CONCRETO

El concreto es el producto resultante de la mezcla de un

aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o

piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer

adquiere una resistencia similar a la de las mejores

piedras naturales.

En el concreto, la grava y la arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.

Concreto armado: Se denomina así al concreto simple cuando este lleve armaduras de acero como refuerzo y que está diseñado bajo la hipótesis de que los dos materiales trabajan conjuntamente, actuando la armadura para soportar los esfuerzos de tracción o incrementar la resistencia a la compresión del concreto

Propiedades

Propiedades del hormigón. La facilidad con que un hormigón fresco se deforma nos da idea de su consistencia. Los factores más importantes que producen esta deformación so la cantidad de agua de amasado, la granulometría y la formación y tamaño de los áridos. Existen varios métodos para determinar la consistencia; entre ellos el más usual es el cono de Abrams: se llena el cono, se saca verticalmente y se mide el descenso de la pasta, según el cual la consistencia puede ser: seca, plástica, blanda y fluida.

La docilidad: Puede considerarse como la aptitud de un hormigón para ser empleado en una obra determinada; para que un hormigón tenga docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada; así, cada obra tienen un concepto de docilidad, según sus medidas y características.

La densidad: Es un factor muy importante a tener en cuenta para la uniformidad del hormigón, pues el peso varía según las granulometrías, humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el asentamiento.

Impermeabilidad: El hormigón es un sistema poroso y nunca va a ser totalmente impermeable. Para una mayor impermeabilidad se pueden utilizar GELES (aditivos).

Permeabilidad: Es la capacidad que tiene un material de dejar pasar a través de sus poros un fluido.

Durabilidad: Depende de los agentes agresivos, que pueden ser mecánicos, químicos o físicos.

Resistencia térmica. o Bajas temperaturas - Hielo / deshielo (deterioro mecánico). o Altas temperaturas - >300º.

Curado y desencofrado del hormigón. Durante el fraguado y primer periodo de endurecimiento del hormigón, deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo. Se llama curado a las operaciones de humectación a efectuar en una masa de hormigón; esto se podrá hacer mediante riego directo, evitando levantar la capa superior de la masa por excesiva presión del agua, aunque lo correcto es un riego por aspersión; en otras circunstancias se protege la masa, cubriéndola con sacos mojados; como norma general, el curado debe prolongarse hasta obtener una resistencia del hombre del 70 %. Lograda aproximadamente a los 7 días. Se han introducido nuevas técnicas, mediante la impermeabilización de la superficie o el denominado armado al vapor, empleado en piezas prefabricadas.

Juntas de hormigonado. Al interrumpir la operación de hormigonado por finalizar la jornada laboral, es necesario que las partes de junta sean las pares estructuradas de mínima resistencia, teniéndose que asegurar, al proseguir la operación, la continuidad de los elementos. Ha de preverse en el proyecto la situación de las juntas de hormigonado. Previamente a la continuación de la tarea, se limpiara la junta de hormigonado. Previamente a la continuación de la tarea, se limpiara la junta retirando las partes de mortero.

Desencofrado y desmoldeo. Se procederá a la operación de retirada de encofrado, apeos, cimbras y demás elementos auxiliares, sin producir choques o sacudidas bruscas que puedan lesionar las estructuras; no se realizara hasta que el hormigón haya alcanzado la resistencia necesaria para soportar los esfuerzos a la cual va a estar sometido. Como mínimo se cumplirán los siguientes plazos para el desencofrado de los elementos constructivos: vigas (costeros): 3 días; pilares (costeros): 7 días; en apeos, fondos y cimbras, el desencofrado dependerá de la carga a soportar y de la temperatura ambiente.

CONTROLES DE CALIDAD DEL CONCRETO.

Ensayo de Compresión. (Cilindros de concreto). Norma COVENIN 338-

2002.

APARATOS

Máquina de ensayoUtilizada en los ensayos de compresión, siempre que su capacidad sea suficiente para producir la rotura de la probeta y se pueda regular la velocidad de carga, de modo que se alcance la velocidad requerida para el ensayo. Debe estar provista de dos platos de acero cuya dureza Rockwell C no sea inferior a 60 (HRC). Uno de estos planos, preferiblemente el que se apoya sobre la base superior de la probeta debe ir montado sobre una rótula esférica.

Las superficies de los platos cuando éstos estén nuevos, no deben presentar desigualdades superiores a 0,025 mm sin que dichas desigualdades puedan exceder después, una vez usada la máquina, de 0,06 mm. El centro de la superficie esférica de la rótula, debe coincidir con el del plato correspondiente y tendrá su articulación proyectada de tal forma, que permita a éste girar ligeramente e inclinarse ángulos pequeños en cualquier dirección. El diámetro mínimo del plato debe ser 15% mayor que el diámetro del cilindro.

Moldes cilíndricosPreferiblemente metálicos, rígidos, estancos de superficie interior lisa, no absorbente y que no reaccione con el concreto. Deben estar provistos de una base metálica maquinada, en el caso de moldes metálicos; en el caso de otros materiales, la base debe ser el mismo material que el de las paredes del molde o metálicas, con planos lisos y con elementos para sujetarla firmemente al molde con el plano perpendicular al eje del cilindro. De tal manera que se consiga un cierre hermético.

DimensionesEl molde normal debe tener 152,5 ±2,5 mm de diámetro y 305 + 6,0 mm de altura para el tamaño nominal de agregado grueso no mayor de 50 mm. Se pueden utilizar moldes de otras dimensiones, siempre que el diámetro sea como mínimo tres veces el tamaño nominal del agregado grueso. La relación altura a diámetro se debe mantener 2 a 1 y en ningún caso su diámetro debe ser menor de 50 mm.

Barra compactadoraDe acero, cilíndrica y lisa, de 16 mm de diámetro por 600 mm de longitud, aproximadamente, y punta semiesférica, de 8 mm de radio.

3.4 Vibradores

Vibradores internosDe eje rígido o flexible, preferiblemente accionado por un motor eléctrico; cuya frecuencia de vibración sea de 7.000 r.p.m. o más; el diámetro exterior del elemento vibrador debe estar comprendido entre 19 mm y 38 mm.

La longitud mínima del eje debe ser de 40 mm, en todo caso la longitud del eje más el elemento vibrador debe exceder en por lo menos 75 mm la profundidad del elemento que se vibra.

Vibradores externosDe mesa o de plancha, que tengan dispositivos para que el molde quede bien ajustado. La frecuencia de vibración debe ser de 3.400 r.p.m. y un tacómetro para verificar la frecuencia de vibración.

HerramientasTales como palas, baldes, llanas metálicas y de madera, cucharas, envasadores, cucharones, guantes de goma y recipientes metálicos de mezclado.

Asentamiento. (Norma COVENIN 339-1994). Cono de Abrams.

Es un aparato construido de un material rígido e inatacable por el concreto, con un espesor mínimo de 1.5mm. Su forma interior debe ser la de un tronco de cono, de 200+- 2mm de diámetro de base mayor, 100 +-2mm de diámetro de base menor y 300 +- 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar provisto de asas y aletas. El interior del molde debe ser relativamente suave y son protuberancias tales como remaches.

Barra compactadora.

Esta debe ser de acero, recta cilíndrica y lisa, de 16mm de diámetro, 600 mm de longitud aproximada, con el extremo semiesférico de 8mm de radio.

Material a ensayar.

El material a ensayar consiste en una muestra de concreto fresco tomada, según la Norma venezolana COVENIN 344.

Esclerómetro

El esclerómetro o martillo de Schmidt es un aparato que mide la magnitud del rebote de cierta masa de acero que se hace golpear sobre la superficie del concreto. El golpe se produce al liberar la energía de un resorte que impulsa la masa metálica sobre el concreto. El resorte se dispara cuando la presión que ejerce el operador con el aparato sobre la superficie de concreto, llega al punto conveniente. El rebote es medido en una escala graduada, siendo evidente, en general, que a mayor rebote mayor dureza superficial.

El aparato debe colocarse siempre perpendicular a la superficie del concreto y presionarse firme y lentamente hasta lograr el disparo del resorte. El valor del rebote o rechazo, conocido como Índice Esclerométrico, está influido por varias circunstancias. El ángulo que forma el aparato con la horizontal afecta la magnitud del rebote debido la influencia de la aceleración de la gravedad; por ello el fabricante del equipo ha colocado en el aparato un gráfico con claras instrucciones para la corrección, incluyendo los casos de ejes inclinados.

Otras circunstancias que afectan la magnitud del rebote son de índole particular, como lo fortuito de aplicar el aparato sobre un punto donde se encuentra un poro importante de la masa, con lo cual el rebote dará un resultado poco representativo. O si el disparo es hecho en un punto inmediatamente encima de un grano grueso de piedra o de un refuerzo metálico con muy escaso recubrimiento; tampoco en esos casos el rebote será representativo. Por estas razones, los manuales de uso del esclerómetro permiten, del conjunto de disparos para cada zona, descartar aquellos que se vean notablemente superiores o inferiores al promedio.

El ensayo esclerométrico puede ser considerado como un valioso auxiliar dentro de un plan general de mediciones, pero en sí mismo no puede ser relacionado con la resistencia del concreto, por lo cual no se permitirá utilizar como único ensayo para

evaluar cuantitativamente la calidad del concreto endurecido. Para ello se requeriría una minuciosa calibración por correlación contra el concreto que se desea evaluar, correlación no siempre fácil de lograr por las altas dispersiones que produce el esclerómetro. 

Ultrasonido

Este ensayo consiste en medir el tiempo que tarda un impulso ultrasónico en atravesar la masa del concreto que se está investigando. En cierto modo se está midiendo el módulo de elasticidad dinámico del concreto el cual, parcialmente, se relaciona con la resistencia mecánica del material.

La técnica más común y confiable es la medición directa que consiste en colocar el emisor y el receptor enfrentados en dos caras opuestas del elemento a estudiar. Ambos terminales deben establecer un buen contacto con la superficie del concreto, evitando vacíos intermedios donde resulta muy baja la Velocidad de propagación. Para lograr ese buen contacto se les unta a los terminales una capa de grasa especial. Ambos terminales están conectados a un aparato que, por interferencia electrónica, indica el tiempo de tránsito del pulso ultrasónico (t) entre la salida y la llegada de la onda. Conocida la distancia (L) entre ambos puntos de medición, se obtiene la velocidad característica (L/t) del concreto en esa zona, expresada en Km/s, o en m/s. A mayor velocidad, mayor módulo de elasticidad y mayor resistencia.

Para que los resultados del ensayo de la velocidad del pulso ultrasónico sean confiables, se deben cuidar los siguientes aspectos:- El aparato de ensayo debe estar estrictamente calibrado y usarse en la correspondiente escala de apreciación. El equipo se suministra con una barra que hace las veces de patrón de referencia.- Los terminales deben estar en perfecta oposición. Para lograr eso es bueno mantener fijo un terminal y mover ligeramente el opuesto, hasta determinar la lectura mínima. La medición de la distancia entre terminales (L) debe realizarse con precisión al milímetro.- Se debe evitar, en lo posible, la presencia del acero de refuerzo en la línea entre los terminales. Por eso es bueno contar previamente con los planos de detalle estructural o con equipos electromagnéticos especiales para detectar la ubicación de las armaduras, conocidos como pacómetros.- Se debe tener alguna idea del estado de humedad del concreto, ya que ella favorece la velocidad de transmisión.

Los valores de velocidad de pulso ultrasónico no deben convertirse directamente, y de una manera general, en resistencia mecánica del concreto. Sin embargo, estudios detallados de correlación entre resultados de ultrasonido y resultados de probetas normativas o núcleos, representativos del mismo concreto que se está evaluando, pueden autorizar el uso de esas velocidades para estimar la calidad del concreto en otras partes de la misma obra. Al final de este Capítulo se informa sobre esa posibilidad.

Otro uso del ensayo ultrasónico es la detección de posibles defectos internos del concreto, tales como grietas de tamaño importante o macrohuecos. Igualmente útil es el empleo del ultrasonido para delimitar zonas de una estructura donde el concreto sea homogéneo en términos de velocidad de propagación. Para cumplir esta condición se acepta que la desviación estándar de la velocidad medida sea inferior a 110 m/seg. Svel < 110 m/s Cada zona podrá ser comparada, en términos de velocidad de propagación, con otra previamente aceptada, en función de la resistencia normativa obtenida por resultados de cilindros o núcleos. En casos especiales se pueden utilizar otras posiciones de los terminales para el ensayo de ultrasonido: La transmisión semi-directa, cuando los terminales se colocan sobre caras adyacentes de un elemento (superficies en esquina), siempre que mantengan constante la distancia entre los puntos de contacto; y la transmisión indirecta, cuando se colocan sobre el plano de una misma cara. Estas posiciones son útiles para detectar alguna posible falla interna o cercana a la superficie como grietas, delaminaciones, daños por incendio, etc.

NúcleosLos núcleos (core-drill), son probetas cilíndricas cortadas y extraídas de la masa de concreto endurecido. Para ello se usan brocas tubulares de pared delgada y de distintos diámetros, acopladas a un motor que las hace girar sobre su propio eje. Para cortar el concreto, las brocas disponen de una corona de diamantes industriales en su extremo, la cual generalmente se refrigera mediante flujo de agua. El procedimiento es relativamente lento y costoso, por lo que en la planificación de la investigación, se debe procurar tomar el menor número posible de núcleos.Para la extracción y ensayo de los núcleos se debe seguir la Norma Venezolana COVENIN 345, “Método para la extracción de probetas cilíndricas de concreto endurecido”. Es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones: el número mínimo de núcleos a extraer en cada zona dudosa a estudiar es de tres; se debe escoger en esa zona, la región que menos afecte la capacidad resistente; se debe evitar cortar los aceros de refuerzo. El diámetro de la broca depende del tamaño máximo del agregado empleado. Para diámetros menores a 7,50 cm existen

ciertas correcciones en los resultados y ofrecen poca confiabilidad y grandes dispersiones. Las brocas más frecuentemente empleadas son las de 7,50 cm y 10,00 cm. La oquedad dejada por el núcleo al ser extraído del elemento estructural, deberá ser reparada convenientemente mediante una meticulosa limpieza del orificio, impregnación con adherente epóxido y el posterior relleno con mortero de cemento no contráctil o mortero epóxido.

El concreto de los núcleos extraídos no coincide exactamente en su comportamiento con el concreto de las probetas normativas ensayadas en el laboratorio, debido a varias razones entre las cuales destacan los diferentes procesos en la compactación y curado del material, en el procedimiento de obtención de las probetas (cortadas versus moldeadas) en la edad del concreto al momento de los ensayos, entre otras. Las normas consideran que ambos especímenes (núcleos vs. cilindros) no son equivalentes y establecen criterios para la aceptación o el rechazo. Para que estos criterios sean aplicables a los resultados de los núcleos, su ensayo debe ceñirse estrictamente a la citada Norma Venezolana COVENIN 345.

Para el manejo de los datos de los ensayos de los núcleos, se deben aplicar los siguientes principios:a) La media móvil de cada tres núcleos consecutivos no debe ser inferior al 85% de la resistencia característica. Esta es una de las razones para tomar tres núcleos o más. Es una medida de prudencia tomar la media de los tres de menor resistencia en cada zona. N3³0,85 Fc (8-1)b) Ninguno de los núcleos debe tener una resistencia por debajo del 75% de la resistencia característica.c ³0,75 F i N (8-2) Ambos principios son de cumplimiento simultáneo y obligatorio.Para la interpretación de los resultados, la norma no es totalmente explícita, pero es perfectamente válido aprovechar los principios señalados anteriormente para relacionar los datos del ensayo con la supuesta resistencia del concreto colocado, a través de las siguientes expresiones:F N3 /0,85 c= F /0,75 C i =N (8-3) tomando como estimado el menor valor FC obtenido La toma, ensayo o interpretación de los resultados de los núcleos, requiere una gran fidelidad al procedimiento normativo y un experimentado conocimiento de toda la tecnología involucrada, ya que se sabe que, para una misma zona de una misma pieza estructural, puede haber diferencias en los resultados, de acuerdo a que el núcleo haya sido vertical u horizontal o que el concreto sea de alta o de baja resistencia o que el daño posible de la broca sobre el cilindro extraído provenga de haber usado un diámetro pequeño o una inadecuada fijación del equipo perforador, etc. En los casos de duda de la calidad del concreto en una obra, la decisión de tomar núcleos debe corresponder a profesionales conocedores y la contratación de su realización e interpretación debe estar en manos de expertos.

Causas Frecuentes del Deterioro del Concreto

1. Corrosión del acero de refuerzo

2. Mecanismos de desintegración

3. Efectos de humedad y térmicos

4. Efectos de carga

5. Mano de obra

Corrosión del acero de refuerzo

Factores necesarios para la corrosión

1. Humedad

2. Oxígeno

3. Reacción electro-química (Celda galvánica)

4. Cloruro

– Rompe la capa pasiva

– Actúa como catalizador para iniciar y acelerar el proceso de corrosión.

La corrosión es un proceso electroquímico que requiere un ánodo, un cátodo y un electrolito.

La matriz húmeda del concreto forma un electrolito aceptable, y el acero de refuerzo proporciona el ánodo y el cátodo.

La corriente eléctrica fluye entre el cátodo y el ánodo, y la reacción da como resultado un incremento en el volumen del metal al oxidarse el Fe (hierro) en Fe (OH)2 y Fe (OH)3 y al precipitarse como FeO OH (color de la herrumbre).

Mecanismos de desintegración

1. El concreto y su matriz cementicia no son resistentes a la acción de ácidos por lo que deben ser protegidos.

2. La congelación del agua dentro del concreto tiene como conlleva a la destrucción del concreto.

3. Calizas dolomíticas o basaltos con alto contenido de vidrio amorfo (obsidiana) destruyen la matriz cementicia cuando se tiene alta porosidad.

4. Los sulfatos en suelos y agua atacan la matriz cementicia del concreto. 5. El desgaste superficial del concreto es causado por la baja resistencia a la

abrasión.

Efectos de humedad y temperatura

1. Contracción plástica2. Muy rápida pérdida de humedad3. Temperatura4. Humedad5. Velocidad del viento6. Cambio diferencial de volumen7. Capa superficial

Efectos de carga

Pueden ocurrir cuando la cantidad de carga supera el nivel de resistencia de la estructura y se producen grietas en la misma.

Mano de Obra

Factores:

1. Mano de obra defectuosa.2. Mal diseño de la estructura.3. Condiciones ambientales desfavorables.4. Vaciado inapropiado de concreto.5. Acabado inapropiado del concreto.

Perfiles de Acero

Un perfil de acero laminado es una “barra”, que se utiliza como elemento estructural, como su nombre lo dice son de acero, puede ser con diferentes tipos de acero para aumentar su resistencia o para disminuir su precio.

Se le llama perfil por la forma transversal que tiene, puede ser en forma de H, T, I, C, L, al tener diferentes formas geométricas obviamente tienen diferentes inercias y diferentes áreas, esto se hace con el fin de gastar la menor cantidad de acero posible para crearlas, y solo poner el acero en donde los esfuerzos son significativos en una pieza estructural, por ejemplo en una viga los esfuerzos por flexión se concentran en las caras superior e inferior de la viga, no en el centro, es por eso la forma de I, porque tiñe el acero en las caras y no en el alma de la viga, o sea el centro, es diferente usar un perfil I que una viga de concreto que son rectangulares.

Son utilizadas como piezas estructurales, pueden ser usadas como vigas o como columnas por ejemplo, o como piezas de una armadura, ya que se pueden trabajar muy bien a flexión y a compresión.

También se pueden soldar dos perfiles diferentes para obtener un mejor funcionamiento de la pieza, por ejemplo en lugar de usar un perfil I puedes usar dos perfiles C remachados o soldados espalda con espalde, y gastar menos acero y obtener un mejor comportamiento de la columna o trabe.

Ensayos mecánicos del acero

Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material, lo cual afecta directamente al material pues se pueden producir fracturas o hasta roturas.

Hay dos tipos de ensayos, unos que pueden ser destructivos y otros no destructivos.

Ensayos no destructivos

Los ensayos no destructivos son los siguientes:

1. Ensayo microscópico y rugosidad superficial. Microscopios y rugosímetros.

2. Ensayos por ultrasonidos.

3. Ensayos por líquidos penetrantes.

4. Ensayos por partículas magnéticas.

5. Ensayo de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers). Mediante durómetros.

Ensayos destructivos

Los ensayos destructivos son los siguientes:

1. Ensayo de tracción con probeta normalizada.2. Ensayo de resiliencia.3. Ensayo de compresión con probeta normalizada.4. Ensayo de cizallamiento.5. Ensayo de flexión.6. Ensayo de torsión.7. Ensayo de plegado.8. Ensayo de fatiga.

Todos los aceros tienen estandarizados los valores de referencia de cada tipo de ensayo al que se le somete.

Proceso de producción

El acero es una aleación de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra caliza, produciendo hierro fundido que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de acería, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, níquel, cromo o vanadio son añadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.

En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto fundido en lingotes o en laminados; desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente o en frío.

En principio, son tres los tipos de instalaciones dedicadas a producir piezas de acero fundidas muy grandes o laminados de acero:

Procesos en plantas integrales

Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.

Hornos de coque: obtener del carbón coque y gas. Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundido Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición

de acero) Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes

produciendo bloms y slabs Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente Trenes de laminación en frío: chapas y flejes

Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto contenido en carbono.

A intervalos, el hierro líquido acumulado en el alto horno es transformado en lingotes de arrabio o llevado líquido directamente en contenedores refractarios a las acerías. Históricamente el proceso desarrollado por Henry Bessemer ha sido la estrella en la producción económica de acero, pero actualmente ha sido superado en eficacia por los procesos con soplado de oxígeno, especialmente los procesos conocidos como Acerías LD.

El acero fundido puede seguir dos caminos: la colada continua o la colada clásica. En la colada continua el acero fundido es colado en grandes bloques de acero conocidos como tochos. Durante el proceso de colada continua puede mejorarse la calidad del acero mediante adiciones como, por ejemplo, aluminio, para que las impurezas “floten” y salgan al final de la colada pudiéndose cortar el final del último lingote que contiene las impurezas. La colada clásica pasa por una fase intermedia que vierte el acero líquido en lingoteras cuadradas o rectangulares (petacas) según sea el acero se destine a producir perfiles o chapas. Estos lingotes deben ser recalentados en hornos antes de ser laminados en trenes desbastadores para obtener bloques cuadrados (bloms) para laminar perfiles o planos rectangulares (slabs) para laminar chapas planas o en bobinas pesadas.

Debido al coste de la energía y a los esfuerzos estructurales asociados con el calentamiento y coladas de un alto horno, estas instalaciones primarias deben operar en campañas de producción continua de varios años de duración. Incluso durante periodos de caída de la demanda de acero no es posible dejar que un alto horno se enfríe, aun cuando son posibles ciertos ajustes de la producción.

Procesos en acerías especializadas

Estas plantas son productoras secundarias de aceros comerciales o plantas de producción de aceros especiales. Generalmente obtienen el hierro del proceso de chatarra de acero, especialmente de automóviles, y de subproductos como sinterizados o pellets de hierro (DRI). Estos últimos son de mayor coste y menor rentabilidad que la chatarra de acero por lo que su empleo se trata siempre de reducir a cuando sea estrictamente necesario para lograr el tipo de producto a conseguir por razones técnicas. Una acería especializada debe tener un horno eléctrico y “cucharas” u hornos al vacío (convertidores) para controlar la composición química del acero. El acero líquido pasa a lingoteras ligeras o a coladas continuas para dar forma sólida al acero fundido. También son necesarios hornos para recalentar los lingotes y poder laminarlos.

Laminadoras

Las laminadoras son las máquinas encargadas de laminar, es decir, de aplanar el acero surgido del proceso de metalurgia y fundición para crear materia prima de acero en forma de planchas o láminas, que pueden ser estampadas, troqueladas y/o enchapadas para obtener productos secundarios del acero como automóviles o autopartes, ferrajes y otros.

Estas sólo comprenden las siguientes clases de máquinas para el proceso: trenes de laminación, tren de alambrón, de perfiles comerciales o chapa fría. Para satisfacer las necesidades del proceso, esta clase de acero usado en este proceso contiene un bajo porcentaje de carbono, para darle mayor maleabilidad.

DesgasteEs la degradación física (pérdida o ganancia de material, aparición de grietas, deformación plástica, cambios estructurales como transformación de fase o recristalización, fenómenos de corrosión, etc.) debido al movimiento entre la superficie de un material sólido y uno o varios elementos de contacto.

Tratamientos del acero

Tratamientos superficialesDebido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:

1. Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico al que se somete a diferentes componentes metálicos.

2. Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.

3. Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.4. Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.5. Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero,

como la tornillería.6. Pintura: usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.

CALES Y YESOS

Aglomerante: Se define como el material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por efecto de transformaciones de tipo exclusivamente químico y físico, que originan nuevos compuestos, es el caso del yeso, cal cemento, etc...

Cal: La cal es un producto natural resultante de la cocción de un calcáreo más o menos puro. En función de la composición química de la roca de origen, se pueden obtener distintas clases de cales pero principalmente dos: la cal aérea y la cal hidráulica.

La producción de cal en hornos es una vieja tecnología con más de 2000 años de antigüedad, se cree que fue desarrollada por los romanos alrededor del 300 A.C. El proceso de cocción de la piedra caliza a temperaturas superiores a los 900°C para producir cal viva, que luego es apagada con agua para producir cal hidratada, es desde entonces una práctica tradicional en la mayoría de los países, la cal es uno los materiales más versátiles, empleado en numerosos procesos agrícolas e industriales, para la protección ambiental y construcción de edificaciones.

Producción

Caliza: Cuando es pura está constituida por carbonato cálcico, con: 56 partes de CaO.

44 partes de CO2.Al calcinar la caliza pura se obtiene: 56% de cal.

Es raro encontrar calizas puras pues contiene impurezas, que pueden ser:

Arcillosas: con esta impureza, la cal es adecuada para la fabricación de caliza hidráulica. Según el porcentaje de arcilla hay:

Caliza margosa: menos del 15%.

Marga: entre el 15 y el 30%.

Marga arcillosa: entre el 30y el 75%.

Es frecuente que parte de la cal contenida en la caliza se encuentra en forma de magnesia (MgO).

El origen formativo de la caliza puede ser: Químico: producidas por evaporación del agua o por descomposición del bicarbonato cálcico.

Mecánico: producida por sedimentación del carbonato cálcico.

Orgánico: formadas por conchas de moluscos consolidadas por cemento de tipo calcáreo.

Explotación de canteras:

No responde a una ley general, cada explotación necesitará un estudio detallado y determinado. En general:

Cerciorarse de la calidad de la materia prima.

Sondeos.

Pueden ser explotaciones en galería o a cielo abierto.

Arranque mediante explosivos.

En las explosiones se obtienen grandes bloques que han de ser reducir de tamaño, esto se hace mediante taqueo.

El transporte de cantera a fábrica mediante: Carro, Camión, Vagoneta, Plano inclinado, Tranvía aéreo.

Trituración previa: Machacadora. Molino.

Calcinación:

El calor comunicado a la caliza para su transformación en cal es aprovechado para evaporar el agua de cantera, elevar la temperatura de la caliza hasta el punto crítico de descomposición del carbonato y en producir esta descomposición.

La temperatura de disociación de un carbonato cálcico puro, a presión atmosférica, es de 898ºC.La temperatura de disociación del carbonato magnésico es del orden de 750ºC.Cuanto más próxima sea la temperatura a la mínima requerida durante la producción de la cal, ésta será de mayor calidad. La temperatura más corriente de cocción de la cal aérea es de 1050-1100ºC.La temperatura más corriente de cocción de la cal hidráulica es del orden de 1200ºC.

Tipos de hornos:

Intermitentes: se subdividen en:

Rudimentarios: La calidad de la cal obtenida es mala.

De cuba: Hechos de mampostería. Cámara cilíndrica. En su interior, un forro de ladrillo refractario. Cámara de combustión llamada larga. La cocción dura 5 días. Anticuado y de baja producción.

Continuos:

Verticales: Cilindro de acero o albañilería forrado interiormente de material refractario.

Quemadores periféricos que inyectan en el horno gases calientes. Consumo de 150kg de combustible por tonelada de producción. Existe una relación entre el diámetro de los bloques de caliza y el diámetro del combustible. Requiere mano de obra considerable y costosa. Poca calidad del producto.

Rotatorios:

Para grandes producciones. Cilindros de acero apoyados en anillos también de acero que ruedan sobre rodillos del mismo material. La velocidad de gira es lenta. Todo el tubo está revestido de ladrillo refractario. Se obtiene una gran producción y un material uniforme de gran calidad.

Apagado de la cal:

Consideraciones previas: El óxido de calcio se combina con el agua dando lugar al hidróxido cálcico, desprendimiento de calor y provocando un aumento de volumen. La reacción viene definida por la fórmula:

CaO + H2O Ca(OH)2

56 partes de cal + 18 partes de agua producen 74 partes de cal apagada.

La velocidad de hidratación depende de los siguientes factores:

De las cantidades físicas de la cal viva: La reacción de hidratación tiene lugar entre un fluido y un sólido, por esto sólo se realizará en la superficie expuesta de éste, y es claro que la cal finamente dividida o en terrones muy porosos presentará una gran superficie a la acción del agua y se hidratará rápidamente.

De la composición química de la cal viva: Cuanto más pura sea la cal viva, mayor será la velocidad de hidratación. De la temperatura de cocción de la caliza: La cal producida es muy irregular, dentro de un mismo terrón hay: Zonas poco cocidas. Zonas bien cocidas. Zonas sobrecocidas. Cada zona tendrá una velocidad de hidratación diferente.

Dependiendo de la velocidad de la reacción es la forma obtenida de hidróxido cálcico: cuando:

La reacción es lenta se forma un hidróxido cálcico cristalino.

La reacción es rápida se forma un hidróxido cálcico coloidal (la forma coloidal proporciona mayor plasticidad).

El apagado se realiza humedeciendo la cal hidráulica con suficiente cantidad de agua, apilándola en montones y cubriendo éstos con arena para conservar la temperatura, ya que ésta tiene un papel importante en la hidratación.

Sistemas de apagado:

Al aire: La cal viva expuesta al aire absorbe la humedad de éste y llega a apagarse, pulverizándose por efecto del aumento de volumen.

El proceso es lento y tiene el inconveniente de que, tras el apagado, se produce el proceso de recarbonización por reacción con el CO2 del ambiente, perdiendo sus propiedades conglomerantes.

Se utiliza este sistema cuando se trata de conservar por algún tiempo la cal antes de utilizarla.

Por aspersión: La cal viva dispuesta en capas se riega con agua y se reduce a polvo por sí misma. Si se va a usar rápidamente se envasa. Si se va a almacenar se cubre de arena.

Por fusión: Consiste en añadir agua a la cal viva en un estanque.

Se utiliza cuando se apaga la cal en obra en el momento de la utilización, el recipiente de apagado es un hoyo practicado en el montón de arena preparado para hacer el mortero correspondiente. Por este sistema se obtiene la cal apagada en pasta. La cantidad de agua es determinada, de lo contrario puede producirse:

Cocción: por adición insuficiente de agua de forma que algunas partes de la cal han recibido poca agua produciéndose una elevación de temperatura grande.

Inundación: excesiva cantidad de agua que retarda la hidratación por mantener la temperatura demasiado baja.

En autoclaves:

La cal apagada en autoclave presenta una plasticidad mucho mayor que la apagada a presión atmosférica, por lo que es muchísimo más fácil de extender con la llana con lo que el rendimiento, en operaciones de acabado de enlucidos, aumenta considerablemente.

En hidratadores mecánicos: Se obtiene un material de calidad. El mayor éxito de estos aparatos estriba en ser alimentados con una cal uniforme. Sólo así pueden dar un producto de calidad constante. Sea cual sea el procedimiento de apagado,

debe saberse que la cal apagada no debe utilizarse inmediatamente sino que hay que contar un plazo de 4 a 5 semanas de almacenaje sin contacto con el aire para que: Conseguir la perfecta y total hidratación. Evitar expansiones retardadas. Cribado, almacenaje y expedición: La cal viva no puede almacenarse durante mucho tiempo porque se apaga fácilmente al aire. Se envasa en sacos o recipientes lo más impermeables y herméticos posible. Las cales hidráulicas se someten a cernido tras el apagado.

Flor de cal:

La cal que pasa por el tamiz.

Grappiers: Residuo que queda en el tamiz, son gránulos sobrecocidos.

Cemento de grappier: Se muelen los grappiers y se añaden a la flor de cal para obtenerlo. Presenta unas características hidráulicas y mecánicas mejores que las de la cal hidráulica. La cal hidráulica requiere para su conservación: Conservación en almacenes muy secos. Sin contacto alguno con el aire. Envasado en sacos de papel crafft.

Ciclo de la cal para la cal aérea:

Cocción CaCO3 (calor) CaO + CO2

Se obtiene cal en terrones (cal viva)

Apagado CaO + H2O Ca(OH)2 + 15100calorias (120ºC)

Se obtiene cal en polvo o en pasta si sobra agua

Fraguado Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

(Se evapora poco a poco puesta en obra hasta obtener un material rígido)

TIPOS DE CAL:

Se llama cal a todo producto, sea cual fuere su composición y aspecto físico, que proceda de la calcinación de piedras calizas. Después del proceso de calcinación hay que proceder a la extinción o apagado del producto anhidro, con lo cual se obtiene un material hidratado en forma de pulverulenta o pastosa, según la cantidad de agua añadida.

Con una calcinación hasta unos 900-1000ºC se verifica:

CO3Ca + calor CO2 + CaO

Es decir, se descompone el carbonato cálcico en óxido de calcio y en anhídrido carbónico, desprendiéndose éste con los productos de la combustión.

Durante el apagado se verifica:

CaO + H2O Ca(OH)2

O, lo que es lo mismo, se forma el hidróxido cálcico, el cual, al ser puesto en obra, se recarbonata, según la reacción:

Ca(OH)2 + CO2 CO3Ca + H2O

Al absorber el anhídrido carbónico de la atmósfera.

Cuando la piedra caliza de la que se parte contiene como impurezas sílice o alúmina y se calcina a temperatura de unos 1200ºC, se disocia el carbonato dando óxido de calcio y anhídrido carbónico, reaccionando, entonces, el óxido de calcio con los componentes arcillosos de la piedra.

Se forma así una cal hidráulica, denominación que proviene de fraguar en ambiente húmedo e, incluso, bajo el agua. Las propiedades hidráulicas del material obtenido son atribuidas a los silicatos, aluminatos y ferritos formados.

Como consecuencia de las variaciones de composición de la roca de partida pueden obtenerse una serie de cales, que varían desde las cales muy puras; altamente cálcicas, hasta altamente hidráulicas, con contenidos de óxido de calcio de un 50% y aún menos.

El carbonato cálcico se obtiene de:

Caliza: CaCO3

Dolomía: CaMgCO3

Nomenclatura:

Existen dos tipos fundamentales de cales:

Cal aérea:

La cal aérea es el producto de la calcinación de una roca compuesta en su mayoría de carbonato de calcio: la caliza. Contiene muy pocas impurezas. Sus empleos son muy diversos. Utilizada en mortero, se fragua o hace su carbonatación en contacto con el aire en un periodo prolongado.

De la calcinación se obtiene la cal viva, la cual está compuesta de:

Óxido de calcio.Cuando se presenta en terrones, recibe el nombre de cal en terrones.

Cal apagada: Al añadir agua a la cal viva.

Compuesta por hidróxido de calcio.

Cal en polvo: Cuando el agua añadida ha sido la indispensable para formar el hidróxido. Es un producto polvoriento.

Cal en pasta: Si una vez formada la cal en polvo se sigue añadiendo agua.

Cal grasa: Cuando la cal aérea tiene como máximo un 5% de óxido magnésico.

Cal dolomítica, gris, árida o magra: Cuando la cal aérea contiene más de un 5% de óxido de magnesio.

Cal hidráulica

La cal hidráulica natural pura se obtiene por calcinación de una roca esencialmente compuesta de carbonato de calcio (la caliza) y elementos que, durante la cocción, se transforman en silicatos y aluminatos de calcio.

Cuando la cal se utiliza de mortero, estos elementos, en cantidad suficiente, le confieren, en un primer momento, un fraguado llamado hidráulico. Reacciona al contacto del agua; mientras que la caliza, transformada en cal aérea, empieza su fraguado o carbonatación en contacto con el aire ambiente.

La cal hidráulica natural pura puede formar parte de la composición de los aglutinantes. Les confiere propiedades adicionales, especialmente apreciadas por los profesionales de la construcción.

Obtenido al calcinar calizas que contienen sílice y alúmina, a temperatura casi de fusión para que: Se forme el óxido de calcio libre necesario para permitir su hidratación.

Deje cierta cantidad de silicatos de calcio deshidratados que dan al material sus propiedades hidráulicas.

De alto contenido en magnesia: Contenido en óxido de magnesio mayor del 5%.

De bajo contenido en magnesia: Contenido en óxido de magnesio menor del 5%.

Ensayo de las cales:

Análisis químico: Determinación de la pérdida al fuego. Anhídrido carbónico. Agua total. Anhídrido silícico y residuo insoluble. Óxidos de aluminio y hierro. Óxido férrico. Óxido cálcico. Óxido magnésico. Anhídrido sulfúrico.

Ensayos físicos y mecánicos:

Expansión.

Resistencia a la tracción.

Resistencia a compresión.

Usos de las cales: Tiene un amplio campo de utilización en muchos ámbitos, los más importantes en construcción son el darle trabajabilidad a los morteros y para el esgrafiado, nos centraremos en los usos de la cal en la construcción:

Morteros: Unión de agua+ conglomerante +árido fino(si es grueso se forma hormigón)

1-2 parte de cal-parte de arena

1-3 parte de cal-parte de arena

De Cal:

Mediante adición de arena.

Tanto la cal aérea como hidráulica.

El mortero está destinado a unir una serie de elementos pequeños para constituir una unidad de obra con características propias.

El mortero ha de reunir una serie de características: Debe poder ser manejado con facilidad. Capacidad de retener agua para evitar que ésta sea absorbida por los

ladrillos. Esta propiedad tiene especial importancia cuando se trata de morteros bastardos de cal y cemento puesto que disminuye el riesgo de que el mortero se quede sin el agua necesaria para su fraguado. Debe tener suficiente resistencia para soportar las cargas que han de actuar sobre el muro y debe desarrollarla relativamente deprisa, para conseguirle se le añade cemento.

La resistencia del mortero no debe ser mayor que la de las piedras o ladrillos que ha de unir. La adherencia entre el mortero y las piezas que une debe ser buena para evitar la penetración de la lluvia.

Bastardo:

1(cemento)-1(cal)-6(arena)

1(cemento)-2(cal)-8(arena)

Enlucidos: Las obras deben ponerse en funcionamiento lo más pronto posible después de su terminación ya que, de lo contrario, supone unas inmovilizaciones de capital que pueden tener efectos económicos desfavorables.

Como el enlucido es una de las últimas unidades de obra que se realizan, ya puede comprenderse que no interesa que éste sea de fraguado lento, porque ello retrasaría el uso de la obra.

Por ello, la cal se mezcla con otros conglomerantes de fraguado más rápido (yeso, cemento).

Esgrafiados: enlucidos característicos de Segovia.

Sobre una capa de preparación se extienden otras dos, sobre la última capa se coloca una plantilla con el dibujo deseado con una herramienta llamada grafio que elimina la capa superficial dejando un dibujo en relieve.

Ladrillos sillico-calcáreos: ladrillos constituidos por cal y arena.

La arena, rica en sílice y de granulometría muy determinada, representa el 90% del ladrillo.

Utiliza la autoclave y el prensado.

Pueden ser: macizos, aplantillados, perforados.

La resistencia a compresión oscila entre 70-400 Kg. /cm2 y depende de varios factores:

Arena: granulometría y composición.

Cal: cuanta más cal, más resistencia.

Presión: al aumentar la presión de prensado, aumenta la resistencia.

Tratamiento de vapor: La resistencia aumenta al aumentar la presión y la duración del tratamiento.

Aplicaciones

La cal es empleada como un estabilizador en las construcciones de tierra con suelos arcillosos, porque la cal reacciona con la arcilla formando un aglomerante.

La cal es mezclada con una puzolana (ceniza de cascara de arroz, ceniza volátil, residuos de alto horno, etc.) para producir un aglomerante hidráulico, que puede sustituir parcial o totalmente al cemento, dependiendo del comportamiento requerido.

La cal hidráulica (hecha de piedra caliza rica en arcilla) puede ser empleada sin puzolana.

La cal no hidráulica (hidróxido de calcio puro) también es empleada como un aglomerante en enlucidos. Se endurece al reaccionar con el dióxido de carbono en el aire para retornar a piedra caliza (carbonato de calcio). Este proceso puede tomar hasta 3 años dependiendo de las condiciones climáticas.

La cal es usada en morteros de cemento para hacerlo más laborable.

La lechada de cal (leche de cal diluida) es empleado como pintura de paredes internas y externas.

YESO

Yeso: aglomerante obtenido por deshidratación de la piedra yesera o aljez que finamente molido, al amasarlo con agua endurece por la reincorporación del agua que perdió al calentarlo.

El yeso ha sido conocido y utilizado desde la más remota antigüedad, principalmente en países de clima seco. Su origen puede ser Oriente Medio. También los egipcios utilizaron el yeso con gran profusión como muestra la pirámide de Keops. Pasa después el yeso a Grecia y Roma y más tarde al pueblo árabe. Su

fabricación, has bien entrado el siglo 20, resultaba costosa, actualmente se han mejorado los sistemas de fabricación.

FABRICACIÓN:

Materias primas: como materia prima principal es el sulfato cálcico di hidratado, que es una roca blanca que tiene una dureza 2 en escala de Mohs, una densidad: 2.3 - 2.4 kg/dm3. Presenta un aspecto externo cristalino y amorfo.

Variedades: Laminar que es transparente, dura y muy pura, fibrosa que es muy pura, y presenta un aspecto sedoso, ordinaria o común, que es la más frecuente, muy compacta, sin señales de cristalización. Sacaroidea, que presenta un aspecto semejante al que presenta el azúcar por su aspecto cristalino. Alabastro, de grano muy fino, compacto y traslúcido. Se emplea para escultura y objetos de adorno así como para yesos especiales (cirugía, odontología).

La piedra de yeso es poco soluble en agua y puede diferenciarse de la caliza por no dar efervescencia con los ácidos.

Estructura del sulfato cálcico dihidratado: Cristalina monoclínica con 4 u 8 moléculas por estructura elemental. La red cristalina está formada por capas de átomos de calcio y grupos sulfatos separados por capas de moléculas de agua.

Estructura de la anhidrita natural: Más pesada y más dura que el aljez. No toma agua de hidratación y por encima de los 40ºC presenta la menor solubilidad de todos los sulfatos cálcicos. La red cristalina pertenece al sistema rómbico y la estructura elemental contiene 4 moléculas. Su red es muy compacta, de mayor densidad y estabilidad que ningún otro sulfato cálcico.

Explotación de canteras: Como el yeso es un material muy barato, también lo han de ser todas las operaciones que comprende la fabricación, es casi obligado que la piedra de yeso aflore a la superficie para que se pueda explotar a cielo abierto ya que, de lo contrario, se encarece notablemente esta fase de la producción.

Trituración previa: Según el sistema de deshidratación que se vaya a seguir, puede variar el grado de trituración de la roca cruda. Según las dimensiones que se hayan de obtener se utilizan: machacadoras de esferas de 2 a 3cm.de diámetros de dimensiones.

Molinos de martillo: usado para producir material más fino.

Trituradoras de martillo: maquinaria utilizada para producción en mayores volúmenes y mayor grado de finura, con factores de reducción muy elevados de hasta 20.

Deshidratación, calcinación o cocción: El objeto de la cocción es obtener:

CaSO4.1/2H2O (Hemihidrato del sulfato cálcico).

Formas anhidras. CaSO4 (cementos Keene, Estrich, etc.).

A partir del yeso natural o dihidrato: CaSO42H2O.

Los productos obtenidos fraguan por adición de agua, regenerando el dihidrato, debiendo el yeso a este fenómeno su carácter de aglomerante.

Por elevación de temperatura cede el yeso su agua de cristalización en dos fases:

125ºC: transformación del dihidrato en hemihidrato. En realidad sucede de forma retardada a partir de los 97ºC.

A partir de los 180ºC se genera al paso del hemihidrato a anhidrita. En realidad sucede de forma retardada a partir de los 42ºC.

El retardo en las velocidades de transformación es importantísimo pues a ello se debe la posibilidad de obtener hemihidrato por cocción del dihidrato, la velocidad de formación del hemihidrato es mayor que la de su descomposición en anhidrita.

La temperatura a la que tiene lugar la cocción depende de:

Velocidad de calentamiento y presión externa.

Granulometría del yeso: debido a la pésima conductividad térmica del yeso, se cuecen con mucha mayor lentitud los granos grandes.

Densidad del yeso. A consecuencia del retardamiento observado en la destrucción del dihidrato en el interior de los granos gruesos, resulta conveniente sobrepasar la temperatura de la primera cocción a fin de destruirlos totalmente, ya que su presencia acelera extraordinariamente el fraguado del yeso cocido, incluso en cantidades muy pequeñas. En la práctica, basta una temperatura de 160ºC.

Tipos de hornos: Puede decirse que se requieren entre 80 a 90 kilos de carbón para obtener una tonelada de yeso. Los distintos tipos de hornos son:

Hornos fijos:

De tipo rudimentario: Los productos obtenidos se caracterizan por la falta de homogeneización, no es posible regulación alguna de la marcha del horno.

De cuba: Forma cilíndrica con eje vertical realizados en mampostería, se cargan por la parte superior y se descargan por la parte inferior, no está provisto de hogar.

Su rendimiento térmico es superior al de los hornos de tipo rudimentario.

Una variación de este tipo de horno es el Steiger, que tiene un hogar y su descarga es automática.

La zona de acción es en tres partes:

De precalentamiento muy ancha, de cocción es muy estrecha y una zona de enfriamiento que es muy ancha.

Son caros y con una escasa homogeneización del producto y no tiene control de los niveles de temperatura.

Colmena: Usado en EEUU para la fabricación de cemento Keene. Tiene una base circular cubierta con una cúpula baja. La calefacción proviene de varios hogares o cámaras de combustión. Los gases calientes son conducidos mediante conductos a la parte superior y pasan entre los bloques entre 25 - 30 cm de yeso y luego salen por una chimenea. El yeso se calcina durante 3-5 días y luego se tritura, muele y tamiza.

Hornos rotatorios:

Se somete a la masa a una agitación constante durante la cocción, tiene una forma cilíndrica, un hogar exterior que produce los gases de combustión que son enviados al interior del horno. Es más económico hacer circular los gases de combustión en sentido contrario a la masa de yeso. La piedra de yeso se tritura previamente.

El yeso atraviesa el horno en unos 45 minutos y se descarga a unos 160 - 195ºC y pasa directamente a los molinos donde se termina la calcinación.

Se controla la temperatura mediante dos pirómetros (uno controla la temperatura de los gases que abandonan el horno y otro la temperatura del yeso cocido al ser descargado). Su costo es menor. Funcionamiento sencillo. Bajo consumo de energía. Admiten cualquier tipo de combustible.

Hornos de parrilla móvil: Se obtiene un producto de alta calidad, son usados a partir de 1960, se caracterizan por tener una parrilla móvil de acero. El material que se va a calcinar se encuentra dividido por tamaños y colocado en capas de menor a mayor tamaño contando desde la base de la parrilla. No tiene contacto directo con los gases de combustión; pues el yeso no está en contacto con los gases de combustión generados y la atmósfera de cocción está constituida por vapor de agua a una mayor o menor presión, resultando un producto con un elevado porcentaje de hemihidrato.

Hornos fijos: denominados de panadero, tiene un rendimiento térmico excelente, utiliza cualquier tipo de combustible; pero en cambio exige gran número de cámaras

y por ello mucha mano de obra, es por ello, por lo que sólo se utilizan para yesos especiales de precio de venta elevado.

Autoclaves: Se obtiene un excelente yeso cocido constituido por CaSO4.1/2H2.

Calderas: Cuerpo cilíndrico de acero. En la parte superior hay una trampilla para la introducción de la piedra de yeso y un tubo de ventilación que conduce los vapores desprendidos.

Características de la industria yesera.

La calefacción corre a cargo de unos tubos horizontales que atraviesan la caldera de parte a parte dispuestos cuatro en pares paralelos. Luego de un agitador de eje vertical que evita que se produzcan calentamientos en la masa de yeso. Tiene una portezuela de descarga en la parte inferior. Se va echando yeso crudo finamente molido hasta llenar la caldera, al terminar la carga la temperatura es de 110ºC, se eleva lentamente hasta 120ºC, temperatura a la cual, el yeso pierde el agua de cristalización desprendiéndose gases, tras un período de temperatura constante, ésta se eleva progresivamente hasta los 150-165ºC, temperatura a la cual cesa la ebullición y se ha perdido un 10-14% del volumen inicial, el yeso se ha deshidratado a hemihidrato. Se continúa elevando la temperatura hasta 170ºC y entonces se descarga.

Se obtiene hemihidrato . Junto con el horno rotatorio, es el más usado en EEUU, exige costosas operaciones de molienda previa del yeso, bajo rendimiento térmico lo hacen antieconómico.

Hornos rotatorios: Análogos a los rotatorios del primer grupo, varía el sistema de calefacción, su rendimiento es inferior, son los más usados en Francia; pero su defecto es su bajo rendimiento térmico, que no pasa del 60%.

Procedimientos especiales: Tienen patentes norteamericanas, francesas y rusas para realizar la cocción del yeso sin intervención de combustible alguno.

La piedra de yeso molida se mezcla con cal viva, también molida. El yeso es deshidratado por el calor desprendido al apagarse la cal a expensas del agua presente en el sistema.

CaSO4.2H2O + CaO Ca(OH)2.CaSO41/2H2O

Resulta un conglomerante mixto:

CaSO41/2H2O y Ca(OH)2.

Reacciones:

CaCO3 (Qcalor) CaO + CO2

CaO + H2O Ca(OH)2 + Q(calor)

CaO +CaSO4.2H2O Ca(OH)2.CaSO4.1/2H2O

Aridizing: Inyectar en la caldera durante la cocción una solución diluida de una sal delicuescente como, por ejemplo, CaCl2, en proporción del 0,1 al 0,2%. Se consigue:

Formación de hemihidrato . El yeso cocido posee las mismas propiedades que de otra manera sólo conseguiría tras 6 meses de almacenaje.

Produce una homogeneización enorme para aplicaciones ópticas u odontológicas.

Se consiguen resistencias de 600-1000 Kg/cm2.

Molienda, almacenaje y ensacado: Molienda posterior a la calcinación mediante molino de bolas o de martillo para cuando interesa mucha finura en el producto terminado.

El yeso molido se almacena en silos cerrados y aislados de la humedad, con objeto de evitar la hidratación. El ensilado del yeso lleva consigo su estabilización con la consiguiente mejora de su calidad. Los sacos en que se presentan son de papel para disminuir la permeabilidad al aire húmedo.

TIPOS DE YESO

Existen el sulfato cálcico dihidratado, hemihidratado y anhidro, pero dentro de estos productos hay otros varios tipos. Se pueden clasificar los yesos dependiendo de diferentes criterios:

Clasificación según las condiciones de cocción:

A medida que la temperatura de cocción va aumentando se van obteniendo productos diferentes que, si bien es verdad que todos son sulfato cálcico, sus propiedades y, por tanto, sus usos, son distintos:

Hemihidrato -: De 120 - 170ºC, se obtiene en autoclave, para su formación es indispensable que se produzca una atmósfera saturada de vapor de agua, es más compacto que el beta y posee claros rasgos cristalinos al microscopio.

Hemihidrato-: De 120 - 170ºC, presenta un aspecto esponjoso, sin rasgos cristalinos, de aspecto terroso y posee mayor contenido energético, es más soluble, por ello, menos estable. Es el más importante componente del yeso comercial.

El hemihidrato es una estructura monoclínica deformada con 12 moléculas de SO4Ca.1/2H2O en la célula fundamental. La red posee una gran estabilidad debido a que los átomos de calcio y los tetraedros del ión sulfato están colocados de tal forma que existen unas poderosas fuerzas entre los átomos de calcio de una capa y los tetraedros de sulfato de la adyacente y que, además, existen unos canales en la red en los que están situadas las moléculas de agua.

Las fuerzas que unen las moléculas de agua con los iones calcio y sulfato son más débiles que las que unen a estos iones entre sí, y esto permite que toda o parte del agua sea eliminada sin que varíe la red estructural.

Anhidrita soluble: De 170-250ºC.

Presenta gran avidez de agua por lo que es muy inestable pasando a hemihidrato al absorber agua del ambiente.

Presenta dos formas alfa y beta dependiendo de qué tipo de hemihidrato provenga.

No tienen importancia industrial.

Anhidrita insoluble: De 600-900ºC.

Para su fraguado es necesario utilizar acelerantes pues, de no ser así, tardaría meses en fraguar. Cristaliza en el sistema ortorrómbico. Una celda cristalina contiene 4 moléculas de SO4Ca.La red tiene la máxima capacidad, la mayor densidad y la más estable contextura de todos los sulfatos cálcicos.

Yeso hidráulico: Entre 900-1000ºC.El sulfato cálcico se disocia, la CaO libre contribuye al fraguado aunque éste sigue siendo lento “hidráulico” se refiere a que puede fraguar bajo el agua. Se emplea para pavimentos.

Cemento Keene y cemento Parian: Entre 900-1000ºC.

Se obtienen por cocción del hemihidrato hasta 1000ºC tras una inmersión durante varias horas en una solución de bórax en el Parian y alambre en el Keene. Posee un fraguado lento y admiten áridos para formar morteros, tiene gran dureza superficial, por lo que son utilizados para capas de acabado en enlucidos.

Clasificación según el pliego RY-85:

YG-Yeso grueso de construcción:

Constituido por: sulfato cálcico semihidratado, anhidrita II artificial (obtenida por cocción de aljez entre 300-600ºC), aditivos reguladores del fraguado (opcional). Antiguamente se llamaba negro, tosco o moreno.

Se utiliza como pasta de agarre en la ejecución de tabicados, revestimientos interiores y como aglomerante auxiliar de obra.

YF-Yeso fino de construcción: Constituido por sulfato cálcico semihidrato, anhidrita II artificial de granulometría fina y aditivos reguladores del fraguado (opcional).

Se emplea para enlucidos, refilos o blanqueo sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados). Antiguamente se llamaba blanco.

YP-Yeso prefabricado: Constituido por sulfato cálcico semihidratado, anhidrita II artificial. Más pureza y resistencia que los yesos YG y YF.

Se emplea para la ejecución de elementos prefabricados para tabiques.

E-30 escayola: Constituida por sulfato cálcico semihidratado y aditivos reguladores del fraguado (opcional). Tiene resistencia mínima a flexo-tracción de 30 kp/cm2.

Se emplea para elementos prefabricados para tabiques y techos.

E-35 Escayola especial: Constituida por sulfato cálcico semihidrato, mas aditivos reguladores del fraguado (opcional).Tiene mayor pureza que la escayola E-30 y una resistencia mínima a flexotracción de 35 kp/cm2.

Se emplea en trabajos de decoración, ejecución de elementos prefabricados para techos y en la puesta en obra de estos elementos.

En todos estos tipos de yeso, excepto en el prefabricado, además de la clase normal existe una clase lenta, denominada así en función de su período de trabajabilidad, su nomenclatura añade una L separada por una barra (/).

La pureza de la piedra de yeso para fabricar escayola debe ser mucho mayor que para fabricar yesos de construcción, la escayola es un yeso muy finamente molido y muy puro y en su fabricación, no está en contacto con los gases de combustión.

USO

El yeso es empleado como un material de construcción, principalmente como un retardador para regular el fraguado de diversos tipos de cemento hidráulico, y junto con una variedad de otros materiales (por ejemplo, cal, arena, aserrín,

cáñamo, sisal, aceite de linaza, papel) para producir enlucidos, tableros y bloques de mampostería.

Prefabricado, como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques, y escayolados para techos.

Se usa como aislante térmico, pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad.

Para confeccionar moldes de dentaduras, en Odontología. Para usos quirúrgicos en forma de férula para inmovilizar un hueso y facilitar la regeneración ósea en una fractura.

En los moldes utilizados para preparación y reproducción de esculturas.

En la elaboración de tizas para escritura.

En la fabricación de cemento.

OTROS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

ALUMINIO

Es el metal más abundante en la corteza terrestre (8%) y es el elemento más abundante después del oxigeno y el silicio. A diferencia del cobre o el oro, el aluminio no se encuentra en forma pura debido a su gran afinidad con el oxigeno, y siempre se encuentra formando compuestos con otros elementos.El aluminio tiene muchas propiedades que lo hace funcionar en una infinidad de aplicaciones. Es ligero, solido, no magnético y no toxico. Buen conductor del calor y la electricidad, y refleja la luz. Tiene buenas propiedades mecánicas y es fácil moldearlo, mantiene sus propiedades mecánicas a bajas temperaturas sin volverse frágil. La superficie del aluminio se oxida fácilmente para formar una barrera que lo protege de la corrosión. Además de todo es fácil y económico reciclarlo. Actualmente el aluminio es el segundo metal más usado a nivel mundial debido a sus propiedades mecánicas, bajo peso, y su fácil reciclado.Es ampliamente usado en la industria del transporte, por su durabilidad, resistencia, y ligereza. El peso del aluminio es una tercera parte del peso del acero. Teniendo en cuenta que las piezas de aluminio deberán tener espesores mayores, pero comparándolas con piezas de acero, 1kg de aluminio reemplaza 2kg de acero, haciendo posibles carros más ligeros, camiones, etc. Lo que se traduce en menores emisiones de CO2.

PRODUCCION

El proceso de producción del aluminio se puede diferenciar a grandes rasgos en dos formas de producción, aluminio primario a partir de minerales y de reciclaje de aluminio.La producción de aluminio consiste de tres pasos: colección de bauxita, producción de alúmina y electrolisis (Hall-Heroult).Producción de aluminio.La bauxita tiene que ser procesada en oxido de aluminio puro (alúmina) antes de poder ser reducido a aluminio por electrolisis. Esto se logra mediante un proceso químico Bayer en las refinerías de alúmina. El oxido de aluminio es obtenido de las demás sustancias en la bauxita en una solución de soda caustica, que se filtra para remover todas las partículas insolubles. El hidróxido de aluminio es precipitado de la solución de soda, lavado y secado mientras que la solución es reciclada. Después de la calcinación, el producto final, oxido de aluminio (Al2O3), es un polvo fino de grano blanco. Cuatro toneladas de bauxita son requeridas para producir dos toneladas de alúmina que produce una tonelada de aluminio de la fundición primaria.

El proceso de purificación de la bauxita.Para producir aluminio de alta calidad es necesario empezar con alúmina con alto grado de pureza y con un estricto control en el proceso de reducción. El proceso consiste en dos partes:

1. Purificación química de la materia prima para formar alúmina pura.2. Reducción de la alúmina.

Purificación de la materia prima.De la mina a cielo abierto se obtiene la bauxita, que es purificada usando el proceso Bayer que está basado en el hecho de que sílice es un oxido acido, alúmina es anfoterico, el óxido de hierro y titanita son básicos. El mineral es aplastado y mezclado con soda caustica (NaOH). Esto disuelve la alúmina y algunas formas cristalinas de sílice pero no tiene efecto en el oxido de hierro, titanita. Las reacciones son las siguientes:

Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3Al(OH)6SiO2 + 4NaOH → Na4SiO4 + 2H2O

Cuando la solución de alúmina es enfriada, silicato de aluminio es precipitado, antes de alterar las condiciones del proceso permite que hidróxido de aluminio puro cristalice fuera. Esta reacción se acelera agregando una pequeña cantidad de cristales de hidróxido de aluminio puros para actuar como catalizador para el crecimiento de los cristales.

Na3Al(OH)6 + 2H2O → 3NaOH + Al(OH)3.3H2O

Los cristales puros de hidróxido de aluminio Al(OH)3.3H2O son calentados a 1100°C, causando que reaccionen para producir alúmina y agua:

2Al(OH)3.3H2O + calor → Al2O3 + 9H2O

Reducción de alúmina.No es posible la producción del aluminio simplemente por la reacción electroquímica de la alúmina:

2Al2O3 → 4Al + 3O2Para la reducción de la alúmina se necesita la combinación de la reacción química y energía eléctrica de acuerdo a las dos reacciones siguientes:

Al2O3 + 3C → 2Al + 3CO2Al2O3 + 3C → 4Al + 2CO2

Proceso Hall-Heroult.Este proceso utiliza una celda electrolítica y con el uso de un ánodo de carbono consumible se disminuye el voltaje requerido a un volt a la temperatura de operación de 950 a 980 °C.Debido a que la alúmina es un oxido de enlaces covalentes solo es posible realizar el proceso de electrolisis cuando el aluminio está en su forma iónica. Esto es disuelto en criolita fundida (Na3AlF6), que forma complejos óxidos de fluoruro. La electrolisis requiere grandes cantidades de energía por la afinidad del aluminio con el oxigeno haciendo la reacción altamente exotérmica. La entalpia de formación de oxido de aluminio Al2O3 es -1676 kJ mol-1 La electrólisis es realizada en un horno eléctrico usando electrodos de carbono.

USO EN LA CONSTRUCCION

El aluminio se utiliza para la construcción de cerramientos, fachadas continuas, marcos, puertas, ventanas, persianas, contraventanas, mosquiteras, galerías, barandillas, vallas, verjas, aleros, pantallas solares, parasoles, persianas venecianas, construcción prefabricada, radiadores e intercambiadores de calor, chapas para contratechos, paneles solares y coberturas, etc.

MADERA: Es un material de origen vegetal que se obtiene de los árboles. Se puede definir como la parte del tronco que está rodeada por la corteza.

Propiedades de la madera:

El colorEs consecuencia de la existencia de sales, colorantes y resinas. Las maderas de tonalidades oscuras son en general más resistentes y duraderas que las de colores claros.

La texturaDepende del tamaño de los poros, y condiciona el tipo de tratamiento que la madera necesita antes de pintarse, barnizarse o lacarse.

Las vetasCaracterizan a muchas maderas. Se deben a la orientación y el color de sus fibras. El veteado de una madera influye en la elección de los acabados finales.

La densidadDepende del peso y la resistencia, de forma, que a mayor densidad corresponden maderas de mayor peso y resistencia.

Producción

Talado: Se lleva a cabo con máquinas especializadas, como las sierras mecánicas.

Descortezado: Mediante el que se eliminan lar ramas y las raíces que no se puedan aprovechar.

Despiece y troceado: Se lleva a cabo en el aserradero. No todos los troncos se despiezan de la misma manera, depende de las características del tronco (grietas y heridas) y del uso que se le quiera dar a la madera. En el aserradero se genera una gran cantidad de restos de madera que se reciclan, bien como combustible, bien como materia prima para la producción de derivados.

Secado: el que se pretende acondicionar la madera para facilitar su trabajo, encolado y acabado, rebajar los costes de transporte al disminuir el peso, aumentar la resistencia y prevenir la posibilidad de infección por el ataque de hongos e insectos, así como reducir la deformación que se produce en toda madera seca, para lo cual se controlan los esfuerzos durante el secado, de manera que la madera tome la forma que nos interese. Se puede llevar a cabo de manera que la madera tome la forma que nos interese. Se puede llevar a cabo de forma natural, al aire, o

de manera artificial, mediante vapor de agua caliente, o bien combinando ambos procedimientos.

Tipos de madera

Las maderas suelen clasificarse en maderas blandas y maderas duras o fuertes.Esta clasificación, a pesar del nombre, no responde a criterios de dureza o resistencia de la madera, sino que se refiere al tipo de árboles de los que se obtiene. Los árboles de madera blanda pertenecen al grupo de las gimnospermas (pino, abeto,...), mientras que los árboles de madera dura pertenecen al grupo de las angiospermas (roble, nogal, haya, encina...).

USO

La madera ha sido un importante material de construcción durante toda la historia de la humanidad. En las edificaciones hechas de otros materiales, todavía se

utiliza la madera como un material prácticamente irreemplazable. Especialmente en la construcción del techo, en el interior como puertas y sus marcos, ventanas, pisos, cielos o muebles y como revestimiento exterior. Además como parte fundamental en las construcciones íntegramente fabricadas en maderas como cabañas de troncos de zonas rurales o tan particulares como un edificio de 9 pisos de altura construido completamente de madera, siendo la estructura más grande hecha de este material en el mundo.

Bibliografía

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COVENIN 1037-86. Perfiles canal ligero (UPL) de Acero, laminados en

caliente. 1Era revisión. Año 1986.

COVENIN 2897-1995. Aceros. Perfiles estructurales electrosoldados por

alta frecuencia.

Hormigón Armado.EHE. Cód. 691.328.6/J54

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http://www.aluminumsmeltingprocess.com/index.html

http://www.answers.com/topic/aluminium

http://www.yesosespecializados.com/yeso-fabricacion.html

Manual de Estructuras de Acero. Sidetur. Año 1998.

Patología del Concreto. Revista de Ingeniería Civil Nº 16

Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica, Salvat Editores

S.A. ISBN 84-345-4490-3.

Introducción

En el mundo de la construcción existen muchos elementos que juegan papeles

importantes en el inicio, desarrollo y culminación de una obra; estos elementos son

personal, materiales de construcción, transporte, costos, tiempo y condiciones del

lugar ya sean climáticas o de suelo y/o diferentes agentes q se encuentren en él.

Hay ciertos elementos contenidos de los materiales de construcción que son muy

importantes, ya que además de ser los más antiguos y aun útiles como lo son la cal,

yeso, arcilla, madera, concreto, acero, hierro, junto con el aluminio (hizo su aparición

en la era moderna) son los fundamentales al comienzo de una construcción, debido

a una gran gama de propiedades usos y producción que los hace los mejores en

este campo.

Un ejemplo de ello es el yeso y la cal (en bloques) utilizado desde la antigüedad por

los egipcios en la construcción de sus templos y pirámides las cuales se han

conservado por muchos siglos a pesar de las condiciones del lugar en el que se

encuentran.

Aquí veremos las diferentes propiedades, controles, tipos y usos que poseen dichos

materiales junto con su manufactura y producción además de las situaciones un

poco desfavorables que se presentan con el concreto y el acero con el correr del

tiempo.

Conclusión

Concluyo en que es importante que un constructor conozca todos o por lo menos la

mayoría de los materiales de construcción ay que le da un poder a elegir los que

más le convenga en cuanto a producción y costo.

Es bueno acotar también que hay ciertos materiales de los anteriormente

mencionados como lo son la cal, yeso, madera que aunque ya no jueguen un papel

directo en la edificación (dejaron de usarse por ejemplo los bloques de yeso y caliza

además de los tablones de madera para construir) todavía juegan un papel

importante en las obras civiles, un ejemplo de ello es la madera, que aun es

utilizada para los techos de las casas y en algunos casos los pisos también.

Cabe señalar específicamente en la sección de deterioro de las estructuras de

concreto armado hay que tener en cuenta varios factores para evitar o por lo menos

darle más tiempo útil a la misma estos son :

1. Revisión minuciosa del diseño de la estructura de concreto.

2. Elegir personal calificado para la construcción de la obra.

3. Utilizar los materiales adecuados dependiendo del lugar a construir.

4. Realizar bien el acabado de la obra.

5. Utilizar todo el monto aprobado para la obra en la obra a fin de evitar

trabajos mal hechos o a medio hacer que repercutirían a un problema en un

futuro cercano.

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Maracay, Estado Aragua

Nombre: Wolfgang Caballero

Sección: CID 401

CI: 17932512

Maracay, Enero de 2011