Ánodo de sacrificio:
El Ánodo galvánico o Ánodo de sacrificio fue la primera técnica de protección catódica
utilizada. Se denomina de esta manera porque protegen de la corrosión a otro material,
soportando toda la corrosión hasta que se agotan.
Historia
En 1823 Sir Humphrey Davis, en Inglaterra, buscando proteger de la corrosión las planchas de
cobre que se utilizaban en los cascos de barcos ensaya conectarlas a elementos de hierro, de
cinc y de estaño. Los dos primeros elementos dieron buenos resultados para reducir la
corrosión de las láminas de cobre. Posteriormente, cuando el cobre es reemplazado por el
hierro en la fabricación de barcos, los ánodos de cinc adquieren mayor importancia porque
proveen adecuada protección a los aceros durante un tiempo suficientemente prolongado.
Características
El material elegido como ánodo de sacrificio debe tener un valor de electronegatividad menor
que el material que va a proteger, deber ser menos "noble".
Los ánodos de sacrificio o ánodos galvánicos más utilizados son los siguientes:
MEDIO CORROSIVO
MATERIAL ANÓDICO
Suelos
Cinc (hasta 1500 ohm-cm)-magnesio
Aguas dulces
Magnesio
Agua de
salada.
mar
o
agua
Aluminio
Las principales características de este tipo de ánodos son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
Desde el punto de vista técnico y económico, un ánodo tiene que reunir una serie de
propiedades esenciales como las siguientes:
Tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo para polarizar la estructura
(en el caso del acero a -0,8 V).
Debe presentar una tendencia pequeña a la polarización, es decir, no debe desarrollar
películas pasivantes u obstructoras con los productos de corrosión y tener una fuerte
sobretensión de hidrógeno.
El material debe tener un elevado rendimiento eléctrico en A/h kg.
El ánodo deberá corroerse uniformemente.
El metal será de fácil adquisición y deberá poder fundirse en diferentes formas y
tamaños.
•
El metal deberá tener un costo razonable, de modo que unido con otras características
electroquímicas se pueda conseguir la protección a un costo razonable por amperio/año
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo_de_sacrificio"
Bridas:
Es el elemento que une dos componentes de un sistema de tuberías, permitiendo ser
desmontado sin operaciones destructivas, gracias a una circunferencia de agujeros a través de
los cuales se montan pernos de unión
Generalidades: Las bridas para tuberías según los estándar ASME/ANSI B16.5[5] o ASME/ANSI
B16.47[6] normalmente están hechas a partir de forja con las caras mecanizadas. Se clasifican
según su 'clase de presión' (una relación a partir de la cuál se puede obtener una curva según
la resistencia al efecto conjunto presión-temperatura). Las clases de presión (pressure classes
o rating, en inglés) son denominadas en libras (lb ó #). Las clases más usuales son: 150#,
300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#, aunque ASME B16.47 reconoce la clase 75# la cuál está
pensada para presiones y temperaturas de trabajo de baja exigencia.
Cuanto mayor es la clase de presión de las bridas de una red de tuberías, mayor resistencia
presentará dicha red al efecto conjunto de la presión y la temperatura. Así, por ejemplo, un
sistema con clase 150# difícilmente soportaría unas condiciones de presión y temperatura de
30 bar y 150 ºC, mientras que una clase 300# sería la ideal para esas condiciones. Cuanto
mayor es la clase de tuberías de una brida, mayor es su precio, por lo que resultaría un gasto
no justificado el empleo de unas bridas de 600# para este caso concreto.
Materiales: Los materiales usados normalmente son (según designación ASME):
•
•
•
SA-A105[7]
SA-A266[8]
SA-A182[9]
Tipos de bridas y características:
Brida con cuello para soldar es utilizada con el fin de minimizar el numero de soldaduras en
pequeñas piezas a la vez que contribuya a contrarrestar la corrosión en la junta.
Brida con boquilla para soldar.
Brida deslizante es la que tiene la propiedad de deslizarse hacia cualquier extremo del tubo
antes de ser soldada y se encuentra en el mercado con cara plana, cara levantada, borde y
ranura, macho y hembra y de orificio requiere soldadura por ambos lados.
Brida roscada. Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan
en líneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presión y poca corrosión, no es
adecuada para servicios que impliquen fatigas térmicas.
Brida loca con tubo rebordeado. Es la brida que viene seccionada y su borde puede girar
alrededor de cuello, lo que permite instalar los orificios para tornillos en cualquier posición sin
necesidad de nivelarlos.
Brida ciega. Es una pieza completamente sólida sin orificio para fluido, y se une a las tuberías
mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual
diámetro, cara y resistencia.
Brida orificio. Son convertidas para cumplir su función como bridas de orificio, del grupo de las
denominadas estándar, específicamente del tipo cuello soldable y deslizantes.
Brida de cuello largo para soldar.
Brida embutible. Tiene la propiedad de ser embutida hasta un tope interno que ella posee, con
una tolerancia de separación de 1/8'' y solo va soldada por el lado externo.
Brida de reducción.
TIPOS DE BRIDAS, CUADRO 1
WELDING NECK (WN)
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
SLIP-ON (SO)
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
THREADED (Brida roscada con cuello)
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
LAP JOINT
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
BLIND (Ciega)
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
SOCKET WELDING (SW)
150LBS - 300LBS - 600LBS - 900LBS - 1500LBS 2500LBS
LONG WELDING NECK
150LBS - 300LBS - 600LBS
DISCO EN OCHO
DIN 2631, 2632, 2633, 2634, 2635, 2636, 2637, 2638,
2628
DIN 2641, 2642
Los flanges(bridas) son aquellos elementos de una línea de cañerías destinados a permitir la unión o
ensamblado de las partes, sean éstas cañerías, válvulas, bombas u otro equipo que forme parte de
la línea.
Es un elemento que puede proveerse como una parte separada o como una pieza que viene unida,
desde fábrica, a un elemento como una válvula, una bomba u otra pieza.
Existe una gran diversidad de diseños, dimensiones, materiales y normas en relación a los flanges.
Maestranza Java fabrica bajo las siguientes Normas:
* Welding Neck (con cuello para soldar de tope)
* Slip-On (deslizable)
* Lap-Joint (de traslape)
* Theaded (con Hilo)
* Socket Weld (para soldar embutido)
* Blind (ciego)
* Reducing (de reducción)
* Orifice (de orificio o restricción)
* Backing (de respaldo)
Las normas de flanges han sido estudiadas y publicadas por diversas instituciones como ASTM (en lo
referente a fabricación y materiales), ASME/ANSI (en lo referente a medidas, tolerancias y presiones
de trabajo), MSS (en lo referente a medidas) y otras como API (para aplicaciones en industria de
petróleo), AWWA (para líneas de cañerías de agua potable), DIN (normas alemanas para
dimensiones, fabricación y materiales).
En nuestro medio son populares las normas americanas ASTM y ASME/ANSI, por lo que nos
restringiremos a éstas. En menor grado se usan normas MSS, API y DIN.
Fabricación
Los flanges pueden ser forjados, fundidos o mecanizados a partir de planchas.
Los flanges forjados se fabrican según norma ASTM A182 (aceros aleados, aceros inoxidables),
ASTM A105(acero carbono), ASTM A350( acero carbono y aceros aleados para baja temperatura),
ASTM A694(acero carbono y aceros aleados para líneas de transmisión), ASTM A707(acero arbono y
aceros aleados para oleoductos a bajas temperaturas), ASTM B564(Alloy400, alloy600, alloy625) y
otras según el material específico.
Los flanges fundidos se fabrican según norma ASTM A351 (aceros inoxidables auteníticos y aceros
dúplex), ASTM A352 (aceros aleados ferríticos y martensíticos) y otras.
Los flanges mecanizados se fabrican de planchas según norma ASTM A36(acero carbono), ASTM
A240(aceros inoxidables austeníticos, ferríticos, martensíticos y duplex) y otras.
Diseños
Welding neck
El cuello cónico proporciona un refuerzo beneficioso bajo condiciones de esfuerzos laterales
originados por las dilataciones y contracciones propias de una línea de cañerías. La unión flangecañería es tan resistente como una unión por soldadura de tope entre dos cañerías. Es
recomendable para usos a alta presión, baja o alta temperatura, alta carga y el transporte de
líquidos inflamables o de alto costo en que las fugas deben mantenerse a un mínimo.
Slip-on
Favorito de muchos instaladores por su bajo costo inicial, no requerir un corte muy exacto en la
longitud de las cañerías y la gran facilidad para alinear las líneas. Un cálculo teórico indica una
resistencia mecánica, al trabajar bajo presión, de 2/3 y bajo condiciones de fatiga, de sólo 1/3
respecto a un flange welding-neck. Por esta razón su uso se limita a diámetros de cañería desde 1/2’’
hasta 2 1/2’’en clase 1500 ANSI.
Lap-joint
Se usan junto con los terminales Stub-end soldados al extremo de una cañería. Su costo inicial es
1/3 mayor respecto al flange welding-neck. Su resistencia bajo presión es similar a la del flange slipon pero bajo condiciones de fatiga es sólo 1/10. Son convenientes en sistemas que requieren un
desmantelamiento frecuente para una inspección, por su facilidad de ser desplazables. El poder
alinear los pernos de sujeción con gran facilidad, los hace atractivos para unir cañerías de gran
diámetro o cañerías especialmente rígidas. No son recomendables en puntos sujetos a constantes
flexiones.
Threaded
Su principal mérito está en poder ensamblar una línea sin soldar. Se usan en líneas de alta presión a
temperatura ambiente y en puntos donde no es posible un tratamiento térmico después de soldar.
No son apropiados para aplicaciones a alta temperatura o condiciones de flexión lateral,
especialmente cíclicas, donde conducirían a fugas por el hilo, después de unos pocos ciclos de
expansión-contracción.
Socket-weld
Usados en cañerías de diámetros pequeños y aplicaciones de alta presión. Su costo inicial es un 10%
superior al slip-on. Si se ensambla con soldadura interior, su resistencia estática es igual a la del
flange slip-on con doble soldadura, pero bajo condiciones de fatiga es 50% superior. Puede
rebajarse el cordón de soldadura interior para tener un orificio liso, a diferencia del flange slip-on
que después de soldar exige repasar la cara del flange para asegurar un buen sello. Es muy popular
en la industria de procesos químicos.
Blind
Usados para cerrar un extremo de una línea de cañerías, válvulas u otro equipo. Están sujetos a una
tensión muy superior a la de los otros tipos de flanges. Es un esfuerzo de flexión en el centro del
flange, que puede ser tolerado sin peligro. Para servicio a alta temperatura o cuando se espera
golpes de ariete, es preferible reemplazarlos por un flange welding-neck terminado en un tapagorro.
Tipos de caras/uniones
Existen diferentes tipos de caras de flanges que, a través de una empaquetadura, permiten obtener
un sello hermético en cada unión. Estas son:
Cara plana(flat face)
Es una variante de la cara con resalte ya que muchas veces se logra desbastando 1/16’’ de
un flange con resalte en las clase 150 y clase 300.
Se usa principalmente para acoplarse a válvulas y fittings de hierro fundido clase 125 y clase 250.
Una cara plana permite usar una empaquetadura con diámetro exterior igual al del flange o tangente
a los agujeros para los pernos.
Esto evita fracturas, durante el apriete, del flange de hierro fundido más frágil. Ambos flanges en
una unión son iguales.
Cara con resalte (raised face)
Es el tipo más común.El resalte es de 1/16’’ para la clase 150 y clase 300 y de 1/4’’ para lasdemás.
La cara se termina con surcos concéntricos o en espiral, para una mejor adherencia con la
empaquetadura.
Se instalan usualmente con empaquetaduras planas compósitas blandas. Para usar empaquetaduras
metálicas, la cara del resalte debe ser lisa. Ambos flanges en una unión son iguales.
Dimensiones y tolerancias ASME
La norma más frecuentemente usada en nuestro medio proviene de USA. Actualmente es conocida
como ANSI B16.5, se refiere a flanges para cañerías y flanges integrados a fittings, válvulas, bombas
etc.
La norma ANSI B16.5 describe las diversas formas de flanges y fittings con flange integrado, dando
todassus dimensiones y tolerancias en cada caso.
También se refiere a las dimensiones de los distintos tipos de caras o uniones y a los materiales y
dimensiones de los diversos tipos de empaquetaduras.
Clases
El término clase se utiliza para referirse a la presión nominal de diseño de un flange. De esta forma
los flanges fabricados según dimensiones ASME/ANSI se dividen en clase 150, clase 300, clase 400,
clase 600, clase 900, clase 1500 y clase 2500 psi. Los flanges fabricados según norma DIN utilizan la
denominación PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40, PN 64, PN 100, PN 250, PN 400 bar ( a veces
todavía se usan las letras ND del alemán ‘’Nenndruck’’, en vez de PN).
Bisel:
Para espesores de pared menores o igual a 7/8’’ se usa un bisel recto de 37.5º con una cara de
1/16’’ en el extremo.
Sobre 7/8’’ se usa un bisel compuesto o quebrado (37.5º y 27.5º) que facilita la retención del metal
fundido durante la soldadura. Sobre 3/4’’ se puede usar opcionalmente un bisel de 20º en U.
Flanges métricos PN o DIN
DIN vs ANSI
En los países europeos los flanges imperantes son los métricos, actualmente conocidos como Flanges
PN, y tradicionalmente conocidos como flanges DIN.
El análogo de la clase, en los flanges ANSI, es el valor PN que significa presión nominal. Mientras
que el valor numérico(en psi) de una clase no se relaciona con la presión real máxima del flange
ANSI, en el flange DIN, el valor numérico PN (en bar) indica para los flanges de acero, el máximo
valor de presión de trabajo en el rango 0-120ºC. Para otras temperaturas y/o materiales se debe
consultar la tabla presión-temperatura correspondiente.
Las dimensiones de los flanges ANSI están en pulgadas, en cambio en los flanges DIN están en mm.
Una ventaja de los flanges DIN respecto a los ANSI, es su gran interconectabilidad entre flanges de
diferente valor PN. Muchos de ellos tienen las mismas dimensiones exteriores y sus orificios son
coincidentes. Lo que varía es el grosor. Por ejemplo un flange PN 10 puede ser conectado
directamente a otro PN 16, PN 25 y PN 40 del mismo diámetro nominal. Esta facilidad no existe con
los flanges ANSI.
Normas DIN
A diferencia de los flanges ANSI, en que una sóla norma de medidas ASME B16.5-1996 resume casi
todos los tipos y medidas, los flanges DIN, a veces, tienen normas individuales para cada tipo y
presión nominal. A modo de ejemplo se dan algunas normas para flanges welding neck:
DIN 2627 PN 400 (Vorschweissflansche Nenndruck 400), DIN 2628 PN 250, DIN 2629 PN 320
DIN 2630 PN 1 y PN 2.5, DIN 2631 PN 6, DIN 2632 PN 10, DIN 2633 PN 16, DIN 2634 PN
25, DIN 2635 PN 40, DIN 2636 PN 64, ,DIN 2637 PN 100, DIN 2638 PN 160
SCHEDULING:
Clasificación del calibre de pared de los tubos usados para conducción de hidrocarburos. La
clasificación se observa en la siguiente Tabla 1
TABLA 1, TUBOS DE ACERO AL CARBON PARA DUCTOS DE TRANSPORTE
STD XS
XXS 10
20
30
40
60
80
100
120
140
160
(mm)
Esp. 1.73 2.41
1.73
2041
1/8 10.3
....
....
....
....
...
....
....
....
....
Kg/m 0.37 0.47
0.37
0.47
Esp. 2.24 3.03
3.03
1/4 13.7
....
....
....
....
2.24 ....
....
....
....
....
Kg/m 0.63 0.80
0.80
Esp. 2.31 3.20
2.31
3.20
3/8 17.1
....
....
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 0.84 1.10
0.84
1.10
Esp. 2.77 3.73 7.47
2.77
3.73
4.78
1/2 21.3
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 1.27 1.62 2.55
1.27
1.62
1.95
Esp. 2.87 3.91 7.82
5.56
3/4 26.7
....
....
....
2.87 ....
3.91 ....
....
....
Kg/m 1.69 2.20 3.64
2.90
Esp. 3.38 4.55 9.09 2.77
4.55
6.36
1
33.4
....
....
3.38 ....
....
....
....
Kg/m 2.50 3.24 5.45 2.09
3.24
4.24
Esp. 3.56 4.85 9.70 2.77
3.56
4.85
6.35
1.1/442.2
....
....
....
....
....
....
Kg/m 3.39 4.47 7.77 2.09
3.39
4.47
4.24
Esp. 3.68 5.08 10.16 2.77
3.68
5.08
7.14
1.1/248.3
....
....
....
....
....
....
Kg/m 4.05 5.41 9.56 3.11
4.05
5.41
7.25
Esp. 3.91 5.54 11.07 2.77
3.91
5.54
8.74
2
60.3
....
....
....
....
....
....
Kg/m 5.44 7.48 13.44 3.93
5.44
7.48
11.11
Esp. 5.16 7.01 14.02 3.05
5.16
7.01
9.53
2.1/273.0
....
....
....
....
....
....
Kg/m 8.63 11.41 20.39 5.26
8.63
11.41
14.92
Esp. 5.49 7.62 15.24 3.05
5.49
7.62
11.13
3
88.9
....
....
....
....
....
....
Kg/m 11.29 15.27 27.68 6.46
11.29
15.27
21.35
3.1/2101.6 Esp. 5.74 8.08 ....
3.05 ....
....
5.74 ....
8.08 ....
....
....
....
DN
DN
4
114.3
5
141.3
6
168.3
8
219.1
10
273.0
12
323.8
14
16
18
20
24
30
36
42
48
Kg/m 13.57 18.64
7.41
Esp. 6.02 8.56 17.12 3.05
Kg/m 16.08 22.32 41.03 8.37
Esp. 6.55 9.53 19.05 3.40
Kg/m 21.77 30.97 57.43 11.56
Esp. 7.11 10.97 21.95 3.40
....
....
....
....
....
Kg/m 28.26 42.56 79.22 13.83
Esp. 8.18 12.70 22.23 4.78 6.35
....
7.04
13.57
6.02
16.08
6.55
21.77
7.11
....
....
18.64
8.56
22.32
9.53
30.97
11.97
....
....
11.13
28.32
12.70
4.28
14.27
....
....
13.49
33.54
15.88
49.12
18.26
....
....
....
28.26
42.56
54.21
67.57
8.18 10.31 12.70 15.09 18.26 20.62 23.01
Kg/m 42.55 64.64 107.93 25.26 33.32 36.82 42.55 53.09 64.64 75.92 90.44 100.93 111.27
Esp. 9.27 12.70 25.40 4.19 6.35 7.80 9.53 12.70 15.09 18.26 21.44 25.40 28.58
Kg/m 60.29 81.53 155.10 27.78 41.76 51.01 61.92 81.53 95.98 114.71 133.01 155.10 172.27
Esp. 9.52 12.70 25.40 4.57 6.35 8.38 10.31 14.27 17.48 21.44 25.40 28.58 33.32
Kg/m 73.79 97.44 186.92 35.98 49.71 65.19 79.71 108.93 132.05 159.87 186.92 208.08 238.69
Esp. 9.52 12.70
6.35 7.92 9.52
15.09 19.05 23.83 27.79 31.75 35.71
355.6
....
....
Kg/m 81.25 107.40
54.69 67.91 81.25
126.72 158.11 194.98 224.66 253.58 281.72
Esp. 9.52 12.70
6.35 7.92 9.52 12.70 16.66 21.44 26.19 30.96 36.53 40.49
406.4
....
Kg/m 93.18 123.31
62.65 77.83 93.18 123.31 160.13 203.55 245.57 286.66 333.21 365.38
Esp. 9.52 12.70
6.35 7.92 11.13 14.27 19.05 23.83 29.36 34.93 39.67 45.24
457.2
....
Kg/m 105.11 139.22
70.60 87.75 122.44 155.88 205.84 254.69 309.78 363.76 408.48 459.62
Esp. 9.52 12.70
6.35 9.52 12.70 15.09 20.62 26.19 32.54 38.10 44.45 50.01
508.0
....
Kg/m 117.03 155.13
78.56 117.03 155.13 183.43 247.84 311.19 381.55 442.52 508.15 564.85
Esp. 9.52 12.70
6.35 9.52 14.27 17.48 24.61 30.96 38.89 46.02 52.37 59.54
609.6
....
Kg/m 140.89 186.95
94.47 140.89 209.51 255.25 355.04 441.80 547.36 639.62 719.68 807.68
Esp. 92.52 12.70
7.92 12.70 15.88
762.0
....
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 176.67 234.68
147.29 234.68 292.20
Esp. 9.52 12.70
7.92 12.70 15.88 19.05
914.4
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 212.45 182.41
177.05 282.41 351.88 420.64
Esp. 9.52 12.710
15.88
1066.8
....
....
....
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 248.23 330.15
411.57
Esp. 9.52 12.710
15.88
1219.2
....
....
....
....
....
....
....
....
....
Kg/m 284.01 377.88
471.25
SOLDADURAS
Soldaduras por Fusión: En las soldaduras por fusión se emplea calor para fundir los extremos
de las piezas; cuando enfrían, las partes soldadas solidifican logrando la unión
permanente.
Las uniones soldadas con defectos de calidad son de difícil detección visual; dichos defectos
reducen la resistencia de las uniones pudiendo comprometer la estabilidad de la estructura, por
eso se requiere personal calificado.
Los tipos de soldaduras de fusión más utilizados son:
•
•
Soldadura Autógena
Soldadura por Arco Eléctrico
y para corte de piezas metálicas:
•
Oxicorte
Tipos de Uniones por Soldadura: Existen diferentes Formas de Disponer las Uniones por
Soldaduras, las más usuales son:
Soldadura a Tope
Soldadura en Ángulo
Soldadura a Tope
Cordón de Soldadura a Tope
Soldadura a Tope con elementos en prolongación en T ó en L.
Los bordes se preparan según los tipos H, V, X, Y, Z, indicados en los gráficos; se determinan
en cada caso según su espesor y por la posición de los elementos a unir según la tabla
siguiente:
Espesor
En Prolongación
Horizontal
En Prolongación
Vertical
en T ó L
5
H
H
---
5 -10
H
V
Z
10 - 15
V
V
Z
12 - 50
V
V
Y
20 -40
X
X
Y
En caso de unir dos piezas de distinta sección dispuestas en prolongación, la que posee mayor
sección se adelgaza con una pendiente no superior al 25% hasta conseguir el espesor de la
pieza más delgada en la zona de contacto.
La soldadura debe ser continua a todo lo largo de la unión y con completa penetración.
En uniones de fuerza, debe realizarse por ambas caras el cordón de soldadura.
En caso de no ser posible el acceso por la cara posterior, la soldadura se realiza por medio de
chapa dorsal.
El cordón de soldadura a tope no necesita dimensionarse.
Soldadura en Ángulo
Cordón de soldadura en ángulo - G.
La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape.
Se realiza con cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del máximo
triángulo isósceles inscrito en la sección transversal de la soldadura (ver gráfico).
Si la longitud del cordón no supera los 500 mm, para su ejecución se comienza por un extremo
siguiendo hasta el otro.
Cuando la longitud se encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se ejecuta en dos
tramos, iniciándola en el centro.
Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se ejecuta por cordones parciales,
terminando el tramo donde comienza el anterior.
Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe recortase para
evitar el cruce.
Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya realizada.
Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas (longitud y
espesor de garganta G).
Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes.
La soldadura es un proceso para la unión de dos metales por medio de calor y/o presión y se
define como la liga metalúrgica entre los átomos del metal a unir y el de aporte.
Existen diversos procesos de soldadura los que difieren en el modo en que se aplica el calor o
la energía para la unión. A continuación se presenta una manera general de agruparlos:
1. Soldadura blanda
2. Soldadura fuerte
3. Soldadura por forja
4. Soldadura con gas
5. Soldadura con resistencia
6. Soldadura por inducción
7. Soldadura por arco
8. Soldadura por vaciado
9. Soldadura por fricción
10. Soldadura por explosión
Para lograr la soldadura algunos procesos requieren sólo de fuerza para la unión, otros
requieren de un metal de aporte y energía térmica que derrita a dicho metal. Cada uno de los
diferentes procesos de soldadura tienen sus características de ingeniería particulares y sus
costos específicos.
Existen diferentes tipos de uniones de los materiales, estas uniones se conocen como juntas y
van desde las elementales hasta las más complejas, a continuación se observan algunas de las
juntas de soldadura más comunes. Su aplicación dependerá fundamentalmente del tipo de
material a utilizar, la apariencia de la unión y del uso que se dará a la unión.
Soldadura blanda: Es la unión de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de
aporte, éste se aplica entre ellas en estado líquido. La temperatura de fusión de estos metales
no es superior a los 430ºC. En este proceso se produce una aleación entre los metales y con
ello se logra una adherencia que genera la unión. En los metales de aporte por lo regular se
utilizan aleaciones de plomo y estaño los que funden entre los 180 y 370ºC.
Este tipo de soldadura es utilizado para la unión de piezas que no estarán sometidas a grandes
cargas o fuerzas. Una de sus principales aplicaciones es la unión de elementos a circuitos
eléctricos. Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un cautín y fluye por
capilaridad.
Soldadura fuerte: En esta soldadura se aplica también metal de aporte en estado líquido, pero
este metal, por lo regular no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 ºC y menor que
la temperatura de fusión del metal base. Por lo regular se requiere de fundentes especiales
para remover los óxidos de las superficies a unir y aumentar la fluidez al metal de aporte.
Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. A continuación se
presentan algunos de los más utilizados para las soldaduras denominadas como fuertes:
1.
2.
3.
4.
Cobre. Su punto de fusión es de 1083ºC.
Bronces y latones con punto de fusión entre los 870 y 1100ºC.
Aleaciones de plata con temperaturas de fusión entre 630 y 845ºC.
Aleaciones de aluminio con temperatura de fusión entre 570 y 640ºC
La soldadura dura se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal de aporte. A
continuación se describen algunos de estos métodos:
Inmersión: El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dos piezas que se van
a unir, cuando este se solidifica las piezas quedan unidas.
Horno: El metal de aporte en estado sólido, se pone entre las piezas a unir, estas son
calentadas en un horno de gas o eléctrico, para que con la temperatura se derrita al metal de
aporte y se genere la unión al enfriarse.
Soplete: El calor se aplica con un soplete de manera local en las partes del metal a unir, el
metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Los sopletes pueden funcionar con
los siguientes comburentes: aire inyectado a presión (soplete de plomero), aire de la atmósfera
(mechero Bunsen), oxígeno o aire almacenado a presión en un tanque. Los combustibles
pueden ser: alcohol, gasolina blanca, metano, propano-butano, hidrógeno o acetileno.
Electricidad: La temperatura de las partes a unir y del metal de aporte se puede lograr por
medio de resistencia a la corriente, por inducción o por arco, en los tres métodos el
calentamiento se da por el paso de la corriente entre las piezas metálicas a unir.
Soldadura por forja: Es el proceso de soldadura más antiguo. El proceso consiste en el
calentamiento de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plástico y posteriormente por
medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas. En este procedimiento no se utiliza
metal de aporte y la limitación del proceso es que sólo se puede aplicar en piezas pequeñas y
en forma de lámina. La unión se hace del centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse a
como de lugar la oxidación, para esto se utilizan aceites gruesos con un fúndente, por lo regular
se utiliza bórax combinado con sal de amónio.
La clasificación de los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la más sencilla y
general, a continuación se hace una descripción de los procesos de soldadura más utilizados
en los procesos industriales.
Soldadura con gas: Este proceso incluye a todas las soldaduras que emplean un gas
combustible para generar la energía que es necesaria para fundir el material de aporte. Los
combustibles más utilizados son el metano, acetileno y el hidrógeno, los que al combinarse con
el oxígeno como comburente generan las soldaduras autógena y oxhídrica.
La soldadura oxhídrica es producto de la combinación del oxígeno y el hidrógeno en un soplete.
El hidrógeno se obtiene de la electrólisis del agua y la temperatura que se genera en este
proceso es entre 1500 y 2000°C.
La soldadura autógena se logra al combinar al acetileno y al oxígeno en un soplete. Se conoce
como autógena porque con la combinación del combustible y el comburente se tiene autonomía
para ser manejada en diferentes medios. El acetileno se produce al dejar caer terrones de
carburo de calcio en agua, en donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno. Uno
de los mayores problemas del acetileno es que no se puede almacenar a presión por lo que
este gas se puede obtener por medio de generadores de acetileno o bien en cilindros los que
para soportar un poco la presión 1.7 MPa, se les agrega acetona.
Cilindros y reguladores para soldadura oxiacetilénica:
En los sopletes de la soldadura autógena se pueden obtener tres tipos de flama las que son
reductora, neutral y oxidante. De las tres la neutral es la de mayor aplicación. Esta flama, está
balanceada en la cantidad de acetileno y oxígeno que utiliza. La temperatura en su cono
luminoso es de 3500°C, en el cono envolvente alcanza 2100°C y en la punta extrema llega a
1275°C.
En la flama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que genera que entre el cono
luminoso y el envolvente exista un cono de color blanco cuya longitud esta definida por el
exceso de acetileno. Esta flama se utiliza para la soldadura de monel, níquel, ciertas aleaciones
de acero y muchos de los materiales no ferrosos.
La flama oxidante tiene la misma apariencia que la neutral excepto que el cono luminoso es
más corto y el cono envolvente tiene más color, Esta flama se utiliza para la soldadura por
fusión del latón y bronce. Una de las derivaciones de este tipo de flama es la que se utiliza en
los sopletes de corte en los que la oxidación súbita genera el corte de los metales. En los
sopletes de corte se tiene una serie de flamas pequeñas alrededor de un orificio central, por el
que sale un flujo considerable de oxígeno puro que es el que corta el metal.
En algunas ocasiones en la soldadura autógena se utiliza aire como comburente, lo que genera
que la temperatura de esta flama sea menor en un 20% que la que usa oxígeno, por lo que su
uso es limitado a la unión sólo de algunos metales como el plomo. En este tipo de soldadura el
soplete es conocido como mechero Bunsen.
En los procesos de soldadura con gas se pueden incluir aquellos en los que se calientan las
piezas a unir y posteriormente, sin metal de aporte, se presionan con la suficiente fuerza para
que se genere la unión.
Soldadura por resistencia: El principio del funcionamiento de este proceso consiste en hacer
pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir, como
en la unión de los mismos la resistencia es mayor que en sus cuerpos se generará el aumento
de temperatura, aprovechando esta energía y con un poco de presión se logra la unión. La
corriente eléctrica pasa por un transformador en el que se reduce el voltaje de 120 o 240 a 4 o
12 V, y se eleva el amperaje considerablemente para aumentar la temperatura. La soldadura
por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto el estaño, zinc y plomo.
En los procesos de soldadura por resistencia se incluyen los de:
a.
b.
c.
d.
soldadura por puntos
soldadura por resaltes
soldadura por costura
soldadura a tope
En la soldadura por puntos la corriente eléctrica pasa por dos electrodos con punta, debido a la
resistencia del material a unir se logra el calentamiento y con la aplica de presión sobre las
piezas se genera un punto de soldadura. La máquinas soldadoras de puntos pueden ser fijas o
móviles o bien estar acopladas a un robot o brazo mecánico.
Diagrama de una máquina soldadora por puntos
La soldadura por resaltes es un proceso similar al de puntos, sólo que en esta se producen
varios puntos a la vez en cada ocasión que se genera el proceso. Los puntos están
determinados por la posición de un conjunto de puntas que hacen contacto al mismo tiempo.
Este tipo de soldadura se puede observar en la fabricación de malla lac.
Soldadura con resaltes:
La soldadura por costura consiste en el enlace continuo de dos piezas de lámina traslapadas.
La unión se produce por el calentamiento obtenido por la resistencia al paso de la corriente y la
presión constante que se ejerce por dos electrodos circulares. Este proceso de soldadura es
continuo.
Tipos de soldadura:
La soldadura a tope consiste en la unión de dos piezas con la misma sección, éstas se
presionan cuando está pasando por ellas la corriente eléctrica, con lo que se genera calor en la
superficie de contacto. Con la temperatura generada y la presión entre las dos piezas se logra
la unión.
Soldadura por inducción: Esta soldadura se produce al aprovechar el calor generado por la
resistencia que se tiene al flujo de la corriente eléctrica inducida en la piezas a unir. Por lo
regular esta soldadura se logra también con presión. Consiste en la conexión de una bobina a
los metales a unir, y debido a que en la unión de los metales se da más resistencia al paso de
la corriente inducida en esa parte es en la que se genera el calor, lo que con presión genera la
unión de las dos piezas. La soldadura por inducción de alta frecuencia utiliza corrientes con el
rango de 200,000 a 500,000 Hz de frecuencia, los sistemas de soldadura por inducción
normales sólo utilizan frecuencias entre los 400 y 450 Hz.
Soldadura por arco eléctrico: Es el proceso en el que su energía se obtiene por medio del calor
producido por un arco eléctrico que se forma entre la pieza y un electrodo. Por lo regular el
electrodo también sirve de metal de aporte, el que con el arco eléctrico se funde, para que así
pueda ser depositado entre las piezas a unir. La temperatura que se genera en este proceso es
superior a los 5,500°C. La corriente que se utiliza en el proceso puede ser directa o alterna,
utilizándose en la mayoría de las veces la directa, debido a la energía es más constante con lo
que se puede generar un arco estable. Las máquinas para corriente directa se construyen con
capacidades hasta de 1,000 A, con corrientes de 40 a 95 V. Mientras se efectúa la soldadura el
voltaje del arco es de 18 a 40 A.
Para la generación del arco existen los siguientes electrodos:
a. Electrodo de carbón. En la actualidad son poco utilizados, el electrodo se utiliza sólo
como conductor para generar calor, el metal de aporte se agrega por separado.
b. Electrodo metálico. El propio electrodo sirve de metal de aporte al derretirse sobre los
materiales a unir. Se pueden utilizar para estos electrodos máquinas para soldar de
corriente directa o alterna, las segundas constan de transformadores estáticos, lo que
genera bajos mantenimiento e inversión inicial. Existen máquinas de 150, 200, 300, 500,
750 y 1000 A.
c. Electrodos recubiertos. Los electrodos metálicos con un recubrimiento que mejora las
características de la soldadura son los más utilizados en la actualidad, las funciones de
los recubrimientos son las siguientes:
Proporcionan una atmósfera protectora
Proporcionan escoria de características adecuadas para proteger al metal
fundido
o
Facilita la aplicación de sobrecabeza
o
Estabiliza el arco
o
Añade elementos de aleación al metal de la soldadura
o
Desarrolla operaciones de enfriamiento metalúrgico
o
Reduce las salpicaduras del metal
o
Aumenta la eficiencia de deposición
o
Elimina impurezas y óxidos
o
Influye en la profundidad del arco
o
Influye en la formación del cordón
o
Disminuye la velocidad de enfriamiento de la soldadura
o
o
Las composiciones de los recubrimientos de los electrodos pueden ser orgánicas o inorgánicas
y estas substancias se pueden subdividir en las que forman escoria y las que son fundentes.
Algunos de los principales compuestos son:
o
o
o
o
Para la formación de escoria se utilizan SiO2, MnO2 y FeO
Para mejorar el arco se utilizan Na2O, CaO, MgO y TiO2
Desoxidantes: grafito, aluminio, aserrín
Para mejorar el enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y asbestos
o
Para mejorar la aleación y la resistencia de la soldadura: vanadio, cesio, cobalto,
molibdeno, aluminio, circonio, cromo, níquel, manganeso y tungsteno.
Tipos de electrodos: Los electrodos para este tipo de soldadura están sujetos a norma de
calidad, resultados y tipos de uso. La nomenclatura es la siguiente:
E-XX-Y-Z
La E indica que se trata de un electrodo con recubrimiento.
Los dos primeros dígitos XX se utilizan para indicar la resistencia de la soldadura a la tensión,
por ejemplo cuando señalan 60 se refiere a que la resistencia a la tensión es de 60,000 lb/in2.
El tercer dígito Y se refiere a la posición en la que se puede utilizar la soldadura, por ejemplo 1
es para sobre cabeza, 2 horizontal, y 3 vertical.
Por medio del cuarto dígito Z, se especifican características especiales de la soldadura como: si
es para corriente directa, alterna o ambas; si es de alta o baja penetración. En algunas
ocasiones los electrodos tienen letras al final, esto depende de la empresa que los fabricó.
Para mayor información vea la siguiente tabla:
Elemento
E
XX
Y
Z
Letras
Significado
Electrodo para arco eléctrico
Resistencia a la tensión en lb/in2
Posición de aplicación:
1 Cualquier posición
2 Vertical
3 Horizontal
Características de la corriente
0 CC invertida
1 CC y CA sólo invertida
2 CC (directa) y CA
3 CC y CA (directa)
Depende de la marca de los electrodos establece las
aleaciones y las características de penetración
Ejemplo: un electrodo E7013 implica que produce soldadura con 70,000 lb/in2 de resistencia a la
tensión, que se puede utilizar para soldar en cualquier posición (incluso sobre la cabeza) y que
se recomienda la utilización de corriente continua o corriente alterna, ambas de manera
directa.
Intensidad de corriente: El amperaje que se debe aplicar para generar la soldadura es muy
importante, de ello depende que no se pegue el electrodo, que la soldadura fluya entre las dos
piezas o que no se perforen las piezas que se van a unir.
En la siguiente tabla se muestran las cantidades de corriente en amperes que se deben utilizar
de acuerdo al grueso de los electrodos.
Intensidad de corriente aproximada para diferentes diámetros de electrodos
Diámetro del electrodo
(in)
Amperes para
soldadura plana
1/16
3/32
1/8
5/32
3/16
¼
5/16
3/8
25-70
60-100
80-150
125-225
140-240
200-350
250-500
325-650
Amperes para soldadura
vertical y sobre la
cabeza
----75-130
115-160
125-180
170-220
-----
Una recomendación práctica que se utiliza en los talleres para hacer la determinación de la
corriente, sin tener que recurrir a la tabla es la siguiente:
Convierta el diámetro del electrodo de fracciones a decimales, elimine el punto y esa será la
corriente aproximada que debe utilizar con ese electrodo. Por ejemplo, si tiene un electrodo de
1/8 su conversión a decimales será 0.125, al quitarle el punto se obtiene 125, lo que indica que
se deben utilizar mas o menos 125 amperes para que el electrodo funcione bien.
Soldadura por arco con hidrógeno atómico: En un sistema generador de un arco eléctrico en el
que se agrega hidrógeno se liberará calor con mayor intensidad que en un arco común, la
temperatura que se alcanza en este tipo de arco es superior a los 6,000 °C.
soldadura por arco con gas protector: En este proceso la unión se logra por el calor generado
por un arco eléctrico que se genera entre un electrodo y las piezas, pero el electrodo se
encuentra protegido por una copa por la que se inyecta un gas inerte como argón, helio o CO2.
Con lo anterior se genera un arco protegido contra la oxidación y además perfectamente
controlado. Existen dos tipos de soldadura por arco protegido la TIG y la MIG.
La soldadura TIG (tungtein inert gas) es aquella en la que el
electrodo de la máquina es de tungsteno, por lo que el metal de
aporte se debe añadir por separado.
La soldadura MIG (metal inert gas) es la que el electrodo es
de un metal que se utiliza como metal de aporte, por lo que
este sistema es considerado como un proceso de soldadura
continua.
Soldadura por vaciado: Con algunos materiales la unión no se puede hacer por los
procedimientos antes descritos debido a que no fácilmente aceptan los metales de aporte como
sus aleaciones. Para lograr la soldadura de estos metales en algunas ocasiones es necesario
fundir del mismo metal que se va a unir y vaciarlo entre las partes a unir, con ello cuando
solidifica las piezas quedan unidas. A este procedimiento se le conoce como fundición por
vaciado.
Soldadura por fricción: En este proceso la unión se logra por el calor que se genera al girar una
de las piezas a unir en contra de la otra que se encuentra fija, una vez alcanzada la temperatura
adecuada se ejerce presión en las dos piezas y con ello quedan unidas.
Ilustración de un proceso que emplea calor generado por fricción para producir una soldadura
Soldadura por explosión: Esta soldadura también se llama de recubrimiento consiste en la unión
de dos piezas metálicas, por la fuerza que genera el impacto y presión de una explosión sobre
las proximidades a las piezas a unir. En algunas ocasiones, con el fin de proteger a las piezas a
unir, se coloca goma entre una de las superficies a unir y el yunque que genera la presión.
Proceso de unión explosiva mostrando la reacción a alta velocidad que emana del punto de
colisión debido a la presión ascendente
CEMENTOS
Tipos de cemento: 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 Pórtland: es el tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación
del hormigón o concreto.
Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la
semejanza en su aspecto con las rocas encontradas en Portland, una isla del condado de
Dorset.
La fabricación del cemento Portland se da en tres fases: (i) Preparación de la mezcla de las
materias primas; (ii) Producción del clinker; y, (iii) Preparación del cemento.
Las materias primas para la producción del Portland son minerales que contienen:
•
•
•
•
•
óxido de calcio (44%),
óxido de silicio (14,5%),
óxido de aluminio (3,5%),
óxido de hierro (3%) y
óxido de manganeso (1,6%).
La extracción de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar
próximas a la fábrica, con frecuencia los minerales ya tienen la composición deseada, sin
embargo en algunos casos es necesario agregar arcilla o calcáreo, o bien minerales de hierro,
bauxita, u otros minerales residuales de fundiciones.
Esquema de un horno
La mezcla es calentada en un horno especial, constituido de un inmenso cilindro (llamado kiln)
dispuesto horizontalmente con una ligera inclinación, y rodando lentamente. La temperatura
crece a lo largo del cilindro hasta llegar a aproximadamente 1400°C; la temperatura es tal que
hace que los minerales se combinen pero no se fundan o vitrifiquen.
En la sección de temperatura menor, el carbonato de calcio (calcáreo) se separa en óxido de
calcio y dióxido de carbono (CO2). En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona
con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). Se forma también una pequeña
cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y Aluminoferrito de tricalcio (Ca4AlFe). El material
resultante es denominado clinker. El clinker puede ser conservado durante años antes de
proceder a la producción del cemento, con la condición de que no entre en contacto con el
agua.
La energía necesaria para producir el clinker es de aproximadamente 1.700 joules por gramo,
pero a causa de las perdidas de calor el valor es considerablemente más elevado. Esto
comporta una gran demanda de energía para la producción del cemento, y por lo tanto la
liberación de una gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, gas de efecto
invernadero.
Para mejorar las características del producto final al clinker se le agrega aproximadamente el
2 % de yeso y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para
su uso.
El cemento obtenido tiene una composición del tipo:
•
•
•
•
•
•
•
64% óxido de calcio
21% óxido de silicio
5,5% óxido de aluminio
4,5% óxido de hierro
2,4% óxido de magnesio
1,6% sulfatos
1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.
Cuando el cemento Portland es mezclado con el agua, el producto solidifica en algunas horas y
endurece progresivamente durante un período de varias semanas. El endurecimiento inicial es
producido por la reacción del agua, yeso y aluminato tricálcico, formando una estructura
cristalina de calcio-aluminio-hidrato, estringita y monosulfato. El sucesivo endurecimiento y el
desarrollo de fuerzas internas de tensión derivan de la reacción más lenta del agua con el
silicato de tricalcio formando una estructura amorfa llamada calcio-silicato-hidrato. En ambos
casos, las estructuras que se forman envuelven y fijan los granos de los materiales presentes
en la mezcla. Una última reacción produce el gel de silicio (SiO2). Las tres reacciones generan
calor.
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.
La calidad del cemento Portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.
En el 2004, los principales productores mundiales de cemento Portland fueron Lafarge en
Francia, Holcim en Suiza y Cemex en México. Algunos productores de cemento fueron
multados por comportamiento monopólico.
Reacciones de formación del clinker :
1000–1100°C
3CaO+Al2O3→
2CaO+SiO2→
CaO+Fe2O3→ CaOFe2O3
3CaOAl2O3
2CaOSiO2
1100–1200°C
CaOFe2O3+3CaOAl2O3→
1250-1480°C
2CaOSiO2+CaO → 3CaOSiO2
4CaOAl2O3Fe2O3
La composición final será de:
•
•
•
•
51% 3CaOSiO2
26% 2CaOSiO2
11% 3CaOAl2O3
12% 4CaOAl2O3Fe2O3
Reacciones de hidratación:
Las reacciones de hidratación, que forman el proceso de fraguado son:
2(3CaOSiO2)
+
(x+3)H2O
→
3CaO2SiO2xH2O
2(2CaOSiO2)+
(x+1)H2O
→
3CaO2SiO2xH2O
2(3CaOAl2O3)+
(x+8)H2O
→
4CaOAl2O3xH2O
+
3CaOAl2O3
+
12H2O
+
Ca(0H)2
→
4CaOAl2O3Fe2O3 + 7H2O → 3CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2O
+
3Ca(0H)2
+
Ca(0H)2
2CaOAl2O38H2O
4CaOAl2O313H2O
Estas reacciones son todas exotérmicas. La más exotérmica es la hidratación de 3CaOAl2O3,
seguida de la de 3CaOSiO2, y luego 4CaOAl2O3Fe2O3 y finalmente 2CaOSiO2.
Función del yeso:
El yeso, o aljez, es generalmente agregado al clinker para regular el fraguado. Su presencia
hace que el fraguado se concluya aproximadamente en 45 minutos. El yeso reacciona con el
aluminato
tricálcico
para
formar
una
sal
expansiva
llamada
'ettringita'.
3CaOAl2O3 + 3(CaSO42H2O) + 26H2O → 3CaOAl2O33CaSO432H2O
Módulos:
Los módulos son valores característicos de cada cemento o cal, que permiten conocer en qué
relación se encuentran, porcentualmente, los diversos componentes en el producto final. Para el
cemento Portland se tiene:
Módulo hidráulico:
Módulo de silicatos:
Módulo silícico:
Módulo de alúmica:
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: 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 3CaOSiO 2, 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 fundientes
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 férrico. 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 dia 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.
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.
Cemento de fraguado rápido
El cemento de fraguado rápido, también conocido como «cemento romano», 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. 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.
Cemento aluminoso
Artículos principales: cemento aluminoso y aluminosis
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 el
cemento portland es el mejor
Proceso de fabricación
Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados
para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.
El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:
1. Extracción y molienda de la materia prima
2. Homogeneización de la materia prima
3. Producción del Clinker
4. Molienda de cemento.
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, se
aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. 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 clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C. 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 clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.
El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización,
es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.
Almacenamiento del cemento
El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad,
por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy
importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de
las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba
de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de
humedad. Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de
tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para
almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2
meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las
obras, el Contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se
utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área
de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfactorias
Grava
En geología y en construcción se denomina grava a las partículas rocosas de tamaño
comprendido entre 2 y 64 mm, aunque no existe unicidad de criterio para el límite superior.
Pueden ser producidas por el hombre, en cuyo caso suelen 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 haya generado formas redondeadas y se
denominan canto rodado. Existen también casos de gravas naturales que no son cantos
rodados.
Estos áridos son partículas granulares de material pétreo 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.
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:
Granulometría
Partícula
Arcillas
Limos
Arenas
Gravas
Cantos rodados
Bloques
Tamaño
< 0,002 mm
0,002-0,06 mm
0,06-2 mm
2 mm-6 cm
6-25 cm
>25 cm
CONCRETO U HORMIGON
El hormigón, también denominado concreto en algunos países, resulta de la mezcla de uno o
más conglomerantes (generalmente cemento) con áridos (grava, gravilla y arena), agua y,
eventualmente, aditivos y adiciones. El cemento se hidrata en contacto con el agua, iniciándose
complejas reacciones químicas que derivan en el fraguado y endurecimiento de la mezcla,
obteniéndose al final del proceso un material con consistencia pétrea.
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de
compresión. Habitualmente se usa asociado con el acero, recibiendo el nombre de hormigón
armado, comportándose el conjunto muy favorablemente tanto a los esfuerzos de compresión
como a los de tracción. Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen
las dimensiones, el tipo de hormigón y la cantidad y calidad del acero que hay que colocar en
función los esfuerzos que deberá resistir.
Los aditivos se utilizan para modificar las características básicas, existiendo una gran variedad
de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes,
etc. Es un material profusamente utilizado en la construcción.
Etimología: El término hormigón procede de formicō, palabra latina que alude a la cualidad
"moldeable" o de dar "forma". El término concreto también es originario del latín: concretus, que
significa "crecer unidos" o "unir". Su uso en español se transmite por vía de la cultura
anglosajona, como anglicismo, siendo la voz inglesa concrete.
Características físicas
Se indican valores aproximados.
Densidad: en torno a 2350 kg/m3
Resistencia a la compresión: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario.
Existen hormigones especiales de hasta 2000 kg/cm2 (200 MPa).
Resistencia a la tracción: proporcionalmente baja, generalmente despreciable en el calculo
global, del orden de un décimo de la resistencia a la compresión.
Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, en función de la temperatura y la humedad
del ambiente exterior.
Tiempo de endurecimiento: progresivo, en función de la temperatura, humedad y otros
parámetros.
De 24 a 48 horas, la mitad de la resistencia máxima, en una semana 3/4 partes y en 4 semanas
prácticamente la resistencia total.
Hay que resaltar que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues
tienen parecido coeficiente de dilatación, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la
construcción, además el hormigón, recubriéndolo, protege al acero de la oxidación.
Puesta en obra u hormigonado: Antes de su fraguado el hormigón tiene una consistencia
plástica, o fluida, y se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. Para su puesta en obra
se utilizan moldes, denominados encofrados, los cuales se retiran posteriormente,
generalmente; si permanecen, formando parte del conjunto, se denominan "encofrados
perdidos".
Usos corrientes
Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. Sin
embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por
lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy
bajas.
Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero,
conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos
cortantes y de tracción con las barras de acero. Es usual, además, disponer barras de acero
reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares.
Los intentos de compensar las deficiencias del hormigón a tracción y cortante originaron el
desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado.
Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera
deliberada y previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las
técnicas del hormigón pretensado y el hormigón postensado.
Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón,
este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgirían para resistir las
acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas,
resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto
límite elástico, dado que el fenómeno denominado fluencia lenta anularía las ventajas del
pretensado.
Otros tipos de hormigón
Aireado o celular: Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de
reacciones químicas, resultando un hormigón de densidad < 1 (lo cual le permite por ejemplo
flotar)
El termino celular refiere a que en este tipo de hormigón se procura formar celdas o celulas
(burbujas)de gas independientes, aisladas entre si, que luego del fraguado dejan huecos que al
material le proporcionan las varias características especiales de este tipo de hormigon.
Existen distintas técnicas de producción de hormigón celular. Las dos más conocidas son las
del hormigón celular 'autoclavado' (curado en autoclave) y las técnicas de mezclado con
agentes espumigenos o espumas especiales. En el primer caso las burbujas se generan
mediante reacciones químicas que producen gas (utilizando por ejemplo polvo de aluminio
incorporado a la mezcla). En el segundo caso las burbujas suelen ser de aire el cual se atrapa
primero en una espuma que luego se va incorporando a la mezcla. El hormigón celular
'autoclavado', además es 'curado' a alta temperatura y presión, lo cual genera reacciones
químicas adicionales que se traducen en mayor resistencia y menor tiempo de 'curado'.
Los hormigones celulares típicos no contienen áridos granulados. Normalmente contienen
áridos muy finos (arena fina) y/o cenizas y en algunos casos incluso se prescinde de los
mismos (la mezcla básica es cemento y agua)
La densidad, con estas técnicas, puede llegar hasta los 450 kg/m3. No obstante como la
resistencia del material se reduce drásticamente, en la practica se utilizan densidades algo
mayores (cerca de 600 a 800 kg/m3)
Entre las características más destacables e interesantes del hormigón celular se encuentran las
siguientes:
Bajo peso
Facilidad para trabajarlo una vez fraguado (por ejemplo ranurarlo para insertar conductos
hidraúlicos o eléctricos)
Excelente aislamiento térmico.
Frecuentemente es utilizado para rellenos en los que no se requiere alta resistencia a la
compresion; también para prefabricados (bloques o losetas) con los que luego se construyen
paredes, tabiques y techos.
Traslúcido: Existe un hormigón traslúcido, obtenido por mezcla con plástico o fibra de vidrio. Un
modelo a pequeña escala de una capilla con paredes de hormigón traslúcido ha sido
desarrollado por Will Wittig. Algunas de sus propiedades son:
Conducen electricidad, además de ser más resistentes y ligeros que los cementos
convencionales.
El hormigón (concreto) translúcido tiene un peso volumétrico máximo de 2.100 kg/m3 y el gris de
1.950 kg/m3, cifras menores a los 2.500 kg/m3, que es el peso de los cementos comerciales.
Permitirá, en el futuro, la construcción de edificios con muros y techos por los cuales puede
penetrar la luz.
Microhormigón: Es un hormigón de altas prestaciones en los cuales las partículas del árido no
superan los 10 mm. Se utiliza para la fabricación de tejas de hormigón y otros materiales.
Adquieren 90 por ciento de su resistencia final en menos de siete días, lo cual permitiría un
ahorro significativo en la industria de la construcción, pues el tiempo para levantar una
edificación disminuiría casi el 60 por ciento.
Permeable: Es un hormigón que utiliza áridos de gran tamaño, lo cual permite que una vez
colocado queden huecos entre la pasta y las piedras. Por estos espacios puede escurrir el agua
u otros líquidos. Su desarrollo aún está en fase experimental, pero se proyecta su utilización en
estacionamientos y pavimentos.
Ciclópeo: El hormigón (concreto) ciclópeo está constituido por una mezcla de hormigón con una
resistencia última a la compresión de 175 kg/cm2 a los 28 días, a la cual se le agregará hasta el
35% de piedra. Es utilizado principalmente para muros de contención, cimientos 'corridos' y
sobrecimientos.
De alta densidad: Los hormigones convencionales tienen una densidad aproximada de entre
2200 y 2500 kg/m3. Se denomina hormigón de alta densidad, u hormigón pesado, a aquellos
hormigones con una densidad superior a la habitual. Estos hormigones, capaces de alcanzar
densidades de más de 6000 kg/m3, están fabricados con áridos de densidades superiores a los
habituales (normalmente barita, magnetita, hematita...) El hormigón pesado se ha utilizado
generalmente para blindar estructuras y proteger frente a la radiación, en centrales nucleares,
salas de radiología de hospitales, aceleradores de partículas, etc.
Especificaciones usuales
Especificaciones para hormigón in situ:
Se denomina hormigón in situ al que se emplea en obra antes del fraguado: fresco. El tipo de
hormigón que se coloca en obra está previamente diseñado en el proyecto, y es
responsabilidad del ejecutor del hormigonado cumplir las especificaciones fijadas.
Paralelamente a la ejecución un laboratorio homologado controla que los hormigones que se
emplean cumplen las especificaciones requeridas. El ensayo más conocido es la rotura de
probetas cilíndricas donde se mide la tensión que alcanza en rotura. En España, por ley, la
normativa que regula los tipos de hormigones, el proceso de fabricación y la puesta en obra es
la Instrucción Española del Hormigón Estructural, denominada EHE.
Especificaciones para hormigón premezclado:
El hormigón puede ser mezclado en mezcladoras portátiles llevadas a pie de obra pero,
generalmente, será premezclado en fábricas de producción de hormigón. El hormigón
premezclado puede ser:
Pesado y mezclado en una planta central y entregado en obra en camiones de transporte no
mezcladores.
Pesado en una planta central y mezclado en el camión mezclador, en tránsito o después de
llegar a la obra.
Parcialmente mezclado en la planta con el mezclado completo en un camión mezclador en ruta
al sitio de la obra, llamados hormigoneras. La planta central puede estar localizada en el sitio de
la obra.
La planta de pesado y mezclado debe ser inspeccionada para verificar las condiciones e
idoneidad de las instalaciones de almacenaje de materiales, precisión y confiabilidad de los
equipos de pesado, condiciones de los equipos de mezclado y los procedimientos apropiados
de mezclado.
Especificaciones para los materiales del hormigón:
Los materiales, incluyendo el cemento, la arena, el agregado grueso y el agua, deben ser
inspeccionados para que cumplan con las especificaciones y práctica aceptadas.
Tipo de cemento: debe ser del tipo especificado en el proyecto, o el permitido con la aprobación
del arquitecto o ingeniero responsable de la obra. Los certificados del molino deben ser
proporcionados para mostrar que el cemento está de acuerdo con los requerimientos de las
Normas (ASTM C150 en Colombia), de las Especificaciones Estándar para Cemento Pórtland.
El cemento tipo IV no debe ser usado en cimientos de hormigón. Cementos Tipo III o menores,
pueden ser permitidos para pruebas de cimientos vaciados en sitio para ganar una resistencia
rápida. Cementos Tipo II y Tipo V pueden ser especificados para exposición a sulfatos.
Cementos remanentes: en la tolva de almacenaje no más de 6 meses; almacenados en bolsas
por más de 3 meses deben ser examinados antes de usarse para asegurarse que reúne los
requerimientos de ASTM 150. El cemento no debe ser usado directamente del molino si aún
está caliente. Se le debe permitir al cemento que se enfríe antes de usarlo para reducir la
posible ocurrencia de hidrataciones falsas.
El cemento debe ser inspeccionado en busca de grumos causados por la humedad. Las bolsas
de cemento deben ser inspeccionadas en busca de rasgaduras, perforaciones u otros defectos.
Si el cemento va a ser agregado por bolsas, el peso de las bolsas debe ser revisado por lotes y
la variación no debe ser mayor de un 3 %.
Arena: Debe ser mezclada con áridos sulfurosos como la arcilla, bien graduada a escala y libre
de limo, arcilla o materiales inorgánicos. La gravedad específica o módulo de finura puede ser
especificada para mezclas especiales tales como hormigones de agregado grueso reducido u
hormigones aligerados con material margosos tipo cerámico. En otra serie de casos se puede
observar una granulometría bien diferenciada a través de microscopios ultragénicos sensibles a
la radiación ultravioletas que no afecta a este tipo de materiales.
Agregado grueso: las especificaciones pueden permitir grava o piedra triturada. El uso de roca
triturada requiere más cemento y arena para trabajabilidad comparables. Inclusores de aire
también mejoran la trabajabilidad. Agregados ligeros no son recomendados. Agregados
reactivos al álcali o agregados de areniscas, chertas y rocas arcillosas o micáceas no deben ser
permitidas. Los agregados no deben estar cubiertos de limo, arcilla o material orgánico y sales
químicas. La gravedad específica del agregado grueso debe estar especificada y también debe
estar bien graduada con un máximo de tamaño ¾ de pulgada (19,05 mm) y con las cantidades
de agregado menores de 3/16 (4,76 mm) distribuidas uniformemente y dentro del 3 %.
Agua: Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. No debe contener impurezas
que puedan afectar la calidad del hormigón. No debe tener ningún tipo de sabor o contener limo
u otras materias orgánicas en suspensión. Aguas muy duras pueden contener elevados
concentraciones de sulfatos. Pozos de agua de regiones áridas pueden contener sales
disueltas dañinas. Si es cuestionable, el agua debe ser químicamente analizada.
Otras especificaciones usuales
Tiempo transcurrido:
Ensayo de consistencia o asentamiento por el método del Cono de Abrams.
Para temperaturas normales, el tiempo total desde el inicio de mezclado para descargar no
debe exceder 1,5 h y debe ser reducido en tanto aumente la temperatura. La mezcla debe ser
descargada antes de 300 revoluciones del tambor.
Asentamiento (Revenimiento): La prueba de asentamiento debe ser hecha en cada vaciado, de
acuerdo con las normas de control de calidad, cuanto más estricto es el control de calidad
mayor será el muestreo.
Retemperado: La adición de agua a la mezcla de hormigón para compensar la pérdida de
asentamiento resultante de la demora en la entrega o vaciado no se permitirá bajo ningún
criterio.
Clasificación del hormigón: El hormigón, o concreto, se clasificará con base en su resistencia
nominal a la compresión, en kg/cm2 (o N/mm2), a los 28 días. Por resistencia nominal a la
compresión se entiende la resistencia mínima a la compresión de por lo menos el 95% de las
muestras sometidas a pruebas. Estas pruebas se ejecutarán con hormigón introducido en
moldes cilíndricos de ensayo de 15 cm de diámetro por 30 cm de alto. Todo hormigón, o
concreto, deberá tener una resistencia a los 28 días no menor a las indicadas en los planos o a
lo especificado detalladamente para cada una de las estructuras. La resistencia mínima a la
compresión a los 7 días no deberá ser menor de 70% del valor especificado para los 28 días.
La tolerancia máxima de la resistencia en cilindros aislados no será menor de 10
ACERO
El principal producto siderúrgico es el acero, siendo aproximadamente el 90% de la producción
acero al carbono y el 10%, acero aleado. Por lo tanto, el material metálico más importante para
la
industria
es
el
acero
al
carbono.
El acero al carbono es una aleación de composición química compleja. Además de hierro, cuyo
contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay en él muchos elementos cuya presencia se
debe a los procesos de su producción (manganeso y silicio), a la dificultad de excluirlos
totalmente del metal (azufre, fósforo, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno) o a circunstancias
casuales
(cromo,
níquel,
cobre
y
otros).
El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa
el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.
Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus propiedades y utilización, en tres grandes
grupos: aceros de construcción, aceros de herramientas y aceros inoxidables. volver
ACEROS DE CONSTRUCCIÓN.
Son los aceros que se utilizan para la fabricación de piezas, órganos o elementos de maquinas,
motores, instalaciones, carriles, vehículos, etc.
1. Aceros al carbono que se usan en bruto de laminación para construcciones metálicas y para
piezas
de
maquinaria
en
general.
2. Aceros de baja aleación y alto límite elástico para grandes construcciones metálicas,
puentes,
torres
etc.
3. Aceros de fácil mecanización en tornos automáticos.
Los aceros de construcción generalmente se emplean para la fabricación de piezas, órganos o
elementos de maquinas y de construcción de instalaciones. En ellos son fundamentales ciertas
propiedades de orden mecánico, como la resistencia a la tracción, tenacidad, resistencia a la
fatiga y alargamiento
Aceros ordinarios al carbono que se usan en bruto de forja o laminación.
Se incluyen los aceros cuyas propiedades dependen principalmente del porcentaje de carbono
que contienen. Se emplean en grandes cantidades para la construcción de estructuras
metálicas de edificios, para elementos y piezas de maquinaria, motores, ferrocarriles, etc., y su
contenido de carbono suele variar desde 0.03 a 0.70%. Ademas siempre contienen pequeñas
cantidades de manganeso y silicio que se emplean como elementos auxiliares en los procesos
de fabricación, fósforo y azufre que son impurezas perjudiciales que provienen de las materias
primas (lingotes, chatarra, combustibles y minerales).
En
general
los
aceros
Mn < 0.90%, Si < 0.50%, P < 0.10%, S < 0.10%
ordinarios
contienen:
De acuerdo con las propiedades mecánicas, se establecen una serie de grupos de aceros
ordenados
por
su
resistencia
a
la
tracción.
Cuando se desean resistencias de 38 a 55 Kg/mm2 se emplean aceros en bruto de forja o
laminación. Para resistencias de 55 a 80 Kg/mm2 se emplean unas veces los aceros al carbono
en bruto de forja y laminación, y otras veces se emplean los aceros al carbono tratados
(templados y revenidos), para resistencias superiores a 80 Kg/mm2 se suelen emplear aceros
tratados. volver
ACEROS DE BAJO CONTENIDO DE CARBONO
Estos aceros contienen menos del 0.25% C, no adquieren dureza sensible con un temple.
Su resistencia media en estado normalizado varia de 35 a 53 Kg/mm2 y los alargamientos de
33 a 23%. Teniendo en cuenta sus características, se suelen agrupar en tres clases:
Denominación
Características
R
(Kg/mm2)
A%
Semidulces, Dulces, Extradulces 5045 <40 2528>30 0.200.15<0.08
R:
A: alargamiento
resistencia
a
aproximadas
Carbono%
la
tracción
Con estos aceros de 0.06 a 0.25% de carbono, se fabrican los puentes de ferrocarril, las
grandes estructuras de las estaciones, las columnas metálicas de las lineas eléctricas, los
cascos de los buques, las estructuras de las casas, las carrocerías de los automóviles, los tubos
de las bicicletas, los clavos, los alfileres, las cerraduras de las puertas, los asientos de las
clases y muchos objetos más que utilizamos diariamente. En la mayoría de los casos se utiliza
el acero tal como viene de las acerías, sin darle ningún tratamiento térmico especial.
aceros semiduros forjados o laminados para la construcción de piezas de maquinaria en
general.
Los aceros ordinarios de contenido en carbono comprendido entre 0.25 y 0.70% de C que se
emplean en estado bruto de forja o laminación se suelen emplear para piezas de maquinaria en
general
Aceros de 0.30% de C. Ejes para vagones, ruedas, piezas de maquinaria, etc. (R=57 Kg/mm2,
A
=
23%)
Aceros de 0.40% e C. Elementos de maquinas y motores, alambres para cables, ejes para
locomotoras,
etc.
(R
=
65
Kg/mm2,
A
=
19%)
Aceros de 0.50% de C. Bandejas, alambres, flejes, herramientas agrícolas forjadas etc. (R = 74
Kg/mm2,
A=17%).
Aceros de 0.60% de C. Para fleje duro, alambre, herramientas para agricultura, etc. (R = 82
Kg/mm2, A = 15%).
Influencia de elementos extraños en las características mecánicas de los aceros de bajo
contenido en carbono.
La presencia de fósforo y azufre, salvo en muy pocas ocasiones, es perjudicial para la calidad
de los aceros, procurándose eliminar esos elementos en los procesos de fabricación. En
general se recomienda que en los aceros ordinarios el contenido de cada uno de esos
elementos no pase del 0.06%, y en los aceros de calidad se suele exigir porcentajes de fósforo
y azufre inferiores a 0.03%.
El azufre cuando se presenta como sulfuro de hierro, provoca durante los procesos de forja o
laminación del acero poca resistencia y a veces se agrieta por iniciarse la fusión de éste, que se
encuentra en el acero en forma de retícula en la microestructura del acero. Por el contrario
cuando aparece como sulfuro de manganeso, tiene una temperatura de fusión muy elevada, y
no da paso a la fragilidad en caliente; en ambos casos el alargamiento y la resistencia del acero
queda muy disminuido.
El fósforo se encuentra siempre disuelto en los granos de ferrita a los que comunica gran
fragilidad
Estrobos: amarres hechos con cable de acero y utilizados como herramienta de carga, amarre o
manipulación. Su conformacion viene dada por el doblado de las puntas hacia el cable, donde
es asegurada (tejida o encasquillada), quedando el “ojo” que permite hacer las maniobras de
carga.
Eslingas: son correas utilizadas para izar, halar o cargar materiales. Se fabrican en espesor de
3/16” y carga nominal de 9800 lb/pg2. resisten temperaturas de hasta 90 °C. mínima elongación
y superficie suave que no marque los materiales cargados.
MONTACARGAS
De Mesa, plataformas de tijeras
Poliplastos, electrico o hidraulico(plataforma elevadora)
Apilador (traspaleta, muleto o gato móvil hidráulico)
Apilador (traspaleta, muleto o gato movil de tijera)
Puente grua
polipasto manual de cadena polipasto eléctrico de carro
Plumas
GUAYA: cable metálico. Normalmente componente de un sistema y por el que se transmite
una acción de fuerza (halar)
GAVIONES: En ingeniería, los gaviones son contenedores de piedras retenidas con malla de
alambre. Se colocan a pie de obra desarmados y, una vez en su sitio, se rellenan con piedras
del lugar.
CUNETA: Zanja al lado del camino o carretera destinada a recibir aguas pluviales.
CÓDIGO DE RUTA: identificación simplificada de una vía del Sistema Nacional de Carreteras.
DERECHO DE VÍA: la faja de dominio o derecho de vía comprende el área de terreno en que
se encuentra la carretera y sus obras complementarias, los servicios y zonas de seguridad para
los usuarios y las previsiones para futuras obras de ensanche y mejoramiento.
Terreno propiedad del Estado ubicada contra líneas de propiedad, para uso exclusivo de la vía
pública y sus servicios.
INGENIERÍA DE DETALLE: La ingeniería de detalle es la encargada de describir cantidades,
descripción y ubicación de los elementos de cada proyecto. Cada proyecto requiere de un
levantamiento en campo, el cual nos ofrece la información necesaria para determinar como se
va a realizar cada detalle que hace parte de un sistema a implementar. Así la ingeniería de
detalle logra interpretar lo que seria en un inicio los costos y los requerimientos en tiempo que
se pueden llegar a requerir, los cuales se interpretan en estadísticas obtenidas en una base de
datos de los elementos, que unidos a tiempos, se obtiene un cronograma de trabajo requerido
para cumplir hitos y determinar costos de ejecución. Los planos, el conexionado, la tabla de
cables, la tabla de elementos, el cronograma son algunos elementos que son parte de esta
labor. Los cuales serán corregidos al finalizar cada proyecto.
Opcional, contexto de la Ingeniería de detalle:
Ingeniería
básica.
FASE
DE
CONCEPTUALIZACIÓN:
Plan o resumen que resulta de los trabajos preliminares y selección de la
mejor opción y la mejora en la precisión de los estimados de costos, que
son necesarios para desarrollar la fase de planificación del proyecto de
una edificación y solicitar los fondos para ejecutar las actividades que
permitan obtener el estimado de costo clase II.
FASE
DE
DEFINICIÓN
(Ingeniería
Básica):
Es desarrollar en detalles el alcance y los planes de ejecución de opción seleccionada para
permitir la consecución de fondos u obtener el financiamiento requerido para ejecutar del
proyecto y preparar la documentación que sirva de base para la ingeniería de detalle y la
contratación de la ejecución del proyecto.
FASE
DE
IMPLANTACIÓN
(Ingeniería
de
Detalle)
La fase de implantación contempla realizar una revisión de la ingeniería básica, a fin de adecuar
y actualizar el proyecto a posibles nuevas exigencias, redimensionamientos, cambios en el
entorno, nuevas políticas oficiales (ambiente) e incluso nuevos objetivos del proyecto.
CÓMPUTOS
MÉTRICOS:
Consolidación de cantidades de equipos y materiales de obras, asociados a un proyecto en
particular, los cuales sirven de base a la preparación del paquete de contratación para la
construcción.
ESPECIFICACIONES
TÉCNICAS:
Documento que establece las características de un producto o servicio, tales como niveles de
calidad, rendimiento, seguridad, dimensiones. Puede incluir también terminología, símbolos,
métodos de ensayo, embalaje, requisitos de marcado o rotulado. La especificación técnica
puede adoptar la forma de un código de practicas que es documento que describe prácticas
recomendadas para el diseño, fabricación, instalación, mantenimiento, o uso de equipos,
instalaciones, estructuras o productos.
PIG: Pipeline Inspection Gauge. También llamados chanchos, marranos o raspadores,
son elementos enviados para hacer limpieza dentro de un ducto ya sea en el cambio de
elemento transportado, para asegurar regularidad de la geometría o para eliminar cojines o
asentamientos de un fluido indeseado.