CEMENTO

Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava, más árido fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón (en España y el caribe hispano) o concreto (en Sudamérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil, su principal función la de aglutinante.

La palabra cemento proviene del latín “cementum” y se compone de arcilla y otros materiales calcáreos finamente molidos y sometidos a alta cocción, que al contacto con el agua se solidifican.

Historia

Desde la antigüedad, se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usarse tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907.

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO

El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales: extracción y molienda de la materia prima, homogeneización de la materia prima, producción del Clinker y la materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y dependiendo de la dureza y ubicación del material, el sistema de explotación y equipos utilizados varía.

Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo.

La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el Clinker a temperaturas superiores a los 1500° centígrados. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el Clinker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.

El Clinker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.

PASOS DE LA FABRICACIÓN:

1) Explotación de materia prima:De las canteras de piedra se extrae la caliza, y las arcillas a través de barrenación y detonación con explosivos.

2) Transporte de materia prima:Una vez que las grandes masas de piedra han sido fragmentadas, se transportan a la planta en camiones o bandas.

3) Trituración:El material de la cantera es fragmentado en las trituradoras, cuya tolva recibe la materia prima, que por efecto de impacto o presión son reducidos a un tamaño máximo de una o media pulgada.

4) Prehomogeneización:Es la mezcla proporcional de los diferentes tipos de arcilla, caliza o cualquier otro material que lo requiera.

5) Almacenamiento de materia prima:Cada uno de los materias primas es transportado por separado a silos en donde son sodificados para la producción de diferentes tipos de cemento.

6) Molienda de materia prima:Se realiza por medio de un molino vertical de acero, que muele el material mediante la presión que ejercen tres rodillos cónicos al rodar sobre una mesa giratoria de molienda. Se utilizan también para esta fase molinos horizontales, en cuyo interior el material es pulverizado por medio de bolas de acero.

7) Homogeneización de harina cruda:Se realiza en los silos equipados para lograr una mezcla homogénea del material.

8) Calcinación:Es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos rotatorios en cuyo interior a 1,400 °C la harina cruda se transforma en Clinker, que son pequeños módulos gris obscuro de 3 a 4 cm.

9) Molienda de cemento:El Clinker es molido a través de bolas de acero de diferentes tamaños a su paso por las dos cámaras del molino, agregando el yeso para alargar el tiempo de fraguado del cemento.

10) Envase y embarque del cemento:El cemento es enviado a los silos de almacenamiento; de los que se extrae por sistemas neumáticos o mecánicos, siendo transportado a donde será envasado en sacos de papel, o surtido directamente a granel. En ambos casos se puede despachar en camiones, tolvas de ferrocarril o barcos.

El cemento por sus Características Especiales, Adiciones y Resistencia, se clasifica de la siguiente manera:

Clasificación del Tipo de Cemento por sus Adiciones

Clasificación por Componentes

Clasificación por Características Especiales

Clasificación por su Clase Resistente

TIPOS DE CEMENTOS

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente;2. de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

El cemento portland

*La letra R indica que el cemento debe cumplir con una resistencia inicial especificada a la edad de 3 días.

El Cemento Pórtland Ordinario de Clase resistente 30, con resistencia especificada a 3 días, se debe presentar como: CPO 30 R.

El Cemento Pórtland Puzolánico de Clase resistente 30, con resistencia especificada a 3 días, se debe presentar como: CPP 30 R.

El tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto es el cemento portland.

Producto que se obtiene por la pulverización del Clinker portland con la adición de una o más formas de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el Clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica.

Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.

NormativaLa calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.

Cementos portland especiales

Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero que tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

Portland férrico

El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe2O3, una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcareo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratación produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas agresivas.

Cementos blancos

Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro al cemento ferrico. La reducción del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricación en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;también llamado pavi) se le suele añadir una adición extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I

Cementos de mezclas

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.

Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.

La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:

55-70% de clinker Portland 30-45% de puzolana 2-4% de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.

Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta permeabilidad y durabilidad.

Cemento siderúrgico

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH -. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolanico, el cemento siderurgico también tiene buena resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rápido

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C).[1] Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de inciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

Cemento aluminoso

El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega calcáreo o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600 °C y se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.

El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos: 35-40% óxido de calcio 40-50% óxido de aluminio 5% óxido de silicio 5-10% óxido de hierro 1% óxido de titanio

Por lo que se refiere a sus reales componentes se tiene: 60-70% CaOAl2O3

10-15% 2CaOSiO2

4CaOAl2O3Fe2O3

2CaOAl2O3SiO2

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

Reacciones de hidratación

CaOAl2O3+10H2O → CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales)2(CaOAl2O3)+11H2O → 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel)2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel).

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.

El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30 °C, por lo tanto en climas fríos. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar fisuras.

Proceso de fabricación del cemento Portland.Propiedades generales del cemento de aluminato de calcio

Buena resistencia al ataque químico. Resistencia a temperaturas elevada. REFRACTARIO. Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. CONVERSION. Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Está prohibido el uso de cemento aluminoso en hormigón pretensado. La vida útil de las estructuras de hormigón armado es más corta.El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la resistencia máxima sino, el valor residual, después de la conversión, y no será mayor de 40 N/mm2.Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH más bajo).

Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio

Fraguado: Normal 2-3 horas. Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia. Estabilidad de volumen: No expansivo. Calor de hidratación: muy exotérmico.

Aplicaciones

El cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para: Hormigón refractario. Reparaciones rápidas de urgencia. Basamentos y bancadas de carácter temporal.

Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en: Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa o hormigón no estructural. Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa. Hormigón proyectado.

No resulta nada indicado para: Hormigón armado estructural. Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)

Es prohibido para: Hormigón pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio

Alcantarillados. Zonas de vertidos industriales. Depuradoras. Terrenos sulfatados. Ambientes marinos. Como mortero de unión en construcciones refractarias.

CLASIFICACIÓN SEGÚN CEMENTO CRUZ AZUL.

Cemento Cruz Azul Blanco (CPO 40B)

El Cemento Blanco Cruz Azul se elabora con materiales cuidadosamente seleccionados, que garantizan su superioridad en comparación con los productos similares. Es el “Blanco Prefecto”, ya sea que se utilice solo o mezclado. Por su alta calidad es el preferido de arquitectos y constructores.

Propiedades

El Cemento Blanco Cruz Azul satisface ampliamente las especificaciones de la Norma Mexicana NMX-C-414 ONNCCE y la Norma Norteamericana ASTM C-150. Sus principales propiedades son:

Blancura y Luminosidad: Puede emplearse solo o con adición de colorantes para diversificar su gama de usos y acabados.

Resistencias Mecánicas: Muy altas y uniformes, que le permiten utilizarlo con mayor cantidad de agregados.

Plasticidad: Que le da una movilidad adecuada y mayor facilidad de moldeo Durabilidad: Gracias al estricto control de calidad durante su elaboración. Impermeabilidad: Particular característica que lo hace excelente en el recubrimiento de albercas.

El conjunto de estas propiedades hace posible una amplia gama de empleos del producto en las obras de arquitectura, donde se aprecia, en gran medida, la durabilidad y confiabilidad de sus acabados.

Cemento Cruz Azul Tipo II Compuesto (CPC 30R RS)

El Cemento Cruz Azul Tipo II Compuesto es un producto donde se combina el Clinker Cruz Azul, que significa garantía y seguridad, con cementantes suplementarios, materiales que generan resistencia al mezclarse (o reaccionar) con los productos de hidratación del Clinker y aumentar la plasticidad y trabajabilidad de la mezcla mejorando el acabado. Dichos cementantes se seleccionan mediante el sistema de gestión de calidad ISO 9001-2000 y de certificación de producto ONNCCE.

Propiedades

El Cemento Cruz Azul Tipo II Compuesto (CPC 30R RS) satisface ampliamente las especificaciones de la Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE y la Norteamericana ASTM C-1157. Sus propiedades principales son:

Resistencias Mecánicas: Altas y Uniformes. Por su confiabilidad impactan positivamente en el diseño de los concretos, lo cual se refleja en un mayor rendimiento.

Resistencia al Ataque de Sulfatos: El diseño de nuestro cemento CPC 30R RS, da por resultado un cemento resistente al ataque de los sulfatos del medio ambiente.

Impermeabilidad: Siguiendo todos los cuidados en la elaboración, transporte, colocación y acabado del concreto, ayuda a reducir la cantidad de poros en el mismo, disminuyendo la penetración de los agentes agresivos, como las sales marinas, aguas negras, suelos salitrosos, etc.

Calor de Hidratación: Nuestro Clínker característico, junto con los cementantes suplementarios, genera menor cantidad de calor al hidratarse, por lo que se califica cemento de bajo calor de hidratación, con lo que minimiza las expansiones térmicas y disminuye significativamente la aparición de grietas.

Segregación, Sangrado, Plasticidad y Cohesión: La finura y la mejor distribución de tamaños de las partículas de nuestro cemento contribuyen a lograr un menor sangrado y menor segregación en el concreto, obteniéndose una mayor cohesividad con los agregados.

Ecología: En la fabricación de este producto se ha reducido la emisión de gases de invernadero como el dióxido de carbono, los cuales propician los cambios de clima de nuestro planeta. De esta manera, Cruz Azul reafirma su posición a favor de la protección del medio ambiente, al optimizar el uso de los recursos naturales.

Cemento Cruz Azul Tipo II con Puzolana (CPP 30R RS)

El Cemento Cruz Azul Tipo II con Puzolana es un producto que se elabora con Clínker de óptima calidad, yeso y puzolana seleccionada. La mezcla de estas materias primas atraviesa un estricto control de calidad y lo convierten en el mejor cemento que se ofrece en el mercado. Es recomendable para grandes obras de ingeniería y arquitectura, para uso general y para obras en zonas expuestas a suelos agresivos y muy contaminados.

Propiedades

El Cemento Cruz Azul Tipo II con Puzolana satisface ampliamente las especificaciones de la Norma Mexicana NMX-X-414 ONNCCE y la Norma Norteamericana ASTM C-595. Sus principales propiedades son:

Resistencias Mecánicas: Altas y uniformes, impactan positivamente al diseño de mezcla del concreto, lo cual se refleja en un mayor rendimiento.

Mayor Impermeabilidad: Disminuye la cantidad de poros en el concreto, abatiendo así la penetración de agentes agresivos, como las sales marinas, aguas negras, suelos salitrosos, etc.

Mayor resistencia al Ataque de Sulfatos y a la Reacción Álcali Agregado: La composición química del Clínker y la calidad de la puzolana lo hacen un cemento muy resistente al ataque químico del medio ambiente.

Calor de Hidratación: Desarrolla bajo calor al hidratarse. Produce concretos con mayor estabilidad volumétrica, lo cual minimiza las expansiones y reduce significativamente la aparición de grietas.

Finura y Distribución del Tamaño de las Partículas: Esto confiere al concreto una excelente manejabilidad, menos segregación y sangrado y mayor cohesión de la mezcla. Los acabados que se obtienen son mas tersos.

Ecología: Por su cuidadosa producción y por su composición, este cemento contribuye al cuidado del medio ambiente.

En conjunto estas propiedades lo hacen un cemento muy confiable, lo cual confiere al concreto altas resistencias mecánicas y químicas. Las obras realizadas con este producto se caracterizan por su alta durabilidad, confiabilidad y la reducción de sus costos.Cemento Mortero Cruz Azul

El Cemento Mortero Cruz Azul es un producto diseñado para los trabajos de albañilería. El estricto control de calidad que atraviesa durante su elaboración le brinda al usuario una alta confiabilidad para emplearlo en todas sus obras.Es la mejor opción y su costo resulta menor que el uso de la mezcla de cemento gris y cal.

Propiedades

El Cemento Mortero Cruz Azul satisface ampliamente las especificaciones de la Norma Mexicana NMX-C021-ONNCCE y la Norma Norteamericana ASTM C-91. Sus principales propiedades son:

Gran Plasticidad: Característica de nuestro Cemento Mortero, gracias a su retención de agua y contenido de aire.

Gran Rendimiento: Su fácil aplicación reduce el tiempo de trabajo Excelente Adherencia: Disminuye el desperdicio de mezcla y reduce notablemente las salpicaduras

en cara, ropa y en secciones ya terminadas de la obra. Acabados de Alta Calidad: Proporciona una impermeabilidad que asegura la mayor durabilidad de

las obras. Agradable Color y Textura: Permite que los arquitectos y los usuarios en general lo empleen solo o

con colorantes, para ampliar la gama de fachadas aparentes. Dosificación: Únicamente adicione arena y agua en proporciones adecuadas.

El conjunto de estas propiedades hace posible una amplia gama de empleos del producto, así como la considerable reducción de los costos de la obra, sin que por ello disminuyan la resistencia, durabilidad y confiabilidad de sus acabados.

CAL

La cal es el producto que se obtiene calcinando la piedra caliza por debajo de la temperatura de descomposición del óxido de calcio. En ese estado se denomina cal viva (óxido de calcio) y si se apaga sometiéndola al tratamiento de agua, se le llama cal apagada (hidróxido de calcio).

Tipos de cal

Cal Viva: Se obtiene de la calcinación de la caliza que al desprender anhídrido carbónico, se transforma en óxido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse con el agua, para transformarse de óxido a hidróxido y una vez apagada (hidratada), se aplique en la construcción.

Cal hidratada: Se conoce con el nombre comercial de cal hidratada a la especie química de hidróxido de calcio, la cual es una base fuerte formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos.

Cal hidráulica: Cal compuesta principalmente de hidróxido de calcio, sílica (SiO2) y alúmina (Al2O3) o mezclas sintéticas de composición similar. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer incluso debajo del agua.

Procesos de obtención de la cal

Los procesos para la obtención de la cal, son descritos brevemente a continuación: 1. Extracción: Se desmonta el área a trabajar y se lleva a cabo el descapote, posteriormente se barrena

aplicando el plan de minado diseñado, se realiza la carga de explosivos y se procede a la voladura primaria, moneo, tumbe y rezagado, carga y acarreo a planta de trituración.

2. Trituración: Posteriormente es sometida a un proceso de trituración que arrojará como producto trozos de menor tamaño que serán calcinados en hornos verticales. También puede realizarse uns trituración secundaria cuando se requieren fragmentos de menor tamaño y se tienen hornos rotatorios para calcinar.

3. Calcinación: La cal es producida por calcinación de la caliza y/o dolomía trituradas por exposición directa al fuego en los hornos. En esta etapa las rocas sometidas a calcinación pierden bióxido de carbono y se produce el óxido de calcio (cal viva).

4. Enfriamiento: Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento para que la cal pueda ser manejada y los gases calientes regresan al horno como aire secundario.

5. Inspección: Se inspecciona cuidadosamente las muestras para evitar núcleos o piezas de roca sin calcinar.

6. Cribado: Se somete al cribado con el fin de separar la cal viva en trozo y en guijarros (piedra pequeña, redondeada y lisa) de la porción que pasará por un proceso de trituración y pulverización.

7. Trituración y pulverización: Se realiza con el objeto de reducir más el tamaño y así obtener cal viva molida y pulverizada, la cual se separa de la que será enviada al proceso de hidratación.

8. Hidratación: Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal hidratada. A la cal viva dolomítica y alta en calcio se le agrega agua y es sometida a un separador de residuos para obtener cal hidratada normal dolomítica y alta en calcio. Únicamente la cal viva dolomítica pasa por un hidratador a presión y posteriormente a molienda para obtener cal dolomítica hidratada a presión.

9. Envase y embarque: La cal es llevada a una tolva de envase e introducida en sacos y transportada a través de bandas hasta el medio de transporte que la llevará al cliente.

La cal es uno de los pocos productos que ha resistido con éxito la prueba del tiempo, ya que por siglos no sólo se ha usado en la construcción, la agricultura y la alimentación, sino que conforme ha ido avanzando la ciencia y la tecnología, se han descubierto nuevas aplicaciones químicas y físicas de este material.

Es el químico natural indispensable en la preparación de morteros para albañilería. Países desarrollados especifican el uso obligatorio de cal a los morteros en zonas sísmicas por sus características únicas de adherencia y resistencia a tensiones diagonales.

A la fecha no existe otro material tan versátil como la cal en los morteros, ya que ayuda a que las construcciones sean térmicas e impermeables, todo esto a costos más bajos.

Te ofrecemos marcas líderes de este producto, que por su versatilidad, adherencia, resistencia y plasticidad puedes utilizar en la estabilización de suelos, como neutralizador de tierras bases ácidas, para carreteras, estructuras, superficies de asfalto, bloques de cal, tabiques, morteros, recubrimientos y masillados, pinturas e impermeabilización.

En seguida, una descripción más detallada de sus usos y aprovechamientos:

Estabilización de suelos. La cal, en virtud de su reacción química y física con suelos arcillosos, produce bases estables para la construcción de carreteras, calles, avenidas, bulevares, áreas de estacionamiento, patios, centros comerciales, aeropuertos, entre otros, con un sustancial ahorro en consumo de agregados y acarreo de materiales.

Estabilización de presas y canales de riego. La cal es muy efectiva con suelos sumergidos en agua, como vasos de presas, canales de irrigación, diques y represas, desarrollando la suficiente resistencia y estabilidad para prevenir reblandecimientos, reducir filtraciones y resistir la erosión del agua.Neutralizador de tierras ácidas. Al abonar la tierra con cal se produce una serie de procesos químicos, físicos y biológicos, tales como descomposición de organismos, transformación de sustancias venenosas y dañinas en inocuas; proporcionando el calcio y magnesio a las plantas, y la reducción y neutralización de acidez de la tierra, todo ello con el beneficio de una mayor productividad del campo.

Impermeabilizante. La cal también es un magnifico y económico impermeabilizante. Una sencilla mezcla de alumbre, jabón de pastilla amarillo y cal hidratada, disueltos en un tambor con agua tibia, proporciona una solución impermeable que evita la transminación de agua.

Pintura. Las pinturas a base de cal dan belleza e higiene a las casas, además de ser muy económicas, pues se pintan fachadas, bardas e interiores con un ahorro, y con la ventaja de que la cal es una materia ecológica.

USOS Y OBTENCIÓN LA CAL

Existen dos tipos de cal: la cal viva(CaO), la cal apagada(Ca(OH)2) también existe la lechada de cal que no es mas que cal hidratada con un exceso de agua.

La fabricación de cales comprende dos procesos químicos: calcinación e hidratación.

La cal viva es obtenida a partir de la calcinación de la caliza(CaCO3) por la siguiente reacción:CaCO3→ CaO + CO2

La cal apagada se obtiene a partir de la cal viva haciendo una reacción estequiométrica con agua, esta reacción es exotérmica:CaO + H2O → Ca(OH)2

Por lo tanto la fabricación de cales comprende dos procesos químicos: calcinación e hidratación, a las cuales van asociados las operaciones de transporte, trituración y pulverización de la caliza además de la separación por aire y el almacenamiento adecuado de la cal obtenida para evitar los procesos de recarbonatación:Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Proceso de calcinado

El proceso de calcinación de la caliza ocurre en hornos del tipo rotatorio y vertical, pero la caliza que se introduce a estos hornos no puede ser cualquier caliza:

La caliza no puede ser muy porosa o muy húmeda debido a que esto aumenta la demanda de combustible.

La caliza utilizada no debe tener impurezas del tipo partículas de Si debido a que esta reacciona con el CaO formando silicatos, los cuales se acumulan en el fondo de los hornos, obstruyendo el paso del material

Ejemplos de hornos de calcinado

Los hornos utilizados son de distinto tipo, estos pueden ser:

Rotativos

Usados generalmente para calcinar una caliza con un tamaño pequeño de partícula (6-60)mm Equipados generalmente con calentadores previos y refrigerantes Están mejor equipados para la obtención de una cal de calidad debido a su instrumentación Produce una cantidad máxima de cal por hombre-hora Su gran desventaja es su alto consumo de combustible

Mas del 50% de la cal producida en EEUU se produjo en este tipo de hornos

Verticales

Usados generalmente cuando la cal obtenida no requiere de una gran pureza Son más simples Constan de un alimentador de combustible y una correa calentadora Rendimiento de combustible es mayor que el horno rotativo

Actualmente existen hornos más modernos.

Factores que influyen en las propiedades de la cal obtenida

Muchas de las propiedades de la cal dependen de la calidad de la caliza utilizada como también del proceso de calcinado, y de estas propiedades, dependen los usos que se le de a la cal aquí hay un breve resumen de estos factores que influyen en las propiedades de la cal obtenida:

La dureza de la cal obtenida, depende de las impurezas de la caliza utilizada como también de la temperatura de calcinación, una impura, da una cal dura si se calcina a temperaturas elevadas.

La porosidad - y como consecuencia la densidad – de las cales también depende de la temperatura de calcinación, a mayor temperatura menor porosidad y por lo tanto una mayor densidad, como consecuencia de esto a mayor temperatura, la cal va perdiendo actividad química, es por esta razón que conviene sintetizar la cal a temperaturas lo más cercanas a la temperatura de disociación de la caliza.

Las calizas que contienen entre un 15 – 30 % de materia arcillosa produce cales altamente hidráulicas (cales cementicias)

Usos de la cal y características de la caliza de donde se obtienen estas cales

Respecto a los usos que se le de a la cal obtenida dependen los distintos grados de pureza que requiera la caliza, por ejemplo para la cal usada en la industria se requiere un grado de pureza mucho mayor de la caliza, si lo comparamos con la pureza requerida para usos agrícolas así para cada uso se dan características de la caliza para satisfacer necesidades y aquí se presenta un resumen:

Para usos industriales

Gran parte de la caliza no sirve por problemas de pureza, por esta razón gran parte de la cal se obtiene a partir de conchas de mar las cuales son basadas en CaCO3 puro.

Para usos en construcción

La cal se usa principalmente en enlucidos y estuco principalmente como cal hidráulica la cual contiene gran cantidad de impurezas silíceas por que debido a esto la cal hidráulica fragua bajo el agua y tiene propiedades plásticas, generalmente se usa como sustituto del cemento, la cal hidratada se usa para la fabricación de ladrillos de cal los cuales consisten en la cal hidráulica más arena los cuales juntos forman silicatos monocálcicos los cuales tienen propiedades aislantes, por esto mismo se agrega a algunas carreteras de arena cal hidráulica para formar silicatos sobre esta y así formar un “ cemento natural” donde obviamente no se requiere cal de gran pureza.

Para usos agrícolas

La cal se usa generalmente para neutralizar los ácidos presentes en el suelo aunque se usa mas la caliza directamente para estos fines en donde se requiere poca pureza

Para usos metalúrgicos

La cal viva tiene un gran uso como fundente en la manufactura del acero donde se requiere una cal de una gran pureza, además la cal se usa en el trefilado de alambres como lubricante, también se usa en la fabricación de lingotes en moldes de hierro para evitar la adherencia de estos lingotes, otro uso de la cal es para neutralizar los ácidos con los que se limpian los productos del acero, en este sentido se prefiere la cal para neutralizar que la caliza debido a que la caliza produce CO2 al contacto con ácidos lo cual es un problema debido a que puede generar asfixias en los que lo manipulan. La lechada de cal se usa como aislante temporal a la corrosión, en el recocido del acero, se usa además en casi todos los procesos para la extracción de Mg, también para recuperar la sílice de la bauxita, se emplea en la flotación de minerales no férreos donde actúa como depresor y mantiene la alcalinidad correcta, para todos estos usos metalúrgicos se requiere una cal de una pureza superior a las anteriores y como consecuencia una caliza de una pureza mayor de donde sintetizar esta cal.

Para usos varios

Se usa la lechada de cal para neutralizar los gases nocivos producidos en la refinación de metales, gases como H2S, SO2. Se usa la cal hidratada para la fabricación de NaOH por la siguiente reacción: Ca(OH)2 + Na2CO3 → 2NaOH + CaCO3. También se usa en la fabricación de carburo de calcio cuando reacciona esta con coque. La cal se usa también en el tratamiento de residuos de la industria del papel. Y en el tratamiento de las aguas potables para mejorar su calidad y también para ablandar agua, junto con sales de hierro se usa para coagular sólidos suspendidos en el agua y también para neutralizar el “agua ácida” que produce la corrosión de las cañerías.

ARENA

La arena es el nombre que se le da a los materiales de granos finos procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial, y cuyas partículas varían entre 2 mm y 0.05 mm de diámetro.

El origen y la existencia de las arenas es análoga a la de las gravas: las dos suelen encontrarse juntas en el mismo depósito. La arena de río contiene muy a menudo proporciones relativamente grandes de grava y arcilla. Las arenas estando limpias no se contraen al secarse, no son plásticas, son mucho menos compresibles que la arcilla y si se aplica una carga en su superficie, se comprimen casi de manera instantánea.

La arena es un conjunto de partículas de rocas disgregadas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,063 y 2 mm. Una partícula individual dentro de este rango es llamada grano de arena. Una roca consolidada y compuesta por estas partículas se denomina arenisca (Sin. psamita). Las partículas por debajo de los 0,063 mm y hasta 0,004 mm se denominan limo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64 mm se denominan grava.

Componentes y características

El componente más común de la arena, en tierra continental y en las costas no tropicales, es el oro, generalmente en forma de cuarzo. Sin embargo, la composición varía de acuerdo a los recursos y condiciones locales de la roca. Gran parte de la fina arena hallada en los arrecifes de coral, por ejemplo, es caliza molida que ha pasado por la digestión del pez loro. En algunos lugares hay arena que contiene hierro, feldespato o, incluso, yeso.

Según el tipo de roca de la que procede, la arena puede variar mucho en apariencia. Por ejemplo, la arena volcánica es de color negro mientras que la arena de las playas con arrecifes de coral suele ser blanca.

La arena es transportada por el viento, también llamada arena eólica, (pudiendo provocar el fenómeno conocido como calima) y el agua, y depositada en forma de playas, dunas, médanos, etc. En el desierto, la arena es el tipo de suelo más abundante. La granulometría de la arena eólica está muy concentrada en torno a 0,2 mm de diámetro de sus partículas.

Los suelos arenosos son ideales para ciertas plantaciones, como la sandía y el maní, y son generalmente preferidos para la agricultura intensiva por sus excelentes características de drenaje.

Especialmente los niños utilizan la arena para realizar construcciones como castillos de arena o túneles.

La arena se utiliza para fabricar cristal por sus propiedades tales como extraordinaria dureza, perfección del cristal o alto punto de fusión, y, junto con la grava y el cemento, es uno de los componentes básicos del hormigón.Atributos físicos

El volumen de un grano de arena de cuarzo, de un diámetro de 0,06 mm (el límite inferior), es 2,51 × 10 –10 m3

con una masa de 6,66 × 10-4 g (0,67 mg). En el límite superior, el volumen y la masa de un grano de arena con diámetro de 2,10 mm son 8,80 × 10-9 m3 y 2,33 × 10-2 g (23 mg).[1]

Granulometría

Dentro de la clasificación granulométrica de las partículas del suelo, las arenas ocupan el siguiente lugar en el escalafón:

GranulometríaPartícula TamañoArcillas < 0,0039 mmLimos 0,0039-0,0625 mmArenas 0,0625-2 mmGravas 2-64 mmCantos rodados 64-256 mmBloques >256 mm

Ángulo de rozamiento interno o ángulo de reposo

Ángulo que forma la superficie del talud natural formado por ese tipo de arena y la horizontal. Este ángulo depende de la forma de los granos y su encaje en forma de estructura. El ángulo de rozamiento interno determina el tamaño de un talud de carreteras o el comportamiento de un cimiento, pues la resistencia que opone el suelo al peso de una edificación está directamente relacionada con este ángulo.

GRAVA

Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen mas de dos milímetros de diámetro. Dado el origen, cuando son acarreadas por las aguas las gravas sufren desgaste en sus aristas y son, por lo tanto, redondeadas. Como material suelto suele encontrársele en los lechos, en los márgenes y en los conos de deyección de los ríos, también en muchas depresiones de terrenos rellenadas por el acarreo de los ríos y en muchos otros lugares a los cuales las gravas han sido retransportadas. Las gravas ocupan grandes extensiones, pero casi siempre se encuentran con mayor o menor proporción de cantos rodados, arenas, limos y arcillas. Sus partículas varían desde 7.62 cm (3") hasta 2.0 mm.

La forma de las partículas de las gravas y su relativa frescura mineralógica dependen de la historia de su formación, encontrándose variaciones desde elementos rodados a los poliédricos.

En geología y en construcción se denomina grava a las rocas de tamaño comprendido entre 2 y 64 mm, aunque no existe homogeneidad de criterio para el límite superior. Pueden ser producidas por el hombre, en cuyo caso suele denominarse «piedra partida» o «chancada», y naturales. En este caso, además, suele suceder que el desgaste natural producido por el movimiento en los lechos de ríos ha generado formas redondeadas, pasando a conocerse como canto rodado. Existen también casos de gravas naturales que no son cantos rodados.

Estos áridos son partículas granulares de material pétreo, es decir, piedras, de tamaño variable. Este material se origina por fragmentación de las distintas rocas de la corteza terrestre, ya sea en forma natural o artificial. En este último caso actúan los procesos de chancado o triturado utilizados en las respectivas plantas de áridos. El material que es procesado corresponde principalmente a minerales de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita.

Aplicación

La grava se usa como árido en la fabricación de hormigones (véase Grava (hormigón)). También como lastre y revestimiento protector en cubiertas planas no transitables, y como filtrante en soleras y drenajes.

Obtención

Como fuente de abastecimiento se pueden distinguir las siguientes situaciones: Bancos de sedimentación: son los bancos construidos artificialmente para embancar el material fino-

grueso que arrastran los ríos. Cauce de río: corresponde a la extracción desde el lecho del río, en los cuales se encuentra material

arrastrado por el escurrimiento de las aguas. Pozos secos: zonas de antiguos rellenos aluviales en valles cercanos a ríos. Canteras: es la explotación de los mantos rocosos o formaciones geológicas, donde los materiales

se extraen usualmente desde cerros mediante lo que se denomina tronadura o voladura (rotura mediante explosivos).

Granulometría

Dentro de la clasificación granulométrica de las partículas del suelo, las gravas ocupan el siguiente lugar en el escalafón:

Partícula TamañoArcillas < 0,002 mm

Limos 0,002-0,06 mmArenas 0,06-2 mmGravas 2-6 cmBolos 6-25 cmBloques >25 cm

La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de hormigón.

Composición

El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4,8 mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.La forma de las partículas más pequeñas del agregado grueso de roca o grava triturada deberá ser generalmente cúbica y deberá estar razonablemente libre de partículas delgadas, planas o alargadas en todos los tamaños.[1]

Calidad

En general, el agregado grueso deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 33 (El uso de la norma está sujeto de acuerdo al país en el cual se aplíque la misma ya que las especificaciones de cada una de estas varían de acuerdo con la región o país). Los porcentajes de sustancias dañinas en cada fracción del agregado grueso, en el momento de la descarga en la planta de concreto, no deberán superar los siguientes límites:

Sustancia Norma Límite máximo (%)

Material que pasa por el tamiz No. 200 (ASTM C 117) máx. 0.5Materiales ligeros (ASTM C 123) máx. 1Grumos de arcilla (ASTM C 142) máx. 0.5Otras sustancias dañinas - máx. 1

Pérdida por intemperismo (ASTM C 88, método Na2SO4) máx. 12

Pérdida por abrasión en la máquina de Los Ángeles ASTM C 131 y C 535 máx. 40

Granulometría

El agregado grueso debe estar bien gradado entre los límites fino y grueso y debe llegar a la planta de concreto separado en tamaños normales cuyas granulometrías se indican a continuación:

Tamiz U.S.Standard

Dimensión de la malla (mm)

Porcentaje en peso que pasa por los tamices individuales

- - 19 mm 38 mm 51 mm2" 50 - 100 1001½" 38 - 95-100 95-1001" 25 100 - 35-703/4" 19 90-100 35-70 -

½" 13 - - 10-303/8" 10 20-55 10-30 -N° 4 4.8 0-10 0-5 0-5N° 8 2.4 0-5 - -

Tamaño

A menos que específicamente se indique lo contrario, el tamaño máximo del agregado que deberá usarse en las diferentes partes de la obra será:

Tamaño máximo Uso general

51 mm (2") Estructuras de concreto en masa: muros, losas y pilares de más de 1 m de espesor.

38 mm (1½") Muros, losas, vigas, pilares, etc., de 30 cm a 1 m de espesor.19 mm (3/4”) Muros delgados, losas, alcantarillas, etc., de menos de 30 cm de espesor.

ACERO DE REFUERZO

El uso del acero de refuerzo ordinario es común en elementos de concreto presforzado. Este acero es muy útil para

o Aumentar ductilidado Aumentar resistenciao Resistir esfuerzos de tensión y compresióno Resistir cortanteo Resistir torsióno Restringir agrietamientoo Reducir deformaciones a largo plazoo Confinar el concreto

El acero de refuerzo suplementario convencional (varillas de acero) se usa comúnmente en la región de altos esfuerzos locales de compresión en los anclajes de vigas postensadas. Tanto para miembros postensados como pretensados es usual proveerlos de varillas de acero longitudinal para controlar las grietas de contracción y temperatura. Finalmente, a menudo es conveniente incrementar la resistencia a la flexión de vigas presforzadas empleando varillas de refuerzo longitudinales suplementarias. Las varillas se pueden conseguir en diámetros nominales que van desde 3/8 pulg. hasta 13/8 pulg., con incrementos de 1/8 de pulg. y también en dos tamaños más grandes de más o menos 1 3/4 y 21/4 pulg de diámetro. Grados de acero

Acero de refuerzo de grados de 40 y 60 ksi (2800 y 4200 kg/cm 2) son usados en la construcción de trabes cajón de concreto. Aún cuando el refuerzo de grado 60 tiene mayor rendimiento y resistencia última que el de grado 40, el módulo de elasticidad del acero es el mismo y aumentar los esfuerzos de trabajo también aumenta el número total de grietas en el concreto. A fin de superar este problema, los puentes generalmente tienen separaciones menores entre barras. El refuerzo de grado 60 no es tan dúctil como el de grado 40 y es más difícil de doblar.

Acero de presfuerzo.

Existen tres formas comunes en las cuales se emplea el acero como tendones en concreto presforzado: alambres redondos estirados en frío, torón y varillas de acero de aleación. Los alambres y los cables trenzados tienen una resistencia a la tensión de más o menos 17600 kg/cm2, en tanto que la resistencia de las varillas de aleación está entre los 10,200 y 11250 kg/cm2 dependiendo del grado. En México casi no se usan las varillas de acero para el presfuerzo. Alambres redondos

Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener varillas redondas. Después del enfriamiento, las varillas se pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta su tamaño requerido. En el proceso de esta operación de estirado, se ejecuta trabajo en frío sobre el acero, lo cual modifica notablemente sus propiedades mecánicas e incrementa su resistencia. A los alambres se les libera de esfuerzo después de estirado en frío mediante un tratamiento continuo de calentamiento hasta obtener las propiedades mecánicas prescritas. Los alambres se consiguen en cuatro diámetros tal como se muestra en la tabla 1.2.1 y en dos tipos.

Tabla 1.2.1. Propiedades de Alambres Sin Revestimiento Revelados de Esfuerzo

Diámetro nominal Mínima resistencia de Tensión Mínimo esfzo. Para una elongación de 1%

Tipo BA Tipo WA Tipo BA Tipo WA

Pulg. mm. Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2

0.192 4.88 240,000 16,880 250,000 17,590 192,000 13,510 200,000 14,070

0.196 4.98 240,000 16,880 250,000 17,590 192,000 13,510 200,000 14,070

0.250 6.35 240,000 16,880 240,000 16,880 192,000 13,510 192,000 14,070

0.276 7.01 240,000 16,880 235,000 16,880 192,000 13,510 182,000 14,070

También se puede conseguir alambres de bajo relajamiento, a veces conocidos como estabilizados. Se emplean cuando se quiere reducir al máximo la pérdida de presfuerzo. Los tendones están compuestos normalmente por grupos de alambres, dependiendo el número de alambres de cada grupo del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora requerida. Los tendones para prefabricados postensados típicos pueden consistir de 8 a 52 alambres individuales. Se pueden emplear tendones múltiples, cada uno de ellos compuesto de grupos de alambres para cumplir con los requisitos. Torones

El torón se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción postensada. El torón es fabricado con siete alambres, 6 firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable, teniendo una resistencia a la ruptura garantizada de 17 590 kg/cm2 conocido como grado 250K. Se ha estado produciendo un acero más resistente conocido como grado 270K, con una resistencia mínima a la ruptura de 270,000 lb/pulg2 (18,990 kg/cm2). Para los torones se usa el mismo tipo de alambres relevados de esfuerzo y estirados en frío que los que se usan para los alambres individuales de presfuerzo. Sin embargo, las propiedades mecánicas se evidencian ligeramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse cuando se les sujeta a tensión, debido a que el eje de los alambres no coincide con la dirección de la tensión. Al torón se le releva de esfuerzos mediante tratamiento térmico después del trenzado. Los torones de bajo relajamiento se pueden conseguir mediante pedido especial. Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 0.25 pulgadas hasta 0.6 pulgadas de diámetro.

Tabla 1.2.2. Propiedades del torón de 7 alambres sin revestimiento

Diámetro Nominal Resistencia a la ruptura Área Nominal del Torón Carga mínima para una elongación de 1%

pulg mm Lb kN pulg2 mm2 Lb kN

GRADO 250

0.250 6.35 9,000 40.0 0.036 23.22 7,650 34.0

0.313 7.94 14,500 64.5 0.058 37.42 12,300 54.7

0.375 9.53 20,000 89.0 0.080 51.61 17,000 75.6

0.438 11.11 27,000 120.1 0.108 69.68 23,000 102.3

0.500 12.70 36,000 160.1 0.144 92.90 30,600 136.2

0.600 15.24 54,000 240.2 0.216 139.35 45,900 204.2

GRADO 270

0.375 9.53 23,000 102.3 0.085 54.84 19,550 87.0

0.438 11.11 31,000 137.9 0.115 74.19 26,550 117.2

0.500 12.7 41,300 183.7 0.153 98.71 35,100 156.1

0.600 15.24 58,600 260.7 0.217 140.00 49,800 221.5

Varillas de acero de aleación.

En el caso de varillas de aleación de acero, la alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introducción de ciertos elementos de ligazón, principalmente manganeso, silicón y cromo durante la fabricación de acero. Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas al fabricar estas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío, a las varillas se les releva de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas.

Las varillas de acero de aleación se consiguen en diámetros que varían de ½ pulgada hasta 13/8 de pulgada, tal como se muestra en la tabla 1.2.3.

En México las varillas casi no se usan para la fabricación de elementos presforzados, siendo los torones de baja relajación los más utilizados.

Tabla 1.2.3. Propiedades de las varillas de acero de aleación

Diámetro nominal Área nominal de la varilla Resistencia a la ruptura Mínima carga para una elongación de 0.7%

Pulg mm Pulg2 mm2 Lb kN Lb kN

GRADO 145

1/2 12.7 0.196 127 28,000 125 25,000 111

5/8 15.88 0.307 198 45,000 200 40,000 178

3/4 19.05 0.442 285 64,000 285 58,000 258

7/8 22.23 0.601 388 87,000 387 78,000 347

1 25.40 0.785 507 114,000 507 102,000 454

1 1/8 28.58 0.994 642 144,000 641 129,000 574

1 1/4 31.75 1.227 792 178,000 792 160,000 712

1 3/8 34.93 1.485 957 215,000 957 193,000 859

GRADO 160

1/2 12.7 0.196 127 31,000 138 27,000 120

5/8 15.88 0.307 1989 49,000 218 43,000 191

3/4 19.05 0.442 285 71,000 316 62,000 276

7/8 22.23 0.601 388 96,000 427 84,000 374

1 25.40 0.785 507 126,000 561 110,000 490

1 1/8 28.58 0.994 642 159,000 708 139,000 619

1 1/4 31.75 1.227 792 196,000 872 172,000 765

1 3/8 34.93 1.485 958 238,000 1059 208,000 926

Acero estructural

En muchos elementos prefabricados es común el uso de placas, ángulos y perfiles estructurales de acero. Éstos son empleados en conexiones, apoyos y como protección. El esfuerzo nominal de fluencia de este acero es de 2530 kg/cm2. Malla electrosoldada

Por su fácil colocación, las retículas de alambre o mallas electrosoldadas se emplean comúnmente en aletas de trabes cajón, doble te y similares. El esfuerzo nominal de fluencia es de 5000 kg/cm 2. La nominación más común de los distintos tipos de malla es como sigue SL x ST - CL / CT En donde S es la separación en pulgadas, C es el calibre en direcciones longitudinal L y transversal T, respectivamente. La malla que más se utiliza es la 6x6–6/6.

BLOCK

El block de cemento se ha venido utilizando en la construcción por un largo periodo de tiempo, esto se debe en gran parte a la aceptación que este tiene y que viene también ligado a la resistencia estructural que este observa.

Se ha comprobado que el block de cemento cómo sistema constructivo es excelente, ya que sus innumerables ventajas lo hacen un elemento muy versátil; y por mencionar algunas podemos decir que su comportamiento térmico lo hace muy adecuado en climas tropicales y cálidos. Podemos decir también que al irse formando las paredes de block estas permiten el tener una gran facilidad para poder canalizar en su interior las instalaciones de un edificio.

Un bloque de concreto u hormigón es un compuesto prefabricado, elaborado con hormigones finos o morteros de cemento, utilizado en la construcción de muros y paredes.

Los bloques tienen forma prismática, con dimensiones normalizadas, y suelen ser esencialmente huecos.

Sus dimensiones habituales en centímetros son:10x20x40, 20x20x40, 22,5x20x50.

Proceso de Fabricación

Los bloques se fabrican vertiendo una mezcla de cemento, arena y agregados pétreos (normalmente calizos) en moldes metálicos, donde sufren un proceso de vibrado para compactar el material. Es habitual el uso de aditivos en la mezcla para modificar sus propiedades de resistencia, textura o color.

Los muros de bloque se construyen de forma similar a los de ladrillo, uniéndose las hiladas con mortero (construcción). Sin embargo, debido al mayor grosor de estas piezas, es relativamente frecuente que los muros compuestos por bloques de hormigón actúen como muros de carga en pequeñas edificaciones de una o dos plantas. En estos casos, los muros se suelen reforzar con armaduras en forma de cercha plana de acero específicas para fabricar el ladrillo y el bloque.

El block se fabrica con cemento Portland y se pueden usar como agregados, la piedra pómez o la arena volcánica, cuando se trate de agregados livianos, y la arena y la grava, cuando se trate de agregados densos. En el proceso de elaboración hay que tomar en cuenta varios factores.

1.- Que los agregados sean de buena calidad y seleccionados de acuerdo a la granulometría especificada.2.- Que se use en la fabricación, cemento Portland de primera calidad.3.- Que se fabriquen en máquinas de alta vibración para lograr un acomodamiento perfecto del grano.4.- Que la cantidad de agua sea debidamente controlada.5.- Que sea curado en cuarto de vapor y después permanezca por lo menos 30 días en el patio. El curado es sumamente importante para conseguir un producto de calidad y resistencia uniforme.Tipos de block

Block sólido: El block sólido es usado comúnmente para aplicaciones donde el peso del muro no es esencial y se requiere de aislamiento acústico. Usualmente utilizado para muros de carga y como elemento estructural.

El block de cemento para muro es uno de los materiales de construcción más aceptados por que ofrecen muchas ventajas. Son de los materiales de carga más livianos que hay en el Mercado, excelentes retardadores del fuego y aislantes térmicos y acústicos. Además por la belleza de sus acabados, pueden utilizarse en muros aparentes.

Block hueco de cemento o concreto: Tienen impermeabilidad, resistencia y uniformidad de dimensiones; su capa de aire interior sirve de aislante y a su vez evita peso muerto. Hay tres clases:

1.- Livianos: usado en muros interiores, divisorios y ligeros.2.- Pesado: Empleado en muros exteriores, bardas y cargas ligeras

El block hueco es usado comúnmente para aplicaciónes donde el bajo peso del muro es escencial. Se utiliza en estructuras de acero, en construcción tradicional, naves industriales, etc.

La principal ventaja del este producto es su menor peso, la perfección de sus acabados, facilitando el aplanado o recubrimiento con yeso, pasta o cualquier otro acabado. Ayuda a la construcción de elementos ligeros así como a la reducción de desperdicios.

Block cara de piedra: El block cara de piedra es usado comúnmente para aplicaciones en donde se busca tener un acabado final sin tener que incrementar costos de mano de obra, ya que el producto tiene un acabado aparente desde su instalación, generando ahorros en acabados.

La principal ventaja de este producto es su acabado aparente que puede durar por muchos años y envejece de una manera digna sin tener que hacer mantenimiento mayor de los elementos fabricados con este tipo de block.

Block hueco de barro comprimido: Block prensado con máquina. Sus buenas cualidades son: resistencia a la compresión y perfecta adherencia de mortero. Debido a las altas temperaturas a que se somete en su fabricación, se logra una vitrificación de las pastas, con lo que se obtiene mayor impermeabilidad. En su parte hueca pueden ponerse refuerzos horizontales (castillos armados y colocación de instalaciones hidráulicas, eléctricas y de gas). Son muros aislantes, térmicos y acústicos.

Vitrolita: Block de barro esmaltado, muy utilizado en edificios públicos, escuelas, fábricas, etc; tipos de construcción en el que se aprecia no tener gastos de conservación y mantenimiento.

TABIQUE

Un ladrillo es una pieza cerámica, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillosa, cuyas dimensiones suelen rondar 24 x 12 x 5 cm. Se emplea en albañilería para la ejecución de paredes, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc.

Los ladrillos son utilizados como elemento para la construcción desde hace unos 11,000 años. Los primeros en utilizarlos fueron quizás los mesopotámicos y los palestinos, ya que en las áreas donde levantaron sus ciudades apenas existían la madera y la piedra. Los sumerios y babilonios secaban sus ladrillos al sol, sin embargo para reforzar sus muros y murallas, en las partes externas, los recubrían con ladrillos cocidos, por ser estos más resistentes. En ocasiones también los cubrían con esmaltes para conseguir efectos decorativos. Las dimensiones de los ladrillos fueron cambiando en el tiempo y según la zona donde se utilizaron.

Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el nombre de soga, tizón y grueso, siendo la soga su dimensión mayor. Así mismo, las diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la mayor).

Tipos de ladrillo

Según su forma, los ladrillos se clasifican en: Ladrillo perforado, que son todos aquellos que tienen perforaciones en la tabla que ocupen más del

10% de la superficie de la misma. Se utilizan en la ejecución de fachadas de ladrillo. Ladrillo macizo, aquellos con menos de un 10% de perforaciones en la tabla. Algunos modelos

presentan rebajes en dichas tablas y en las testas para ejecución de muros sin llagas. Ladrillo tejar o manual, simulan los antiguos ladrillos de fabricación artesanal, con apariencia tosca y

caras rugosas. Tienen buenas propiedades ornamentales. Ladrillo aplantillado, aquel que tiene un perfil curvo, de forma que al colocar una hilada de ladrillo,

generalmente a sardinel, conforman una moldura corrida. El nombre proviene de las plantillas que utilizaban los canteros para labrar las piedras, y que se utilizan para dar la citada forma al ladrillo.

Ladrillo hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la testa que reducen el peso y el volumen del material empleado en ellos, facilitando su corte y manejo. Aquellos que poseen orificios horizontales son utilizados para tabiquería que no vaya a soporta grandes cargas. Pueden ser de varios tipos:

o Rasilla: su soga y tizón son mucho mayores que su grueso. En España, sus dimensiones más habituales son 24 x 11,5 x 2,5 cm.

o Ladrillo hueco simple: posee una hilera de perforaciones en la testa.o Ladrillo hueco doble: con dos hileras de perforaciones en la testa.o Ladrillo hueco triple: posee tres hileras de perforaciones en la testa.

- Ladrillo caravista: son aquellos que se utilizan en exteriores con un acabado especial. Ladrillo refractario: se coloca en lugares donde debe soportar altas temperaturas, como hornos o

chimeneas.Fabricación de ladrillos

Proceso de elaboración

Hoy día, en cualquier fábrica de ladrillos, se llevan a cabo una serie de procesos estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empacado final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es, fundamentalmente, la arcilla. Este material está compuesto, en esencia, de sílice, alúmina, agua y cantidades variables de óxidos de hierro y otros materiales alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de magnesio.

Las partículas de materiales son capaces de absorber higroscópicamente hasta el 70% en peso, de agua. Debido a la característica de absorber la humedad, la arcilla, cuando está hidratada, adquiere la plasticidad suficiente para ser moldeada, muy distinta de cuando está seca, que presenta un aspecto terroso.

Durante la fase de endurecimiento, por secado, o por cocción, el material arcilloso adquiere características de notable solidez con una disminución de masa, por pérdida de agua, de entre un 5 a 15%, en proporción a su plasticidad inicial.

Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en: Maduración Tratamiento mecánico previo Depósito de materia prima procesada Humidificación Moldeado Secado Cocción Almacenaje

Maduración

Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción, hay que someterla a ciertos tratamientos de trituración, homogeneización y reposo en acopio, con la finalidad de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas deseadas.

El reposo a la intemperie tiene, en primer lugar, la finalidad de facilitar el desmenuzamiento de los terrores y la disolución de los nódulos para impedir las aglomeraciones de las partículas arcillosas. La exposición a la acción atmosférica (aire, lluvia, sol, hielo, etc.) favorece, además, la descomposición de la materia orgánica que pueda estar presente y permite la purificación química y biológica del material. De esta manera se obtiene un material completamente inerte y poco dado a posteriores transformaciones mecánicas o químicas.

Tratamiento mecánico previo

Después de la maduración que se produce en la zona de acopio, sigue la fase de pre-elaboración que consiste en una serie de operaciones que tienen la finalidad de purificar y refinar la materia prima. Los instrumentos utilizados en la pre-elaboración, para un tratamiento puramente mecánico suelen ser:

Rompe-terrones: como su propio nombre indica, sirve para reducir las dimensiones de los terrones hasta un diámetro de entre 15 y 30 mm.

Eliminador de piedras: está constituido, generalmente, por dos cilindros que giran a diferentes velocidades, capaces de separar la arcilla de las piedras o chinos.

Desintegrador: se encarga de triturar los terrones de mayor tamaño, más duros y compactos, por la acción de una serie de cilindros dentados.

Laminador refinador: está formado por dos cilindros rotatorios lisos montados en ejes paralelos, con separación, entre sí, de 1 a 2 mm, espacio por el cual se hace pasar la arcilla sometiéndola a un aplastamiento y un planchado que hacen aún más pequeñas las partículas. En esta última fase se consigue la eventual trituración de los últimos nódulos que pudieran estar, todavía, en el interior del material.

Depósito de materia prima procesada

A la fase de pre-elaboración, sigue el depósito de material en silos especiales en un lugar techado, donde el material se homogeiniza definitivamente tanto en apariencia como en características físico químicas.

Humidificación

Antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de los silos y se lleva a un laminador refinador y, posteriormente a un mezclador humedecedor, donde se agrega agua para obtener la humedad precisa.

Moldeado

El moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través de una boquilla al final de la extrusora. La boquilla es una plancha perforada que tiene la forma del objeto que se quiere producir.El moldeado, normalmente, se hace en caliente utilizando vapor saturado aproximadamente a 130 °C y a presión reducida. Procediendo de esta manera, se obtiene una humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el vapor tiene un mayor poder de penetración que el agua.

Secado

El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para de esta manera, poder pasar a la fase de cocción.

Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se hace circular aire, de un extremo a otro, por el interior del secadero, y otras veces es el material el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de aire. Lo más normal es que la eliminación del agua, del material crudo, se lleve a cabo insuflando, superficialmente, al material, aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso permite evitar golpes termohigrométricos que puedan producir una disminución de la masa de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a producir fisuras localizadas.Cocción

Se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a medir hasta 120 m de longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre 900 °C y 1000 °C.En el interior del horno, la temperatura varía de forma continua y uniforme. El material secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y alimentado continuamente por una de las extremidades del túnel (de dónde sale por el extremo opuesto una vez que está cocido).Es durante la cocción donde se produce la sinterización, de manera que la cocción resulta una de las instancias cruciales del proceso en lo que a la resistencia del ladrillo respecta.

Almacenaje

Antes del embalaje, se procede a la formación de paquetes sobre pallets, que permitirán después moverlos fácilmente con carretillas de horquilla. El embalaje consiste en envolver los paquetes con cintas de plástico o de metal, de modo que puedan ser depositados en lugares de almacenamiento para, posteriormente, ser trasladados en camión.

El ladrillo es considerado como uno de los mejores terminados, ya que ofrece muchas ventajas. Es muy agradable a la vista, durable, resistente al fuego y al paso del tiempo. Se puede encontrar casi en cualquier parte, existen muchas variedades para escoger y de costo accesible.

Aparejo inglés.

Aparejo a panderete.

Aparejo palomero.

Aparejo a sogas.

Aparejo a tizones.

MADERA

La madera es un material ortotrópico encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas.Como la madera la producen y utilizan las plantas con fines estructurales es un material muy resistente y gracias a esta característica y a su abundancia natural es utilizada ampliamente por los humanos, ya desde tiempos muy remotos.Una vez cortada y secada, la madera se utiliza para muchas y diferentes aplicaciones. Una de ellas es la fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel. Artistas y carpinteros tallan y unen trozos de madera con herramientas especiales, para fines prácticos o artísticos. La madera es también un material de construcción muy importante desde los comienzos de las construcciones humanas y continúa siéndolo hoy.En la actualidad y desde principios de la revolución industrial muchos de los usos de la madera han sido cubiertos por metales o plásticos, sin embargo es un material apreciado por su belleza y porque puede reunir características que difícilmente se conjuntan en materiales artificiales.La madera que se utiliza para alimentar el fuego se denomina leña y es una de las formas más simples de biomasa.Proceso de la maderaLa formación de la nueva madera en el tronco del árbol se lleva a cabo por una capa de células denominadas cambium, que está situada entre la corteza interna y la albura.En la madera de más reciente formación (albura) tienen lugar dos importantes funciones, la conducción de la savia (desde la raíz a las hojas) y el almacenamiento.Desde el punto de vista industrial, los materiales que interesan son el duramen y la albura, que adquieren el mismo color tras talar y dejar secar el árbol.Luego el duramen y la albura se procesan mediante aplanadoras y lijas industriales hasta llegar al producto (tablas en sí), también lápices, bates y mesas entre otros. La calidad de la dureza depende del mercado hacia donde va dirigido, de acuerdo al costo.

Proceso de obtención de la madera

Apeo, corte o tala: en este proceso intervienen los leñadores o la cuadrilla de operarios que suben al monte y con hachas o sierras eléctricas o de gasolina cortan el árbol y le quitan las ramas, raíces y empiezan a quitarle la corteza para que empiece a secarse. Se suele recomendar que los árboles se los corte en invierno u otoño. Es obligatorio replantar más árboles que los que se cortaron.

Transporte: es la segunda fase y es en la que la madera es transportada desde su lugar de corte al aserradero y en esta fase dependen muchas cosas como la orografía y la infraestuctura que haya. Normalmente se hace tirando con animales o maquinaria pero hay casos en que hay un río cerca y se aprovecha para que los lleve, si hay buena corriente de agua se sueltan los troncos con cuidado de que no se atasquen pero si hay poca corriente se atan haciendo balsas que se guían hasta donde haga falta.

Aserrado: en esta fase la madera es llevada a unos aserraderos. En los cuales se sigue más o menos ese proceso y el aserradero lo único que hace es dividir en trozos la madera según el uso que se le vaya a dar después. Suelen usar diferentes tipos de sierra como por ejemplo, la sierra alternativa, de cinta, circular o con rodillos. Algunos aserraderos combinan varias de estas técnicas para mejorar la producción.

Secado: este es el proceso más importante para que la madera sea de calidad y esté en buen estado aunque si fallan los anteriores también fallara este.

o Secado natural: se colocan los maderos en pilas separadas del suelo y con huecos para que corra el aire entre ellos y protegidos del agua y el sol para que así se vayan secando.Lo que le pasa a este sistema es que tarda mucho tiempo y eso no es rentable al del aserradero que quiere que eso vaya deprisa.

o Secado artificial: dentro de este hay varios métodos distintos: Secado por inmersión: en este proceso se mete al tronco o el madero en una

piscina, y por el empuje del agua por uno de los lados del madero la savia sale empujada por el lado opuesto así se consigue que al eliminar la savia la madera no se pudra; aunque prive a la madera de algo de dureza y consistencia, ganará en duración. Este proceso dura varios meses, tras los cuales la madera secará más deprisa porque no hay savia.

Secado al vacío: en este proceso la madera es introducida en unas máquinas de vacío. Es él más seguro y permite conciliar tiempos extremadamente breves de secado con además:

Bajas temperaturas de la madera en secado. Limitados gradientes de humedad entre el exterior y la superficie. La eliminación del riesgo de fisuras, hundimiento o alteración del color. Fácil utilización. Mantenimiento reducido de la instalación. Secado por vaporización: este proceso es muy costoso pero bueno. Se meten los

maderos en una nave cerrada a cierta altura del suelo por la que corre una nube de vapor de 80 a 100 °C; con este proceso se consigue que la madera pierda un 25% de su peso en agua y más tarde para completar el proceso se le hace circular una corriente de vapor de aceite de alquitrán que la impermeabilizará y favorecerá su conservación.

o Secado mixto: en este proceso se juntan el natural y el artificial: se empieza con un secado natural que elimina la humedad en un 20-25% para proseguir con el secado artificial hasta llegar al punto de secado o de eliminación de humedad deseado.

Secado por bomba de calor: este proceso es otra aplicación del sistema de secado por vaporización, con la a aplicación de la tecnología de "bomba de calor" al secado de la madera permite la utilización de un circuito cerrado de aire en el proceso, ya que al aprovecharse la posibilidad de condensación de agua por parte de la bomba de calor, de manera que no es necesaria la entrada de aire exterior para mantener la humedad relativa de la cámara de la nave ya que si no habría desfases de temperatura, humedad.

El circuito será el siguiente: el aire que ha pasado a través de la madera -frío y cargado de humedad- se hace pasar a través de una batería evaporadora -foco frío- por la que pasa el refrigerante (freón R-134a) en estado líquido a baja presión. El aire se enfría hasta que llegue al punto de roció y se condensa el agua que se ha separado de la madera. El calor cedido por el agua al pasar de estado vapor a estado líquido es recogido por el freón, que pasa a vapor a baja a presión. Este freón en estado gaseoso se hace pasar a través de un compresor, de manera que disponemos de freón en estado gaseoso y alta presión, y por lo tanto alta temperatura, que se aprovecha para calentar el mismo aire de secado y cerrar el ciclo. De esta manera disponemos de aire caliente y seco, que se vuelve a hacer pasar a través de la madera que está en el interior de la nave cerrada.

La gran importancia de este ciclo se debe a que al no hacer que entren grandes cantidades de aire exterior, no se rompa el equilibrio logrado por la madera, y no se producen tensiones, de manera que se logra un secado de alta calidad logrando como producto una madera masiza de alta calidad.

Composición y estructura de la madera

Está compuesta por: Carbono (50 %), Oxígeno (40 %) e Hidrógeno (5 %). Estos elementos forman diferentes compuesto químicos.

-Celulosa (40-50 %): Sustancia de la membrana de las células jóvenes, presenta la forma de pequeñas fibras (resistencia a tracción). Atacable por ácidos.-Liguina (20-30 %): une las fibras de la celulosa (capacidad aglutinante).-Hemicelulosa (20-30 %): Forma parte de la matriz que aglutina las fibras (no constituye fibras).-Componentes secundarios (5-7 %): resinas, grasas, ceras. Influyen en el olor y toxicidad de la madera y en la atracción que presenta a los agentes biológicos.

Microestructura de la maderaComo Ser vivo, la madera está compuesta por células con funciones específicas.

Células conductoras (tráqueas): Fibrosas y alargadas forman vasos paralelos al tronco que transportan la savia. Aparecen en la madera cortadas a testa como poros, y en la cortada a hilos como microsurcos visibles.

Células de sostén (esclerénquima): Estrechas y puntiagudas, forman las fibras que proporcionan resistencia. Constituyen la masa principal de la madera en las especies frondosas.

Traqueadas: Sólo se presentan en las coníferas (forman su parte principal), con doble función conductora y de sostén.

Células de almacenamiento (parénquima): almacenan los nutrientes de reserva. Situadas en los radios circulares de coníferas y frondosas.

Macroestructura de la maderaSe distinguen tres estructuras diferenciadas:

Fibras: Conjunto de células de sostén y conductores orientadas en la dirección del eje del tronco. Radios medulares: Conjunto de células de nutrición que se disponen orientadas perpendicularmente

al eje. Forman la malla de la madera. Anillos de crecimiento: Aquellas estructuras anulares respecto al eje debidas al crecimiento del árbol.

El crecimiento de la madera va de dentro a afuera (el exterior es más joven que el interior).

Macroestructura anularDebido al tipo de crecimiento, en la estructura anular se distinguen:

Allura: parte exterior más blanda y menos resistentes a la pudrición. En ella se sitúan las células conductoras.

Duramen: parte interior, más dura, pesada y resistente, se contrae y alabea menos. Cambium: Capa fina alrededor del tronco que genera nuevas células hacia dentro (madera) y hacia

fuera (líber). Líber: (capa cortical interna) que forma hacia fuera la corteza (capa cortical exterior).

Anisotropía de la maderaDebido a su estructura fibrosa, las propiedades físicas y mecánicas de la madera no son isótropas.La la dirección considerada condiciona las características y el comportamiento de la madera.Se diferencian tres:

Axial: en la dirección de las fibras (paralelo al eje del tronco) Radial: perpendicular a las fibras (en sentido de los radios medulares) Tangencial: tangente a los anillos de crecimiento.

Humedad en la maderaEl contenido de humedad de la madera en estado natural es alto (50-300 %), dependiendo de la especie), y se presenta en tres formas diferentes:

De constitución: forma parte de la madera. De impregnación u ocluida: Adherida a las paredes de las fibras. Su eliminación produce contracción

con cambio de volumen y forma. Libre: situada en las cavidades de la madera. Su eliminación no va a producir variaciones

dimensionales.

Para el empleo de la madera es preciso eliminar una gran parte del agua hasta alcanzar unas características óptimas de humedad definitiva.

Parámetros hídricos de la maderaLa madera es un material higroscópico: tiende a equilibrar su humedad con la del ambiente y en el proceso se producen cambios en las dimensiones.Se distinguen tres parámetros principales:

Contenido de humedad de la madera (CH): relación peso de agua/peso de la madera (%). Punto de saturación de las fibras (PSF): contenido de humedad de agua de impregnación (aprox.

30%). Define la humedad por debajo de la cual la madera comienza a contraer. Humedad de equilibrio con el ambiente (CHE): mínimos cambios dimensionales, si durante el

procesado e instalado CH aprox. CHE.

Otras propiedades físicas La conductividad térmica aumenta con el CH. La resistencia a la pudrición decrece por encima de CH = 20 % La capacidad de ser pintada o pegada mediante adhesivos. Higroscopicidad. Densidad: la estructura fibrosa confiere una alta porosidad y baja densidad (más de 1 g/cm3,

flotabilidad).o Densidad aparente: depende del contenido en agua suele darse con respecto a la cota

internacional de humedad (CH 12 %).o Densidad real: apenas varía con las especies (aprox. 1.56 g/cm3).

Porosidad elevada: de ello se deriva:o facilidad de impregnación.o Excelentes propiedades aislantes.o Variaciones de volumen según el CH.o Excelente adherencia de adhesivos y pinturas.

Conductividad térmica y eléctrica: Secas tienen un bajo coeficiente de conductivita (dieléctricas). La conductividad térmica aumenta con el CH y disminuye con la densidad aparente.

Dilatación térmica: es muy baja. Reacción al fuego: es un material combustible (M2 y M3, equivalente a euroclases C y D). La

carbonización superficial protege al interior. Aislamiento acústico: en secciones macizas, aíslan el ruido por reflexión (absorción acústica de

aprox. El 10 %). Los compuestos de fibras absorben hasta el 90 %).

Propiedades mecánicas de la maderaSon diferentes en función de la dirección considerada (longitudinal, radial y tangencial). En general se suelen considerar la dirección de a fibra y la perpendicular (combinación de radial y tangencial).

Rigidez: Bajo módulo de elasticidad (dirección de la fibra de aprox. 10 GPa, dirección perpendicular aprox. 5 GPa). Es diferente en compresión y tracción. Suele usarse la flexión (combinación de ambas).

Resistencia;o A compresión: alta en el eje de la fibra ( de 5 a 8 veces más que en perpendicular)o A tracción: alta en el eje de la fibra (10% en perpendicular)o A flexión: alta en el eje de la fibra.o A cortante: baja (meno en la dirección paralela a las fibras)

En general, la madera presenta un buen rendimiento en la relación peso/resistencia: estructuras ligeras. Fluencia: la madera, sometida a acción constante aumenta su deformación con el tiempo. Comportamiento frente a acciones dinámicas: Fatiga. Sufre fractura por fatiga fente a cargas cíclicas

superiores al 50-75 % de su resistencia estática. Trabajabilidad: Dureza: resistencia a la penetración y talla. Mayor cuanto mayor sea la densidad real

y menor el CH. Según su dureza las maderas se clasifican en:o Blandasa; de fácil trabajabilidad (coníferas: pino, abeto, y algunas frondosas: abedul)

o Semidura: alerce, castaño.o Duras: de difícil trabajabilidad (frondosas como el roble o el arce)o Muy duras: (boj, palisando)

Hendibilidad: Propiedad que tienen las maderas de romper en la dirección de sus fibras mediante un corte longitudinal.

Propiedades mecánicas que varían con el CH La resistencia se incrementa con disminución del CH (las fibras adquieren rigidez y se incrementa la

compacidad) La tenacidad apenas es afectada. La resistencia al impacto decrece con disminución del CH.

FIERRO

El hierro o fierro (en muchos países hispanohablantes se prefiere fierro)[1] es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe (del latin fĕrrum)[1] y tiene una masa atómica de 55,6 u.

Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro.

Historia

Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.En el segundo y tercer milenio, antes de Cristo, van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la obtención de cobre.Entre 1600 a. C. y 1200 a. C. va aumentando su uso en Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del bronce.Entre los siglos XII a. C. y X a. C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce. En Grecia comenzó a emplearse en torno al año 1000 a. C. y no llegó a Europa occidental hasta el siglo VII a. C. La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.En Europa Central, surgió en el siglo IX a. C. la cultura de Hallstatt (sustituyendo a la cultura de los campos de urnas, que se denomina primera Edad de Hierro, pues coincide con la introducción de este metal.Hacia el 450 a. C. se desarrolló la cultura de La Tène, también denominada segunda Edad de Hierro. El hierro se usa en herramientas, armas y joyería, aunque siguen encontrándose objetos de bronce.Junto con esta transición del bronce al hierro se descubrió el proceso de carburización, consistente en añadir carbono al hierro. El hierro se obtenía como una mezcla de hierro y escoria, con algo de carbono o carburos, y era forjado, quitando la escoria y oxidando el carbono, creando así el producto ya con una forma. Este hierro forjado tenía un contenido en carbono muy bajo y no se podía endurecer fácilmente al enfriarlo en agua. Se observó que se podía obtener un producto mucho más duro calentando la pieza de hierro forjado en un lecho de carbón vegetal, para entonces sumergirlo en agua o aceite. El producto resultante, que tenía una superficie de acero, era más duro y menos frágil que el bronce, al que comenzó a reemplazar.En China el primer hierro que se utilizó también procedía de meteoritos, habiéndose encontrado objetos de hierro forjado en el noroeste, cerca de Xinjiang, del siglo VIII a. C. El procedimiento era el mismo que el utilizado en Oriente Medio y Europa. En los últimos años de la Dinastía Zhou (550 a. C.) se consigue obtener hierro colado (producto de la fusión del arrabio). El mineral encontrado allí presenta un alto contenido en fósforo, con lo que funde a temperaturas menores que en Europa y otros sitios. Sin embargo durante bastante tiempo, hasta la Dinastía Qing (hacia 221 a. C.), no tuvo una gran repercusión.El hierro colado tardó más en Europa, pues no se conseguía la temperatura suficiente. Algunas de las primeras muestras de hierro colado se han encontrado en Suecia, en Lapphyttan y Vinarhyttan, del 1150 a 1350.En la Edad Media, y hasta finales del siglo XIX, muchos países europeos empleaban como método siderúrgico la farga catalana. Se obtenía hierro y acero bajo en carbono empleando carbón vegetal y el

mineral de hierro. Este sistema estaba ya implantado en el siglo XV, y se conseguían alcanzar hasta unos 1200 °C. Este procedimiento fue sustituido por el empleado en los altos hornos.En un principio se usaba carbón vegetal para la obtención de hierro como fuente de calor y como agente reductor. En el siglo XVIII, en Inglaterra, comenzó a escasear y hacerse más caro el carbón vegetal, y esto hizo que comenzara a utilizarse coque, un combustible fósil, como alternativa. Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby, a principios del siglo XVIII, que construyó en Coalbrookdale un alto horno. Asimismo, el coque se empleó como fuente de energía en la Revolución industrial. En este periodo la demanda de hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en ferrocarriles.El alto horno fue evolucionando a lo largo de los años. Henry Cort, en 1784, aplicó nuevas técnicas que mejoraron la producción. En 1826 el alemán Friedrich Harkot construye un alto horno sin mampostería para humos.Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como elemento estructural (en puentes, edificios, etcétera). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby. En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por Mathew Boulton y James Watt, a principios del siglo XIX. También son conocidas otras obras de ese siglo, por ejemplo el Palacio de Cristal construido para la Exposición Universal de 1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene un armazón de hierro, o la Torre Eiffel, en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro.

Abundancia y obtención

El hierro es el metal de transición más abundante en la corteza terrestre, y cuarto de todos los elementos. También abunda en todo en el Universo, habiéndose encontrado meteoritos que lo contienen. Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que destacan la hematites (Fe2O3), la magnetita (Fe3O4), la limonita (FeO (OH)), la siderita (FeCO3), la pirita (FeS2), la ilmenita (FeTiO3), etcétera.Se puede obtener hierro a partir de los óxidos con más o menos impurezas. Muchos de los minerales de hierro son óxidos, y los que no se pueden oxidar para obtener los correspondientes óxidos.La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comúnmente alto horno (también, horno alto). En él se añaden los minerales de hierro en presencia de coque y carbonato de calcio, CaCO3, que actúa como escorificante.Los gases sufren una serie de reacciones; el coque puede reaccionar con el oxígeno para formar dióxido de carbono:

C + O2 → CO2

A su vez el dióxido de carbono puede reducirse para dar monóxido de carbono:CO2 + C → 2CO

Aunque también se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monóxido con oxígeno para volver a dar dióxido de carbono:

2CO + O2 → 2CO2

El proceso de oxidación de coque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar (llegándose hasta unos 1900 °C en la parte inferior del horno).En primer lugar los óxidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO; por ejemplo:

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

Después, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte), reduciéndose los óxidos. Por ejemplo:

Fe3O4 + C → 3FeO + COEl carbonato de calcio (caliza) se descompone:

CaCO3 → CaO + CO2

Y el dióxido de carbono es reducido con el coque a monóxido de carbono como se ha visto antes.Más abajo se producen procesos de carburación:

3Fe + 2CO → Fe3C + CO2

Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de azufre) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.

El arrabio suele contener bastantes impurezas no deseables, y es necesario someterlo a un proceso de afino en hornos llamados convertidores.En 2000 los cinco mayores productores de hierro eran China, Brasil, Australia, Rusia e India, con el 70% de la producción mundial.

Compuestos

Los estados de oxidación más comunes son +2 y +3. Los óxidos de hierro más conocidos son el óxido de hierro (II),FeO, el óxido de hierro (III), Fe2O3, y el óxido mixto Fe3O4.

Forma asimismo numerosas sales y complejos en estos estados de oxidación. El hexacianoferrato (II) de hierro (III), usado en pinturas, se ha denominado azul de Prusia o azul de Turnbull; se pensaba que eran sustancias diferentes.

Se conocen compuestos en el estado de oxidación +4, +5 y +6, pero son poco comunes, y en el caso del +5, no está bien caracterizado. El ferrato de potasio, K2FeO4, en el que el hierro está en estado de oxidación +6, se emplea como oxidante. El estado de oxidación +4 se encuentra en unos pocos compuestos y también en algunos procesos enzimáticos.

El Fe3C se conoce como cementita, que contiene un 6,67 % en carbono, al hierro α se le conoce como ferrita, y a la mezcla de ferrita y cementita, perlita o ledeburita dependiendo del contenido en carbono. La austenita es una solución sólida intersticial de carbono en hierro γ (Gamma).

Características principales

Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión. A presión atmosférica:

Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).

Hierro-γ: 911 °C - 1392 °C; presenta una red cúbica centrada en las caras (fcc). Hierro-δ: 1392 °C - 1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo. Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp).

El hierro-α es ferromagnético hasta la temperatura de Curie (768 °C), a partir de la cual pasa a ser paramagnético. Antiguamente, al hierro-α paramagnético se le llamaba hierro-β, aunque hoy en día no se suele distinguir entre las fases α y β.Aplicaciones [editar]El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo.

Aceros

Los aceros son aleaciones férreas con un contenido máximo de carbono del 2%, el cual puede estar como aleante de inserción en la ferrita y austenita y formando carburo de hierro. Algunas aleaciones no son ferromagnéticas. Éste puede tener otros aleantes e impurezas.Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en:

Acero bajo en carbono: menos del 0,25% de C en peso. Son blandos pero dúctiles. Se utilizan en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etcétera. También existen los aceros de alta resistencia y baja aleación, que contienen otros elementos aleados hasta un 10% en peso; tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser trabajados fácilmente.

Acero medio en carbono: entre 0,25% y 0,6% de C en peso. Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.

Acero alto en carbono: entre 0,60% y 1,4% de C en peso. Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se añaden otros elementos para que formen carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en herramientas.

Aceros aleados: Con los aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas características de resilencia, resistencia al desgaste, dureza y resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos. Mediante la acción de uno o varios elementos de aleación en porcentajes adecuados se introducen modificaciones químicas y estructurales que afectan a la temlabilidad, características mecánicas, resistencia a oxidación y otras propiedades.

La clasificación más técnica y correcta para los aceros al carbono (sin alear) según su contenido en carbono: Los aceros hipoeutectoides, cuyo contenido en carbono oscila entre 0.02% y 0,8%. Los aceros Reacción_eutectoide cuyo contenido en carbono es de 0,8%. Los aceros hipereutectoides con contenidos en carbono de 0,8% a 2%

o Aceros inoxidables: uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. Añadiendo un 12% de cromo se considera acero inoxidable, debido a que este aleante crea una capa de óxido de cromo superficial que protege al acero de la corrosión o formación de óxidos de hierro. También puede tener otro tipo de aleantes como el níquel para impedir la formación de carburos de cromo, los cuales aportan fragilidad y potencian la oxidación intergranular.

El uso más extenso del hierro es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar).

Fundiciones

Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.11% en peso , la aleación se denomina fundición. Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma libre. Son muy duras y frágiles. Hay distintos tipos de fundiciones:

Gris Blanca Atruchada Maleable americana Maleable europea Esferoidal o dúctil

Sus características varían de un tipo a otra; según el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes, etc.Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de hierro, la magnetita (Fe3O4) y el óxido de hierro III en aplicaciones magnéticas, etc. El Fe (OH) 3, se utiliza en radioquímica para concentrar los actínidos mediante co-precipitación.

ALUMINIO

El Aluminio es el metal más abundante en el mundo. Constituye el 8% de la porción sólida de la corteza terrestre. Todos los países poseen grandes existencias de materiales que contienen aluminio, pero los procesos para obtener aluminio metálico a partir de la mayor parte de estos compuestos no son económicos todavía.

El aluminio metálico fue obtenido en forma pura, por primera vez, en 1825, por Oersted, quien calentó el cloruro de aluminio con una amalgama de potasio y mercurio. En 1854, Henri Sainte- Claire Deville produjo aluminio a partir de cloruro de Na-Al, calentándolo con sodio metálico. El proceso funciono durante unos 35 años, y el metal se vendía a 220 dólares el Kg. Ya para 1886 el precio se había reducido a 17 dólares el Kg. En 1886, Charles Hall produjo el primer aluminio por el proceso actual, a gran escala; Esto es la electrólisis de la alúmina en un baño de criolita fundida. En el mismo año Paul Heroult obtuvo una patente francesa por un proceso similar al de Hall. En 1893, la producción de aluminio había aumentado ya tan rápidamente por el método de Hall que el precio se había desplomado hasta 4.40 dólares el Kg. La industria creció en forma segura, basada firmemente en los mercados nuevos y en aumento creados, sobre todo, por sus propios estudios sobre las propiedades del aluminio y las rutas de consumo económico de este nuevo metal.

El Aluminio es un metal no ferroso de gran importancia, dada su combinación poco usual de ligereza y resistencia por lo que tiene muchos usos en los que otros metales no son adecuados. Considerado sobre la base de peso por peso, el aluminio tiene el doble de conductividad del Cu y tiene también una alta ductilidad a temperaturas elevadas. El aluminio esta aleado, por lo general con otros metales como cobre, Mg, Zn, Si, Cr y Mn, lo que aumenta su utilidad. El aluminio metálico o sus aleaciones, en particular las de magnesio, se emplean en estructuras para aviones, automóviles, camiones y vagones de ferrocarril, para conductores eléctricos y para partes estructurales fundidas y forjadas. Cuando se utiliza de manera correcta el aluminio resiste muy bien la corrosión. Su resistencia y su ductilidad aumentan a temperaturas por debajo de cero, que es lo opuesto de lo que sucede con el hierro y el acero.

Extracción del aluminio

En términos de escala de producción (cerca de 2 x 107 ton/año en todo el mundo) la electrólisis es segunda en importancia después del cloro-álcali. Puede ser obtenido y económicamente por anodización para corrosión retardada.

El aluminio es normalmente producido del mineral bauxita, el cual es un óxido de aluminio hidratado que contiene sílica y otros óxidos metálicos, particularmente hierro. Esta es convertida a alúmina pura usando el siguiente equilibrio:

Al2O3 x 3H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 4H2O

La bauxita triturada se disuelve bajo presión y se calienta en digestores Bayer con una solución de sosa cáustica concentrada gastada, proveniente de un ciclo previo, y con suficiente cal y carbonato de sodio. Se forma aluminato de sodio, y la sílice disuelta se precipita como silicato de sodio y aluminio.El sólido sin disolver (lodo rojo) se separa de la solución de alúmina por filtración y lavado, y es enviada a la recuperación. Se emplean espesores y filtros Kelly o de tambor.La solución de aluminato de sodio filtrada se hidroliza hasta obtener hidróxido de aluminato por enfriamiento.

El hidróxido de aluminio se calcina por calentamiento a 980 oC en un horno rotatorio. La alúmina se enfría y se manda a la planta de reducción. La sosa cáustica diluida y filtrada del hidróxido de aluminio se concentra para volverla a utiliza.

El lodo rojo puede volver a emplearse para la recuperación de cantidades adicionales de alúmina. 1

1. Para incrementar la producción de aluminio se necesita una bauxita con la más baja cantidad de sílice posible, debido a que esta reacciona produciendo alumino silicato de sodio, el cual es insoluble y produce una perdida de alúmina, por lo tanto, de aluminio metálico, a pesar de que se puede recuperar del lodo rojo, la cantidad de alúmina que sé extraída del es pequeña.Obtención de aluminio metálico

El paso final es la producción de aluminio metálico por algún proceso electrolítico desde la reducción de alúmina con carbón, pero esta es sólo posible a altas temperaturas y la reacción inversa ocurre sobre el enfriamiento. 2

Por la química del aluminio, el medio electrolítico no puede ser agua; de hecho, casi toda la producción comercial del aluminio durante los últimos 90 años ha sido un medio de criolita fundida, Na3AlF6

Los pasos que siguen en la producción de aluminio metálico son: Se instala o se reemplaza el recubrimiento de la celda Se manufacturan los ánodos de carbono y se usan en la celda 3

Se prepara el baño de criolita y se controla su composición Se disuelve la alúmina en el baño de criolita fundida La solución de aluminio en la criolita fundida es electrolizada para formar aluminio metálico, que sirve

como cátodo. El electrodo de carbono es oxidado por el oxigeno liberado El aluminio fundido se extrae de las celdas, aleado (si se desea), fundido en lingotes y enfriado.

Las celdas electrolíticas son contenedores gigantes de acero en forma de caja. Dentro de cada uno hay un compartimiento catódico recubierto con una mezcla apisonada de brea y carbón de antracita o coque, cocida ahí mismo por el paso de la corriente eléctrica, o con bloques catódicos precocidos pegados unos con otros. Esta cavidad del compartimiento catódico puede tener entre 30 y 50 cm. De profundidad, y hasta 3 de ancho 9 de largo, dependiendo del tipo de celda y de la carga para la que fue diseñada. El espesor del recubrimiento de la cavidad varía entre 15 y 25 cm en los lados, y entre 26 y 46 en el fondo, El aislamiento térmico, que consiste en ladrillos refractarios, bloques de asbesto, u otros materiales semejantes, se coloca entre el recubrimiento de la cavidad y la celda de acero. En el área del fondo del recubrimiento de la cavidad se empotran unas barras grandes, de acero, que sirven como colectores de corriente catódica, y continúan hacia fuera a través de unas aberturas en la coraza para conectarse con la barra del cátodo. Los recubrimientos de las celdas duran entre 2 y 4 años. Cuando ocurre una falla, por lo general es el resultado de la penetración del metal hacia los colectores catódicos, a los que disuelve, o de la penetración de metal hacia fuera de la coraza de acero, donde se escapa alrededor de los colectores. Todo el recubrimiento, el aislamiento y el conjunto colector, se reemplazan entonces. El nuevo recubrimiento de la celda constituye una parte apreciable de los gastos de producción, e incluye no sólo el costo de mano de obra, los colectores, el recubrimiento y los materiales aislantes, sino también la pérdida de materiales del electrolito, absorbidos por el recubrimiento gastado.

En el proceso Hall-Heroult se utilizan dos tipos de celdas, las que tienen ánodos múltiples precocidos, y las de ánodos autococidos o ánodo Soderberg. 4. En ambos tipos, los ánodos están suspendidos en una superestructura que se extiende sobre la cavidad de la celda, y están conectados a una barra colectora ánodica móvil, de modo que se puede ajustar su posición vertical. Los bloques de ánodos precocidos se fabrican a partir de una mezcla de coque de petróleo de baja ceniza, calcinado, y al alquitrán o brea; se forman en prensas hidráulicas y se cuecen hasta 1100 oC.

Las celdas anódicas de Soderberg tienen un solo ánodo grande que ocupa la mayor parte de la cavidad de celda. El ánodo está encerrado en una caja de acero, abierta con lados verticales a través de los cuales se sumerge en el electrolito. Normalmente, la distancia ánodo- cátodo es de más o menos 5 cm. El electrolito fundido consiste principalmente en criolita (3NaF AlF3) además de algún exceso de AlF3 de 6 a 10 % en peso, de CaF2 y de 2 6 % de Al2O3.

El control de la composición del electrolito es una operación importante en el proceso de producción del aluminio. Ya que el punto de fusión de la criolita pura es de 1009 oC, el electrolito contiene espatoflúor (caf2) y algo de AlF3 en exceso y, junto con la alúmina disuelta, reduce la temperatura de fusión lo suficiente para permitir que las celdas se operen en el intervalo de 940 a 980 oC. El exceso de AlF3 mejora también la eficiencia de la celda. La relación en peso de NaF/AlF3 en la criolita es de 1.50; el exceso de AlF3 en el electrolito se ajusta para tener una relación NaF/AlF3 en el intervalo 1.10 a 1.40. en las primeras semanas después de que se ha puesto en operación una celda recién recubierta, el electrolito se absorbe rápidamente en el recubrimiento y en el aislante, con marcada absorción preferente de una porción con alto contenido de sodio, que tiende al reducir la relación NaF/AlF3 por debajo de lo deseado.

Esto se compensa añadiendo un material alcalino como carbonato de sodio:3Na2CO3 + 4AlF3 → 2(3Na x AlF3) + Al2O3 + 3CO2

Después de las primeras semanas de operación de las celdas, el electrolito tiende a agotarse en AlF 3, por la reacción con la sosa cáustica residual en la alúmina y por la hidrólisis a partir del aire o de materiales añadidos:

3Na2O + 4AlF4 → 2(3NaF x AlF3) + Al2O3

3H2O + 2AlF3 → Al2O3 + 6HF

Los fluoruros volatilizados y el ácido fluorhídrico gaseoso se colectan, junto con otros gases desprendidos de las celdas, por medio de campanas colectoras de gas, o bien se hacen pasar por múltiples a lo largo de los ductos, hacia las instalaciones centrales de tratamiento de y de recuperación. Los lavadores secos recuperan partículas y hacen reaccionar el HF con Al2O3, lo que se alimenta entonces a la celda 5. Las pérdidas en el electrolito requieren adiciones periódicas de AlF3 para mantener la composición deseada. El pequeño porcentaje de cal que aparece normalmente como impurezas en la alúmina basta para mantener la concentración deseada de espatoflúor a través de la reacción:

3CaO + 2AlF3 → 3CaF2 + Al2O3

Durante la operación de la celda se forma una costra congelada en la superficie del baño fundido. Se le añade alúmina encima de la costra, en donde se precalienta y elimina su agua absorbida mecánicamente. La costra se rompe periódicamente y la alúmina se agita dentro del baño para mantener una concentración de 2 a6 %. El requerimiento teórico es 1,89 Kg. Por Kg. de aluminio; en la práctica el número real es aproximadamente 1.91. cuando se agota la alúmina en el baño, ocurre el llamado efecto de ánodo en el cual se forma una película delgada de tetrafluoruro de carbono sobre el ánodo, de modo que el baño ya no moja su superficie, causando una abrupta elevación en el voltaje de la celda, lo que se inicia por una lámpara de señales o una campana derivada a través de la celda y que no opera con el voltaje normal de la celda. Cuando esto sucede se agita la alúmina dentro de la celda, aunque el tiempo no coincida con la adición rutinaria periódica de la alúmina, en el proceso de electrólisis así como el voltaje de la celda, vuelven a la normalidad. Es todavía incierto el mecanismo real, mediante el cual se disuelve la alúmina en el baño fundido y se descompone electroquímicamente. Los resultados finales son la liberación de oxigeno en el ánodo y el depósito de aluminio en el cátodo. Él oxigeno se combina con el ánodo de carbono para formar CO y CO2, predominando el CO2.

Procesos alternos

Debido a la gran cantidad de energía eléctrica utilizada en la preparación del aluminio, se están buscando activamente sistemas menos intensos para su preparación, pero todavía ninguno de ellos se encuentra en uso a gran escala. Una atención cuidadosa a los detalles de manufactura a reducido la energía requerida por el proceso Hall-Heroult en un 20%, pero se desea una reducción mayor.

Se han sugerido y probado la reducción con carbono (carbotérmica), con sodio (sodiotérmica), con manganeso (metalotérmica), reacciones especiales con trifluoruro de aluminio o AlCl3, y electrólisis de AlCl3

(que evita la costosa refinación Bayer de la bauxita). La reducción con carbono es práctica por razones que ya se han mencionado. La reducción con manganeso no está lo suficientemente probada para permitir una evaluación técnica o económica. La reducción con sodio tiene un costo muy alto. El método del cloro, implica las siguientes reacciones, parecía tan prometedor que se construyó una planta que incluso funcionó.

AlCl3(g) + 2Al 3AlCl(g) 700-800°C

En la reacción se volatilizaba AlCl que era arrastrado fuera de la zona de reacción; la reacción se invertía a temperaturas inferiores liberando aluminio. El proyecto resultó ser impráctico debido a difíciles problemas de corrosión. Un proceso que muestra una reducción de 30% de energía respecto a las mejores celdas Hall-Heroult, es operado, en escala modesta, por Alcoa. En el proceso se utiliza un sistema cerrado y las reacciones:

2Al2O3 + 3C + 6Cl2 → 4AlCl3 + 3CO2

2AlCl3 2Al + 3Cl2

Los depósitos de bauxita de alto grado se están agotando rápidamente, y casi todos están fuera de E.E.U.U.. Por lo tanto, se está prestando atención a otras fuentes posibles. Estas no faltan, pero el problema está en la extracción económica de la alúmina suficientemente pura. 2. Es difícil reducir la alúmina con carbón debido a que se forma Al4C3, y una reacción inversa entre el vapor de Aluminio y el CO2, en el condensador, reforma de nuevo y rápidamente el óxido de Aluminio.

Sin embargo en la práctica real se emplea algo de energía para llevar a los reactantes a la temperatura adecuada, y pierde algo en el calor sensible de los productos; se forma un poco de CO en la reacción. Esto aumenta la DH positiva, por lo tanto este metal no puede obtenerse en forma económica, a menos que se disponga de energía eléctrica barata.

3. Existen 2 tipos de ánodos de carbono los precocidos y los autococidos, estos últimos también llamados de Soderberg.

4. Los bloques de carbono precocidos tienen dimensiones aproximadas de 80 x 100 x 50 cm de profundidad. Los ánodos soderberg son uno por celda y tienen grandes dimenciones.

En ambos casos el ánodo es consumido y por tanto debe ser disminuida regularmente (app. 2cm/10), para mantener un intervalo constante ánodo-cátodo. Los ánodos soderberg fueron comunes a finales de los 40 y 50, porque ellos eliminaban el paso de manufactura del ánodo, y por tanto haciendo el proceso global más barato para operar. Los ánodos precocidos fueron usados antiguamente y son de nuevo utilizados casi universalmente porque ellos dan una mayor energía; pero hay problemas medio ambientales, ya que el cocimiento "Insitu" causa vapores los cuales son muy difíciles de controlar.

5. La recuperación de las partículas y del ácido fluorhídrico debe ser muy eficaz, ya que aún cantidades pequeñas de fluoruros en el aire dañan seriamente la vegetación.

PVC

El policloruro de vinilo o PVC (del inglés polyvinyl chloride) es un polímero termoplástico.Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Cabe mencionar que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroetileno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama.

El átomo de cloro enlazado a cada átomo de carbono le confiere características amorfas principalmente e impiden su recristalización, la alta cohesión entre moléculas y cadenas poliméricas del PVC se deben principalmente a los momentos dipolares fuertes originados por los átomos de cloro, los cuales a su vez dan cierto impedimento estérico es decir que repelen moléculas con igual carga, creando repulsiones electrostáticas que reducen la flexibilidad de las cadenas poliméricas, esta dificultad en la conformación estructural hace necesario la incorporación de aditivos para ser obtenido un producto final deseado.

En la industria existen dos tipos: Rígido: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro (que

se oxida más fácilmente). Flexible: cables, juguetes, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados...

El PVC se caracterisa por ser dúctil y tenaz; presenta estabilidad dimensional y resistencia ambiental. Además, es reciclable por varios métodos.

El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos; pues además de ser termoplástica, a partir de ella se pueden obtener productos rígidos y flexibles. A partir de procesos de polimerización, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.

Además de su gran versatilidad, el PVC es la resina sintética más compleja y difícil de formular y procesar, pues requiere de un número importante de ingredientes y un balance adecuado de éstos para poder transformarlo al producto final deseado.

En 1930 B.F. Goodrich Chemical descubre que el PVC absorbe plastificante y que al procesarse se transforma en un producto flexible. Este descubrimiento hizo posible el desarrollo comercial inicial. Posteriormente con el empleo de estabilizadores más adecuados se hizo posible el desarrollo del mercado del PVC rígido; estos dos importantes desarrollos permitieron que el PVC se convirtiera en el termoplástico más versátil e importante del mercado mundial.

Historia

Resulta paradójico que uno de los polímeros comerciales menos estables sea al mismo tiempo uno de los materiales plásticos más interesantes de la actualidad, lo que se puede ver reflejado al gran número de toneladas que anualmente se consumen en el mundo. Ese éxito comercial, se ha debido principalmente, al desarrollo de estabilizantes adecuados, y de otros aditivos que han hecho posible la producción de compuestos termoplásticos de gran utilidad. El Cloruro de vinilo en su forma de monómero, fue descubierto por Henri Victor Regnault en el año 1838, cuando trataba dicloroetano con una solución alcohólica de hidróxido de potasio. Regnault también descubrió, accidentalmente, el policloruro de vinilo, por medio de la exposición directa del monómero a la luz del día. Sin embargo, no advirtió la importancia de sus descubrimientos, ni comprendió que el polvo blanco contenido en el vaso de precipitados de vidrio, era el polímero del líquido obtenido al comienzo. Baumann tuvo éxito en 1872, al polimerizar varios haluros de vinilo y fue el primero en obtener algunos de estos en la forma de producto plástico. Ostrominlensky estableció en 1912 las condiciones para la polimerización del Cloruro de vinilo y, desarrolló técnicas convenientes en escala

de laboratorio. Klatte de Grieskein descubrió en 1918 los procesos que aún se emplean en la actualidad para la producción de Cloruro de vinilo a través de la reacción en estado gaseoso, del Cloruro de hidrógeno y del Acetileno, en presencia de catalizadores.

El cloruro de vinilo y sus polímeros han sido curiosidades de laboratorio hasta hace 40 años, cuando se inició una labor de investigación más profunda y dirigida tanto en Alemania, como en Estados Unidos y Rusia.

Senon de la B. F. Goodrich Company, y Reid de la Carbide and Chemical Carbon Company, obtuvieron patentes para la producción de PVC que pueden ser considerados como los puntos de partida para la producción industrial de este material.

El desarrollo de un PVC de Alto Impacto constituye uno de los descubrimientos de mayor importancia en la segunda mitad del siglo XX, en relación con este material.

¿Cómo se produce el PVC?

Las resinas de PVC se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución. Con el proceso de suspensión se obtienen homopolímeros y copolímeros y es el más empleado, correspondiéndole cinco octavas partes del mercado total. El proceso se lleva a cabo en reactores de acero inoxidable por el método de cargas la tendencia es hacia reactores de 15,000 Kilogramos.

En la producción de resinas de este tipo se emplean como agentes de suspensión la gelatina, los derivados celulósicos y el alcohol polivinílico, en un medio acuoso de agua purificada o de aereada. Algunas veces se hace necesaria el agua desmineralizada. Los catalizadores clásicos son los peróxidos orgánicos. Este tipo de resinas tiene buenas propiedades eléctricas.

Con el proceso de emulsión se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las que se utilizan para la formulación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser homopolímeros o copolímeros; también se producen látices. En este proceso se emplean verdaderos agentes surfactantes derivados de alcoholes grasos, con objeto de lograr una mejor dispersión y como resultado un tamaño de partícula menor.

Dichos surfactantes tienen influencia determinante en las propiedades de absorción del plastisol. La resina resultante no es tan clara ni tiene tan buena estabilidad como la de suspensión, pero tampoco sus aplicaciones requieren estas características. El mercado de esta resina es de dos octavos del total de la producción mundial.

La producción de resina de masa se caracteriza por ser de “proceso continuo”, donde sólo se emplean catalizador y agua, en ausencia de agentes de suspensión y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. El control del proceso es muy crítico y por consiguiente la calidad variable. Su mercado va en incremento, contando en la actualidad con un octavo del mercado mundial total.

La polimerización de las resinas tipo solución se lleva a cabo precisamente en solución, y a partir de este método se producen resinas de muy alta calidad para ciertas especialidades. Por lo mismo, su volumen de mercado es bajo.

Dentro de la producción de resinas, tenemos varios procesos para modificar las propiedades de las mismas. La copolimerización es uno de ellos, y tiene por objeto obtener temperaturas de fusión menores, lo que es especialmente benéfico para procesos de inyección, soplado y compresión. Los terpolímeros de vinilo-acetato son especialmente adecuados sobre todo si se necesita resistencia al impacto.

Otro proceso de modificación de las propiedades de las resinas es el de post-cloración. Este consiste en la adición de cloro a la molécula de PVC, hasta un 66-68% de cloro. Este nivel de cloro adicional permite que se eleve la temperatura de distorsión de la resina, lo cual hace posible nuevas aplicaciones, principalmente conducir líquidos con temperaturas hasta de 80°C.

También existen los “composites” que son ligas que se hacen con objeto de mejorar las propiedades físicas del PVC, mezclándolo con fibra de vidrio o con fibras naturales como la seda, la lana o el algodón. ¿Cómo se procesa el PVC?

CalandreoA partir de este proceso se elaboran principalmente películas y láminas (flexibles y rígidas, transparentes y opacas, espumadas o no, encogibles y orientadas, con y sin carga, con y sin pigmento, etc.), en grandes volúmenes, empleando principalmente resinas de suspensión, homopolímeros o copolímeros.

El proceso en sí consiste en hacer pasar el compuesto de PVC por un juego de tres o más rodillos de considerable dimensión, alimentándose el compuesto previamente molineado, para que por rotación y compresión se forme la película o lámina, según el espesor deseado.

Extrusión El equipo es original de la industria hulera, y consiste en un tornillo sinfín dentro de un barril, en cuyo extremo se encuentra un dado que da forma a un sin número de perfiles rígidos y flexibles, tales como cintas, cordones, mangueras, tubos rígidos, perfiles rígidos para ventanas, puertas, cancelería, etc. En este equipo también se obtienen mediante un dado plano películas y láminas similares a las obtenidas por calandreo, aunque en dimensiones y volumen de producción menor. En este proceso se emplean exclusivamente resinas de suspensión homopolímeros y copolímeros.

Inyección Este proceso también emplea casi exclusivamente las resinas de suspensión, aunque hubo equipo diseñado para emplearse con plastisol. Consiste en un tornillo sinfín que empuja el compuesto de PVC fundido hacia un molde que debe ser completamente llenado.

A partir de este proceso se fabrica una gran variedad de artículos como tapas para licuadoras, gogles, manubrios de bicicletas, conexiones para tubería rígida, etc., pero principalmente para calzado completo y zapato tennis, productos de gran demanda.

SopladoEs un proceso combinado de extrusión y soplado para producir artículos huecos, donde se aprovecha el mismo principio que para la producción de botellas de vidrio. Es un proceso crítico e interesante para compuestos a base de homopolímero de suspensión.

Compresión o prensado Este es un proceso poco común, empleado principalmente para la fabricación de discos fonográficos; consiste en un molde de dos partes con calefacción propia que acciona por presión, forma el producto deseado. En este proceso se emplea resina de suspensión copolímero.Por comodidad, consideramos dentro de este apartado al termoformado; proceso mediante el cual se producen formas, empaques, blisters, etc., a partir de películas acabadas que se moldean por vacío, compresión y calor.

Recubrimiento A través de un par de rodillos se hace pasar el soporte, que puede ser papel o tela de varias calidades. En él se vierte el plastisol, cuyo espesor es regulado por los rodillos o por cuchillas. El soporte recubierto se hace pasar a través de un horno horizontal eléctrico o de flama, donde se lleva a cabo el proceso de curación. Mediante un proceso similar, pero usando papel siliconado (transfer) y el soporte seleccionado, se puede producir el recubrimiento espumado para tapicería de muebles y automotriz.

Inmersión.El molde caliente se sumerge en el plastisol, el cual se adhiere al molde y por efecto de la temperatura toma

la forma del objeto deseado. Posteriormente se aplica más temperatura para el curado final. Los productos típicos de este proceso son los guantes y las parrillas para secado de loza.

Vaciado El molde caliente es llenado y vaciado formando una película de espesor dependiente de la temperatura del molde. Posteriormente se aplica más temperatura para que la película cure adecuadamente y se extrae a mano el objeto moldeado. Los productos típicos de este proceso son las cabezas de muñeca.

Moldeo Rotacional Al molde frío se le pone una cierta cantidad de plastisol y se le cierra herméticamente. Se coloca dentro de un horno, donde el artículo se forma por medio de aplicación de calor y rotación al molde. Este es un proceso adecuado para organosoles y plastisoles, se utiliza principalmente en la producción de pelotas y figuras de vinilo rígidos. Los organosoles son plastisoles mezclados con solventes de alta volatilidad.

Sinterización Se utiliza para la producción de separadores de batería, en donde las partículas de resina se unen por fusión calórica en sus puntos de contacto, formando una lámina delgada de buena flexibilidad de gran porosidad. Este es un proceso único donde el PVC no se formula como compuesto y no requiere de estabilizador sino que sólo se emplean resinas de suspensión y pasta.

Lecho fluidizadoEs un proceso muy especializado que se utiliza para recubrir objetos metálicos empleando energía calorífica para lograr la adherencia al metal y formar una película protectora. Se usa normalmente resina de masa estabilizada.

Aspersión Se aplica mediante pistolas parecidas a las de pintura por aspersión, como películas protectoras de metal. En este proceso se emplea principalmente la resina de masa estabilizada.

Propiedades del PVC

Forma y Tamaño de la PartículaSu forma es esférica y en algunos casos tiene similitud a la de una bola de algodón. El tamaño varía según se trate de resina de suspensión o de pasta. En el caso de la resina de suspensión, el diámetro de la partícula va de 40 micrones (resina de mezcla) a 80-120 micrones (resina de uso general). En el caso de resina de pasta, el diámetro de la partícula es de 0.8 a 10 micrones.

Porosidad de la PartículaEs característica de cada tipo de resina. A mayor porosidad, mayor facilidad de absorción del plastificante, acortándose los ciclos de mezclado y eliminando la posibilidad de que aparezcan “ojos de pescado” (fish eyes) en el producto terminado.

Peso Molecular Su promedio se mide indirectamente valuando la viscosidad específica en soluciones al 0.4% de nitrobenceno o la viscosidad inherente en soluciones al 0.5% de ciclo-hexanona. En el primer caso, nos da valores de 0.30 a 0.71 y en el segundo de 0.650 a 1.348, con valor K de 50 a 75. Conforme disminuye el peso molecular, las temperaturas de procesamiento de las resinas serán más bajas serán más fácilmente procesables, las propiedades físicas en el producto terminado, tales como la tensión y la resistencia al rasgado, serán más pobres; el brillo y la capacidad de aceptar más carga será mejor y la fragilidad a baja temperatura será menor.

Gravedad EspecíficaLos valores típicos para la resina de suspensión tipo homopolímero son de 1.40 g/cc y para copolímeros cloruro-acetato de vinilo son de 1.36 a 1.40 g/cc. Los compuestos modifican su gravedad específica al adicionar cargas o plastificantes. El plastificante reduce el peso específico; por cada 10 partes de DOP se

reduce en aproximadamente 0.02 gramos, mientras que la carga lo aumenta en función del tipo de carga de que se trate.

Estabilidad Térmica A mayor peso molecular, se tiene mayor estabilidad térmica. Durante su procesamiento, la resina se degrada al recibir calor y trabajo. La degradación se presenta en forma de amarillamiento y empobrecimiento de las propiedades mecánicas del producto. Es para evitar esto que se adicionan los estabilizadores.

Características de ProcesabilidadLa temperatura de fusión de la resina de suspensión homopolímero es de 140°C la de copolímero de 130°C. Al ser formuladas, las temperaturas de fusión de las resinas aumentan hasta 160°C y 180°C. Las cargas y los plastificantes también sirven para aumentar dicha temperatura, aunque unos lo hacen con mayor efectividad que otros.

Propiedades Mecánicas

Resina de PastaComo resultado de la formulación de resina de pasta se obtiene el plastisol. Las principales propiedades del plastisol son la viscosidad, la dilatancia y el esfuerzo mínimo de deformación. La viscosidad, en las resinas de pasta es una característica básica, pues mediante la apropiada viscosidad se controlan los espesores y velocidades de aplicación y las características del producto terminado. Las características de flujo observadas se consideran como no-newtonianos; es decir, que la relación entre el esfuerzo cortante contra la velocidad de corte no es igual para todas las velocidades. Así, tenemos que la velocidad del recubrimiento (cms/seg) contra el espesor del recubrimiento (cms) nos da la relación de corte.

El esfuerzo mínimo de deformación (valor yield) es la fuerza inicial mínima para comenzar el movimiento de un plastisol debe controlarse para cada tipo de formulación, para que no gotee y no traspase la tela.Dilatancia es una viscosidad aparente que aumenta al aumentar la fuerza cortante; a menor cantidad de plastificante, mayor dilatación. A altas velocidades de corte, se usa el reómetro Severs, que da valores en gr de plastisol por 100 seg.

También es importante considerar que al aplicar calor a una dispersión de PVC en plastificante (plastisol), la viscosidad se eleva gradualmente y el material se transforma en sólido. Existe una temperatura óptima de fusión (175°C) a la cual se logran las propiedades óptimas de elongación y tensión.

Resina de suspensión

Como resultados de la formulación de resinas de suspensión, se obtienen compuestos en forma de polvo seco, cuando se procesan gradualmente se transforman en un líquido viscoso de características no-newtonianas, aquí también existe una temperatura óptima de fusión a la cual el líquido obtiene sus propiedades de flujo más adecuadas para realizar la operación de transformación (160°C-180°C).

Propiedades Químicas

El PVC es soluble en ciclohexanona y tetrahidrofurano. Puede co-polimerizarse con acetato de vinilo y cloruro de vinilideno, reduciéndose la temperatura de fusión. Puede post-clorarse, elevando su temperatura de distorsión. El PVC rígido, resiste a humos y líquidos corrosivos; soluciones básicas y ácidas; soluciones salinas y otros solventes y productos químicos. Tiene buena estabilidad dimensional. Es termoplástico y termosellable. Sólo arde en presencia de fuego; de otra forma, no lo sostiene y tiene buena resistencia a los efectos del medio ambiente, principalmente al ozono.

VIDRIO

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho.

Historia

Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o abalorios. Es probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la manufactura del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas producidas durante el reinado de Tutmosis III (1504-1450 a. C.) La fabricación del vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania.El vidrio cuenta con numerosas aplicaciones en la actualidad. Las botellas de PVC o PET no tienen la misma apariencia de frescura propia del vidrio, por lo que se han buscado diferentes presentaciones como la apariencia de marmoleado, ponerle asas, o adaptador especial de verde, lo cual da sensación de comodidad o utilidad. También da la impresión de que el envase está más lleno, como en el caso de las mermeladas.

Producción

Materias primas

Por muchas de sus características (dureza, resistencia, conservación de la forma, etc.), el vidrio puede considerarse como un cuerpo sólido, pero posee también otras propiedades (isotropía, estructura no ordenada, etc.) características del estado líquido. Se conocen diversos compuestos capaces de originar por enfriamiento sustancias en estado vítreo; las más importantes de las cuales son: la sílice (Sio2) y los silicatos, el anhídrido bórico (B2O3) y los boratos, el anhídrido fosfórico (P2O5) y los fosfatos.

Estas sustancias son líquidos viscosos en estado fundido que al enfriarse conservan la disposición caótica de sus moléculas, lo que explica su isotropía. No poseen punto de solidificación definido, sino que al bajarles progresivamente la temperatura van aumentando su consistencia hasta convertirse en sólidos. Los vidrios comerciales son una mezcla de sales y óxidos inorgánicos, entre los cuales la sílice constituye a menudo el principal componente. Ésta, junto al anhídrido bórico y el anhídrido fosfórico, son los vitrificadores. Otros óxidos y algunas sales (Na2O, K2O, carbonatos) sirven de fundentes, facilitando la fusión de la sílice. Los estabilizadores impiden la solubilidad de los vidrios a base de sílice y álcalis. Finalmente se añaden otras sustancias para obtener vidrios con características determinadas (coloreados, con propiedades ópticas, vidrios especiales, etc.). Según su composición, los vidrios pueden tener características muy diversas, tanto en sus propiedades ópticas (índice de refracción, color, etc.), como en sus propiedades mecánicas y térmicas.

La arena rica en oxido de silicio es la principal materia prima en la elaboración del vidrio. Este óxido representa el elemento formador de la estructura del vidrio. La arena de estas características tiene una temperatura de fusión demasiada alta por la cual no se utiliza sola en la obtención del vidrio.

Para bajar la temperatura de fusión de la arena se le adiciona un segundo componente que es la soda. La soda baja el punto de fusión desde 1710°C para la arena, hasta 1530°C para la mezcla de los dos. El vidrio que resulta de esta mezcla presenta la desventaja soluble en el agua: se requiere pues adicionarle un tercer componente que elimine del vidrio esta solubilidad; para ello se emplea la caliza, la cual aporta el óxido de calcio que actúa como estabilizador.

En síntesis, las materias primas empleadas en la elaboración del vidrio son las siguientes:

1. arena hasta un 35% del total de la mezcla2. soda hasta un 12% del total de la mezcla

3. caliza hasta un 15% del total de la mezcla4. casco hasta un 45% del total de la mezcla Proceso

La primera etapa consiste en la obtención de la mezcla de materias primas. Para ello se trituran bien los materiales y se mezclan cuidadosamente las cantidades exactas de cada uno de ellos. La operación es delicada, pues debe obtenerse una mezcla perfectamente homogénea para facilitar la fusión. Esta se realiza calentando la mezcla a elevada temperatura (1200 - 1400° C) para que la masa sea muy fluida y facilite la homogeneización (100 a 150°C más que la primera etapa). Posteriormente se deja reposar la masa; de este modo las partículas no disueltas y las impurezas salen a la superficie formando una espuma (hez de vidrio). Finalmente se disminuye progresivamente la temperatura hasta que el vidrio toma la viscosidad deseada para trabajarlo, operación que puede realizarse por tres método2s distintos: soplado, prensado y por colada.El soplado consiste en inyectar aire dentro del vidrio pastoso mediante un tubo. De esta forma se consigue una ampolla a la que se le da forma utilizando procedimientos adecuados. El segundo método consiste en someter al vidrio en prensas adecuadas y puede ir acompañado de la operación de soplado. El trabajo por colada consiste en llenar moldes adecuados con una colada de vidrio. Una vez trabajado el vidrio se enfría lentamente hasta que endurece.

Reacciones químicas

Si se funde una mezcla de silicatos alcalinos y silicato cálcico o de plomo y se deja enfriar, se obtiene una sustancia amorfa y transparente llamada vidrio. Las materias primas utilizadas para fabricarlo son la arena, la creta o carbonato cálcico y el carbonato o sulfato sódico:

El vidrio, cuyas propiedades dependen de la composición que tenga, se puede clasificar en vidrios sódicos, formados por silicato sódico y silicato cálcico, que son bastantes fusibles y se emplean para las ventanas, vasos, etc; vidrios potásicos mezcla de silicato cálcico y potásico, que apenas son atacados por los reactivos y se utilizan para fabricar aparatos de óptica y material químico; y cristales, constituidos por silicatos de plomo y silicatos alcalinos, que son más blandos, pesados, fusibles y refringentes que los demás vidrios.

Mezcla y fusión

Después de una cuidadosa medida y preparación, las materias primas se mezclan y se someten a una fusión inicial antes de aplicarles todo el calor necesario para la vitrificación. En el pasado, la fusión se efectuaba en recipientes de arcilla (barro) que se calentaban en hornos alimentados con madera o carbón. Todavía hoy se utilizan recipientes de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas de vidrio, cuando se necesitan cantidades relativamente pequeñas de vidrio para trabajarlo a mano. En las industrias modernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos, introducidos por primera vez en 1872. Estos calderos pueden contener más de 1.000 toneladas de vidrio y se calientan con gas, fuel-oil o electricidad. Las materias primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un extremo del caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro extremo. En unos grandes crisoles o cámaras de retención, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a la que puede ser trabajado y, a continuación, la masa vítrea se transfiere a las máquinas de moldeo.

El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de

fusión) a unos 1.500 °C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación (como en el esquema) o por otro método.

Clasificación

La fabricación del vidrio con carácter industrial ha aumentado considerablemente en nuestro siglo, gracias a las mejoras técnicas conseguidas con los nuevos hornos eléctricos y los materiales refractarios usados en su construcción; todo lo cual, unido a los progresos de la química, ha permitido la fabricación de diversas fórmulas, según la finalidad a que van destinados, con gran pureza, uniformidad y propiedades físicas muy apreciables.

Desde el punto de vista de su aplicación, el vidrio se clasifica en industrial y doméstico.

Vidrio industrial. Se entiende como vidrio industrial el vidrio que nó es utilizado como envase para productos alimenticios (almacenamiento de productos químicos, biológicos, vidrio plano: ventanas, cristales blindados, fibra óptica, bombillas, etc).

Vidrio doméstico. Se entiende como vidrio doméstico el que se emplea para almacenar productos alimenticios (conservas, vinos, yogures, etc); aunque de una manera más generalizada, es el vidrio que el ciudadano deposita en los contenedores destinados a este fin (iglúes).

Desde el punto de vista del color los más empleados son:

- El verde (60%). Utilizado masivamente en botellas de vino, cava, licores y cerveza, aunque en menor cantidad en este último.

- El blanco (25%). Usado en bebidas gaseosas, zumos y alimentación en general.- El extraclaro (1O%). Empleado esencialmerite en aguas minerales, tarros y botellas de decoracion.- El opaco (5%). Aplicado en cervézas y algunas botellas de laboratorio.

Existen otras formas más complejas de clasificación del vidrio (ver Esquema), pero no entraremos a analizarlas por la limitación de espacio y porque se saldría de la temática del artículo.

Más del 42 % , del vidrio reciclado procede del doméstico, siendo el sector principal de producción de vidrio recuperable. Desde el punto de vista industrial, de acuerdo con los sistemas de fabricación y aplicaciones, el vidrio puede clasificarse como sigue:

-Vidrio plano, cuya fabricación se efectúa generalmente por los métodos de Fourcault o de Colburn (vidrio de ventanas) o bien por laminado, rodando un cilindro de hierro sobre la masa en estado pastoso, colada en una mesa del mismo material para obtener una lámina que, una vez fría, no requiere ulterior tratamiento (vidrio colado).

-Vidrio prensado. Se obtiene moldeando en prensas una cierta cantidad de masa en estado pastoso, para fabricar botones, bolas, placas, baldosas y otros objetos similares, así como cuerpos huecos de formas sencillas. Si estos objetos se enfrían en el mismo horno, resultan de aspecto rugoso y opaco, pero calentándolos de nuevo en un horno especial, adquieren la apariencia brillante.

-Vidrio hueco soplado. Algunos artesanos aplican todavía el método manual de soplado para obtener botellas, vasos y objetos similares.

-Vidrios para óptica. Aunque en algunas aplicaciones ópticas de menor importancia puede utilizarse el vidrio para lunas, cuando se trata de instrumentos de precisión, como objetivos fotográficos, lentes para microscopios, etc, la estructura laminiforme de aquel y su falta de total diafanidad, por el matiz ligeramente verdoso que tiene, perturban las observaciones. Por tales motivos, el vidrio para instrumentos de gran precisión se deja enfriar durante varias semanas en el crisol, para eliminar totalmente las tensiones internas.

-Vidrios para aplicaciones especiales. Existen numerosos tipos, como los vidrios para laboratorios, que deben resistir fuertes cambios de temperatura y se fabrican bajo fórmulas especiales, como el “pirex” y el “dúrales”, nombres comerciales generalizados; para termómetros se usan composiciones con muy pequeño coeficiente de dilatación; para automóviles y usos similares se usan los de seguridad y los inastillables, fabricados los primeros con un tratamiento térmico especial, que hace que al romperse se fragmente en granos y no en agujas y los segundos a base de hojas de vidrio de ventanas o de cristal de lunas, con una lámina elástica interpuesta, de celuloide o compuestos orgánicos no saturados polimerizables (triples); los vidrios acorazados son de gran grosor, compuestos por varias hojas de diferentes grosores con láminas elásticas interpuestas.

PINTURA

Es el color presentado en una obra y puede ser de distintas naturalezas ya sean orgánicos y biodegradables, solubles en agua, de base aceitosa, etc.

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

Existen diferentes tipos de pinturas, tales como barnices, esmaltes, lacas, colorantes, entonadores y selladores entre otros; cada uno con unas propiedades físicas y químicas que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir el producto adecuado, ya sea por el tipo de superficie a aplicar, el carácter estético o las inclemencias a la que va a estar sometido.

Componentes de la pintura

Todas las pinturas se componen a su vez de una serie de subproductos: pigmentos: Son materiales en forma de polvo que al aportarse en el producto, le aportan color y

opacidad aglutinantes: Son los líquidos o sólidos encargados de retener los pigmentos una vez se ha formado

la película disolventes: Son sustancias encargadas de la disolución del aglutinante en caso de que este sea

sólido; y fluidificarlo en caso de un aglutinante líquido plastificante:: El efecto del plastificante es hacer que el material al que se agrega sea más maleable,

adquiera una mayor plasticidad y por tanto sea más sencillo su tratamiento industrial. Su concentración final suele ser muy baja.

cargas:

Estos recubrimientos tienen las siguientes propiedades en grados variables, dependiendo de la composición del recubrimiento: buen flujo y nivelación; proporción de aspersión y grosor de película satisfactorios; secado rápido, alta impermeabilidad, buena adhesión, flexibilidad y dureza, resistencia a la abrasión y durabilidad.

También se refiere en primer lugar a las sustancias empleadas para dar color y que suelen ser una mezcla de un pigmento con un aglutinante que es la sustancia que se le adhiere para que la pintura se fije al material en el que se va a trabajar, también se le agrega un líquido según la consistencia deseada.También existen pinturas que no requieren un aglutinante, como por ejemplo: los pasteles, carboncillos, grafitos, etc. Por extensión se denominan así también algunas obras realizadas con dichos materiales.

Existen multitud de técnicas válidas para la realización de pinturas, así como de soportes y motivaciones. Las técnicas se pueden diferenciar en grasas y acuosas. Los soportes en fijos o inmuebles (parietales o murales) y móviles (pintura de caballete).

Propiedades de la pintura

El proceso de formación de la película de pintura normalmente determina las principales propiedades de la misma. Por ello, normalmente las pinturas se clasifican según su mecanismo de formación de película. En general, las pinturas pueden dividirse en dos grandes categorías:

Pinturas de secaje físico Pinturas de curado químico

En las pinturas de secaje físico, las moléculas de resina de la película seca ya están presentes en la pintura líquida. No hay, pues, cambios ni en la estructura molecular, ni en el tamaño de las mismas. La formación de película se realiza únicamente por evaporación de los disolventes (fenómeno físico), dejando las moléculas de resinas enroscadas y entrelazadas en la pintura.

En las pinturas de curado químico, las moléculas de resinas en la pintura seca/curada no están presentes en la pintura líquida. La moléculas de la pintura líquida reaccionan tanto durante como tras la aplicación, creando unas nuevas y mayores moléculas de resina. Por tanto, la película de pintura se forma mediante reacción química de las moléculas (polimerización), además de la evaporación del disolvente.

Comportamiento químico:

Una pintura debe proporcionar al sustrato una protección frente a la corrosión. Muchos recubrimientos son resistentes al agua y productos químicos, pero pueden fallar por discontinuidad de la película. Los agentes químicos presentes en el medio ambiente son: ácidos, álcalis, sales, agua e intemperie.

Ácidos: por lo general: Su corrosividad aumenta con la concentración y la temperatura Suelen afectar bastante al acero Para proteger al sustrato se recomienda:

o En inmersión: revestimientos sólidos de resinas vinílicaso Para no inmersión: pinturas vinílicas de elevado espesor

Álcalis: gran variedad (sosa caústica, cal...)Sales: se comportan como ácidos o álcalis

Sales ácidas: o para inmersión se recomiendan revestimientos sólidos vinílicos. o Para no inmersión, habrá que eliminar los cristales de sal depositados en la superficie,

seguido de un lavado con agua dulce y con un chorreado abrasivo. Sales neutras: fuerte corrosividad para el acero.

o Para inmersión se recomienda silicato inorgánico de zinc, recubierto con resina epoxi. En ocasiones recubrimientos sólidos.

o Para no inmersión, recubrimientos inorgánicos de zinc Sales alcalinas: tienen el mismo comportamiento que las anteriores.

Disolventes: tienen una tendencia muy pronunciada a disolver los recubrimientos y penetrar en los mismos. Los convencionales no son corrosivos.

Los productos vinílicos de dos componentes (epoxi) dan buen resultado; siendo la mejor recomendación los recubrimientos inorgánicos de zinc.

Comportamiento físico:

Permeabilidad: velocidad con la que puede migrar el agua a través de la película. La velocidad disminuye al aumentar el espesor de la película.Influye en la formulación de las pinturas, siendo importante seleccionar el material menos permeable.

Adherencia: íntimo contacto a nivel molecular o atómico de dos productosImportante para que la corrosión no progrese por debajo del sustrato y se mantenga en un ambiente corrosivo.

Depende de la relación entre el recubrimiento y el sustrato El agua constituye una fuente de fallos cuando penetra a través del recubrimiento. Debido a un

proceso químico llamado ósmosis la penetración se acelera. Las fuerzas térmicas también atacan la adherencia, especialmente cuando se han formado películas

muy gruesas a lo largo de varios años (desconchamiento)

Flexibilidad: se requiere cierto grado para que el recubrimiento pueda soportar vibraciones, cambios de temperatura y deformaciones de las estructuras. Es fundamental la resistencia al impacto.

Dureza: es la conjunción de varias cualidades físicas. Los ensayos que se realizan son la resistencia al rayado y la dureza péndulo.

Resistencia a la abrasión: cuando la pintura se aplica sobre superficies que soportan un intenso tráfico: arrastre de objetos pesados o superficies expuestas al flujo de un líquido que contiene materias sólidas en suspensión.

Los pigmentos y la fabricación de pinturas

Pigmento es un ingrediente de las pinturas que incluido en ellas dará alguna(s) de las siguientes características:

- dará color.- producirá efectos especiales (p.ej. brillo).- borrará colores aplicados previamente.- mejorará la resistencia de la capa de pintura.- mejorará adhesión de la capa de pintura.- mejorará duración y resistencia a la intemperie de la capa de pintura.- aumentará la protección contra la corrosión.- reducción de brillo en los casos en que sea necesario.- modificará las propiedades de flujo y aplicación.

Propiedades

- Capacidad de colorearLa mayoría de las pinturas contienen pigmentos blancos, que son coloreados con pigmentos de color. Dependiendo de la cantidad necesaria de estos últimos para conseguir el efecto deseado, se dirá que tienen mucho o poco poder colorante.

El poder colorante de un pigmento es independiente de su poder cubridor, ya que la comparación de sombras se hace a un grosor de la capa que oculta completamente al sustrato.

- Resistencia a la luzLa obtención inicial de un color no es suficiente. Éste debe durar al menos como la capa de pintura.

Muchos pigmentos se desvanecen o oscurecen, o cambian de matiz con la luz ordinaria. Esto se deba a que los rayos ultravioleta son suficientemente energéticos como para romper ciertos enlaces moleculares que suponen un cambio en la capacidad de absorción de luz con el consiguiente cambio de color. Por otro lado si un pigmento puede absorber los rayos ultravioleta sin descomponerse servirá de protección disipando la energía en forma de calor.

- Características de sangradoNo todos los pigmentos son totalmente insolubles en todos los disolventes. Los disolventes de una

pintura blanca pueden disolver a pigmentos de pintura roja y atraerlos a su capa.

- Poder cubridorUna capa de pintura debería anular otra de otro color situada bajo ella. Frecuentemente se necesita

más de una capa para que la luz no penetre a la capa no deseada y vuelva al obsevador. El poder cubridor de una pintura se expresa como el número de metros cuadrados cubiertos por un litro de pintura que no dejen ver la capa inferior. El poder recubridor depende de las longitudes de onda y de la cantidad total de luz que pueda absorber, así como del índice de refracción y del tamaño y forma de las partículas del citado pigmento.

- Índice de refracciónSi los pigmentos de una pintura refractan la luz de diferente manera que los formadores de película

de dicha pintura colorearán la pintura.

- Forma de las partículasLas partículas pueden ser de forma casi esférica, cúbicas, nodulares, aciculares o laminares. Dado

que la forma de las partículas afecta al agrupamiento del pigmento, afecta también a su poder de cubrición. Las partículas en forma de varilla (aciculares) pueden reforzar las películas de pintura a modo de armazón, o pueden tender a penetrar en la superficie reduciendo el brillo.

Las superficies irregulares pueden ayudar a que la próxima capa agarre más fácilmente, por lo que ese pigmento puede ser adecuado para capas inferiores.

- Peso específicoEs el peso de una sustancia en gramos dividido por su volumen neto en mililitros. Tiene importancia

porque los fabricantes de pinturas compran los pigmentos por kilos, y luego las venden por litros. Un pigmento caro por kilo puede resultar económico si su peso específico es bajo. Los pigmentos de refuerzo, además de baratos tienen pesos específicos bajos: por esta razón se emplean para aumentar el volumen de los pigmentos, cuando el poder de cubrición del pigmento coloreado es lo bastante bueno a concentraciones bajas.

- Reactividad química Dependiendo de la aplicación necesitaremos un pigmento poco o bastante reactivos (pigmentos

anticorrosivos).- Estabilidad térmica

La temperatura a la que los pigmentos se alteran o descomponen puede ser muy importante si la pintura va a estar sometida a altas temperaturas.

Selección de los pigmentosSe seguirán las siguientes indicaciones: Examinar el patrón del color que se quiere obtener en la pintura. Estimar el número de colores distintos

que se tienen que mezclar para obtener el color deseado. Para cada color se tiene que encontrar el pigmento adecuado.

Definir las propiedades requeridas en los pigmentos. Seleccionar el pigmento(s) adecuado(s) para cada color. Con objeto de obtener pigmentos con las

propiedades requeridas, consultar las siguientes fuentes cuando sea necesario:1.-Información general sobre pigmentos y pinturas. Existen pigmentos que tradicionalmente se

utilizan para determinados usos y como aglutinantes.2.-El Índice de Colores. Se dan las propiedades de los pigmentos, junto con los nombres comerciales

y sus fabricantes. Conseguir el color deseado con combinaciones de uno o más pigmentos. Probar las pinturas producidas.

Dispersión de los pigmentos en la pinturaEl pigmento se suele suministrar en forma de polvo. Estas partículas se deben dispersar unas de otras de

forma que queden uniformemente distribuidas en toda la pintura como una suspensión coloidal. Para que tenga la máxima estabilidad en disolventes orgánicos la partícula debería estar completamente mojada con el barniz.

La dispersión se consigue normalmente en un molino, que es una máquina donde los aglomerados son sometidos a fuerzas de corte y rozamiento.

Se utilizan distintos tipos de molinos dependiendo de las dificultades que presenten las partículas para su dispersión:

- Dispersor de alta velocidad.- Molino de bolas.- Molino de arena.- Molino de rodillos,...

Color de una pintura

Combinación de colores.Normalmente el color de una pintura se prepara de acuerdo con un patrón, tiene que ser exactamente igual al color de fabricación anterior, si el color no es exactamente el buscado se ajusta por adición de soluciones de colores o por dispersiones concentradas de pigmentos.En las grandes fábricas de pintura se consigue un nuevo color con la ayuda de espectofotómetros o colorímetros y ordenadores. El nuevo color se puede medir en el colorímetro y expresarlo como una serie de valores numéricos.

Fabricación de pinturas y sistemas de mezcla.Al describir un proceso de fabricación de puede dar la impresión de que se trata esencialmente de un proceso discontinuo, empezando por los ingredientes y acabando por la pintura, en cambio la descripción de la combinación de color puede dar una idea distinta indicando que existen otras posibilidades.En las grandes fábricas, las soluciones se harán y almacenarán en grandes cantidades, esto es de especial importancia para la fabricación de pinturas industriales, donde éste será el único modo de conseguir una gama de colores y lotes que satisfaga los pedidos de los clientes.El concepto de mezcla se ha extendido en dos grandes mercados para dar un amplia gama al cliente y por ser el único modo de acceder a la gama de color requerido. Son el mercado de la pintura decorativa y el mercado de pinturas de acabado de coches, en el que hay programas de mezcla para una gama de soluciones de colores, que se podrán utilizar solos o mezclados con cualquier otro color.

Los disolventes y diluyentes en las pinturas: química y física

Llamamos disolvente a cualquier líquido presente o añadido a la pintura y diluyente a cualquier sustancia que añadida a la pintura provoca una reducción de su contenido en sólidos.

- EL AGUA:El agua es el principal ingrediente de la fase continua de la mayoría de las emulsiones de pinturas.

Se utiliza sola o mezclada con alcoholes o éter-alcoholes para disolver resina o materias colorantes. Es el disolvente más utilizado en la pinturas para coches y en las lacas para envases de hojalata. Entre sus ventajas están la disponibilidad, bajo precio, sin olor, tampoco es tóxica ni inflamable. Sin embargo no es un líquido ideal para las pinturas por su limitada miscibilidad con otros líquidos y porque los formadores de película diseñados para ser disueltos en ella, siempre suelen permanecer sensibles a ella y su abundancia en a la naturaleza es el peor enemigo de la película de pintura. Otro problema surge en el secado de las pinturas, ya que el agua tiene un calor de evaporización cinco veces superior al de los disolventes orgánicos, y su velocidad de evaporación depende también de la humedad relativa en el momento del secado.

- HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS:Son destilados procedentes de la destilación del petróleo, normalmente son suministrados como

mezclas por la dificultad de separar los compuestos individuales.

- TERPENOS:Se usaron mucho el aguarrás (totalmente reemplazado por el aguarrás sintético), el dipenteno y el

aceite de pino.

- OTROS DISOLVENTES:Los hidrocarburos aromáticos, alcoholes, ésteres y cetonas son compuestos bien conocidos en la

industria de las pinturas. Se venden más baratas algunas mezclas aromáticas bajo nombres comerciales. Los éteres no se utilizan con frecuencia pero sí los eteralcoholes. Sus ésteres de acetato también son empleados. Los eteralcoholes con base en el etilenglicol se utilizan menos actualmente debido a su toxicidad, por lo que son reemplazados por las versiones en propilenglicol. Los nitro y los cloroalcanos (o parafinas) son disolventes poco utilizados en pinturas, ya estos últimos son algo tóxicos, y los primeros algo caros y se ha visto recientemente que también tienen cierta toxicidad.

AZULEJOS Y LOSETAS

Los azulejos o baldosas cerámicas son piezas planas de poco espesor fabricadas con arcillas, sílice, fundentes, colorantes y otras materias primas. Generalmente se utilizan como pavimentos para suelos y revestimientos de paredes y fachadas.

Las arcillas utilizadas en la composición del soporte pueden ser de cocción roja o bien de cocción blanca. Los azulejos, tanto de pavimento como de revestimiento de paredes, son piezas cerámicas impermeables que están constituidas normalmente por un soporte arcilloso y un recubrimiento vítreo: el esmalte cerámico.

La extensa gama de productos cerámicos existente en el mercado actual está condicionada por las variadas utilidades de este material de construcción. En función de su aplicación, existen diferentes tipologías de producto y características. En la actualidad se utilizan en pavimentos y revestimientos.

Pavimentos Pavimento interior de viviendas. Pavimento exterior (terrazas). Pavimentos de locales públicos (hospitales, escuelas, etc.) Pavimentos diversos (piscinas, suelos industriales...)

Revestimientos Revestimiento interior de viviendas (cocinas, baños, etc.). Revestimiento exterior (terrazas) Revestimientos diversos

Fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos

La fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos ha experimentado cambios considerables y continuos en los últimos años. Los revestimientos cerámicos son normalmente porosos, lo que favorece la adherencia a la pared. En cambio los pavimentos poseen una porosidad baja, inferior al 3% frente a la absorción de agua, con lo que se consiguen mejores características técnicas.

Tradicionalmente el azulejo ha sido fabricado siguiendo métodos diferentes y mediante un proceso prácticamente manual. A partir de los años sesenta, se ha ido automatizando y los métodos se han unificado bastante, siendo el más común el de prensado en seco, pudiendo continuar la fabricación de dos formas distintas:

Proceso de bicocción

En este proceso, la pasta prensada se quema para formar el bizcocho y, posteriormente se aplica el esmalte sobre éste y se cuece nuevamente para dar el acabado final.

Proceso de monococción

En el proceso de monococción el esmalte se aplica directamente sobre la pasta prensada y cruda, ambas se queman simultáneamente para dar el acabado final.

Durante muchos años ha existido la controversia acerca de cual de los dos métodos es mejor. En realidad, teniendo la formulación adecuada tanto del cuerpo como del esmalte, y observando un rígido control de todas las etapas de fabricación, es posible producir un buen azulejo con cualquiera de los dos métodos.

Tradicionalmente era más utilizado el proceso de biccoción, con ciclos de cocción de cuarenta y veinte horas para la primera y segunda cocción respectivamente (cocción del soporte y del esmalte). Actualmente es más interesante el proceso de monococción, con ciclos de sólo cuarenta o cincuenta minutos de duración.

Además, junto a la economía del proceso de monococción va unida una gran facilidad para la automatización de los diferentes procesos de fabricación, con el consiguiente resultado en la reducción de costes.

Los pavimentos y revestimientos cerámicos se obtienen preparando una composición de materias primas depuradas formada por silicatos alumínicos, siendo las composiciones diferentes para el caso de los pavimentos y revestimientos cerámicos en pasta roja o en pasta blanca.

Estas composiciones se someten a un tratamiento de molienda vía seca o vía húmeda hasta una granulometría muy fina, y a una granulación o un secado por atomización posterior para conseguir un granulado de características definidas (tamaño, forma, densidad aparente, fluidez, etc.).

El polvo granulado es la base para la consecución del producto cerámico y su homogeneidad garantiza la constancia en las propiedades físicas de estos materiales. El granulado alimenta a una prensa oleodinámica con una fuerza de 600 a 1400 Tm. que conforma la pieza a la forma y espesor elegidos, para lo que se dispone de moldes metálicos de gran exactitud dimensional.

Posteriormente se realiza el secado de las piezas conformadas y se esmaltan con varias capas de esmaltes de composición diversa y con decoraciones opcionales según el modelo a elegir.

Una vez realizada la etapa de esmaltado y decoración de las piezas se introducen en un horno para su cocción en ciclos más o menos rápido y temperaturas altas según el tipo de productos a fabricar. Las temperaturas máximas dependen del tipo de producto que se desee conseguir.

El esmalte cerámico y la decoración dan a los azulejos su belleza y las características técnicas superficiales deseadas. En el caso de los revestimientos cerámicos la impermeabilidad, resistencia a los detergentes, etc., y en el caso de los pavimentos cerámicos su resistencia a la abrasión, resistencia a los ácidos, resistencia al rayado, etc.

La tecnificación, la exigencia del control de proceso, el cuidadoso diseño adecuado para las necesidades de cada ambiente y el esmero en la clasificación, dan como resultado un producto de características homogéneas y de acuerdo con las exigencias de uso.

CONCLUSION

Es sin duda impresionante la manera en la que han evolucionado los materiales y lo importante que es conocer sus propiedades no tan solo físicas o mecánicas sino también a otro nivel como bien podría ser a nivel atómico ya que de esto depende en buena parte el comprender como habrá de comportarse un material en ciertas condiciones y de esa manera conjeturar algunas características como su dureza o su resistencia a algunos esfuerzos, esta información sobre los materiales ha resultado de mucho provecho, ya que hemos aprendido como conocer a los materiales por sus propiedades asi como por su tipo, sus estructuras internas y externas, ¿que nos llevamos de esto?, conocimiento provechoso y una mayor conciencia de los materiales y su aprovechamiento a lo largo de este curso y a lo largo de la historia, conocer nuestro entorno es sumamente importante y poder aprovecharlo y modificarlo nos dará mayor comodidad y también una mayor economía en base al aprovechamiento que de él obtengamos, podemos sin lugar a dudas decir que los materiales forman una parte importante de la sociedad actual, a donde usted mire encontrara diversos materiales en sus miles de formas y modificaciones que el hombre, ha hecho con el único propósito de sacar

mayor ventaja y poder adaptar su medio a las circunstancias requeridas en su momento, la sociedad cambia y con ella sus necesidades de toda indole, la industria evoluciona constantemente al igual que la ciencia, gracias a estos cambios podemos ir adelantes y no ser victima de la estática, hay cambios, hay dinámica, pero esto exije cambios, tan necesarios y grandes como se deseen, quizas hasta se requira cambios sociales, cambios de actitud y quizas hasta cambios de estructuras economicas y gubernamentales. La industria a mejorado y progresado a pasos acelerados durante las ultimas tres decadas, el uso de los aceros y toda clase de metales se ha hecho mucho mas comun en las sociedades, la industrialización a exigido el uso de mas y mejores materiales para su desarrollo, hoy tenemos cubierta la mayoria de esas necesidades, pero falta mucho por recorrer, realmente no sabemos hacia donde la sociedad con sus industrias, su ciencia y su tecnología vayan, lo que si sabemos es que tenemos que ser concientes de los cambios y prepararnos para ellos.