Large-scale conservation treatment of cast-iron heavy artillery pieces from underwater origin. Methodological procedures

  • Inmaculada Sánchez Pedreño Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L. https://orcid.org/0000-0003-3670-8820
  • Ignacio Salas Pardo de Donlebún Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L.
  • Juan Francisco García Amado Airbus Operations
  • Santos García Trigo Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L.
  • Manuel Bethencourt Núñez Universidad en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica de la Universidad de Cádiz https://orcid.org/0000-0002-0488-7097
Keywords: iron barrels, simultaneous electrolysis treatment, tools development, chlorides extraction

Abstract

This paper describes the simultaneous cleaning and chloride extraction, through electrolysis treatment, of 17 underwater-origin cast iron barrels from XVIII century coming from a casual find. Within a low-budget context, customized vats were made. Specific tools for the cleaning of the pieces were also developed: a high-precision drill to access the bore of the barrels and rotating work bases. Moreover, a new stabilization technique for large casting pieces was applied by wrapping them in absorbent material impregnated in NaOH. The selection of the current density for the electrolysis treatment was established by a previous test, which demonstrated the higher efficiency of 50 µAcm¯ ² against 1000 µAcm¯ ². The description of the tasks performed, along with the novel methodological procedures provided, constitute a valuable information for future actions in the field of large-scale conservation of Underwater Cultural Heritage (UCH).

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Inmaculada Sánchez Pedreño, Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L.

nmaculada Sánchez Pedreño es Licenciada en BBAA por la Universidad de Sevilla y Master en Patrimonio Histórico Arqueológico por la Universidad de Cádiz. Realizó su proyecto de master titulado: “La Restauración de Bienes Culturales Subacuáticos: Técnicas Básicas para Madera, Hierro y Bronce”. Desde el año 2005 hasta el 2012 se ha formado realizando cursos dirigidos de manera específica a la conservación y restauración del Patrimonio Cultural Subacuático en instituciones como el Centro de Arqueología Subacuática de Andalucía (CAS) y el Centre d’Arqueologia Subaquàtica de Catalunya. Ha asistido a jornadas de Museología en el ARQUA y participado en cursos de postgrado como el VIII Postgraduate Course “Silicon Plastination Technique (S10)”, realizado por la Universidad de Murcia. Fue becada por el CAS para participar en el proyecto del programa Interreg ARCHEOMED en el año 2008. Su experiencia profesional ha sido desarrollada como restauradora en el Museo Naval de San Fernando en Cádiz durante periodos comprendidos entre el 2006 y el 2013 y como directora y coordinadora del departamento de restauración de Aula3 AIP S.L. entre los años 2009 y 2011. Participó como ponente en el congreso MetalEspaña2020 y actualmente trabaja como profesional independiente y colabora con la Facultad de Letras de la Universidad de Oporto (FLUP) y con la Bridge Collection del WOW (World of Wine) en Vila Nova de Gaia, Portugal.

Ignacio Salas Pardo de Donlebún, Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L.

gnacio Salas Pardo de Donlebún es Licenciado en CC de la Información por la Universidad Complutense de Madrid y Master en Patrimonio Histórico Arqueológico por la Universidad de Cádiz. Socio fundador de la empresa Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio, ha realizado el curso Restauración de Material Arqueológico Subacuático por el Centre d’Arqueologia Subaquàtica de Catalunya del Museo d’Arqueologia de Catalunya, el curso “Construcción Naval: su registro Arqueológico”, realizado por el Instituto Andaluz de Patrimonio y el VIII Postgraduate Course “Silicon Plastination Technique (S10)”, realizado por la Universidad de Murcia en el año 2009. Como periodista, ha acompañado los acontecimientos relacionados con la Arqueología Subacuática en España desde el año 2000. Actualmente trabaja para los informativos de Canal Sur en C/ Carpinteros de Ribera, 2, CP 11012 Cádiz

Juan Francisco García Amado, Airbus Operations

Juan Francisco García Amado es Titulado en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Cádiz. Especialista en construcción de maquinaria Con formación especializada en metrología industrial trabajó durante 8 años en taller de mecanizado de precisión diseñando mejoras en maquinaria industrial para General Motors. Cuenta con 4 años de experiencia en inspección de utillajes aeronáuticos. Apasionado de la arqueología subacuática, ha colaborado asesorando y diseñando maquinaria específica en actuaciones dirigidas a la conservación y restauración del PCS realizadas por la empresa Aula3 AIP S.L. entre los años 2009 y 2011. Hace 15 años que trabaja en automatización de procesos y robótica en Airbus Operations: Calle Portugal, 9. 11519 Puerto Real, Cadiz, Spain.

Santos García Trigo, Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio S.L.

Santos García Trigo es Licenciado en Derecho. Especialista en Derecho Medioambiental por la Universidad de Educación a Distancia (UNED) y Master en Patrimonio Histórico Arqueológico por la Universidad de Cádiz. Apasionado de la arqueología subacuática ha sido socio fundador de la empresa Aula3 Actuaciones Integrales sobre el Patrimonio y redactando del proyecto de Reglamento de Arqueología Subacuática de la Republica de Cabo Verde, encargado por la Agencia Española de Cooperación Internacional, en colaboración con el CAS en el año 2009. Colaborador habitual y asesor del departamento de restauración de Aula3 AIP S.L. Actualmente es delegado en Delegación del ISFAS en Soria.

Manuel Bethencourt Núñez, Universidad en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica de la Universidad de Cádiz

Manuel Bethencourt Núñez es Catedrático de Universidad en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica de la Universidad de Cádiz. Su investigación se ha circunscrito en general al estudio de los procesos de corrosión de aleaciones metálicas en medio marino, al desarrollo de métodos de protección de bajo impacto ambiental y a estudios arqueométricos. Otras líneas de investigación han sido el desarrollo de nuevas técnicas electroquímicas para el estudio de los procesos de corrosión, especialmente el Ruido Electroquímico, y el desarrollo de recubrimientos de oxinitruros de circonio. Ha publicado un total de 103 trabajos. De estos, un número importante están indexados con índice de calidad relativa: 69 en JCR, 77 en Web of Science, u 80 en Scopus. 18 son artículos en publicaciones científicas con índice de calidad relativa y 16 son libros o capítulos de libros en investigación. Su índice h es 24. Ha presentado 126 trabajos presentados en 72 congresos, la mayoría publicados en libros con ISBN, y es autor de 2 Patentes Internacionales y 2 Registros de la Propiedad Intelectual (software). Investigador responsable de 7 proyectos de investigación (1 europeo, 5 nacionales y 1 autonómico), numerosos contratos de investigación para la industria y tres solicitudes de grandes infraestructuras científicas en programas de incentivos FEDER. También ha participado como investigador en los equipos de 15 proyectos de investigación nacionales, regionales y europeos, y en 19 contratos de investigación. Ha dirigido 6 Tesis Doctorales, 9 Trabajos Fin de Máster, 3 Tesis de Licenciatura, y 2 Proyectos Finales de Ingeniería. Actualmente dispone de 4 tramos o sexenios de investigación y 1 de transferencia. Ha sido Vicerrector de Investigación y Transferencia de la UCA (2011-2015).

References

GOBIERNO DE MÉXICO, INSTITUTO NACIONAL DE ANTROPOLOGÍA E HISTORIA (INAH). “Aplican tratamiento a cañones centenarios de Campeche”. https://inah.gob.mx/boletines/1065-aplican-tratamiento-a-canones-centenarios-de-campeche

BERNAL, J.D., DASGUPTA, D., RMACKAY, A.L. (1959). “The oxides and hydroxides of iron and their structural interrelations”. En Clay Miner. Bull, 4: 15–30.

BERTHOLON, R AND RELIER C. (1990). “Les métaux archéologiques”. En La conservation en archéologie. Méthodes et pratique de la conservation-restauration des vestiges archéologiques, Masson, Paris, France, 163-22.

BERTHOLON, R. (2001). “Nettoyage stabilisation de la corrosión per électrolyse”. En La conservation des métaux, Volfovsky, C (Coord.) París. CNRS EDITIONS, 83-101.

BETHENCOURT, M Y ZAMBRANO, L. (2011). “Análisis de cloruros en la zona grafitizada de un cañón de hierro procedente del pecio Bucentaure (La Caleta, Cádiz) tratado mediante polarización catódica de baja intensidad”. En IV Congreso Latinoamericano de Conservación y Restauración de Metal, Madrid, 256-270. https://doi.org/10.13140/2.1.4906.7849

BURSHNEVA, S. AND SMIRNOVA, N., in: G. Eggert, B. Schmutzler (Eds.), Archaeological Iron Conservation Colloquium 2010 –Extended Abstracts Session 3: Alkaline Chloride Extraction, State Academy of Art and Design, Extended Abstracts, 24th to 26th June Stuttgart, Germany 2010.

CARLIN, W., KEITH, D. AND RODRÍGUEZ, J. (2001). “Less is more: measure of chloride removal rate from wrought iron artifacts during electrolysis”. En Studies in Conservation, 46: 68-76.

COELHO, J.C. (2010), “Estudo da eficiência de técnicas electroquímicas na remoção de cloretos em amostras de uma bala de canhão proveniente de um naufrágio do séc. XVIII”, Dissertações de Mestrado, Repositório da Universidade de Lisboa, Comunidades & Colecções, Faculdade de Ciências (FC).

COELHO, J.C., OLIVEIRA, C.M., CARVALHO M. D. AND FONSECA I.T.E. (2014). “The efficiency of electrochemical methods for the removal of chloride ions from iron marine archaeological objects: A comparative study”. En Materials and Corrosion, 65(1): 38-44. https://doi.org/10.1002/maco.201206584

CORNELL, R. AND GIOVANOLI, R. (1986). “Factors that govern the formation of multi-domainic goethites”. En Clays and Clay Minerals, 34(5): 557–564. https://doi.org/10.1346/CCMN.1986.0340509

DEGRIGNY, A., (2010) “Use of electrochemical techniques for the conservation of metal artefacts: A review”, En Journal of Solid State Electrochemistry 14(3):353-361. https://doi.org/10.1007/s10008-009-0896-0

DOMÉNECH-CARBÓ A., DOMÉNECH-CARBÓ M.T. AND COSTA V. (2009), “Electrochemical methods in Archaeometry, Conservation and Restoration”, En Series: Monograph in Electrochemistry (Ed. F. Scholz), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Berlin, 166.

GÉNIN J.M.R., BOURRIÉ G., TROLARD F., ABDELMOULA M., JAFFREZIC A., REFAIT P., MAITRE V., HUMBERT B., HERBILLON A. (1998). “Thermodynamic equilibria in aqueous suspensions of synthetic and natural Fe(II)-Fe(III) green rusts: occurrences of the mineral in hydromorphic soils”. En Environ Sci. Technol, 32: 1058-1068. https://doi.org/10.1021/es970547m

GÉNIN, J.M.R.; OLOWE, A. A.; RÉSIAK, B.; BENBOUZID-ROLLET, N. D.; CONFENTE, M.; PRIEUR, D. (1993). “Marine corrosion of stainless steels: chlorination, and microbial effects”. En European Federation Corrosion Series; The Institute of Materials: London, 10:162-166.

GÉNIN J.M.R., ABDELMOULA, M., RUBY, C AND UPADHYAY C. (2006). “Speciation of iron; characterisation and structure of green rusts and FeII–III oxyhydroxycarbonate fougerite”. En C. R. Geoscience 338: 402-419. https://doi.org/10.1007/s10751-011-0500-8

GIL, M.L.A., SANTOS, A., BETHENCOURT, M., GARCÍA, T., FERNÁNDEZ-BASTERO, S., VELO, A., GAGO-DUPOR L. (2003). “Use of X-ray and other techniques to analyse the phase transformation induced in archaeological cast iron after its stabilisation by the electrolytic method”. En Analytica Chimica Acta, 494: 245–254. https://doi.org/ 10.1016/j.aca.2003.08.012

HAMILTON, D. (1997). “Basic Methods of Conserving Underwater Archaeological Material Culture”. Nautical Archaeology Program, Department of Anthropology, Texas, A&M University.

KERGOURLAYA F., RÉGUERB S., NEFFA D., FOYA E., PICCAB F.E., SAHEBC M., HUSTACHEB S., MIRAMBETD F., DILLMANNA P. (2018). “Stabilization treatment of cultural heritage artefacts: In situ monitoring of marine iron objects dechlorinated in alkali solution”. En Corrosion Science, 132: 21-34. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.12.028

LARA-MARTÍN P.A., GÓMEZ-PARRA A., PETROVIC M., BARCELÓ D., GONZÁLEZ-MAZO E. (2005). “Distribution of organic pollutants in coastal sediments of Cádiz Bay (SW Spain)”. En Ciencias Marinas 31(1B): 203–212. https://doi.org/10.7773/cm.v31i12.95

MINISTERIO ESPAÑOL DE CULTURA Y DEPORTE. “Proyecto Nuestra Señora de las Mercedes”. http://www.culturaydeporte.gob.es/mnarqua/investigacion/proyectos/nsm.html [Consulta: 05/11/2019].

OLOWE, A. A.; BAUER, PH.; GÉNIN, J.-M. R.; GUE´ZENNEC, J. (1989). “Moessbauer Effect Evidence of the Existence of Green Rust 2 Transient Compound from Bacterial Corrosion in Marine Sediments”. En Corrosion, 45 (3): 229–235. https://doi.org/10.5006/1.3577848

PLENDERLEITH, H. J. (1956). The Conservation of Antiquities and Works of Art. London. Oxford University Press.

POZO A., J. S.; RIVAS, T.; LÓPEZ, A. J.; FIORUCCI, M. P.; RAMIL, A. (2016). “Effectiveness of granite cleaning procedures in cultural heritage: A review”. Sci. Total Environ, 571: 1017–1028. https://doi.org/ 10.1016/j.scitotenv.2016.07.090

RAMOS GIL, A. (2015). “Recuperación de 16 cañones del siglo XVIII, y su puesta en valor en las murallas de Cádiz”. En Actas del II Congreso de Conservación y Restauración del Patrimonio Metálico. MetalEspaña 2015. Real Casa de Moneda, Segovia, 200-205.

REFAIT, PH.; GÉNIN, J. M. R. (1997). “Mechanisms of oxidation of Ni(II)-Fe(II) hydroxides in chloride-containing aqueous media: role of the pyroaurite-type Ni-Fe hydroxychlorides” En Clay Minerals 32(4): 597-613

RÉMAZEILLES C., NEFF D., KERGOURLAY F., FOY E., CONFORTO E., GUILMINOT E., REGUER S., REFAIT PH., DILLMANN PH. (2009). “Mechanisms of long-term anaerobic corrosion of iron archaeological artefacts in seawater”. En Corrosion Science, 51: 2932-2941. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.022

RIMMER, M., WATKINSON, D. AND WANG, Q. (2013). “The impact of chloride desalination on the corrosion rate of archaeological iron”. En Studies in Conservation, 58(4): 326-337. https://doi.org/ 10.1179/2047058412Y.0000000068

SCMUTZLER B. AND EBINGER-RIST, B.N. (2008). “The conservation of iron objects in archaeological preservation – Application and further development of alkaline sulphite method for conservation of large quantities of iron finds”. En Materials and Corrision, 59(3), 248-245. https://doi.org/10.1002/maco.200804109

SELWYN, L. (2004) “Overview of archaeological iron: the corrosion problem, key factors affecting treatment, and gaps in current knowledge”, Metal 04: Proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia, 4-8 October 2004, 294-306.

STAMPFL, P. P. (1969). “Ein basisches eisen-II-III-karbonat in rost”. En Corrosion Science, 9:185-187. https://doi.org/10.1016/S0010-938X(69)80029-6

UNESCO (2001). Convención de la Unesco. La Protección del Patrimonio Cultural Subacuático. París. http://portal.unesco.org/es/ev.php-URL_ID=13520&URL_DO=DO_TOPIC&URL_SECTION=201.html[Consulta: 08/10/2019].

VENERANDA, M., PRIETO-TABOADA, N., CARRERO, J.A. COSTANTINI, I., LARRAÑAGA, A., CASTRO, K., ARANA G. AND MADARIAGA, J.M. (2021) “Development of a novel method for the in-situ dechlorination of immovable iron elements: optimization of Cl− extraction yield through experimental design”. En Scientific Reports ,11:10789. https://doi.org/10.1038/s41598-021-90006-y

WANG, Q., (2007) An Investigation of Deterioration of Archaeological Iron”. En Studies in Conservation, 52(2: 125-134. https://doi.org/ 10.1179/sic.2007.52.2.125

WANG, Z., XU, C., CAO, X., AND XU, B. (2007). “The Morphology, Phase Composition and Effect of Corrosion Product on Simulated Archaeological Iron”. En Chinese Journal of Chemical Engineering, 15(3): 433-438. https://doi.org/10.1016/S1004-9541(07)60104-9

WATKINSON, D. AND A. AL-ZAHRANI, A. (2008), “Towards quantified assessment of aqueous chloride extraction methods for archaeological iron: De‐oxygenated treatment environments”. En The Conservator, 31: 75-86. https://doi.org/10.1080/01410096.2008.9995234

Published
2022-01-31
How to Cite
Sánchez Pedreño, I., Salas Pardo de Donlebún, I., García Amado, J. F., García Trigo, S., & Bethencourt Núñez, M. (2022). Large-scale conservation treatment of cast-iron heavy artillery pieces from underwater origin. Methodological procedures. Ge-Conservacion, 21(1), 16-28. https://doi.org/10.37558/gec.v21i1.970