este manantial aparece ubicado en NATERA (1957, mapa C-
5-D).
Existe una tanquilla que circunda el manantial y dentro de ella el agua
está estancada (Fig. 10). Se observan algas filamentosas blanquecinas.
Hay un fuerte olor de azufre y el agua tiene un sabor agrio y luce turbia
a pesar de estar estancada. De ahí el agua se escurre pendiente abajo y
llega a otra tanquilla de almacenamiento. Los análisis físico-químicos
se muestran en la Tabla 1. El ganado lo utiliza como abrevadero.
Fig. 9. Fragmento del mapa geológico 6348-II-SO Monterrey
(URBANI & GÓMEZ 2013), con la ubicación de los manantiales.
Unidades: Anaranjado: Formación Capadare. Amarillo: Formación
Casupal, Blanco: Sedimentos cuaternarios. Coordenadas UTM 19P,
La Canoa. Escala: cuadrícula de 1 km.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
169
Fig. 10. Tanquilla principal del
manantial de Agua Negra.
MANANTIAL DE MONTAÑA GRANDE,
MONTERREY, MUNICIPIO MAPARARÍ, FALCÓN
Este manantial se ubica a unos 0,8 km al noreste del manantial anterior,
en las coordenadas, Long. N. 10º44`00”, Long. O 69º12`35” a una
elevación de 200 m s.n.m. (Hoja 6348-II-SO) (Fig. 11). El manantial
brota en el área de afloramientos de la Formación Casupal. Según los
vecinos, originalmente era sólo una zona con el suelo muy húmedo,
pero luego excavaron la actual poza. (Fig. 11) y el agua es ligeramente
salobre. A pesar de la turbidez es utilizada para consumo doméstico. El
análisis se muestra en la Tabla 1.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
170
Fig. 11. Vista del manantial
Montaña Grande.
Tabla 1. Análisis físico-químicos de aguas de la región SE del estado
Falcón.
ID Am1 Am2 AmR AgN MtG
TºC 38 38 27 25 25
pH 7,5 7,3 7,4 7,5 7,5
Cond. uS/cm 750 940 696 2380 1700
Ca 96 51 97 56 18
Mg 19,9 13,8 13,7 27,4 3,84
Na 69 169 34 502 414
K 3,75 6,83 4,4 3,85 4,54
Cl 43 66 62 170 143
SO4 63 26 82 255 261
SiO2 28,7 37,0 14,4 20,1 20,1
Alc. tot. 425 540 270 1220 1050
Tipo Bic-Na Bic-Na Bic-Ca Bic-Na Bic-Na
Am1: El Amparo, manantial principal. Am2: El Amparo: manantial
secundario. AmR: Quebrada Agua Hierro, 20 m aguas arriba del
manantial termal. AgN: Manantial Agua Negra. MtG: Manantial
Montaña Grande. Bic-Na: bicarbonatada sódica, Bic-Ca: bicarbonatada
cálcica, Bic-Na-Ca: bicarbonatada sódicocálcica. Fuentes visitadas en
abril de 1995. Análisis por el Dr. Armando Ramírez, ICT-UCV.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
171
FUENTE SULFUROSA DE SOCREMO, YUMARE, YARACUY
El manantial se ubica a ~2,5 km al NO del poblado de Socremo, a su
vez a unos 16 km al NO de Yumare (Fig. 12). Desde el caserío de
Socremo se continúa por la carretera que conduce a Santa Inés por unos
3 km (conocida como la carretera Yaracuy-Falcón) y se detiene el
vehículo en la batea de la quebrada Socremo y se camina unos 200 m
aguas arriba. El manantial por su olor de H2S, fue ubicado en 1992 por
el geólogo José Antonio Rodríguez (Funvisis) quién nos indicó su
localización. Su localización fue incluida en el mapa de BELTRÁN
(1993). Los manantiales brotan del aluvión Cuaternario que rodea a la
quebrada Socremo, el cual está rodeado de la Formación Capadare
(NEVADO 2012, NATERA 1957).
El manantial principal es puntual, con tiene un metro de diámetro y se
encuentra en un meandro de la quebrada (Fig. 13). Un manantial
secundario brota de una zona de unos 0,5 m de diámetro en el borde de
un abrevadero de ganado. En ambas manifestaciones se siente un
moderado olor a H2S, si bien en otra visita de abril de 1995 no se notó
el olor a H2S. En ambas fuentes se midió una temperatura de 32°C,
contra la de 27°C en la quebrada adyacente a unos 50 m aguas arriba de
las fuentes. En el momento de la medida el aire tenía una temperatura
de 28°C.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
172
Fig. 12. Fragmento del mapa geológico 6447-IV-NE Socremo
(GÓMEZ & URBANI 2013), con la ubicación de los manantiales
(flecha roja). Unidades: Anaranjado: Formación Capadare. Blanco:
Sedimentos cuaternarios. Coordenadas UTM 19P, La Canoa. Escala:
cuadrícula de 1 km.
Fig. 13. Vista de la poza en la quebrada Socremo donde se encuentra
el manantial de aguas sulfurosas.
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
173
BIBLIOGRAFÍA
Applegate A. V. 1953. Geological reconnaissance of Southern Falcón
and Northern Lara and oil seeps of Falcón and Northern Lara.
Creole Petroleum Corporation. Informe inédito. Reproducido en
Rev. Venezolana Cienc. Tierra (Geos), UCV, Caracas, 43: 32 + 42
p. en carpeta 22 de DVD, 2012.
BELTRÁN Carlos. 1993. Mapa Neotectónico de Venezuela. Edic.
Funvisis, Caracas. Escala 1:2.000.000. Puede descargarse de
http://www.funvisis.gob.ve/archivos/mapas/neotectonico.gif
http://www.pdv.com/lexico/mapas/funvisis.gif
CPC-CARIBBEAN PETROLEUM CORPORATION. c1940. Seepage
data sheet for western Venezuela. Caribbean Petroleum
Corporation. Informe inédito. Reproducido en Rev. Venezolana
Cienc. Tierra (Geos) 43: 35 + 19 p. en carpeta 28 de DVD, 2012.
GÓMEZ Alí Ricardo & URBANI Franco. 2013. Atlas geológico de la
parte septentrional de los estados Lara y Yaracuy, Venezuela
(Presentado en el V Simposio Venezolano de Geociencias de
Rocas Ígneas y Metamórficas, UCV, Caracas, nov. 2013). Revista
Venezolana de Ciencias de la Tierra (Geos), UCV, Caracas, 45:
57-58 + cartel + 91 mapas en carpeta 11 del DVD.
NATERA B. R. 1957. Geology of the lower Río Tocuyo basin. Creole
Petroleum Corporation, Informe inédito 4330.11-42. Reproducido
en Geos, UCV, Caracas, 40(2009): 105-106 + 64 p. en DVD,
2010.
NEVADO F. 2012. Integración geológico de la región Moroturo-
Palmasola, estados Yaracuy y Lara, Venezuela. Universidad
Central de Venezuela. Departamento de Geología. Trabajo
especial de grado, inédito. Reproducido en Rev. Venezolana
Cienc. Tierra (Geos), UCV, Caracas, 43: 18 + 231 p. y 18 mapas
en carpeta 11 de DVD, 2012.
URBANI F. 2014. Geología de la región septentrional de los estados
Lara y Falcón. Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y
Naturales. Caracas. Trabajo de incorporación. 490 p. (puede
descargarse de http://www.acading.org.ve/ info/comunicacion/
criterioopinion/ sillon_XXVI/ Urbani-2014-Norte-Lara-
Yaracuy.pdf)
Emanaciones de Petróleo, Aguas Termales y Sulfurosas en el Norte de los Estados Lara y Yaracuy y
Sureste del Estado Falcón, Franco Urbani
174
URBANI F, A. RAMÍREZ y E. NOVOA. 1994. Algunas fuentes
termales de los estados Lara, Falcón y Yaracuy. Bol. Soc.
Venezolana de Geólogos, 43: 2-11. Reimpreso en Geotermia,
UCV, Caracas, 31: 14-25, 1994.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia
en el Desarrollo Económico de Venezuela
Dr. Ernesto Fronjosa
176
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el
Desarrollo Económico de Venezuela
Dr. Ernesto Fronjosa
Resumen
Lo económico y lo estratégico, son dos planos de cualquier negocio
que tienen que ver con su viabilidad en el corto y el largo plazo.
Cuando lo primero toma en cuenta consideraciones relacionadas con lo
segundo, se encuentra, en realidad, en el campo de este. Las empresas
transnacionales verticalmente integradas poseen una cadena de valor
agregado que incluye los clientes finales de los grandes centros de
consumo. La diversificación de las fuentes de crudo entre varios países,
un proceso de integración horizontal, refuerza el eslabón más débil de
esa cadena. Esto les permite, además, optimizar su beneficio neto
mediante un sistema de valores de transferencia internos. Los países
productores, por otra parte, dependen del ingreso petrolero para su
desarrollo económico, pero no cuentan con una cadena de valor
agregado completa. Deben entregar el crudo en los terminales
asociados a las redes de distribución. Venezuela entre 1979 y 1989
logró completar su cadena de valor agregado (integración vertical) en
varios centros de consumo importantes (integración horizontal), un
paso estratégico trascendental para su desarrollo económico
complementario, a largo plazo, del su negocio tradicional como simple
productor. A partir de este siglo se revierte ese proceso con grave daño
estratégico y, por tanto, patrimonial.
TÉRMINOS CLAVE: Industria petrolera, integración vertical,
integración horizontal, cadena de valor agregado, valores de
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
177
transferencia, convenios de comercialización, internacionalización,
rentismo.
IMPORTANCIA DEL PETRÓLEO COMO MATERIA PRIMA: El petróleo es hoy en día la mercancía más importante en el comercio
internacional. En forma de crudo, alcanza alrededor del treinta por
ciento del tráfico comercial marítimo y si se le añade el transporte de
productos derivados, dicha participación alcanza el treinta y siete por
ciento. La importancia de estas proporciones, resalta más aún si se
toma en cuenta que el noventa por ciento del comercio internacional, se
lleva a cabo a través de la industria naviera1.
Sin embargo, la enorme importancia económica del petróleo como
materia prima es sólo una consecuencia de su importancia estratégica.
La revolución industrial originó la necesidad de grandes cantidades de
energía originalmente satisfecha con carbón. Muy pronto, sin embargo,
resultó evidente que el contenido energético por unidad de volumen del
petróleo era muy superior al del carbón. A pesar de los grandes
esfuerzos que se están llevando a cabo para el desarrollo de fuentes
alternas, la humanidad sigue siendo altamente dependiente del petróleo
para satisfacer sus necesidades energéticas, especialmente en el
transporte, particularmente en el sector automotor. Es difícil imaginar
una sustancia que almacene suficiente energía para desplazar un
vehículo de más de una tonelada a ochenta kilómetros por hora por
cuatrocientos kilómetros en el espacio que ocupa un tanque de
gasolina.
Llama la atención, que si bien son los productos derivados los que se
utilizan como fuente final de energía, es el crudo el que ocupa el mayor
volumen del transporte comercial. Una razón para ello es que las
características físicas de algunos de los productos derivados requieren
buques especiales. Resulta, por tanto, más eficiente, siendo la fase de
transporte uno de los mayores elementos de costo en la conformación
1 FUENTE: ICS (International Chamber of Shipping) & ISF (International Shipping
Federation):
http://www.marisec.org/shippingfacts/worldtrade/volume-world-trade-
sea.php?SID=lghwfzybi Consultada: 29/04/2014
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
178
de los precios, para aprovechar las economías de escala, transportar
crudo en un solo tipo de embarcación. Hoy en día los grandes buques
como los VLCC y los ULCC2 permiten transportar grandes volúmenes
en un solo cargamento, esto reduce sustancialmente el costo unitario
del barril transportado. De este modo, el petróleo es transportado para
su procesamiento, a sitios más cercanos a los consumidores finales.
Con ello, por otra parte, se satisfacen las características de varios de
estos consumidores que no son necesariamente las mismas en todos los
mercados. Debido a ello, las operaciones de cada refinería, están
asociadas a una determinada red de distribución, alimentada con los
tipos de crudos más apropiados para satisfacer la demanda de la
variedad de productos de ese mercado en particular.
Una observación final de gran importancia con relación a este tema
tiene que ver con un hecho totalmente fortuito. La vasta mayoría de los
países productores son sociedades que se encuentran, si acaso, en vías
de desarrollo y a grandes distancias de los principales centros de
consumo en las sociedades más desarrolladas. Para las naciones de las
cuales generalmente proviene la producción de crudo, este material
constituye la principal, y a veces la única, fuente de ingresos fiscales y
su desarrollo económico es altamente dependiente del mismo.
Este ha sido históricamente el caso de Venezuela. El desarrollo
económico del país siempre ha estado, y hoy en día está aún más,
subordinado al sector petrolero. En 1999 las exportaciones petroleras
representaban el 76 % de las exportaciones totales. En 2005 esta
proporción llegó al 86 % y en 2012 alcanzó un 96 %. Al mismo
tiempo, tradicionalmente, el gobierno es quien decide en que se van a
utilizar dichos fondos con las conocidas secuelas de corrupción y
clientelismo. Con ello, se incrementa la dependencia de los ciudadanos
de las prebendas del Estado con la consiguiente disminución de su
libertad individual. Parece ser un lugar común decir que Venezuela
debería diversificar su economía para que su desarrollo económico no
2 Los VLCC y ULCC (por sus siglas en inglés “very large crude carriers” y “ultra
large crude carriers”). Estas embarcaciones son capaces de transportar cargas de 300
mil y 500 mil toneladas de peso muerto respectivamente. Esto equivale a entre 5,3 y
9,9 millones de barriles. ¡Aproximadamente entre dos y cuatro veces la producción diaria de Venezuela!
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
179
esté subordinado a un solo renglón. No obstante, el punto de fondo del
presente trabajo, es mostrar que mientras esto sucede, el país debería
desarrollar nuevas maneras de generar los recursos para su desarrollo
económico a través de nuevas formas de acometer aquello que mejor
conocemos: el negocio petrolero.
ESTRUCTURA OPERACIONAL DE LA INDUSTRIA
PETROLERA: El objetivo último del negocio petrolero es suministrar
combustibles y lubricantes al consumidor final en una estación de
servicio, un puerto o aeropuerto, una planta termoeléctrica de
generación de electricidad. Este proceso implica una secuencia de
múltiples etapas de naturaleza sustancialmente distinta. El concepto de
cadena de valor agregado de Porter (1985, p. 36-48) resulta
particularmente útil para describir el mencionado proceso. Cada uno de
los eslabones de esta cadena recibe un insumo, que es el producto final
de la etapa que le antecede. En la nueva etapa se agrega un valor
adicional, con lo cual se genera un nuevo producto final que es, a su
vez, el insumo del eslabón siguiente, y así sucesivamente. La
generación del valor agregado de cada una de estas etapas, implica un
costo que es el “precio” al cual la función siguiente recibe dicho valor
agregado. La Figura I muestra la cadena de valor agregado de la
industria petrolera.
El primer paso de esta cadena de valor agregado, es la función de
exploración que, por ser el primer eslabón de dicha cadena, no cuenta
con un insumo recibido de otra función. Su objetivo es, precisamente,
comenzando con unas condiciones absolutamente inciertas, reducir
dicho grado de incertidumbre e identificar acumulaciones comerciales
de hidrocarburos en el subsuelo. La reducción de la incertidumbre es el
valor agregado por esta función y todas las operaciones que se llevan a
cabo en ella se orientan a esa finalidad. Su producto final es la
incorporación de reservas probadas en el subsuelo. La exploración es
una actividad orientada al largo plazo, no sólo por el tiempo necesario
para extraer la totalidad de las reservas descubiertas, sino también por
el tiempo que toma recuperar las inversiones en ese rubro.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
180
LA CADENA DE VALOR AGREGADODE LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO
E P T R D C
E: Exploración
P: Producción
T: Transporte
R: Refinación
D: Distribución
C: Comercialización
I II III IV V VII : Certidumbre
II : Disponible en superficie
III: Disponible en refinería
IV: Manufactura
V : A centros de consumo
VI: A puntos de venta
1 2 3 4 5
1: Reservas probadas
2: Potencial de producción
3: Crudo en refinería
4: Productos utilizables…
5: … en centros de consumo
6: … en puntos de venta
6
Figura I
La siguiente función, producción o explotación, se encarga de hacer
disponibles paulatinamente en la superficie los volúmenes de reservas
probadas que se encuentran en el subsuelo. Evidentemente, la
extracción total de los volúmenes de reservas existentes en el subsuelo
es, como se mencionó, un proceso que toma una cantidad considerable
de años. Los volúmenes producidos en un determinado período
representan sólo una fracción de las reservas en el yacimiento3 y
provienen de la gran cantidad de pozos que sirven de puntos de drenaje
para los diferentes yacimientos que conforman un campo petrolero4. El
3 Un YACIMIENO de hidrocarburos es un volumen de rocas ubicados en el subsuelo
cuyos espacios porosos intercomunicados (la porosidad intercomunicada hace a dicha roca permeable, es decir, apta para que los fluidos se desplacen dentro de la misma)
constituyen un sistema físico cerrado limitado por cambios (disminución) en la
permeabilidad de las rocas o de los fluidos que saturan la roca (generalmente agua). 4 Un CAMPO PETROLERO es una región geográfica en la cual se ubican un conjunto de yacimientos. Por lo general, se tiende a definir como un “campo” a aquel
conjunto de yacimientos, situados a diferentes profundidades o vecinos unos de otros
en sentido horizontal, cuya área probada proyectada sobre un mapa no presenta
soluciones de continuidad. Es decir esa “área probada compuesta” es una figura única que puede presentar “huecos” pero que no constituyen varias figuras aisladas.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
181
valor del esfuerzo de esta función se mide, por tanto, por su capacidad
para suministrar volúmenes de petróleo en la superficie, durante
períodos determinados, en la medida que estos sean requeridos. Es
decir, se orienta fundamentalmente al corto plazo. La producción total
de un campo, luego de recolectada, pasa a la fase de transporte, cuyo
valor agregado consiste en hacer disponibles en una refinería los
volúmenes de crudo producidos en los campos petroleros. Esta fase, el
transporte, es la que conforma el intenso comercio marítimo del que
hablamos al principio del presente trabajo.
El siguiente eslabón, la refinación, genera el valor agregado más
importante de la cadena, pues allí se transforma esa mezcla compleja
de hidrocarburos que son los crudos en productos terminados
utilizables por el consumidor final. La refinación es propiamente un
proceso de manufactura. Al igual que la función de producción, la
refinación está orientada hacia el corto plazo. Su objetivo es
suministrar los volúmenes de los diferentes productos requeridos por
los distintos mercados en un momento dado. Por ser la composición de
los crudos sumamente variada, los productos que se obtienen de ellos
lo serán también y poseerán diferente valor comercial. Esta es la razón
por la cual los crudos livianos de los cuales se obtienen mayormente
productos como las gasolinas tienen un mayor valor comercial que los
de mayor gravedad5 de los cuales se derivan productos como el asfalto.
Así, por ejemplo, el crudo árabe liviano de 33 o API proveniente de
Arabia Saudita es cotizado a un mayor precio en los mercados que un
crudo extra-pesado de la faja petrolífera del Orinoco que puede llegar a
tener una gravedad de 8 o API.
5 Se conoce como gravedad de un crudo a su peso específico relativo. El peso
específico de una sustancia es el peso de dicho material por unidad de volumen
(kilogramos por litro, gramos por centímetro cúbico,…). El peso específico relativo es dicho parámetro medido en comparación al de otra sustancia. En el caso del petróleo la
medida de “gravedad”, o peso específico relativo, se toma con relación al agua. La
unidad utilizada son los grados API. Una medida definida por el American Petroleum
Institute (API) y que se especifica según la fórmula: o API = (141,5/gravedad específica a 60oF) – 131,5. Según esta fórmula, el agua tiene una gravedad específica de 10o API.
Por otra parte, como mayor sea el valor de la gravedad API, más liviano es el crudo.
Algunos crudos pesados llegan incluso a tener una gravedad mayor que el agua (se
hunden en vez de flotar en ella como es lo usual) tienen gravedades API por debajo de los 10o API.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
182
Como ya se mencionó, de los volúmenes de reservas aportados por la
función de exploración depende la capacidad de la oferta para
satisfacer la demanda en el largo plazo. Por otra parte, los volúmenes
de producción y el eficiente manejo de las refinerías, son los que
permiten satisfacer dicha demanda en el corto plazo. Para cumplir con
este último cometido, es conveniente que la oferta cuente con cierto
grado de flexibilidad para absorber variaciones puntuales en la
demanda. Esta flexibilidad se logra mediante dos elementos
estratégicos. En las refinerías, mediante el mantenimiento de cierta
capacidad “ociosa”6 (spare capacity). En el área de producción, se trata
de contar con volúmenes adicionales por encima de los normalmente
requeridos que se puedan producir de manera inmediata. El volumen
máximo que se puede llegar a producir de manera inmediata en un
momento dado es lo que se conoce como “potencial de producción”:
Por supuesto, tanto el mantenimiento de un potencial de producción
como el diseñar una refinería con una cierta capacidad “ociosa”
conlleva un costo adicional. La estimación de estos volúmenes
adicionales representa un delicado balance entre la estrategia en
búsqueda de la flexibilidad necesaria para aprovechar oportunidades
futuras del mercado y el costo que representa mantener volúmenes
verdaderamente ociosos durante ciertos períodos.
Los dos últimos eslabones de esta cadena son, por una parte, los
sistemas de distribución que llevan los productos derivados del
petróleo desde las refinerías hasta los diferentes sitios donde se
encuentran los consumidores finales. Por otra, están los puntos de venta
para la comercialización de dichos productos a dichos consumidores
finales: las estaciones de servicio donde los automovilistas llenan el
tanque de sus vehículos, los puertos y aeropuertos donde otras unidades
de transporte se abastecen durante sus travesías o los tanques de
almacenamiento de plantas termoeléctricas que suplen de electricidad a
diversas poblaciones.
6 El llamar “ociosa” a esta capacidad adicional no parece ser lo más apropiado. Aunque
en un momento dado pueda no estarse utilizando no implica que no cumpla con la
importantísima función de darle flexibilidad a la refinería ante aumentos no programados de la demanda.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
183
ASPECTOS ESTRATÉGICOS DEL NEGOCIO PETROLERO: El primer aspecto estratégico dentro de la complejidad propia del
negocio petrolero es la necesidad de las empresas de integrarse
verticalmente. Según Daniels et al. (2010) la noción de integración
vertical consiste en
Generar posibles ahorros en costos y seguridad en el
abastecimiento (p. 539) […] Ocurre cuando la empresa es
propietaria de toda la red de proveedores o por lo menos de
una gran parte de ella […] al integrarse verticalmente la
empresa puede reducir los costos de transacción […]
mediante la internalización de los diferentes niveles de la
cadena de valor. (p. 667).
Bajo esta idea, las empresas petroleras llevan a cabo, con esfuerzo
propio, todas las funciones de la cadena de valor agregado. Como
menciona Hartshorn (1967) “En la práctica, y con mucha frecuencia,
las compañías poseen o controlan directamente casi todas las
operaciones relacionadas con el petróleo, desde la exploración hasta la
venta de los productos procesados” (p. 141). Esto permite mantener un
equilibrio entre los productos finales y los valores agregados de las
diversas funciones. Uno de los elementos más importantes dentro de
este proceso, es la necesaria coordinación entre las capacidades de
producción y de refinación en búsqueda del adecuado balance entre la
oferta y la demanda en el corto plazo. En este sentido Yergin (1993)
menciona que:
Aquellos que están en el negocio petrolero se hallan siempre
en una búsqueda por el equilibrio. La inversión en una parte
del negocio los fuerza a hacer nuevas inversiones en otras
partes para proteger la viabilidad de las inversiones
existentes.7 (p. 114).
Otra razón para el establecimiento de una integración vertical es que,
como todo sistema en serie, el funcionamiento del conjunto de
operaciones de la cadena de valor será tan fuerte como el más débil de
sus eslabones. El dejar la responsabilidad de alguno de los pasos de la
cadena en manos de terceros representa una amenaza potencial para el
7 Traducción del autor del presente trabajo.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
184
conjunto. Thompson y Strickland (2001) afirman que “una estrategia
de integración vertical tiene atractivo sólo si refuerza de una manera
significativa la posición competitiva de una empresa” (p. 167). Y ese es
precisamente el caso en la industria petrolera.
Mencionábamos anteriormente, que el mayor volumen de transporte
comercial internacional de hidrocarburos, es el crudo y no los
productos. Este hecho, sin embargo, no se debe solamente, como
mencionábamos en esa ocasión, a la necesidad de adecuar las refinerías
y las redes de distribución a la variada demanda de los consumidores
finales. Tal vez la razón más importante para explicar este hecho, es la
minimización de los riesgos. Las operaciones de extracción no las
definen los operadores sino la naturaleza. En contraste, una refinería es
una instalación compleja, costosa y de ubicación muy puntual que
puede ser seleccionada por su dueño u operador. Como se sabe, los
campos petroleros, las fuentes de suministro de crudo, se encuentran
inevitablemente dispersos geográficamente sobre una extensión
considerable y frecuentemente en áreas remotas sujetas a una serie de
riesgos. La construcción de una refinería en esas áreas remotas y
desconocidas, incluso posible blanco de eventual sabotaje, representa
un riesgo mucho mayor que construirla al inicio de las redes de
distribución en los grandes centros de consumo. Esto, además de
satisfacer la mencionada adecuación a las características de los
mercados, es evidentemente la manera de minimizar los riesgos que
representa su construcción en áreas más remotas.
Sin embargo, la estructura verticalmente integrada no basta para
asegurar el deseado balance entre las capacidades de producción y
refinación. Toda cadena de valor agregado tiene un eslabón más débil
que, por ser un sistema en serie, su falla puede afectar negativamente o
incluso interrumpir la totalidad del proceso. En el caso de las grandes
empresas transnacionales, el eslabón más débil de dicha cadena es el
suministro de la materia prima, del crudo. Para comenzar, posiblemente
ninguna de las fuentes de producción está, por sí sola, en capacidad
para satisfacer totalmente la demanda con la cual estas compañías
alimentan sus refinerías y sus mercados. Además, la producción
necesaria para satisfacer esa demanda puede provenir de campos
ubicados en regiones remotas y en muchos casos inhóspitas y
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
185
percibidas como vulnerables y de alto riesgo político. Todo esto
representa una potencial amenaza para el objetivo final de las
compañías: maximizar el retorno para sus accionistas.
La manera de fortalecer este eslabón más débil de la cadena es un
proceso de integración horizontal, consistente en diversificar las
fuentes de suministro de producción a fin de distribuir los riesgos
asociados a cada región en particular. La noción de integración
horizontal es frecuente en el campo de los negocios internacionales y
se refiere a la realización de inversiones directas con el mismo objetivo
en diferentes sitios. Según Daniels et al. (2010)
La integración horizontal puede proporcionar productos
terminados o componentes. Para (el caso de) los productos
terminados, pueden darse economías de alcance en la
distribución, por ejemplo, si se tiene una línea completa de
productos por vender incrementando así las ventas por costo
fijo (p. 539).
La definición anterior, está mayormente orientada al área de mercadeo,
sin embargo, el concepto es también aplicable al área de producción
cuando una empresa posee plantas distintas en diferentes puntos para
elaborar productos similares. Este es precisamente el caso de las
empresas petroleras multinacionales que operan campos de producción
en distintos países.
Existe una consecuencia adicional derivada de la adopción de un
esquema de integración horizontal que tiene que ver con la
maximización, en diferentes momentos, de la ganancia neta del sistema
en su totalidad. La integración horizontal permite, mediante la
optimización del sistema de costos en cada área de producción,
alcanzar, en cada momento, el mencionado punto óptimo de ganancia
neta para el sistema total. Parte importante de esta estructura de costos,
es el balance adecuado de los diferentes costos de producción,
incluidas las tasas impositivas de las cuales los países productores
derivan sus ingresos fiscales. Mediante una estructura de integración
horizontal, con filiales operadoras en diferentes países, se maximiza la
ganancia neta a través de una compleja labor de coordinación global
utilizando valores de transferencia internos en los diferentes niveles de
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
186
la cadena de valor agregado. La coordinación de las diversas
operaciones en las distintas fuentes de suministro de crudo la describe
Tugwell (1975) de la siguiente manera:
Mucha de la fuerza, independencia y eficiencia de esas
organizaciones multinacionales se deriva de su habilidad para
coordinar la totalidad del rango de sus operaciones a fin de
maximizar sus beneficios […] La maximización de los
beneficios demanda que esas actividades sean coordinadas de
tal forma que permitan obtener la mayor suma posible de
dinero de la operación como un todo […] Los precios
pagados, el volumen de petróleo producido, e incluso los
métodos de producción y procesamiento utilizados en (cada)
país están afectados por consideraciones extra-nacionales.7
(p. 11).
El cuidadoso esquema de valores de transferencia internos dentro de
este sistema global toma en cuenta la estructura fiscal en los distintos
lugares en los que opera la empresa. Los valores de transferencia se
adaptarán según los sitios donde se lleven a cabo las operaciones del
negocio en función del mayor o menor beneficios en cada sitio. Como
menciona el mismo Tugwell:
Las corporaciones evalúan esos factores (los que
influyen en la maximización de los beneficios) en
términos de las ventajas fiscales involucradas según
los beneficios sean mayores o menores en el punto de
producción, la refinería o el punto de venta.7 (p.13).
La maximización de la ganancia neta del grupo, lleva a concentrar las
ganancias en aquellos países con una menor carga fiscal comparada
con la de otras naciones donde dicha carga es más desventajosa. De
nuevo Tugwell (1975) describe este punto de la siguiente manera: “De
hecho, a fin de maximizar sus beneficios las compañías siempre han
tenido, cuando ello es posible, a enfrentar los intereses de los países
productores unos contra otros.”7. (p.12).
Otra razón importante para la integración horizontal, es un elemento
adicional de riesgo de naturaleza distinta a los que acabamos de ver. Se
trata de la permanente amenaza de deterioro del control sobre el
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
187
negocio que estas empresas tienden a experimentar en cada uno de los
países en los cuales operan. Es un fenómeno análogo a lo que
Bazerman y Neale (1992) denominan “la maldición del ganador” en el
área de negociación. Situaciones en las cuales alguien, una vez logrado
un objetivo deseado, se da cuenta de que ha quedado sujeto a un
inescapable proceso de deterioro de su posición. En la industria
petrolera, suele producirse una migración en el balance de poder entre
los estados en cuyo territorio se encuentra un recurso natural de valor
comercial y las empresas autorizadas para su explotación. Migración
esta a veces insensible y prolongada, pero inexorable. Los gobiernos
van adquiriendo paulatinamente una mayor participación en los
beneficios económicos derivados de la explotación del producto e
incluso un control cada vez mayor sobre las operaciones mismas. De
nuevo Tugwell (1975) describe que
Con el tiempo, las empresas productoras se hacen vulnerables
a las demandas de cambio en la distribución de los beneficios
entre ellas y el estado. Hasta cierto punto se han convertido
en cautivas de los acuerdos (que ellas mismas han suscrito);
ya los riesgos han sido tomados, y el capital ha sido invertido
en los proyectos. […] Resulta cada vez más probable que el
gobierno solicite —y las empresas tengan que otorgar— una
mayor participación en las ganancias7. (p. 14).
La vulnerabilidad que acabamos de mencionar a la que se ven
sometidas con el devenir del tiempo las empresas petroleras
multinacionales es un fenómeno de carácter universal. La historia de la
industria en el ámbito global, no es sino una manifestación de este
fenómeno. Un punto importante de dicha historia es el acuerdo secreto,
no hecho público hasta 1952, conocido como el “As-Is Agreement”
(“acuerdo del tal como está”) firmado en 1928 en el castillo de
Achnacarry, en las Tierras Altas de Escocia entre Walter Teagle de la
Standard de New Jersey, Henri Deterding de la Royal Dutch Shell y
Sir John Cadman de BP. Este acuerdo puso fin al clima de feroz
competencia entre las grandes empresas, prevaleciente desde
principios del siglo XX, signada por toda clase de maniobras, sobre
todo por las guerras de precios. El aspecto fundamental de este
acuerdo establecía que cada incremento de producción en el futuro se
llevaría a cabo en las proporciones que cada una de las partes tuviera
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
188
en el sitio donde dicho incremento debiera ocurrir, de allí su nombre.
Con el también llamado acuerdo de Achancarry, se inició un proceso
de estrecha cooperación para el dominio del mercado entre las
principales compañías productoras, principalmente las siete grandes
empresas conocidas coloquialmente como “las siete hermanas”8. La
mencionada cooperación, podía tomar diferentes formas, desde el
establecimiento de consorcios entre varias de ellas con fines concretos
en sitios específicos, hasta mecanismos de consultas y acuerdos
secretos. Parra (2005) describe con gran claridad y de manera muy
sintética este complejo sistema de cooperación en los siguientes
términos:
Las grandes empresas petroleras nunca llegaron a constituir
un cartel que acordara reducir la producción para mantener
los niveles de los precios sustancialmente por encima de los
costos de suministro en el largo plazo. No necesitaban
hacerlo. […] Los desbalances entre los requerimientos de
crudo eran establecidos a través de compras por parte de las
crude short companies (aquellas cuya capacidad de
refinación superaba la de su producción de crudo) a las crude
long companies (aquellas con menor capacidad de refinación
que de producción). […] Las grandes empresas estaban
inclinadas, por razones tanto de su propio interés como
históricas, a cooperar más que a competir en la crucial fase
aguas arriba de la industria, la producción de crudo, ninguna
de ellas se sentía impelida a ir al mercado buscando más
fuentes de crudo de bajo costo cortándoles el cuello a los
demás.7 (p. 2).
Con el acuerdo de Achnacarry o “As-Is Agreement”, surge un primer
aspecto estratégico dentro de este nuevo clima de cooperación cuyo
objeto era proteger el crudo de alto costo de producción de los Estados
8 El conjunto de empresas conocidas como las “siete hermanas” dentro del comercio
petrolero mundial eran: Standard of New Jersey (más tarde convertida en la Exxon Company y hoy en día parte del consorcio Exxon-Mobil), Royal Dutch Shell, British
Petroleum, Gulf Oil Company, Texaco, Standard Oil of New York (Socony, más tarde
convertida en Mobil Oil Company y hoy parte del consorcio Exxon-Mobil) y Standard
Oil of California (Socal, hoy convertida en Chevron).
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
189
Unidos. Creaba a cambio, un incentivo para los productores de áreas de
menor costo. Este sistema, conocido como “Gulf Plus”, establecía una
fórmula para la fijación de los precios del crudo en cualquier parte del
mundo mediante un proceso de net back9 (costo neto retroactivo) El
punto de destino tomado como referencia del net back en el sistema
Gulf plus para el crudo de cualquier parte del mundo, era la costa del
Golfo de México de los Estados Unidos, independientemente de cuáles
fueran los verdaderos puntos de origen y destino. De este modo, los
crudos estadounidenses eran valuados a su precio real, mientras que
cualquier otro crudo, producido a una distancia de su punto de destino
más cercana que el Golfo de México, percibía un sobreprecio debido a
ese “flete fantasma” desde su destino real hasta la costa del golfo.
Durante el período posterior al acuerdo de Achnacarry, los precios del
crudo en el mercado eran establecidos, de manera unilateral por las
empresas, mediante valores de cotización (posted prices) que ellas
publicaban periódicamente. Sin embargo el crecimiento del mercado al
final de la segunda guerra mundial, produjo el paradójico fenómeno de
una depresión en los precios en una época de expansión en la
demanda. Este fenómeno se debió al frenético crecimiento de
inversiones en nuevas refinerías para satisfacer la explosión en la
demanda que llegó, incluso, a superar el volumen de dicha demanda.
Esto condujo a las empresas petroleras a tener que llevar a cabo una
serie de rebajas en sus valores de cotización, con el consiguiente efecto
inmediato en el ingreso fiscal de los países productores cuyo monto
estaba referido a los mencionados posted prices. El malestar producido
en los países productores por esta situación, desembocó en una serie de
eventos que culminaron en la fundación de la OPEP en septiembre de
1960. Se inició de este modo una migración en el balance de poder
entre las empresas y los países productores que culminó en octubre de
9 El net back es un método de cálculo que permite comparar el valor del crudo en
diferentes puntos del mundo. El mismo consiste en tomar el precio de venta en un
punto de destino tomado como referencia y sustraerle los costos incurridos desde el
punto de origen, principalmente los fletes. Se obtiene así el precio calculado retroactivamente en el lugar de origen. Esto permite establecer los precios en diversos
puntos de origen, evidenciando diferencias entre el tipo de crudo debidas a su valor
comercial en el punto de destino. Una de las aplicaciones es la medición de la
comercialidad de los distintos crudos. Así, un crudo será comercialmente explotable, sólo si su valor de net back es superior a su costo de producción.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
190
1973 a raíz de la guerra del Yom Kippur. El subsiguiente embargo de
los países árabes de la OPEP a los países occidentales que habían
apoyado a Israel llevó a la fijación unilateral de los precios de los
crudos por parte de la OPEP. El efecto inmediato fue cuadruplicar el
precio del petróleo, así por ejemplo, el crudo árabe liviano pasó de su
nivel original de 2,91 dólares por barril a 11,65 dólares por barril.
Se inicia así el período de predominio de la OPEP que se mantendrá de
manera clara hasta la última década del siglo pasado cuando el
mercado petrolero experimentado cambios radicales resultado de una
serie de eventos que modifican, una vez más, pero en esta ocasión de
manera más profunda, su naturaleza. Los más notorios de esos eventos
son, por una parte, la transformación de los mecanismos de fijación de
los precios de referencia del mercado. Por otra, la tendencia a la
reagrupación de las grandes empresas petroleras a nivel mundial.
Adicionalmente, la aparición de una serie de nuevos actores y la
asociación de algunos de ellos con los grandes conglomerados que
acabamos de mencionar. Mención aparte merece el papel de la
amplísima gama de empresas petroleras estatales. Finalmente, la
aparición de nuevos adelantos tecnológicos que han permitido la
explotación de depósitos de hidrocarburos cuya extracción se
consideraba hasta ahora imposible.
LOS FINALES DEL SIGLO XX Y EL PRINCIPIO DEL XXI, UN
NUEVO JUEGO: El primer evento, como acabamos de mencionar, lo
constituye la nueva forma de estructurar los valores de referencia para
los precios en el mercado petrolero. Después del acuerdo de
Achnacarry en 1928, las grandes empresas multinacionales en
conjunto dominaban el marcado estableciendo, de manera más o
menos concertada, el valor de oferta de los diferentes crudos. Este
sistema de valores de cotización (posted prices) era establecido
unilateralmente por cada empresa quien podía, potestativamente,
ofrecer descuentos a los clientes que considerara conveniente. El
control sobre los precios del crudo permitía, mediante la aplicación de
valores de transferencia internos, mantener los precios del crudo en las
refinerías a bajos niveles y con muy poca volatilidad. Estas
condiciones de estabilidad, permitían una planificación sumamente
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
191
precisa, a nivel de dichas refinerías, que era donde se realizaba los
beneficios del negocio como un todo.
Al pasar el control del mercado a manos de la OPEP el sistema de
precios de cotización el mercado se hace más abierto y aparecen
operaciones ocasionales (spot market), transadas por intermediarios
particulares. Con ello se produce, sin embargo, una mayor volatilidad
en los precios. Para contar con unos valores de referencia para nuevas
operaciones e indicativos de las tendencias del mercado en ausencia de
los precios de cotización, surgieron las estimaciones del valor de
ciertos crudos marcadores (benchmarks). Estas estimaciones eran
llevadas a cabo, con la información recabada sobre los precios del
mercado spot, por un grupo de publicaciones especializadas
(principalmente Platt´s Oilgram y Petroleum Intelligence Weekly).
Para los refinadores, el sistema de los valores de referencia basados en
los crudos marcadores presentaba un elemento de inestabilidad. Los
mecanismos utilizados para establecer el precio de referencia de
dichos crudos marcadores se llevaba a cabo en mercados imperfectos y
sujetos, por tanto, a manipulaciones. En muchos casos, el mercado era
más dependiente de las expectativas de los intermediarios, que del
equilibrio real entre la oferta y la demanda.
La conclusión a la que llegaron las empresas de los grandes países
consumidores, era que cualquier solución para alimentar de manera
estable sus refinerías, parecía requerir la cooperación de los países
productores, particularmente de la OPEP, algo que no se veía fácil de
conseguir. La forma de contar con un mercado estable para las
refinerías, independiente de la influencia de los países productores
pareció encontrarse en los contratos a futuro. Como menciona Philip
K. Verleger Jr en Varios (1984):
Los mercados de futuros ofrecen a los consumidores,
refinadores y productores la oportunidad de comprar o
vender por adelantado con la finalidad de minimizar su
riesgo financiero. De hecho, el desarrollo de contratos a
futuro y de un mercado de futuros es la única respuesta al
cambio estructural de la industria petrolera que puede
llevarse a cabo sin la cooperación de los países exportadores
de petróleo7. (p. 122).
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
192
En marzo de 1983 la Bolsa de Mercancías de Nueva York (NYMEX,
por sus siglas en inglés: New York Mercantile Exchange) y la Junta de
Comercio de Chicago (CBT por sus siglas en inglés: Chicago Board of
Trade) comenzaron a cotizar contratos de petróleo a futuro para el
crudo West Texas Intermediate (WTI). Este hecho constituye el
fundamento del cambio tal vez más trascendental en la historia de la
conformación de la estructura de precios del mercado petrolero. Dicha
estructuración, pasó a estar determinada por factores que, por primera
vez en la historia, se alejaban de un análisis fundamental y se
acercaban más a un análisis técnico10
. Factores más vinculados aún a
las percepciones de los agentes que operan en el mercado que a los
movimientos reales de las variables fundamentales. La fijación de los
precios pasaba a ser controlada por los intermediarios (traders) de los
mercados financieros o de commodities más que por la OPEP o por las
grandes empresas multinacionales. Entraban así en juego, aspectos de
carácter netamente especulativo tales como la competencia de otros
mercados que en un momento dado parecieran ofrecer un retorno más
atractivo que el petrolero, el efecto estimado de las noticias de prensa
y la reacción que, ante las mismas, se pensaba que pudieran tener otros
actores del mercado. Con el tiempo, este carácter especulativo ha
pasado a ser la tónica dominante de ese mercado. La cantidad de
barriles involucrada en las operaciones de contratos a futuro supera en
más de tres veces la producción física real. Los eventos geopolíticos y
ambientales, suelen ver incrementada su importancia por los efectos
que los mismos tienen sobre las percepciones de los actores. El
resultado final ha sido que, por una parte, los precios se han mantenido
a niveles sin precedentes, aún en términos reales y, lo que es peor, con
10 La evaluación del atractivo de una inversión, puede llevarse a cabo mediante dos tipos de análisis, el conocido como análisis fundamental y el análisis técnico. El
primero de ellos, toma en cuenta las características intrínsecas del bien objeto de la
eventual inversión. En el caso del petróleo, estos elementos son, su gravedad, el
contenido de impurezas, el costo del flete debido a las distancias, la situación de inventarios, etc. El segundo método, el análisis técnico, tiene que ver con el estudio de
las tendencias de las curvas que registran las estadísticas del valor de dicho bien en las
transacciones llevadas a cabo en el mercado, por ejemplo, su máximo y mínimo
históricos, la magnitud del “rebote” de dichas curvas en ciertas situaciones, etc. Con ello, se pretende anticipar el precio futuro de dicho bien.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
193
un incremento considerable de su volatilidad. Justamente lo que se
trataba de evitar.
Otro de los elementos característicos del negocio petrolero actual, es la
tendencia a la conformación, a través de un proceso de absorciones y
fusiones, de gigantescos conglomerados. Una tendencia radicalmente
opuesta a las políticas tradicionales de los organismos
gubernamentales anti monopólicos, especialmente de los Estados
Unidos. Ya desde finales de la década de los setenta del siglo pasado,
las grandes corporaciones privadas estaban conscientes de la tendencia
al agotamiento de los combustibles fósiles provenientes de las áreas
donde los mismos habían sido tradicionalmente extraídos. El problema
conocido como del peak oil11, la controversia acerca de si se ha
alcanzado o no, de manera permanente a nivel mundial, el punto donde
la incorporación de nuevas reservas no permite compensar los
correspondientes volúmenes producidos es de larga data. La
incorporación de nuevas reservas requiere hoy en día un esfuerzo,
físico, financiero y de nueva tecnología, cada vez mayor. Las
operaciones de exploración deben ser llevadas a cabo costa afuera, en
profundidades de agua cada vez mayores y donde los estratos
productores se encuentran también, cada vez a mayor profundidad en
la corteza terrestre. El crecimiento del esfuerzo financiero requerido
por la tecnología necesaria para ello ha experimentado un crecimiento
de tipo exponencial.
La única forma en que las empresas pueden mantener e incrementar su
participación en el marcado y los beneficios económicos derivados de
ello, sólo se logra a través de un crecimiento importante, proporcional
a los retos planteados. La manera más sencilla de lograr esto, es a
través de su reagrupación en grandes conglomerados donde los
11 El peak oil es el punto en el cual de manera permanente las reservas de hidrocarburos
incorporadas por descubrimientos en un determinado período no son capaces de
compensar los volúmenes de producción para ese mismo lapso. El origen de la
discusión acerca del momento en que dicho punto será alcanzado, si bien —por tratarse de un recurso no renovable— es una noción absolutamente intuitiva, ha pasado por
numerosas etapas de intensidad variable. El concepto se remonta al trabajo de M. King
Hubbert, un geólogo y geofísico Director Asociado de la División de Exploración y
producción del laboratorio de investigación de la Shell en Houston, en la revista Science del 4 de febrero de 1949 titulado Energy from Fossil Fuels.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
194
integrantes de los mismos se complementaran en diferentes aspectos
del negocio, generalmente compartiendo estructuras horizontalmente
integradas. Esto dio origen, a partir de los años ochenta, a una gran
cantidad de fusiones y adquisiciones entre las empresas petroleras.
Esta tendencia ha dado origen a conglomerados aún mayores a los que
fueran originalmente desmembrados a principios del siglo veinte. No
es el objetivo de este trabajo entrar en los tortuosos detalles de estos
acuerdos, pero sólo a título de ejemplo vale la pena mencionar la
fusión, en 1999 de la Exxon Corporation (la antigua Standard Oil of
New Jersey) y la Mobil Oil Company (en otra época conocida como la
Standard Oil of New York). Las dos mayores empresas del Standard
Trust de John D. Rockefeller desmembrado en 1911. La nueva
empresa, Exxon-Mobil, pasaría a ser la empresa más importante del
mundo, tanto por el tamaño de su inversión en términos de
capitalización de mercado como de ganancias netas anuales. Otra
fusión de enorme impacto se llevó a cabo en agosto de 2002 entre
Conoco Inc. y la Phillips Petroleum Co., Conoco-Phillips pasó a ser el
más grande conglomerado petrolero dedicado exclusivamente a las
actividades de exploración y producción.
Un episodio interesante dentro de este proceso, es el protagonizado por
la empresa Cities Services, adquirida por la Occidental Petroleum
Corporation (Oxy) en el otoño de 1982, pero mantenida, sin embargo,
como una empresa independiente controlada en un 100 % por Oxy. A
finales de ese año, Cities Services transfirió sus actividades de
refinación y la red de distribución doméstica y ventas a consumidores
finales en los Estados Unidos, en los cuales Oxy no estaba interesada,
a una subsidiaria, la Citgo Petroleum Corporation. Citgo fue vendida al
año siguiente, 1983, a la Southland Corporation. Tres años después, en
1986, el cincuenta por ciento de las acciones de Citgo fueron
adquiridas por Petróleos de Venezuela (PDVSA) quien adquiriría el
control total de la misma en 1990. Este caso particular es de especial
relevancia en el presente trabajo por lo cual le dedicaremos mayor
atención más adelante.
Junto con esta tendencia a la reagrupación de los grandes consorcios,
el final del siglo XX, fue testigo de una serie de eventos geopolíticos
de trascendental importancia que dieron origen, en el sector petrolero
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
195
mundial, a la aparición de una serie de nuevos actores. Bower (2009)
indica que al advenimiento de este período:
Muchas de las tendencias políticas del siglo anterior estaban
cambiando. Las grandes empresas multinacionales se estaban
convirtiendo en simples pececillos, y el poder de la OPEP
estaba siendo cuestionado por los países productores no
miembros de dicha organización, especialmente por Rusia y
los nuevos países alrededor del mar Caspio.7 (p. xiv).
Tal vez el evento político de mayor impacto del pasado siglo fue el
desmoronamiento de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas. En
un corto período de tiempo, el mundo presenció el hundimiento de la
que había logrado que se le percibiera como una gran potencia
mundial. En sólo setenta y tres años, el primer ensayo por poner en
práctica las ideas de Karl Marx acerca del manejo de una sociedad se
derrumbaba estrepitosamente. A raíz de ese hecho, aparecen un grupo
sui generis de empresas privadas rusas como nuevos actores en el
negocio petrolero. Estas empresas terminaron en manos de una serie
de nuevos banqueros y empresarios rusos que han sido frecuentemente
calificados como “una nueva oligarquía”. Un proceso de privatización,
donde las nuevas empresas privadas conservaron, sin embargo, una
fuerte influencia del Estado en un proceso no exento de casos de
corrupción y de tráfico de influencias. Sin embargo, con todo y ello
Rusia aparecía nuevamente como un actor importante en los mercados
internacionales.
Dentro del grupo de grandes empresas rusas vale la pena mencionar a
Rosneft, una empresa del estado formada con los activos del
Ministerio de Petróleo y Gas de la URSS, que se convirtió en un grupo
importante al alcanzar el control de una serie de las nuevas empresas
de menor tamaño. Hoy, luego de varios escándalos por supuestos actos
reñidos con la ética, Rosneft, ha pasado a ser el mayor grupo de ese
país, con una porción de sus acciones cotizadas en forma privada en
los mercados de valores de Moscú y Londres. Rosneft ha estado
involucrada recientemente en varias operaciones comerciales y
financieras en Venezuela.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
196
Otro grupo importante es Gazprom, la principal productora de gas del
planeta. Su origen se remonta a 1943, cuando la Unión Soviética
definió la industria del gas como una operación separada del petróleo.
En 1965 se crea el Ministerio de la Industria del Gas, que en 1989 se
transformaría en la Entidad Estatal para el Gas (Gazprom). Al
desaparecer la Unión Soviética en 1991, el presidente Yeltzin inició la
privatización de Gazprom, aunque el estado conservó el 40 % del
paquete total de acciones. En el año 2000 el presidente Putin decidió
readquirir para el estado el control de Gazprom. La empresa ha
expandido sus operaciones a diferentes países de Europa y actualmente
opera también en Bolivia y Venezuela.
Como ya mencionamos, el crecimiento de los requerimientos
financieros y de nueva tecnología necesarios para los nuevos esfuerzos
exploratorios ha sido una de las razones para la reagrupación de las
multinacionales tradicionales en grandes consorcios. Por otra parte, la
necesidad de diluir los riesgos asociados a dichos esfuerzos, sobre todo
en áreas poco conocidas, ha hecho necesario llevar a cabo alianzas
estratégicas con algunos de los nuevos actores del negocio. El sentido
altamente pragmático con el que parecen estarse manejando las
empresas rusas, ha dado origen a varios importantes acuerdos entre
estos dos grupos de organizaciones. Uno de estos acuerdos fue suscrito
en 2011entre Rosneft y Exxon-Mobil para el desarrollo del campo
gigante Prinovozemelsky en la plataforma continental rusa del mar de
Kara en el océano Ártico entre los 75 y 80 grados de latitud norte. Otro
acuerdo fue suscrito también en 2011 entre estos mismos grupos para
la evaluación y el desarrollo del campo gigante Tuapse situado en la
parte de aguas profundas en la costa rusa del mar Negro. En estos
acuerdos, como es típico para este tipo de convenios, Exxon-Mobil
suple la tecnología, mientras que Rosneft contribuye con la
experiencia operacional en el área.
No se puede terminar de hablar de los nuevos actores en el mercado
petrolero mundial sin hacer referencia a la República Popular China,
con su impresionante crecimiento en demanda energética. Su rápido
crecimiento genera la necesidad de contar con una serie de insumos
importantes, sobre todo de tipo energético y de diversos minerales y
materias primas. A pesar de ser un país con vastos recursos naturales
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
197
—China es, por ejemplo, el primer productor mundial de carbón con la
mitad del volumen producido a nivel global— lo acelerado de su
crecimiento la obliga a salir de sus fronteras. En consecuencia, la RPC
ha establecido una política de Estado para asegurar en el tiempo el
suministro de recursos naturales. Dicha política de Estado, consiste en
facilitar préstamos a inversionistas y países mineros y petroleros, a
cambio de compromisos de suministro a largo plazo de esos materiales
en una especie de compras pre-pagadas. Debido a estos préstamos, los
países que los reciben, quedan comprometidos a entregar parte de su
producción futura, sin ninguna remuneración en el momento de la
operación, puesto que dichos fondos han sido ya entregados y, por
supuesto, utilizados. Además, por haber sido los pagos efectuados por
anticipado, cabe esperar que la RPC reciba también el crudo o los
minerales involucrados a precios preferenciales.
Dentro del nuevo escenario de la industria petrolera mundial está el
papel de las empresas petroleras estatales, sociedades cuya
composición accionaria está totalmente o de forma mayoritaria en
manos del gobierno de un Estado-Nación. Entre ellas están hoy en día
algunos de los actores más importantes del mercado petrolero en gran
medida debido al hecho de que estas organizaciones controlan
alrededor del noventa por ciento de las reservas mundiales de petróleo
que han sido reportadas.
El tema relacionado con estas empresas es notablemente complejo
debido, en primer lugar, a su dispersión geográfica. Existen o han
existido en el sector petrolero, empresas estatales en todos los
continentes excepto en Oceanía. Tal vez como resultado de ello, se
observa una falta de uniformidad con relación a la finalidad con la que
las mismas son constituidas, a su estilo administrativo y a la
continuidad con la cual dicha finalidad y estilo operacional son
mantenidos en el tiempo. En este sentido, existen notables diferencias
entre las empresas estatales de los distintos continentes. Así, las
empresas estatales europeas son las menos numerosas y las más
estables en cuanto a la permanencia de sus objetivos originales. Un
continente en el cual las compañías petroleras estatales han ejercido
particular influencia es en América Latina donde estas empresas están
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
198
sujetas a una serie de visiones contradictorias con relación a sus
objetivos y al destino del producto de los resultados de sus operaciones.
Un primer desacuerdo tiene que ver con el papel que dichas empresas
deben jugar dentro de estas sociedades. La polémica consistente en
definir si las mismas son entidades netamente comerciales, destinadas
a proveer a los gobiernos de los ingresos necesarios para satisfacer las
demás necesidades de la población, o si deben tener una mayor
injerencia del sector político en su administración a fin de darles un
mayor “contenido social”. Expresión con la cual usualmente se
entiende quebrantar el principio económico básico de la división del
trabajo asignándoles a estas entidades múltiples misiones, muchas de
ellas considerablemente distintas a la naturaleza de su línea de negocio
original. Esto conlleva a un incremento en su número de empleados y
suele conducir, a la vez, a una merma en su capacidad para el logro de
la misión para la cual fueron originalmente creadas. Finalmente,
genera una duplicación de funciones con los organismos del estado
encargados, por su propia misión, de satisfacer esas necesidades.
Paralelamente, la situación descrita va acompañada de una actitud de
recelo con relación a la participación de capitales extranjeros en la
actividad petrolera. Esta participación puede normalmente verse como
una forma de que la Nación distribuya los riesgos técnicos,
operacionales y financieros en proyectos donde dichos factores son
elevados y los niveles de inversión cuantiosos. Muy frecuentemente,
sin embargo, esta posibilidad de asociación con capitales extranjeros
es vista, por algunos sectores, como una violación a la soberanía
nacional y es calificada de “entreguista”.
La influencia de los conflictos mencionados genera en las empresas
estatales de estos países una situación de inestabilidad tanto
administrativa como operacional. Al ser posible la alternancia en el
poder entre los grupos que defienden las posturas opuestas, pueden
ocurrir, entre un gobierno y otro, cambios profundos en las políticas
públicas relacionadas con el sector. Se producen de este modo cambios
drásticos en los objetivos, las estrategias, el esquema administrativo, y
como ya dijimos, en las características operacionales de las empresas.
Por otra parte, nadie puede garantizar tampoco que estos cambios
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
199
tengan un carácter permanente. Basta que ocurra un nuevo cambio en
el grupo que controla el poder entre aquellos que sostienen una visión
diferente de cómo debe manejarse el negocio, para que las condiciones
se reviertan nuevamente.
Finalmente, la administración de las compañías petroleras del estado
en Latinoamérica está sujeta a una contradicción que genera un
elemento de presión adicional sobre los administradores de las
mismas. Por una parte, por su naturaleza mercantil y dado el carácter
altamente competitivo del negocio petrolero, existe una necesidad de
mantener diferentes grados de confidencialidad en muchas de las
decisiones tomadas y los acuerdos establecidos. Por otra parte, el
elemento político en la administración de estas compañías, que se
deriva del hecho de ser propiedad del Estado, exige una absoluta
transparencia. La contraposición entre las nociones de
confidencialidad y transparencia suele ser fuente de intensos conflictos
para estas empresas con relación a amplios sectores de la población.
Finalmente, en los últimos años se han producido una serie de
importantes adelantos en el campo de la tecnología aplicada a la
industria petrolera. Algunos de ellos han reactivado, una vez más, la
discusión sobre el peak oil12. Estos desarrollos se pueden catalogar en
dos grandes grupos. Unos, simplemente consisten en la modificación o
la mejora sustancial de métodos ya conocidos, otros, son formas
novedosas de explotar hidrocarburos no convencionales cuya
extracción no se consideraba posible en el pasado.
Entre los métodos ya conocidos que han sido objeto de ciertas mejoras
se encuentran la fractura de las formaciones por métodos hidráulicos.
Este método se viene utilizando en la industria petrolera desde finales
de la década de los años cuarenta del siglo pasado para mejorar la
productividad de formaciones convencionales de baja permeabilidad.
La mejora en los métodos para fracturar las formaciones no ha sido
realmente dramática, pero ha demostrado ser una herramienta auxiliar
indispensable para la producción de las nuevas formas de
hidrocarburos que hemos mencionado.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
200
Lo que si representa un avance notable dentro de la tecnología
tradicional es la llamada perforación direccional. La posibilidad de
perforar intencionalmente pozos desviados de la vertical, data de los
años treinta del siglo XX. No obstante, la posibilidad de alterar la
dirección de un pozo se mantenía siempre muy cercana a la vertical.
Es a partir de la década de los noventa cuando se produce un avance
realmente notable al lograr que la perforación se mantenga, continúa y
permanentemente, dentro del estrato de interés sin atravesarlo
completamente. Cuando esto sucede, se incrementa enormemente el
área de drenaje del horizonte productor expuesta al pozo o del
intervalo que debe ser sometido a una fracturación hidráulica.
La combinación de la fracturación hidráulica con la perforación
direccional es lo que ha permitido mejorar notablemente la explotación
de yacimientos convencionales de muy baja permeabilidad. El
incremento que acabamos de mencionar del área de fractura y de
drenaje permite mejorar notablemente la posibilidad de estimular estos
yacimientos y aumentar su productividad.
Sin embargo, el adelanto tecnológico verdaderamente novedoso tiene
que ver con los métodos para la extracción de volúmenes de
hidrocarburos almacenados en rocas que hasta hace muy poco tiempo
eran considerados como imposibles de explotar. Se trata de los
hidrocarburos acumulados en las lutitas. Hasta época muy reciente, era
impensable la explotación de los materiales que dan origen en las
lutitas, su “roca madre”, los hidrocarburos que son luego expelidos de
estas y se acumulan en las rocas porosas adyacentes a ellas.
Este es hoy en día uno de los grandes adelantos tecnológicos de la
industria petrolera. Es la producción del gas de lutitas y el petróleo de
lutitas. El grado de dificultad en la recuperación de ambos es
notoriamente distinto. El gas de lutitas, fluye con mucha mayor
facilidad debido a la menor viscosidad del gas comparado con
cualquier hidrocarburo no gaseoso. En el caso del gas de lutitas, basta
fracturar dichas rocas atravesadas por un pozo perforado
direccionalmente. No es ese el caso del petróleo de lutitas. Para
comenzar, los hidrocarburos líquidos que se encuentran en las lutitas
no son aun en muchos casos propiamente petróleo, sino un material
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
201
conocido como kerógeno, petróleo en formación. Para la extracción
del petróleo de lutitas además de fracturar la roca, es necesario aplicar
algún método térmico para reducir su viscosidad. Sin embargo, el
efecto más importante del calentamiento, es que la intensa temperatura
da lugar a un proceso de pirolisis que acelera la transformación del
kerógeno en petróleo. El material resultante de este proceso,
dependiendo del grado de madurez del kerógeno, puede ser sometido
de inmediato al proceso convencional de refinación.
La importancia de estos avances tecnológicos, es su potencial para
alterar de manera sustancial el balance entre la oferta y la demanda en
el mercado mundial ya que ninguno de los países donde se encuentran
reservas importantes de lutitas hidrocarburíferas forma parte de los
grandes productores y exportadores tradicionales. Quizás uno de los
efectos eventualmente más dramáticos de la nueva tecnología es el
caso de los Estados Unidos. Este país ha sido por largos períodos, a
partir de 1970, un importador neto de petróleo. Basado en sus reservas
de lutitas hidrocarburíferas y en la nueva tecnología para su
explotación, en el año 2019 los Estados Unidos pudieran llegar a ser
autosuficientes en cuanto a suministro de hidrocarburos. De momento,
si bien sigue importando el 35 % de sus necesidades, la disminución
en el consumo y el aumento de su producción debido en parte a estas
nuevas técnicas, permitió, que a finales de 2013, los Estados Unidos
produjeran más de lo que importaban por primera vez en veinte años.
El resultado compuesto de los factores que acabamos de mencionar
han hecho que comenzando el siglo XXI, el negocio petrolero presente
unas características inéditas en toda la historia pasada de la industria.
Esto requiere que, países tradicionalmente petroleros como Venezuela,
superen una serie de prejuicios y busquen soluciones creativas para
que el petróleo continúe siendo un factor importante de su desarrollo
económico.
LAS FORMAS DE INTEGRACIÓN EN LOS PAÍSES
PRODUCTORES: Tal como mencionamos en la sección
correspondiente a los aspectos estratégicos de la industria, la
utilización de un esquema de integración horizontal ha sido el
mecanismo empleado tradicionalmente por las empresas petroleras
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
202
transnacionales con un doble objetivo. Por una parte reforzar el
eslabón más débil de su cadena de valor agregado, que en su caso es el
suministro de materia prima. Por otra, la presencia en una diversidad
de países con diferentes condiciones operacionales y económicas, les
brindaba la flexibilidad suficiente para optimizar, a través de la
adecuada coordinación de valores de transferencia internos, los
márgenes de ganancia neta del conjunto.
La noción de integración, tanto vertical, como horizontal, debería
también ser aplicable a las empresas de los países productores. El
problema fundamental, es que estas empresas, para empezar, no están
ni siquiera verticalmente integradas pues no cuentan con una cadena
de valor agregado completa. Carecen de los tres últimos eslabones de
dicha cadena: las refinerías en los grandes centros de consumo, las
redes de distribución en dichos centros y los puntos de venta a los
consumidores finales, donde usualmente se realiza el mayor beneficio
comercial del negocio. Estos son eslabones de la cadena simplemente
inexistentes para ellas.
Las compañías estatales de los países productores puede que posean el
control sobre la materia prima, sobre el suministro del crudo. Sin
embargo, ese petróleo producido debe ser, en algún momento, vendido
a terceros, generalmente las mismas empresas multinacionales, en un
punto intermedio de la cadena. Lo que comúnmente se conoce como
“los precios del petróleo”, no es más que el valor de transferencia
dentro de la cadena de valor agregado al cual las refinerías en los
grandes mercados reciben la materia prima. Aún las escasas ventas
internacionales de productos derivados por parte de los países
productores que poseen refinerías en sus territorios, terminan en las
redes de distribución de las empresas de los grandes países
consumidores. Para las empresas multinacionales, los “precios del
petróleo” son el costo de producción o, a lo sumo, de producción más
transporte, sólo un punto de corte en medio de la cadena de valor
agregado. El éxito de la OPEP a partir de los años sesenta, al conseguir
una migración en el balance de poder en los mercados fue sólo hasta
ese nivel. El control de la cadena completa constituye una fuente
importante de poder porqué en ella, precisamente a través del manejo
de sus valores de transferencia internos, las empresas maximizan la
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
203
ganancia neta del sistema como un todo. Esa es la fuente de poder que
no han perdido nunca las grandes empresas petroleras. Este aspecto no
es de carácter sólo financiero, es, sobre todo, estratégico.
Si una empresa petrolera de un país productor pudiera acceder a una
participación importante en la propiedad de las instalaciones en los tres
últimos eslabones de la cadena, se le abrirían las posibilidades de
utilizar de manera permanente los mecanismos de maximización de
ganancias que han usado tradicionalmente las empresas
multinacionales. Al completar su integración vertical, esta empresa se
liberaría de la dependencia de terceros para la colocación de su
producción y la eventual comercialización de la misma o de sus
productos derivados.
Por otra parte, al definir la integración horizontal en la forma que lo
hacen Daniels et al. (2010), mencionábamos que esta definición era la
más usual cuando se trataba del área de mercadeo ya que “puede
proporcionar productos terminados o componentes (y) pueden darse
economías de alcance en la distribución” (p. 539). Esta sería la
situación típica para una empresa petrolera estatal, que pudiera acceder
a la propiedad de refinerías y redes de distribución doméstica en varios
países consumidores. Con ello estaría reforzando los eslabones más
débiles, para ella, de la cadena de valor agregado, precisamente los que
se encuentran en el sector “aguas abajo”.
EL CASO DE VENEZUELA: Uno de los países que comprendió
estos aspectos estratégicos del negocio petrolero fue Venezuela. La
total estatización de la industria petrolera, el proceso conocido como la
nacionalización, representó un cambio radical en la estructura de la
industria del país. La Nación dejaba de ser un simple recaudador de
impuestos para pasar a ser, además, el único accionista de las empresas
operadoras. El gran reto durante ese período fue mantener la
continuidad operacional y recuperar los niveles de actividad de las
funciones que habían sido objeto de una lógica descapitalización ante
el escenario de la prescripción de las concesiones. Todo ello se logró.
La etapa post-nacionalización: En los años siguientes a la
nacionalización, se reactivaron una serie de actividades que habían sido
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
204
reducidas a su mínima expresión en los años inmediatamente
precedentes y se generaron nuevas funciones anteriormente
dependientes de las concesionarias. Dos logros particularmente
relevantes fueron la creación de dos nuevas organizaciones de
extraordinaria importancia estratégica para el largo plazo. Por una parte
el Instituto de Adiestramiento Petrolero (INAPET) (luego re-bautizado
CEPET y actualmente CIED) encargado de todas las fases del
adiestramiento del personal de la industria. Este organismo fue el
responsable del desarrollo del personal desde los niveles artesanales
hasta los de la alta gerencia.
De igual, o tal vez de mayor trascendencia, fue la fundación del
Instituto Tecnológico Venezolano del Petróleo (INTEVEP), el centro
de investigación aplicada de la industria. El propósito de esta
institución era mantener a la industria petrolera nacionalizada a la
vanguardia de los rápidamente cambiantes adelantos tecnológicos de la
industria del petróleo. Durante el régimen concesionario, esta actividad
se llevaba a cabo en los grandes centros de investigación de las
empresas multinacionales quienes los distribuían entre sus afiliadas en
diferentes países. Por tal motivo, en el periodo inmediatamente
posterior a la nacionalización fue necesario establecer, de manera
transitoria, convenios de asistencia tecnológica con las antiguas
concesionarias.
Durante sus primeros años, entre 1976 y 1999, esta institución registró
alrededor de 900 patentes y generó unos 240 inventos, además de llevar
a cabo el desarrollo de importantes proyectos como por ejemplo, la
tecnología para el mejoramiento de crudos pesados (el proceso
conocido como HDH). Este proceso le valió a la institución el Premio
de Ciencias de la UNESCO en 1991. Cabe mencionar también el
desarrollo de la orimulsión, una forma novedosa y de alto atractivo
para la comercialización de estos crudos difíciles de colocar en los
mercados. Por su carácter menos contaminante este producto estaba
diseñado para competir en condiciones ventajosas en los mercados del
carbón, sobre todo en el campo de generación termoeléctrica. Por otra
parte, debido a las características de su mercado-objetivo, no constituía
una competencia para otros productos venezolanos como el fuel oil
residual. Con ello, además, al no considerársele parte de la producción
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
205
de crudos convencionales, no afectaba la cuota de Venezuela en la
OPEP.
Entre las nuevas actividades, vale la pena destacar el caso de la
exploración. En esta área, debido al tiempo que toma la recuperación
de las inversiones, estas se habían reducido a un mínimo. Debido a
ello, durante los últimos años del régimen concesionario, se había
producido una notable merma en las reservas probadas del país, sobre
todo las de crudos livianos y medianos, que por ser los de mayor valor
comercial, eran los que se producían de manera preferente. A partir de
1976 se llevaron a cabo una serie de actividades exploratorias
orientadas a subsanar esta situación. Así, por ejemplo, entre 1971 y
1976, se habían perforado en el país solo 33 pozos exploratorios.
Únicamente en 1976, se perforaron 25 de esos pozos y para 1982 se
habían perforado un total acumulado de 225. Como consecuencia de
ese esfuerzo, para finales de 1986 se habían incorporado 40.150
millones de nuevas reservas. Más del doble de la totalidad de reservas
probadas de Venezuela al final del año 1975 que era de 18.390
millones de barriles.
De particular importancia fue el descubrimiento de una serie de
campos gigantes de gas libre en el norte de la península de Paria en
1979. La información básica de estos descubrimientos fue derivada de
un levantamiento sismográfico sobre toda la plataforma continental
venezolana realizado en 1977. Una de las características resaltantes de
esta área eran las enormes inversiones necesarias y los riesgos
operacionales y comerciales asociados al desarrollo de estos campos.
Para enfrentar esta situación, se estructuró el Proyecto Cristóbal Colón,
en el cual se utilizaría, por primera vez después de la nacionalización,
la participación de capitales privados extranjeros. Este sería el primer
paso del proceso llamado de apertura para establecer asociaciones de
riesgo y ganancias compartidas en este tipo de áreas de altos niveles de
inversión y riesgo. El proyecto estuvo sometido a una serie de
altibajos, donde hubo momentos donde se llegó incluso a dudar de su
comercialidad, debido a amplias fluctuaciones en los precios del
mercado internacional del gas. Hoy en día, más de treinta años después
de los primeros descubrimientos, se siguen haciendo esfuerzos por
desarrollar el área a través del proyecto que ha sido rebautizado como
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
206
Gran Mariscal de Ayacucho y que se sigue llevando a cabo con el
apoyo de capitales extranjeros en forma de empresas mixtas.
Entre otra serie de importantes tareas llevadas a cabo en ese lapso cabe
destacar el inicio de los esfuerzos para el desarrollo de la Faja
Petrolífera del Orinoco. Igualmente, el cambio de patrón de refinación
en las dos grandes refinerías del estado Falcón, Amuay y Cardón y de
la refinería de El Palito en el estado Carabobo. El nuevo patrón estaba
orientado a la obtención de una mayor proporción de productos
derivados de alto valor comercial mediante procesos de conversión
profunda de crudos pesados. Finalmente, en agosto de 1997, se
interconectan las dos grandes refinerías de Falcón consolidándose
como el centro de refinación de Paraguaná con una capacidad de
procesamiento de 940 mil barriles diarios, el mayor complejo de
refinación a nivel mundial. Entre 1987 y 1991 se realiza el proyecto
Nurgas para interconectar las redes de gas del oriente y el occidente del
país y entre 1989 y 1992 se lleva a cabo el proyecto GNV (Gas Natural
Vehicular) que llegó a adaptar cincuenta mil vehículos a nivel nacional,
con énfasis en el transporte público. Una de las consecuencias de este
último proyecto habría sido la liberación de gasolinas para la
exportación. Sin embargo, el mismo no se expandió como se esperaba
debido a que el elevado subsidio de los precios de dichas gasolinas en
el mercado doméstico no hacía del gas una opción competitiva.
En el área de producción, se continuó llevando a cabo el esfuerzo por
mantener el potencial de producción, ahora con el respaldo de los
descubrimientos en nuevas áreas. La gran limitación de la actividad en
esta función eran las cuotas establecidos por la OPEP a la producción
de cada uno de sus países miembros. Esto llevó incluso a que en ciertos
sectores se planteara la posibilidad de abandonar la organización. Tema
sumamente polémico pues el desmembramiento de la misma, al
comenzar cada país a producir guiado por la maximización de su
propio ingreso fiscal, podría conducir a una grave sobreoferta con la
lógica caída de los precios. El ingreso fiscal obtenido con una mayor
producción pudiera verse más que contrarrestado por una caída de los
precios.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
207
La internacionalización: Sin embargo, el logro más importante de la
industria durante esta etapa, fue sin duda el proceso de
internacionalización. Al momento de la nacionalización Venezuela
sufría de la misma limitación estructural a la que están sometidos, tal
como ya se mencionó, todos los países productores, el no contar con
los eslabones finales de la cadena de valor agregado. Los mercados
naturales del país habían sido surtidos tradicionalmente por las
concesionarias y los esfuerzos iniciales por diversificar los mercados a
otros países habían resultado infructuosos. La única solución para
Venezuela, en el corto plazo, era establecer contratos de
comercialización con las ex concesionarias para poder colocar su crudo
en los mercados. El remedio de fondo para liberarse de esta situación
de dependencia era, sin embargo, acceder a los eslabones faltantes de la
cadena de valor agregado. Además, se debía procurar establecer un
esquema de integración horizontal en estos eslabones, que en el caso de
un país productor, son los más débiles de la cadena.
A través de este proceso, Petróleos de Venezuela (PDVSA) se
convirtió en una empresa totalmente integrada vertical y
horizontalmente al incorporar a sus activos una serie de instalaciones
“aguas abajo” en varios de los principales mercados del mundo. La
empresa estatal venezolana llegó a contar, a finales del siglo veinte,
con un conjunto de quince refinerías ubicadas, además de los Estados
Unidos, su mercado natural, en países como Alemania, Suecia, el
Reino Unido y Bélgica. Además, como parte de estos procesos de
integración PDVSA adquirió importantes redes de distribución y
puntos de venta a consumidores finales en esos países. Finalmente,
adquirió de manera complementaria, una capacidad de almacenamiento
en la cuenca del Caribe, en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos y
en las Antillas holandesas, cercana a los 30 millones de barriles. Con
ello, a través de un proceso de intermediación en el área de almacenaje,
participaba en el negocio de otras empresas y países en este importante
centro de comercio internacional de petróleo, parte también de su
entorno natural. Este esfuerzo representó tal vez el flujo de capitales en
forma de inversión directa más importante por parte de un país del
tercer mundo hacia un grupo de sociedades que estaban entre los más
importantes consumidores de petróleo a nivel global.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
208
Otro efecto importante de estas asociaciones era la posibilidad de
colocar parte de la producción de los crudos pesados y extra pesados
del país. Para el momento de la nacionalización, el 75 % de las reservas
del país eran de crudos con una gravedad por debajo de los 22° API. Al
ser dueña de esas refinerías, PDVSA podía adaptar la dieta de las
mismas para, de acuerdo a sus intereses, procesar una cierta porción de
crudos de más baja calidad. Se introducía así, por razones estratégicas,
un elemento de ineficiencia para procesar crudos cuyos productos
finales poseían un menor valor comercial. Una refinería propiedad de
un tercero no estaría dispuesta, por razones de eficiencia, a realizar una
adaptación semejante en su dieta. Vale la pena resaltar que la necesidad
de colocar los crudos venezolanos pesados y extra pesados ha sido un
argumento muy utilizado a la hora de revertir muchas de las
operaciones llevadas a cabo con el proceso de internacionalización.
Esto es, sin embargo, un argumento falaz ya que se trata de dos
problemas de naturaleza totalmente distinta. Ciertamente, la colocación
y utilización de estos crudos, que representan la gran mayoría de las
reservas de Venezuela, es un problema complejo y de difícil solución.
El mismo no se resuelve, sin embargo, abandonando un excelente
negocio comercial de carácter estratégico. Por el contrario, ese negocio
alterno, aparte de permitir colocar, como hemos dicho, algunos
volúmenes adicionales de crudos pesados, puede significar mantener
un importante nivel de ingresos derivados de una faceta distinta dentro
del mismo sector petrolero.
La internacionalización se inició en 1979 con la selección de
inversiones potenciales en el sector de mercadeo de países
industrializados y se emprendieron las primeras gestiones de
negociación para la adquisición de algunos de esos activos. Hacia
finales de 1980 se establece en Alemania la empresa Ruhr Oel GMBH,
una asociación a partes iguales entre PDVSA y la empresa alemana
Veba Oel que fue ampliado en 1986. Al final de este proceso la
empresa contaba con cuatro refinerías: Gelsenkirchen con una
capacidad de procesamiento de 265 mil barriles por día, Neustadt con
capacidad de 86 mil barriles diarios, Karlsruhe que procesaba 320 mil
barriles diarios y Schwedt que operaba 240 mil barriles por día.
Adicionalmente, entre los activos de Ruhr Oel se encontraban otra serie
de instalaciones como plantas y terminales, varios oleoductos y redes
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
209
de distribución. Esto colocaba a PDVSA como propietaria del 50 % del
refinador más importante de Alemania que cubría el 20 % del mercado
de ese país. De los más de 900 mil barriles diarios que procesaban las
cuatro refinerías mencionadas, 250 mil eran de crudo pesado
venezolano.
A partir de 1985, se inicia un importante programa de adquisiciones.
Ese año, la empresa arrienda al gobierno de las Antillas holandesas la
refinería de Curazao con una capacidad de procesamiento de 335 mil
barriles diarios que es operada por Isla, una nueva filial de PDVSA. En
1986, se produce una violenta caída de precios en los mercados, el
precio del crudo marcador West Texas Intermediate (WTI) se situó por
debajo de los diez dólares por barril. Por supuesto, esta situación fue
particularmente crítica para los crudos pesados. La estrategia de
PDVSA, fue tratar de asegurar salidas para sus crudos en el largo plazo
mediante su presencia en mercados aguas abajo, principalmente en
aquel que, por razones de flete, es su mercado natural, los Estados
Unidos. Ese año, como ya se mencionó, la empresa estatal venezolana
adquiere el 50 % de las acciones de Citgo, una subsidiaria de la
Southland Corporation.
Dentro de la negociación por Citgo, PDVSA adquiría el 50 % del
complejo de refinación de Lake Charles en el estado de Louisiana, la
sexta más grande de los Estados Unidos, con una capacidad de 425 mil
barriles diarios. La negociación de Citgo condujo, además, a la
adquisición de la refinería de Lemont, cerca de Chicago, con una
capacidad de procesamiento de 155 mil barriles por día y asociada a
una red de distribución exclusiva en los estados de Illinois, Iowa,
Michigan, Ohio y Wisconsin. Otras dos adquisiciones fueron la
refinería de Paulsboro en el estado de New Jersey con una capacidad de
procesamiento de 94 mil barriles diarios y la de Savannah en Georgia
con una capacidad de 60 mil barriles diarios. Estas dos últimas
refinerías se especializan en la elaboración de productos asfálticos y,
por tanto, eran alimentadas con crudos pesados venezolanos.
Adicionalmente, se adquirió una participación del 41 % de la refinería
de la empresa Lyondell, rebautizada Lyondell-Citgo en la ciudad de
Houston. Esta refinería posee una capacidad de procesamiento de 268
mil barriles diarios. Finalmente, en 1987 la empresa estatal venezolana
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
210
y la Union Pacific Corporation junto con su subsidiaria Champlin
Petroleum Company, firman un acuerdo para constituir a partes iguales
la Champlin Refining Company. Con este acuerdo, la empresa
venezolana pasaba a ser propietaria del 50 % de la refinería de Corpus
Christi en el estado de Texas. Dicha refinería tiene una capacidad de
procesamiento de 257 mil barriles diarios y posee además una extensa
red de distribución en dicho estado además de Oklahoma, Arkansas,
Missouri y Kansas. Al año siguiente, en 1988, PDVSA ejerció una
opción de compra del 50 por ciento restante de las acciones
pertenecientes a su socio, y modificó el nombre de la empresa a
Champlin Refining & Chemicals Inc. En septiembre de 1990, esta
empresa fue transformada en una subsidiaria de Citgo.
En el año de 1990, PDVSA adquiriría el control total de Citgo. Con
ello PDVSA se convertía en propietaria de cinco refinerías y tenía una
participación importante en otra dentro del territorio de los Estados
Unidos. Su capacidad total de procesamiento superaba el millón 125
mil barriles diarios. Contaba, además, con instalaciones de
almacenamiento independientes para cinco millones de barriles.
Finalmente, un elemento de extraordinaria importancia, fue que la
adquisición de Citgo represento tomar el control de una red de más de
12.500 estaciones de servicio, la empresa con más puntos de ventas a
consumidores finales en los Estados Unidos12
. Además de esto Citgo
produce gran variedad de lubricantes y tiene puntos de venta en varios
aeropuertos importantes de los Estados Unidos y vende petroquímicos
y productos industriales a varias compañías industriales. La
participación total de PDVSA a través de Citgo en el mercado
doméstico americano era del 8 %, lo que la convertía en la sexta
empresa en el mercado interno de los EE. UU.13
En 1989, PDVSA adquiere los terminales petroleros de Bonaire y las
Bahamas. El primero, con una capacidad de cuatro millones de barriles
y un puerto de aguas profundas que puede alojar tanqueros ULCC, de
hasta 500 mil toneladas de peso muerto. El segundo, el mayor del
12 FUENTE: http://economiamineraypetrolera.wordpress.com/2012/07/01/petroleos-de-
venezuela-s-a-pdvsa-10/ 13 FUENTE: http://www.veneconomia.com/site/files/articulos/artEsp576_336.pdf
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
211
Caribe, tiene una capacidad de almacenamiento de 21 millones de
barriles e, igualmente, un puerto de aguas profundas. En la región de
las Islas Vírgenes, PDVSA además se asoció con la empresa Hess
Corporation para adquirir el 50 % de la refinería de Saint Croix, con
una capacidad de procesamiento de 495 mil barriles diarios. Con estas
adquisiciones PDVSA incrementa notablemente su capacidad de
almacenamiento en el Caribe y con ello adquiere una notable influencia
en esa cuenca, un importante punto de transición en el comercio
internacional del petróleo. La Bonaire Petroleum Corporation
(BOPECO) y la Bahamas Oil Refining Company (BORCO) fueron
constituidas subsidiaria de PDVSA.
El objetivo original de PDVSA de tratar de asegurar salidas para sus
crudos en el largo plazo, había llevado a identificar una oportunidad
complementaria de negocio pero de naturaleza totalmente distinta y
que posibilitaba la total integración vertical de la empresa. El primer
objetivo pasaba a ser algo que se podía lograr en cierta medida
mientras se desarrollaba un atractivo negocio, inédito para una empresa
estatal de un país productor. El aspecto más importante del nuevo
negocio, es que representaba el enorme atractivo estratégico de poder
prescindir de cualquier tipo de intermediación para acceder a los
consumidores finales de los grandes mercados. Con ello dejaban de ser
necesarios los contratos de comercialización suscritos al momento de la
nacionalización.
Mientras esto sucedía en Norteamérica y el Caribe, en el año 1989,
PDVSA se asocia a partes iguales con Neste Corporation de Finlandia
bajo la razón social de AB Nynäs, empresa operadora de cinco
refinerías europeas. Dos de estas refinerías ubicadas en Suecia:
Gothemburg que procesa 125 mil barriles diarios y Nynashamn, con
una capacidad de procesamiento de 90 mil barriles por día. Esta última,
especializada en el manejo de crudos pesados especialmente de
Venezuela. Otras dos refinerías se encuentran en el Reino Unido, una
en Eastham, en Inglaterra, con una capacidad de 211 mil barriles y la
otra en Dundee, en Escocia, procesando diariamente 205 mil barriles.
La otra refinería era la de Antwerp, en Bélgica con una capacidad de
360 mil barriles por día. A nivel de ventas AB Nynäs está presente en
once países europeos.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
212
De este modo, para 1999, la capacidad de refinación de PDVSA fuera
de Venezuela, incluyendo la refinería Isla en Curazao, era de casi 3
millones y medio de barriles diarios. Igualmente poseía una amplia
capacidad de almacenamiento y acceso a un importantísimo segmento
de los clientes finales de sus operaciones. Un excelente ejemplo de una
empresa estatal de un país productor que había completado su cadena
de valor agregado para lograr una verdadera integración vertical,
complementada con una estructura de integración horizontal en el
mercadeo de sus productos. Esto permitía, junto con la optimización de
la estructura fiscal, utilizar la serie de herramientas de ingeniería
financiera que ponen en uso las empresas multinacionales para
optimizar el beneficio neto del sistema total. Sistema total que no es
otro que la misma Nación venezolana.
La PDVSA del siglo XXI: A partir del nuevo siglo cambia
radicalmente el enfoque del negocio, PDVSA se convierte en
instrumento político del gobierno, y utilizando el argumento de darle
un mayor contenido social, se abandona el principio económico
fundamental de la división del trabajo. Toda organización, pública o
privada, sin fines de lucro o que busque un retorno sobre la inversión
de sus accionistas, en estos casos para la Nación, es creada para
satisfacer una necesidad determinada de la sociedad. Esta es la misión
de esa organización. Toda la actividad de la misma debe, de manera
directa o indirecta, orientarse al logro de dicha misión. Cualquier
actividad que no esté orientada al logro de ella, compromete recursos
productivos que deberían ser utilizados con esa finalidad y daña, por
tanto, la eficiencia de la organización.
La gran tentación de las compañías petroleras estatales, es transformar
una organización eficaz y eficiente como productora y
comercializadora, en una empresa con “mayor contenido social”.
Rompiendo el mencionado principio de división del trabajo, se le
asignan otra serie de funciones distintas a su razón de ser. Tareas que,
por otra parte, deberían ser llevadas a cabo por otras entidades del
Estado, cuya función específica, su misión, es precisamente esa.
PDVSA, la casa matriz petrolera, pasó a tener, de acuerdo a su Balance
de Gestión para el año 2012, veinte filiales de las cuales cinco se
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
213
ocupan de las más variadas actividades no relacionadas con la industria
petrolera14
: PDVSA Agrícola, S.A. para la “producción de materia
prima de origen agrícola para el procesamiento industrial
agroalimentario”14
. PDVSA Desarrollos Urbanos, S.A. para “el
desarrollo y la ejecución de obras de infraestructura social no
industrial, así como programas de asistencia humanitaria”14
. PDVAL
cuya misión es “Ofrecer a la población venezolana productos de la
cesta básica e insumos básicos para el hogar a precios regulados en
diferentes puntos de venta habilitados a lo largo y ancho del país,
atendiendo a toda la cadena de comercialización”14
. Palmavén, S.A.
que “tiene como eje central la erradicación de la pobreza”14
. Lácteos
Los Ándes, C.A. “Adquirido por el Estado Venezolano a través de la
Industria Petrolera Venezolana PDVSA […] (para) la producción y
distribución de productos lácteos […] adicionalmente el grupo cuenta
con compañías que se dedican a la comercialización de leche cruda, al
transporte y servicios asociados a la actividad”14
.
La multiplicidad de nuevas funciones, consecuencia de la ruptura del
principio básico de división del trabajo, ha llevado no sólo a la
duplicación de funciones con otros organismos del estado, sino a
socavar la necesaria atención a su misión principal: el negocio
petrolero. Como consecuencia, en muy corto plazo decae la
producción, se descuida el mantenimiento preventivo de las
instalaciones y se incrementa el número de accidentes industriales. La
producción llegó a caer en, por lo menos, 400 mil barriles diarios.
Dicha producción, que en 1999 era de 3 millones 250 mil barriles por
día, llegó en 2012 a 2 millones 826 mil según cifras de la misma
PDVSA y a 2 millones 378 mil según cifras de la OPEP en su informe
de mayo de 2012. Venezuela no sólo ha dejado de contar con un
14 FUENTES: http://blog.chavez.org.ve/wp-content/uploads/2010/08/BalancedeGestionPDVSA2009-
blog-2.pdf
http://www.pdvsa.com/index.php?tpl=interface.sp/design/readmenuprinc.tpl.html&new
sid_temas=22 http://www.pdvsa.com/index.php?tpl=interface.sp/design/readmenu-
filiales.tpl.html&newsid_obj_id=7446&newsid_temas=20
http://www.pdvsa.com/index.php?tpl=interface.sp/design/readmenu-
filiales.tpl.html&newsid_obj_id=9006&newsid_temas=20
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
214
potencial de producción, sino que, debido a los volúmenes absorbidos
por el mercado interno, no ha sido capaz de alcanzar la cuota que le ha
sido fijada por la OPEP que se ubica en 3 millones 050 mil barriles
diarios15
. Este déficit ha sido cubierto, como de costumbre en estos
casos, por el swing producer16 de la organización, Arabia Saudita.
Paralelamente, se han incrementado los accidentes tanto de tipo laboral
como industrial. Así, por ejemplo, han venido ocurriendo una serie de
accidentes, algunos de suma gravedad, en las refinerías. Tal es el caso
de los ocurridos en la refinería de Amuay el 25 de agosto de 2012 o el
de menor magnitud en la refinería de El Palito al mes siguiente, el 19
de septiembre de 2012. Al mismo tiempo se ha generado la necesidad
de importar combustibles a precios internacionales para el mercado
interno altamente subsidiado.
Una consecuencia adicional de tener que atender a tantas y tan variadas
nuevas funciones, ha llevado la nómina de algo menos de cuarenta mil
trabajadores en 1999 a 145.439 empleados según el Balance de Gestión
de la empresa para 2012. Por otra parte, una de las medidas más
inmediatas al establecer para la empresa un enfoque más político a
corto plazo que una perspectiva económica en el mediano y largo
plazo, es la substitución de la mano de obra. Se trata de desplazar a
aquellos individuos competentes en las funciones habituales por
personal políticamente comprometido. En el año 2002, el gobierno
aprovechó la coyuntura de una fracasada huelga petrolera, para
desmantelar los cuadros técnicos de la empresa estatal. Tal vez pudiera
aceptarse plantear la discusión con relación a las medidas que hubieran
podido tomarse con relación a los dirigentes de esa acción. Sin
embargo, con ocasión de ello, fueron despedidos alrededor de veinte
mil profesionales y técnicos, algunos de los cuales que ni siquiera se
habían sumado al paro. Este era un paso necesario para generar una
nueva cultura corporativa y redefinir los objetivos de la empresa.
15 FUENTE: http://www.elmundo.com.ve/noticias/economia/energia/preven-que-
venezuela-planteara-recorte-de-la-produ.aspx#ixzz33FPualT9 16 El swing producer es aquel país que cuenta con suficiente potencial de producción
para absorber cambios en la demanda que otros no pueden satisfacer. En el caso de una
organización como la OPEP, es aquel país que está en condiciones para suplir déficits
en las cuotas de otros países y alcanzar el volumen de producción total de la organización.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
215
La actual situación de PDVSA, no sólo ha afectado su producción en
un momento determinado. Ha afectado también la posibilidad de
cumplir con las proyecciones de incrementos de dicha producción en el
futuro previstos en los planes de la empresa. Rafael Ramírez, Ministro
del Poder Popular para Petróleo y Minería y Presidente de PDVSA,
anunció en varias oportunidades incrementos de producción que, hasta
la fecha, no se han podido materializar. De este modo, en 2011 anunció
que para 2012 el país estaría produciendo cuatro millones de barriles
diarios17
. En septiembre de 2012 aclaró que dicha estimación sería
alcanzada en 201417
. Finalmente en diciembre de 2013 manifestó que
la producción llegaría a 3 millones 11 mil barriles por día en 2014 para
situarse en seis millones de barriles diarios en 201917
. Hasta la fecha,
sin embargo, la producción del país se ha mantenido, como ya se
mencionó, por debajo de los tres millones de barriles diarios.
Por otra parte no se han añadido nuevas reservas por descubrimientos.
Las únicas incorporaciones han sido los descomunales volúmenes
resultado de simples revisiones en la faja petrolífera del Orinoco.
Volúmenes, por otra parte, que no han sido certificados por las
empresas que normalmente llevan a cabo esta labor de forma análoga a
cómo trabajan las compañías auditoras en el sector financiero.
El peligroso retorno a la dependencia de terceros: Pero el aspecto
más importante de la nueva política de PDVSA tiene que ver, de
nuevo, con el estratégicamente crítico proceso de internacionalización.
A partir del año 2003 se inician una serie de acciones orientadas a
revertir el proceso llevado a cabo entre 1979 y 1989. En el año 2006
PDVSA vende su participación en la refinería de Lyondell-Citgo en
Houston por un valor neto, luego de descontados los impuestos de
1.314 millones de dólares18
. Esta refinería, debido a la participación
17 FUENTES: http://www.americaeconomia.com/negocios-industrias/venezuela-preve-
subir-8-su-produccion-petrolera-en-el-2012 http://www.vive.gob.ve/actualidad/noticias/pdvsa-y-sector-privado-prev%C3%A9n-
aumentar-producci%C3%B3n-para-2014.
http://diariodecaracas.com/dinero/venezuela-podra-producir-4-millones-barriles-
petroleo-en-2014 18 FUENTE: http://money.cnn.com/2006/08/17/news/companies/lyondell_citgo.dj/
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
216
accionaria de PDVSA procesaba 110 mil barriles diarios de crudo
venezolano que fueron reemplazados, debido al menor costo de
transporte, por crudo pesado canadiense. En 2007 hace lo mismo con la
refinería de Paulboro y en 2008 la de Savannah que, como ya dijimos,
están especializadas en productos asfálticos y procesan, por tanto,
crudos de baja calidad. En el mismo 2008 se concretó también la venta
de la participación de PDVSA en dos grandes oleoductos que cruzan el
territorio norteamericano y de cuatro terminales. Todo ello parte de las
instalaciones de Citgo en los Estados Unidos19
. El monto neto, después
de impuestos, de todas estas ventas fue de 551 millones de dólares.
También en 2008, fue vendido el terminal de Bahamas Oil Refining
Company (BORCO) por 900 millones de dólares19
.
Un paso de trascendental importancia tuvo lugar en octubre de 2010,
cuando con ocasión de una visita del Presidente Chávez a Moscú, se
concreta la venta de los activos de Ruhr Oel de Alemania al grupo ruso
Rosneft. El valor exacto de la venta no está claro y sobre el mismo
existen varias estimaciones. El precio más probable parece ser de 1.600
millones de dólares20
. Finalmente, en marzo de 2012, PDVSA se retira
también de la asociación con Neste Oil en la empresa A. B. Nynäs en
Suecia, el Reino Unido y Bélgica. La razón dada para ello por el
Ministro Rafael Ramírez es “una estrategia que buscaría levantar
recursos para la estatal PDVSA y los proyectos sociales del Gobierno
de Hugo Chávez.”20
.
Con estas transacciones, tiende a romperse la estructura de PDVSA,
tanto vertical como horizontalmente integrada. Con ello, Venezuela se
hace, de nuevo, cada vez más dependiente de terceros para satisfacer
las necesidades de la última parte de la cadena de valor agregado.
PDVSA tiende a volver al esquema en el cual sus ventas finales se
llevan a cabo, a lo sumo, en los terminales de embarque que alimentan
las refinerías de los grandes mercados.
19 FUENTE: http://www.eluniversal.com/2010/10/15/eco_art_pdvsa-vende-a-rosnef_2070848 20 FUENTE:
http://economia.terra.com/noticias/noticia.aspx?idNoticia=201203162011_RTI_
SIE82F0CA
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
217
Las decisiones de desprenderse de todas estas instalaciones se
sustentan en una serie de críticas al proceso de internacionalización que
se basan fundamentalmente en dos argumentos. El primero de ellos es
que estas inversiones no contribuyen a la colocación de los crudos
pesados venezolanos. El segundo es que, simplemente, dichas
inversiones son un mal negocio. El argumento de la baja rentabilidad
de estas instalaciones ha sido frecuentemente repetido por el gobierno
venezolano durante los procesos de venta como una de las principales
razones para desprenderse de esas instalaciones. Parece evidente que
con ello, se le hace un flaco favor a las negociaciones orientadas a
obtener el mejor precio posible de un eventual comprador de las
mismas.
Con relación al argumento relacionado con la colocación de los crudos
venezolanos, ya hemos mencionado que se trata de dos problemas
distintos. Una cosa es la comercialización de crudos de baja calidad y
otra, el aspecto estratégico de completar la cadena de valor agregado
para la completa integración vertical de la industria y la estructuración
de un sistema de integración horizontal. Estos dos procesos no son, sin
embargo, mutuamente excluyentes y, como también mencionamos, el
segundo más bien ha contribuido a colocar, dentro de un balance
económico-estratégico, ciertos volúmenes de crudos pesados. Esto sin
contar con el hecho adicional de que algunas de las instalaciones
adquiridas estaban específicamente orientadas al procesamiento de este
tipo de crudos.
El análisis de esta argumentación, por otra parte, evidencia una falta de
comprensión de aspectos contables fundamentales. Lo más relevante,
es el desconocimiento de cómo se consolidan los estados financieros de
grupos empresariales constituidos por varias filiales, así como los
mecanismos operacionales y contables que se utilizan para la
maximización de las ganancias. Mecanismos basados, como hemos
venido diciendo, en el uso coordinado de valores de transferencia
internos y que han sido tradicionalmente utilizados por las grandes
empresas multinacionales. Una clara explicación de este tema la da
Oliver Campbell, Coordinador de Finanzas de PDVSA hasta 1982, en
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
218
una entrevista que le hiciera Veneconomía21
y que citamos como
Campbell (2007):
Es necesario hablar un poco de la teoría contable. Cuando una
empresa controla otra –generalmente por ser dueña de más
del 50% de las acciones– se consideran ambas como una sola
entidad comercial. La contabilidad se ajusta a este hecho y se
preparan las llamadas “Cuentas Consolidadas”. […] Las
cifras de las filiales consolidadas se suman “línea por línea”,
es decir, todas las ventas se suman, todos los costos se suman,
todos los impuestos se suman, etc. Pero […] como el grupo es
una sola entidad comercial: las transacciones entre filiales
consolidadas se eliminan y sólo se reportan las transacciones
con el mundo afuera. […] Un sencillo ejemplo servirá para
explicar la consolidación. Hay un grupo de tres empresas
petroleras en tres países diferentes: una produce crudo, la otra
lo refina y la tercera vende los productos a distribuidores
fuera del grupo. Es de notar que las ventas a los distribuidores
en el País C son las únicas que se registran en las cuentas
consolidadas. Los demás renglones se suman “línea por
línea” y las transacciones entre filiales se eliminan. […] Es
innegable (ante el argumento de que en la operación de Citgo
Venezuela “importa” costos de operación de los Estados
Unidos) que “se importan” los costos de compra de petróleo y
de operación de Citgo. […] Nadie ha resaltado que, al mismo
tiempo que se importan costos, “se importan” las cuantiosas
ventas que hace Citgo. En la consolidación, las ventas que
PDVSA hace a Citgo se eliminan y son sustituidas por las
ventas que Citgo hace a terceros en Estados Unidos. Puesto
que PDVSA Grupo no sólo importa los costos sino también
las ventas, no se entiende cuál es el problema.
Dentro de esta misma argumentación, aparece también lo que podemos
denominar “prejuicio fiscalista”, que consiste en pensar que la única
forma como la Nación se beneficia del negocio petrolero es por la vía
21 Veneconomía Vol. 25 No. 3 – Diciembre de 2007
http://www.veneconomia.com/site/files/articulos/artEsp4915_3490.PDF
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
219
fiscal, a través del cobro de impuestos. De nuevo, la optimización de
las cargas fiscales en diferentes sitios es parte de las prácticas
tradicionales que las empresas multinacionales han venido utilizando
con notable éxito para maximizar la ganancia neta de la totalidad del
grupo. Con esta idea se ignora el hecho elemental de que los beneficios
netos de PDVSA, por ser esta una empresa totalmente propiedad del
Estado, pertenecen totalmente a la Nación. Con lo cual, el gobierno se
beneficia de la totalidad de esas ganancias de la misma manera que lo
hace con los ingresos fiscales y puede ser que sacrificando en cierta
medida estos últimos, se incremente las primeras… también del país.
Citando nuevamente a Campbell (2007):
Otro error en el análisis […] tiene que ver con el ISLR que
paga PDVSA. (Estas críticas) no entienden que el ISLR sólo
transfiere dinero de PDVSA al SENIAT, es decir, de un
bolsillo de la nación venezolana a otro. En una empresa
estatal, toda la diferencia entre los ingresos y los costos está
disponible para el Gobierno, ya que la ganancia después del
ISLR puede ser exigida como dividendo. […] (Se ha sugerido
en este sentido) que el fisco venezolano debe ajustar los
precios de transferencia hasta el valor de mercado para que
PDVSA pague más ISLR. […] Pero, como se ha visto arriba,
el único efecto de aumentar los precios de transferencia es
subir el ISLR y reducir la ganancia neta.
Un elemento adicional dentro de este proceso, es que la mayor parte de
los fondos provenientes de estas operaciones fueron asignados al
Fondo de Desarrollo Nacional (Fonden), un organismo establecido en
2005 para disponer de los ingresos que recibe el país derivados de
cualquier actividad relacionada con el petróleo. Muchos de estos
fondos, si bien han sido destinados a obras de infraestructura, que en
sentido estricto son también inversiones, pues generan nuevos activos,
se trata de instalaciones cuyo uso es subsidiado, por lo que no producen
una rentabilidad y para las cuales ni siquiera se prevé la recuperación
del capital. Otra porción de este dinero ha sido destinado a proyectos
de gasto social. Evidentemente la utilización de fondos provenientes de
la venta de activos productivos para ser empleados en rubros del tipo
mencionado representa, de hecho, una descapitalización de la empresa.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
220
Finalmente, existe un punto adicional que tiene que ver con la nueva
política petrolera del país que se fundamenta en la diversificación de
mercados. Con esta política se establece la reorientación de una
porción considerable de las ventas del país a clientes, que por razones
del costo de los fletes, se encuentran fuera de sus mercados naturales:
los Estados Unidos y la cuenca del Caribe. Uno de estos nuevos
mercados es la República Popular China que, como ya mencionamos,
tiene una política de estado orientada a la adquisición de materias
primas fuera de su territorio bajo un esquema de una especie de
compras pre-pagadas. Por otra parte, el 25 de mayo de este año, se
suscribió un acuerdo similar al de China concretado, en esta ocasión,
con la empresa rusa Rosneft.22
La misma empresa que en octubre de
2010 compró los activos de PDVSA en Ruhr Oel de Alemania. El
convenio, suscrito en San Petesburgo por el ministro Rafael Ramírez,
consiste en una venta pre-pagada de petróleo para lo cual la empresa
rusa adelantó 2.000 millones de dólares. Como contrapartidas PDVSA
debe suministrar 64 millones de barriles no sólo de crudo sino también
de productos derivados durante los próximos cinco años. Se desconoce
el precio equivalente por barril de esta operación. Sin embargo se
espera que el monto pagado por los rusos sea sólo un adelanto pues el
precio equivalente, de acuerdo a las condiciones expuestas hasta el
momento, es de 31,25 dólares por barril de crudo y de cierta proporción
no especificada de productos derivados.
Queda por demostrar que clientes tan alejados de nuestros mercados
naturales y con compras pre-pagadas sean comercialmente más
atractivos que lo logrado con la internacionalización. De cualquier
modo, desde el punto de vista estratégico, sin importar cualquiera de
los demás elementos, se está regresando a la entrega de la producción
de Venezuela en un punto intermedio de la cadena de valor agregado.
22 FUENTES: http://www.correodelorinoco.gob.ve/nacionales/pdvsa-y-petrolera-rusa-rosneft- suscribieron-acuerdo-suministro-crudo/
http://www.notitarde.com/Economia/Rosneft-pagara-adelanto-de-US-2-mil-millones-a-
Pdvsa/2014/05/24/328923
http://www.aporrea.org/energia/n251458.html http://panorama.com.ve/portal/app/push/noticia113317.php
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
221
CONCLUSIONES: El negocio petrolero es, por su misma naturaleza, un negocio global
caracterizado, en primer lugar, por la existencia de dos tipos de actores
que además de encontrarse geográficamente dispersos son de
características marcadamente contrastantes. Por una parte, están los
países productores, la gran mayoría de ellos absolutamente
dependientes, para su desarrollo económico, del ingreso proveniente de
la venta de la materia prima que se encuentra en su territorio. Por otra,
las grandes empresas transnacionales que controlan las refinerías y las
redes de distribución que llegan a los clientes finales de los grandes
centros de consumo del mundo, pero que requieren de la materia prima
de los primeros. El carácter global de este negocio, viene también dado
por las grandes distancias que separan los grandes centros de
producción y de consumo. Debido a ello, el transporte es uno de los
elementos más relevantes de dicho negocio.
Para ambos protagonistas, existen una serie de factores que
condicionan sus aspectos económicos en el corto plazo y otros, que
más allá de lo económico, tienen que ver con su misma estabilidad e,
incluso, con su supervivencia. Son elementos de tipo estratégico. En el
caso de los primeros, los países productores, ambos aspectos están
sujetos, fundamentalmente a la incertidumbre. Su estabilidad
económica, tanto en el corto como en el largo plazo, dependen de los
precios de su materia prima en los mercados internacionales, sujetos
estos a variables que en muchos casos escapan a su control. En el caso
de las empresas, en el corto plazo están sujetas a elementos de riesgo
con relación al suministro de la materia prima. En al largo plazo,
dependen de la adecuada aplicación de una serie de elementos
estratégicos, muchos de los cuales están en capacidad de controlar. La
aplicación de estos factores estratégicos les permiten, tanto asegurar el
mencionado suministro de materia prima a largo plazo, como
maximizar sus beneficios económicos en el corto plazo.
Las distintas fases del negocio constituyen los eslabones,
marcadamente distintos y altamente interdependientes, de una cadena
de valor agregado estructurada como un sistema en serie, donde el
desempeño del conjunto es igual al del peor de sus componentes. Esto
hace que, desde el punto de vista estratégico, sea indispensable que el
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
222
negocio se organice bajo una estructura verticalmente integrada en la
cual sus participantes deben llevan a cabo con esfuerzo propio todas las
etapas del negocio. Esto permite no sólo asegurar el control sobre todas
las fases del negocio, sino además estar en capacidad de coordinar el
adecuado equilibrio entre ellas.
Las grandes empresas multinacionales controlan la totalidad de la
mencionada cadena de valor agregado. Sin embargo, en dicha cadena,
siempre hay un eslabón más débil que los demás. Por encontrarse el
suministro de la materia prima, del crudo, en naciones distintas a su
país de origen, en sitios remotos y sujetos a diferentes tipos de riesgo,
esta etapa constituye el eslabón más débil de la cadena de estas
empresas. Para superar esta debilidad, las grandes compañías
multinacionales recurren a un proceso de integración horizontal,
mediante la diversificación en diferentes países productores, de las
fuentes de materia prima. Este proceso les permite, no sólo la
distribución de los riesgos asociados a este eslabón de la cadena, sino
además optimizar el beneficio neto del sistema como un todo,
ponderando los costos de producción y las tasas impositivas de los
países productores en los cuales operan. Esto lo logran mediante la
coordinación de los valores de transferencia internos entre las distintas
etapas de la cadena de valor agregado.
Los países productores y sus empresas estatales no cuentan con el
control sobre la totalidad de la cadena de valor agregado de la
industria. Su participación se limita a la venta de la materia prima a los
clientes en un punto intermedio de la cadena. A lo sumo controlan la
etapa de transporte hasta los terminales de embarque asociados a las
refinerías donde se inician las redes de distribución de los grandes
mercados, punto en el cual el producto es entregado a terceros. Para los
compradores, el precio de venta en este punto, es sólo el valor de
transferencia entre dos eslabones de su cadena de valor agregado, para
los vendedores de este precio se deriva la totalidad de su ingreso. Por
su limitación intrínseca, esta es una situación que no cuenta con
flexibilidad suficiente para optimizar su beneficio y que es dependiente
de las variaciones de un mercado por naturaleza incierto.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
223
Venezuela fue un país que entendió claramente este proceso en las
décadas de los ochenta y noventa del siglo pasado. Entre 1979 y 1989,
PDVSA llegó a desarrollar mecanismos de integración tanto vertical
como horizontal. Con la integración vertical, el país se liberó de la
dependencia de terceros para la colocación de sus crudos y adquirió el
acceso a los consumidores finales de los grandes mercados. Por otra
parte, su participación en varios mercados como mecanismo de
integración horizontal, le permitió reforzar el eslabón más débil de su
cadena de valor agregado que es, precisamente el mencionado acceso a
los grandes mercados. Venezuela alcanzó los medios para generar
recursos potencialmente superiores a los percibidos por la simple venta
del petróleo, pudo generar mecanismos para optimizar dicha
generación de recursos en el corto plazo y aseguró la permanencia de
estos mecanismos en el largo plazo.
Este proceso, ha sido en gran medida revertido en la primera década de
este siglo, con el agravante de que el producto de la venta de los bienes
de capital ha sido utilizado en diversas formas de gasto social. Con
ello, se le ha ocasionado al país no sólo un enorme daño patrimonial,
sino que se le han hecho perder la serie de ventajas estratégicas que
había adquirido. El mejor interés de la Nación aconseja, no sólo
detener el proceso de reversión de la internacionalización, sino tratar,
de ser ello posible, de profundizarlo nuevamente. Esto constituiría la
mejor forma de generar en el largo plazo los recursos financieros
necesarios para contribuir al desarrollo económico del país mientras se
buscan otras maneras de diversificar su economía.
Para poder implementar este tipo de esquema es necesario que los
encargados de la toma de decisiones en los países productores se
liberen del prejuicio de visualizar el ingreso fiscal como la única
manera de acceder a los recursos necesarios para el desarrollo nacional.
Es necesario entender, que las ganancias generadas por una empresa
del Estado en forma de dividendos en otros países, es una manera igual,
o aún mejor, de acceder a los recursos financieros necesarios para el
propio desarrollo económico. Por supuesto, asociado a esta idea, está el
concepto de la mayor participación de los ciudadanos en estas
decisiones que los gobiernos, a nombre del Estado, no tienen derecho a
tomar como mejor les parezca. En otras palabras, no se trata sólo de
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
224
tener una Nación con mayor desarrollo económico, sino una sociedad
más libre.
BIBLIOGRAFÍA: BAZERMAN, Max H. y NEALE, Margaret A. (1992). Negotiating
Rationality. New York, N.Y., EE. UU.: The Free Press.
BOWER, Tom (2009). Oil. Money, Politics, and Power in the 21st
Century. New York, N.Y., EE. UU.: Grand Central Publishing.
DANIELS, John D.; RADEBAUGH, Lee H. y SULLIVAN, Daniel P.
(2010). Negocios internacionales. Ambientes y operaciones.
(Duodécima edición) Naucalpan de Juárez, Edo. De México, México:
Pearson Educación de México, S.A de C.V.
HARTSHORN, J. E. (1967). El petróleo empresas privadas y
gobiernos. Bogotá, D.E., Colombia: Editora Continente, Ltda.
PARRA, Francisco (2005). Oil Politics. A modern history of
petroleum. New York, NY., EE. UU.: I.B. Tauris & Co. Ltd.
PORTER, Michael E. (1985). Competitive Advantage. Creating and
Sustaining Superior Performance. New York, N.Y., EE. UU.: The Free
Press.
SAMPSON, Anthony (1975). The Seven Sisters. The Great Oil
Companies and the World They Made. New York, NY., EE. UU.: The
Viking Press.
THOMPSON Jr., Arthur A. y STRICKLAND III, A. J. (2001).
Administración estratégica Conceptos y casos. (Undécima edición).
México, D.F., México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de
C.V.
TUGWELL, Franklin (1975). The Politics of Oil in Venezuela.
Stanford, CA, EE. UU.: Stanford University Press.
YERGIN, Daniel (1993). The Prize. The Epic Quest for Oil, Money &
Power. New York, N.Y., EE. UU.: Simon & Schuster.
Aspectos Estratégicos del Negocio del Petróleo y su Influencia en el Desarrollo Económico de
Venezuela, Dr. Ernesto Fronjosa
225
—————— (2011). The Quest. Energy, security, and the
Remaking of the Modern World. New York, N.Y., EE. UU.: The
Penguin Press.
VARIOS (1984). Energy Futures. Trading opportunities in the 1980s.
Tulsa, Oklahoma: PennWell Publishing Company.