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Conocimiento y estudio de materiales (página 4)

Enviado por Gustavo Belizan



Partes: 1, 2, 3, 4


  • MÉTODOS:

Cubrir la superficie con arpilleras mojadas

Emplear Agentes de Curado: gomas, resinas.... impermeables que impiden la evaporación

PROCEDIMIENTOS MÁS USUALES:

POR RECUBRIMIENTO Þ en zonas cálidas. Consiste en tapar el hormigón con polietileno

 

POR HUMEDAD Þ regarlo con H2O Þ simple, pero asegura estabilidad volumétrica y resistencia del hormigón. Lo ideal es prolongarlo los 28 días.

Problema: en clima cálido y seco Þ ¿CUÁNDO REGAR?

SI HIELA Þ FRAGUADO 

POR VAPOR Þ A 50 – 70º C Þ de 8 a 24 horas (periodo de cura)

Si es rentable la rapidez de ejecución

También en prefabricación, pero Tª 70 – 90º C

Acelera endurecimiento  se consigue en 3 días lo que en condiciones normales se consigue a los 28

POR TEMPERATURA  calentarlo por encima del aire que lo rodea. Se emplea en prefabricación

EFECTO DE LA Tª EN EL HORMIGÓN

EN VERANO

 Velocidad de hidratación del cemento Þ ¯¯ trabajabilidad

Evaporación H2O

EN INVIERNO

 Velocidad de la hidratación del cemento  tarda + en llegar a la resistencia característica

Si hay congelación de H2O de amasado Þ ­­ volumen Þ rotura

HORMIGONADO EN TIEMPO FRÍO

  1. Calentar H2O de amasado (< 40º C)

    Frío no excesivo Þ tiempo adicional al previsto para el fraguado

  2. Tª DEL AIRE > 0º C

    El hielo destruye el hormigón Þ desecharlo

    Si hay riesgo de haladas  a 50 Kp/cm2 el hormigón aguanta el hielo

  3. H2O DE AMASADO SE CONGELA EN LA MASA AL PRINCIPIO DEL ENDURECIMIENTO:
  4. H2O DE AMASADO SE HIELA ANTES DE QUE EMPIECE EL FRAGUADO:

No existe fraguado Þ calentar ambiente y masa

HORMIGONADO EN TIEMPO CALUROSO

Especialmente problemático con  Tª y aire seco  SE ACELERA EL FRAGUADO  hay que controlar que no se produzca antes de finalizar el vertido

Si se espera que la Tª de la masa > 24º C Þ hormigonar al caer la tarde

HORMIGONAR SI Tª > 40º C

Mojar encofrados

Curar por regado (u otros medios) con precaución de no lavar componentes

Si H2O de regado está mucho más fría que el hormigón  FISURAS

 

Encofrado del hormigón

Los encofrados son realmente moldes que se llevan a cabo con tablas o chapas de metal, rellenando un armazón previamente preparado con estas chapas con hormigón.
Una vez fraguado este, se desmonta el armazón y queda un bloque compacto al que se da el nombre de hormigón armado.

Las técnicas de encofrado permiten dar diversas formas al hormigón, como escalones, suelos, pilares, vigas etc.

 

Para el desencofrado, considerando el cemento Pórtland normal:

  • Encofrados laterales de vigas, muros y columnas: 3 días
  • Encofrados laterales de losas, dejando puntales : 3 días
  • Túneles y conductos circulares: 3 días
  • Fondo de vigas, dejando puntales: 14 días
  • Fondo de losas, dejando puntales: 14 días
  • Remoción de puntales de seguridad: 21 días

Aditivos del hormigón

Son los que le confieren al hormigón ciertas cualidades especiales.

Los aditivos se deben agregar siempre en forma liquida al agua y deben dosificarse en forma rigurosa, ya que cantidades en menos no lograran el efecto deseado y cantidades mayores pueden ser perjudiciales.

Los aditivos usados utilizados en nuestro país son:

  • Plastificantes o fluidificantes (reducen el contenido de agua).

Se aplica cuando se tiene un hormigón con agregados de arenas trituradas, para mejorar su trabajabilidad.

  • Retardadores de frag・

Se pueden utilizar cuando halla la posibilidad de un transporte prolongado del hormigón fresco; adaptación del hormigón fresco a las deformaciones de los encofrados en estructuras de grandes luces; eliminación de juntas de trabajo en estructuras de grandes dimensiones, que deben mantenerse monolíticas.

  • Aceleradores de endurecimiento.

Se justifica su uso cuando exista la posibilidad r疳ida de estructuras o pavimentos nuevos o reparados.

  • Incorporadores de aire.

Mejora el comportamiento del hormig ante los efectos alternativos del congelamiento y deshielo, tanto en el hormig fresco como en el endurecido.

Ensayos

Dijimos que la consistencia es el grado de fluidez del hormigón fresco. Para medir este parámetro existen varios métodos, los más usuales son:

  • Tronco de cono de Abrams
  • Semiesfera de Kelly
  • Mesa de Graf
  • Consistometro de Ve-Be

Adobes

El adobe es un ladrillo de barro sin cocer. Es el material mas usado en construcciones rurales así como en viviendas económicas. La tierra con que se hace debe estar limpia de piedras y con la menor cantidad posible de arena, ya que este elemento lo hace muy quebradizo.

Con los adobes de hacen muros, bardas y pilastras. Son muy útiles en zonas áridas y calurosas, aunque también pueden usarse en lugares lluviosos colocándose sobre bases de piedra para protegerlos de la humedad del suelo.

Preparación

El amasado del barro se puede hacer con palas o azadones o con los pies. Hay que dejar descansar el barro dos días antes de verterlo en el molde de adobes. La tierra negra o de cultivo no es buena para la fabricación de adobes.

Para su secado son colocados de canto, este proceso requiere alrededor de 3 semanas, al cabo de las cuales resisten una compresión de 19 a 15 kg por centímetro cuadrado.

Unidad B4

Ladrillo

Un ladrillo es una pieza cerámica, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillosa, cuya dimensiones suelen rondar 24 x 11,5 x 6 cm. Se emplea en albañilería para la ejecución de fábricas de ladrillo, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc. Se estima que los primeros ladrillos fueron creados alrededor del 6.000 a.C.

El ladrillo es la versión irreversible del adobe, producto de la cocción a altas temperaturas.

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).

Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizón o, más exactamente, dos tizones más una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el contrario, puede no estar modulado.

Existen diferentes formatos de ladrillos, por lo general de un tamaño que permita manejarlo con una mano. En particular, destaca el formato métrico, en el que las dimensiones son 24 x 11,5 x 5,25 cm (nótese que cada dimensión es dos veces la inmediatamente menor más 1 cm de junta).

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. Muy popular para la ejecución de fachadas de ladrillo visto.
  • 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 Hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la testa, que reducen el volumen de cerámica empleado en ellos. Son los que se usan para tabiquería que no vaya a sufrir cargas especiales. Pueden ser de varios tipos:
  • Rasilla: Su Grueso y su Soga son mucho mayores que su Tizón. Sus dimensiones habituales son 24x11.5x2.5
  • Ladrillo Hueco Simple: Posee una hilera de perforaciones en la testa.
  • Ladrillo Hueco Doble: Posee dos hileras de perforaciones en la testa.

Usos

Los ladrillos son utilizados en construcción en cerramientos, fachadas y particiones.

Se utiliza principalmente para construir muros o tabiques. Aunque se pueden colocar a hueso, lo habitual es que se reciban con mortero. La disposición de los ladrillos en el muro se conoce como aparejo, existiendo gran variedad de ellos.

Aparejos

Aparejo es la ley de traba o disposición de los ladrillos en un muro, estipulando desde las dimensiones del muro hasta los encuentros y los , de manera que el muro suba de forma homogénea en toda la altura del edificio.

Algunos tipos de aparejo son los siguientes:

Aparejo a sogas: Los costados del muro se forman por las sogas del ladrillo, tiene un espesor de medio pie (el tizón) y es muy utilizado para fachadas de ladrillo cara vista.

 

  • Aparejo a tizones o a la española: En este caso los tizones forman los costados del muro y su espesor es de 1 pie (la soga). Muy utilizado en muros que soportan cargas estructurales (portantes).

 

  • Aparejo inglés: En este caso se alternan hiladas en sogas y en tizones, dando un espesor de 1 pie (la soga). Se emplea mucho para muros portantes en fachadas de ladrillo cara vista. Su traba es mejor que el muro a tizones pero su puesta en obra es más complicada y requiere mano de obra más experimentada.

  • Aparejo en panderete: Es el empleado para la ejecución de tabiques, su espesor es el del grueso de la pieza y no está preparado para absorber cargas excepto su propio peso.
  • Aparejo palomero: Es como el aparejo en panderete pero dejando huecos entre las piezas horizontales. Se emplea en aquellos tabiques provisionales que deben dejar ventilar la estancia y en un determinado tipo de estructura de cubierta.

 

Ladrillos refractarios

Los ladrillos refractarios, son los fabricados con arcilla que contengan un alto porcentaje de alúmina y un bajo porcentaje de óxidos. Resisten temperaturas hasta de 1580 grados centígrados, por eso son utilizados para la construcción de hornos.

 

Composición

El ladrillo macizo se compone de materias primas, cemento y agua

MATERIAS PRIMAS, la tierra bruta, extraída a proximidad de la explotación.
Vulgarmente llamada tierra, pero para ser más precisos, diremos, que empleamos el subsuelo virgen, bruto, sin tratamiento previo. Esta materia prima, que no deberá contener mas de 2 % de arcilla, se criba y se mezcla con el cemento, después la masa se humidifica, si fuese necesario y se comprime en nuestra HYPERLINK "http://es-brickabrick.doc/" Máquina

CEMENTO, , aglutinante hidráulico tipo Pórtland, calidad CPJ 350 o superior. El cemento se mezcla con la tierra cribada por dosis, a cada preparación de la masa.

AGUA se utilizará la cantidad necesaria, para obtener el punto de hidratación suficiente, para el cemento dependiendo de la humedad propia, que contengan las materias primas.

Fabricación de los ladrillos

Desde los tiempos más antiguos, el ladrillo ocupa, un lugar preferente frente a las construcciones.

El color del ladrillo depende de la proporción de óxido de hierro que contienen las arcillas y de la temperatura de cocción y la calidad se basa en la elección de la tierra.

Para fabricar los ladrillos se comienza por extraer la tierra o arcilla, que puede ser con palas o picos (manual), o con máquinas (mecánica). Si ésta esta demasiado sucia, se procede a la levigación, para separar las impurezas.

Luego que se extrae, se corrige, se mezcla y se amasa con agua, en un tanque circular, para luego llevarla a los moldes, donde se les da la forma que se desea, en la gradilla; de ahí, se sacan para el desecado, que consiste en colocar los ladrillos en un lugar de amplia ventilación, protegidos del agua y del sol, con la finalidad de que pierdan el agua que obtuvieron en el amasado, antes de entrar en el horno, para así evitar una evaporación brusca, que traería como consecuencias grietas, roturas o deformaciones. También se usan las máquinas de desecado, las cuales son más factibles y económicas, ya que éste resulta más rápido, más uniforme y perfecto, dando como resultado un producto de mejor calidad.

Por último se pasa a la cocción, que es lo que le da resistencia a los ladrillos. Esta se realiza en hornos, que pueden ser de varios tipos: Los de hormiguero, son los que se forman de los mismos ladrillos que se van a cocer. Los intermitentes, que se usan muy poco por su escaso rendimiento. Y los Hoffman, que son los más modernos y representan un avance en cuanto a cocción se refiere, los antiguos eran de forma circular y los modernos son de forma ovalada.

En los lugares donde no abunda la arcilla, los ladrillos se fabrican con cal y escorias, o yeso, de piedra pómez y cal, de cemento y arena, etc.

Por razones de aislamiento o por economía de material, se fabrican los ladrillos huecos, que en estos al moldearlos, se dejan huecos rectangulares. Son muy usados en la construcción de pisos, intercambiando filas de ladrillo y viguetas delgadas de concreto armado.

Según el lugar del horno en que se realice la cocción, los ladrillos adquieren diversos tonos: los de la parte superior son más claros y propensos a desmoronarse, los que se hayan en el medio tienen igual defecto y absorben humedad y los de abajo suelen estar bien cocidos, pero a veces presentan manchas más claras y otras coloreadas, el que ha recibido una cocción a punto tiene la dureza deseada y el color encendido; los ladrillos que se queman, por exceso de calor, se presentan apegotados, retorcidos, de color negruzco y se emplean para molerlos o para relleno.

Tejas

Las tejas son el material más empleado en las cubiertas gracias a su permeabilidad y estanqueidad al aire y al agua de lluvia

Las tejas son el material más utilizado en las cubiertas de los edificios residenciales. Aunque en general están compuestas de cerámica, también se fabrican tejas de pizarra y de hormigón, más empleadas en cubiertas planas y en lugares donde las condiciones climatológicas son más severas. Los avances en su producción han permitido que hoy día las tejas tengan diferentes formas, texturas y colores que, además de garantizar un correcto estado del tejado, lo embellecen. Aunque sus ventajas son múltiples, la principal característica que presentan es la estanqueidad al aire y al agua de lluvia, además de una gran resistencia al fuego y permeabilidad, que permite el paso del vapor de agua y evita la condensación. En cuanto a su colocación, se suelen emplear rastreles o mortero (mezcla de cemento, cal y arena), aunque también se puede recurrir a la colocación en seco con clavos o grapas y al uso de siliconas y adhesivos, más limpios y exactos.

El uso de las tejas para recubrir las cubiertas de los edificios residenciales es tan frecuente que "es el material más usado por excelencia. Es el material más utilizado, respondiendo perfectamente a las necesidades técnicas y económicas exigidas. Además, su gran versatilidad contribuye a la obtención de tejas con formas diversas y tanto la adición de aditivos como la aplicación de tratamientos superficiales permiten obtener diferentes coloraciones y acabados

 

Las baldosas

Son ladrillos delgados, pulimentados, finos y duros que sirven para pavimentar patios, aceras y azoteas o recubrir techos.

Se fabrican con arcilla más puras y de tratamiento más delicado, a excepción de esto el proceso es igual al ladrillo.

Muchas veces se les aplica barniz o esmalte y se deja una cara áspera, con el fin de lograr mejor adherencia con los morteros.

Las baldosas de barro cocido, en los siglos X y XI, se adornaban con dibujos geométricos, heráldicos o históricos.

Generalmente son cuadradas, rectangulares o hexagonales.

Los tubos

Pieza hueca, generalmente cilíndrica y abierta por ambos extremos, que se utiliza como medio de conducción o de productos pulverolentos.

Fabricados del arcilla, por el mismo proceso que el ladrillo, que son vitrificados para la conducción del agua, con el objetivo de obtener mejor impermeabilidad. Se aplican generalmente en aguas negras, aunque estos han sido sustituidos por los de PVC.

Para la conducción de gases es relegada a la ventilación de los aparatos sanitarios y salida de humo.

Además de estas funciones y usos, se fabrican piezas especiales con los tubos cerámicos, como son: codos, reducciones, tubos en forma T y en forma Y.

Los adobes

Bloques de barro, cuyas dimensiones varían según su uso, y que suelen contener cierta cantidad de paja, heno, estiércol o cal, materias que ayudan a la cohesión de la mezcla.

Su preparación es muy parecida a la del ladrillo, aunque no se mete a cocimiento y la elección de la tierra no tiene tantas exigencias en cuanto a calidad.

La pasta se prepara en una alberca y luego de agregarle la paja y los otros ingredientes, se amasa bien. Cuando tiene la debida consistencia, se vierte en gradillas o moldes de la forma requerida y se deja secar. Luego de esto, se sacan los adobes de los moldes y se ponen al sol, hasta que la sequedad llegue a su grado máximo.

Muchos expertos, aconsejan no usarlos hasta largo tiempo después de fabricados, pero siempre son muy inferiores al ladrillo en cuanto a la resistencia que ofrecen a las lluvias.

Este solo se usa en obras sencillas y menores, como por ejemplo: chozas, cabañas, tapias, cercas, galpones, cercas, etc.

En la antigüedad tuvo un uso muy difundido entre babilonios, egipcios y griegos.

Los azulejos

Son ladrillos pequeños, vidreados y de varios colores, llevando en una cara esmalte y en la otra mate, que es la cara que facilita la adhesión.

Los árabes prodigaron habilidad y gusto en la fabricación de los ladrillos vidriados, llamados azulejos, que constituyen el elemento característico y ornamental del estilo arquitectónico que implantaron en España desde el siglo XII, para embellecer fuentes, jardines, edificios, palacios, etc.

La fabricación de azulejos es muy antigua. Era conocida en Egipto, Calvera, Asiria, China, La India y Persia, de donde la tomaron los árabes. Esta consta de amasado, moldeo en prensas, desecación y cocción a 950 grados celcius.

Su mayor aplicación es el revestimiento de baños y cocinas.

Estos deben ser de fácil adherencia, uniformes en sus dimensiones y colores y carentes de grietas.

Las porcelanas

Son una loza fina y transparente, cuya pasta se compone de caolín y feldespato.

Se diferencian de los demás productos cerámicos, por su transparencia y vitrificación. Se obtiene cociendo una arcilla blanca especial, llamada caolín, que proviene de la descomposición del feldespato.

Cuidadosamente, lavado y purificado, el caolín se moldea en un torno especial o en moldes antes de someterlo a una primera cochura. Luego se le aplica un esmalte particular y finalmente sufre la verdadera cochura, en hornos capaces de producir una temperatura muy elevada.

Se inventó en China, dos siglos antes de Jesucristo. En la actualidad constituyen una industria extendida por toda Europa y América, pero siguen prevaleciendo como superiores las producidas en China y Japón.

Se considera que el punto de partida de las porcelanas modernas, reside en el descubrimiento chino de hacer una cerámica transparente con mezclas de arcillas naturales y rocas pulverizadas.

Las materias primas para la fabricación de la porcelana son: el caolín, que es un silicato de alúmina no fusible, y el petuntse, que es un feldespato fusible que contiene silicato de alúmina combinado con potasa, sosa, cal y bario.

La porcelana se divide en tres grupos: natural, artificial y fosfárica o de hueso.

La natural, que también suele llamarse de pasta dura, está hecha de caolín y petuntse. El caolín no es fusible a ninguna temperatura, mientras que el petuntse, que contiene feldespato, silicato de alúmina y potasa a veces sosa, si es fusible. La fusión de éste produce una sustancia vítrea que mantiene el caolín compacto y hace a la porcelana dura, traslúcida y vidriosa. El lustre es la sustancia cristalina con la cual es bañada la pasta.

Esta se distingue por su blancura, dureza y completa vitrificación. Es tan dura que no puede ser rayada por el acero y los fluidos impregnantes ordinarios no la penetran.

La porcelana artificial o porcelana blanda, fue obtenida de varias combinaciones de arcilla blanca con un silicato fusionable, o bien mezcla de vidrio, arena o porcelana rota. Esta no es tan blanca, el acero la raya y absorbe rápidamente aquellos fluidos.

La fosfática o de hueso, es otro tipo de porcelana artificial, hecha a base de caolín, petuntse y una porción de huesos calcinados que contienen fosfato de calcio. Es menos blanca que la dura y más que la blanda, una especie de intermedia entre ambas.

Las porcelanas se emplean para la fabricación de vajillas, de todo tipo, algunas como las de China, Japón, Sevres, Limoges, que alcanzan un gran valor.

 

El Fibrocemento

Es un material constituido por una mezcla de cemento portland y fibras, empleado en la fabricación de placas ligeras y rígidas, ampliamente utilizadas en construcción.

Las placas de fibrocemento son impermeables y fáciles de cortar y de perforar. Se utilizan principalmente como material de acabado de cubiertas y para el recubrimiento de paramentos exteriores que deban protegerse de la lluvia, tuberías, bajantes, etc.

Es un material bastante económico, por lo que se utiliza en la construcción de almacenes, cobertizos, naves industriales e instalaciones provisionales. Las placas constituidas por este material se presentan lisas u onduladas en distintas longitudes, además se fabrican piezas especiales para la formación de cumbreras, faldones y otros remates. Se colocan generalmente mediante ganchos de sujeción y tornillos especiales directamente sobre la estructura.

También es empleado en la conformación de conducciones que se emplean en la instalación de redes de saneamiento y desagüe, para lo que existen gran número de piezas de conexión, derivaciones y reductores, que permiten la resolución constructiva de toda la red con un mismo material.

Por sus características, las placas de fibrocemento son en principio recuperables, aunque su relativa fragilidad limita esta posibilidad, dado que es fácil su deterioro en los trabajos de montaje y desmontaje.
NOTA: Las fibras de amianto son perjudiciales para la salud, es un producto cancerígeno. Desde los años sesenta se comenzó a suplir por otras no dañinas como las fibras de vidrio.

Ventajas que presenta la utilización del producto


1.- Previene la contaminación:

El material de la tubería es impermeable, lo que impide que se presenten fugas y exudaciones en la superficie externa del tubo, cumpliendo así, con las exigencias de salubridad pública, en contra de la contaminación. La estanqueidad de la unión se presenta tanto interna como externamente, lo que constituye una ventaja cuando se instala en zonas con alto nivel freático.

2.- Hermética:

El sistema de unión garantiza estanqueidad absoluta lo cual suprime las fugas y por lo tanto la contaminación del suelo y las aguas subterráneas. Evita además infiltraciones en la tubería eliminando la alteración del caudal de diseño.

3.- Flexible:

Por su diseño (unión con anillos de hule) admite deflexiones en la red, permitiendo a la tubería acomodarse a los movimientos del terreno, evitando así fisuras y/o filtraciones como en el caso de las uniones rígidas.

4.- Curado en AUTOCLAVE:

Este método de curado, exclusivo en esta empresa, da como resultado un producto homogéneo y monolítico con gran resistencia química a los sulfatos del suelo y resistencia mecánica a los esfuerzos combinados.

5.- Facilidad de instalación:

De gran importancia en suelos poco cohesivos y con nivel freático alto, por su sistema de unión de anillos de hule, peso y longitud, obteniéndose menores costos de instalación y altos rendimientos. Con tubos de 5 metros, se permite mayor rapidez de instalación y menor número de uniones.

Debido a su bajo peso, facilita y trae ventajas económicas en el transporte, manejo e instalación.

6.- Resistente a la corrosión:

Las experiencia obtenida en instalaciones efectuadas dentro y fuera del país nos demuestra el magnífico comportamiento de la tubería frente a los agentes corrosivos, para citar como ejemplo, el empleo de esta tubería para el transporte de agua de mar. La tubería es totalmente inmune a corrientes eléctricas vagabundas, evitando así el riesgo de corrosión y perforación de la pared del tubo.

Los líquidos transportados en los colectores presentan frecuentemente un pH diferente al neutro, mayor a 7.

Debido a la naturaleza de los componentes del producto para alcantarillado, resisten perfectamente la acción corrosiva de cualquier suelo o agua, cuando el valor del pH es igual o superior a 7.

7.- Resistente a la abrasión:

Esta característica es debida a sus características mecánicas y a la fuerte compresión a que son sometidas las capas en la etapa de formación del tubo.

Después de intensos ensayos se ha comprobado que la fibra no se desprenden, como en el caso de los materiales granulares, por ello está recomendada para transportar aguas pluviales, de desecho, y de alcantarillado con sólidos en suspensión.

8.- Sin incrustaciones:

Esta característica la posee gracias a su superficie lisa, la superficie interior también presenta esta característica oponiendo la menor resistencia al paso de las aguas servidas, garantizando un alto coeficiente de escurrimiento.
Calidad.

 

Unidad B5

Metales y Metalurgia

1. La metalurgia tiene por objeto la extracción de los minerales por una serie de medios y procedimientos, para lograr su transformación en productos útiles para la aplicación industrial. No hace mucho que la metalurgia se basa en amplios conceptos científicos cada vez más desarrollados y eficaces. Se ha demostrado que los procedimientos de extracción pueden ser muy variados, ero lógicamente el dato importante que ha de acompañar a la calidad es el costo de extracción, siendo entonces solamente los métodos que aseguran un mayor beneficio dentro del menor costo, los que la industria aplica como más convenientes.

2. Muy raramente se encuentran metales en estado de pureza como para ser empleados industrialmente, pero con frecuencia se los halla en la mina combinados con otros cuerpo de composición muy variada y de éstos, los más comunes son: los óxidos, sulfuros, carbonatos, silicatos, sulfatos y los fosfatos.

Para obtener los metales debe efectuarse una serie de operaciones que consisten en extraer cuerpos extraños perjudiciales, llamados ganga, y graduar los que pueden contribuir a determinada propiedad particular. Para ello se los somete a la trituración, lavado, calcinación, fusión y afinación.

Trituración. Consiste en fragmentar el metal en trozos de diversos tamaños, por medio de machacadoras mecánicas a mandíbula, molinos, etc.
Lavado. Tiene por objeto la separación de los minerales por medio del agua en movimiento, con lo cual y de acuerdo con sus densidades, se depositan en el fondo o son arrastrados por las aguas. Este proceso es ayudado con mesas y cajas con cernidores de gran tamaño.

Molienda. El material extraído es nuevamente triturado y luego molido, obteniéndose así unos trocitos no mayores a 25 mm. A partir de allí, pasa a la denominada molienda húmeda, donde llega al tamaño menor de 1 mm siendo luego llevado a un separador magnético donde se adhiere la magnetita, rica en hierro y se elimina el resto.

Llevada la magnetita al molino de bolas, en circuito cerrado con clasificadores de hidrociclones, es reducida al tamaño de 44 micrones y que al hacerla pasar por seis separadores magnéticos, sucesivamente, se llega a obtener el 69% de hierro y un mínimo de 0.25% de fósforo. Este último puede ser reducido al 0.15% mediante flotación espumosa.

Para obtener los pellets la magnetita es introducida en tambores, donde se le adiciona un porcentaje de bentonita, como aglomerante, estos pellets, en forma de bolitas, son llevados a los hornos verticales donde son endurecidas a una temperatura de 1300° C. En este estado se los lleva a los altos hornos para la producción del arrabio.

Teniendo en cuenta que la tecnología ha desarrollado procesos de reducción directa que eliminan el uso del alto horno, se está estudiando la aplicación de este nuevo procedimiento a una parte de la producción de pellets, así como también se prevé la posibilidad de producir aceros en la zona aceros en la zona.

Calcinación. Se emplea para eliminar a baja temperatura los productos volátiles que no pueden ser separados con la trituración ni el lavado, para aumentar la porosidad y desecarlos. Este proceso es útil cuando los minerales deben ser transportados a los hornos a grande distancias, pues disminuye los gastos de transporte. Con el empleo de los grandes hornos, esta operación no es necesaria, ya que se verifica en su parte superior.
Fusión. Consiste en llevar el mineral a la temperatura de fusión, para que licuado permita extraer los cuerpos que aún no se hubiera podido separar; éstos por su menor densidad sobrenadan el metal fundido y por medios adecuados se los extrae.

Para ayudar a la fusión se emplean elementos auxiliares llamados fundentes, que al combinarse con la materia terrosa forma una escoria fluida a la temperatura de funcionamiento del horno (1900° C) y que puede así ser separada del metal fundido. La naturaleza del fundente depende de la ganga (material terroso que acompaña al mineral en la mena), si es ácida (silícea o aluminosa) se emplea el carbonato de calcio o fosfato de calcio; en cambio, si es básica, se le agrega arcilla, pizarra arcillosa o arenisca. El fundente debe ser agregado al mineral antes de ser introducidos en los hornos.

Afinación. Después de la fusión, hay ciertos metales como el cobre y el plomo, de los cuales aún no ha sido posible extraer toda la ganga. Se procede a fundirlos repetidas veces o a comprimirlos, proceso que denominado de afinación.
Para la separación de la ganga del metal también se ha empleado el método de flotación, que consiste en introducir el mineral en recipientes de agua con un reactivo químico espumante. El mineral flota en la espuma y la ganga terrosa se moja y se sumerge, extrayéndose entonces de la parte superficial las partículas metalíferas. Este procedimiento es interesante por cuanto permite extraer metales de las menas en las que éste es escaso.

3. Los metales empleados en construcción poseen determinadas características y propiedades, a saber:

Olor. Despiden un olor característico, no muy fuerte y que desaparece con el pulido, o simplemente limpiando s superficie, pero que reaparece en cuanto se humedece.

Color. Es también característico en los metales; no es de gran importancia, a menos que sea para usos ornamentales. Por el color pueden clasificarse en blancos: plata, platino, aluminio, estaño, níquel; blancos azulados: plomo, zinc, estaño; grises: acero y fundición; amarillos: oro y aleaciones, cobre, etc.
Sabor. En determinadas condiciones de temperatura suelen dar al agua un sabor metálico característico.

Estructura cristalina. Observando directamente la fractura de los metales, se ve unos granos cristalinos que se clasifican en finos y gruesos. La observación al microscopio de esos granos cristalinos y la micro-fotografía, proporcionan a la ciencia los adelantos necesarios y aprovechables en la metalurgia y muy especial en la siderurgia del hierro.

Densidad. La densidad es variable en los metales; depende del estado sólido o líquido y del procedimiento con que fueron tratados. El metal al estado líquido es menos denso que al sólido, debido al aumento de volumen que experimenta con el calor. Así, si en estado sólido se lo estira, disminuye su densidad, que aumenta si se lo somete a la compresión.
La clasificación general de los metales por su densidad es: ligeros, aquellos cuya densidad es menor de 5, y pesados, los que la exceden. De los metales empleados en construcción, solamente el aluminio entra en la categoría de los livianos.

Conductibilidad. La conductibilidad eléctrica de los metales es máxima en el estado de pureza, disminuyendo a medida que contienen otros elementos, como por ejemplo el fósforo y el aluminio en el cobre. Asimismo aumenta con la temperatura.

Dilatación. Los metales son materiales que tienen una amplia dilatación, en parte debido a su conductibilidad. Las dilataciones son perceptibles a veces aún con los cambios de temperatura ambiental. Se miden linealmente y se fija la unidad de longitud para la variación de 1° C de temperatura.

Maleabilidad. Es la propiedad de los metales de poder ser modificados en su forma y aun ser reducidos a láminas de poco espesor a temperatura ambiente, por presión continua, martillado o estirado.

Produciendo las modificaciones en el metal, se llega a un momento en que el límite de elasticidad es excedido, tornándose el metal duro y quebradizo; es decir, sufre deformaciones cristalinas que lo hacen frágil. La maleabilidad pede ser recuperada mediante el recocido, que consiste en calentar el metal a una alta temperatura luego de laminado o estirado, y dejarlo enfriar lentamente. La maleabilidad se aprecia por la sutileza del laminado. Tomando el oro como base, se suele hacer la siguiente clasificación:
1 Oro. 6 Platino.
2 Plata. 7 Plomo.
3 Cobre. 8 Zinc.
4 Aluminio. 9 Hierro.
5 Estaño. 10 Níquel.

Ductilidad. Es la propiedad de poder ser hilados mediante la tracción. Esta propiedad disminuye con el aumento de temperatura, por lo que el hilado se hace frío, y en consecuencia vuelve duro y frágil, teniendo que ser recocido.

La ductilidad se aprecia por la disminución de la selección con relación a la inicial. El coeficiente varía entre 1 y 2, resultando de la relación (S - S’) / S, donde S es la sección primitiva y S’la de rotura. Suelen ser clasificados por su ductilidad en:
1 Oro. 6 Níquel.
2 Plata. 7 Cobre.
3 Platino. 8 Zinc.
4 Aluminio. 9 Estaño.
5 Hierro. 10 Plomo.

Tenacidad. Es la resistencia que oponen los metales a la separación de las moléculas que los integran, al ser sometidos a esfuerzos de tracción y a los ensayos de elasticidad y alargamiento, expresándose en cm².

La tenacidad aumenta con el temple, laminado, trefilado y añadiendo carbono, con lo que se obtiene el acero; otros agregados la disminuyen, como por ejemplo el azufre.

Fusibilidad. Es la propiedad de los metales de pasar del estado sólido al líquido y viceversa, mediante cambios adecuados de temperatura. El momento de transición de un estado al otro se denomina punto de fusión. Cuanto más bajo es el punto de fusión, tanto más manuable es el metal. Este, al estado líquido debe tener cierta fluidez para poder penetrar en los huecos más finos de los moldes, interesando también la contracción de volumen que experimentan al pasar del estado líquido al sólido.

Dureza. Es la resistencia que oponen los cuerpo a dejarse penetrar por otro. La tenacidad está íntimamente ligada con ésta, y sobre la cual se ha hablado al tratar de las piedras.

Elasticidad. Es la propiedad que tienen los metales de recuperar su forma primitiva cuando cesa la carga que tendía a deformarlos. Un cuerpo solicitado por una carga en aumento progresivo, pero aplicada alternadamente, sufre deformaciones y recuperaciones de su estado hasta llegar a una determinada carga llamada carga límite, a partir de la cual no recupera su forma, comenzando el período de las deformaciones permanentes. El procedimiento de carga y descarga en forma alternada aumenta la carga límite.

Temple. El acero, en mayor proporción que cualquier otro metal, tiene la propiedad de aumentar su tenacidad y dureza cuando luego de calentado al rojo vivo se lo enfría repentinamente. En cambio, con el enfriamiento lento disminuye la dureza y aumenta la maleabilidad.

Soldabilidad. Es la propiedad de unirse de dos metales hasta constituir una sola unidad. Esta unión puede hacerse siempre y cuando las superficies a soldar estén perfectamente limpias. El aluminio es difícil de soldar debido al constante recubrimiento de óxido. En cambio, el hierro, fácil de limpiarse, puede ser nido a baja temperatura.

Estando las dos superficies perfectamente limpias y calentadas al rojo las piezas, se las junta y al golpearlas con el martillo se produce una unión firme. Este procedimiento se denomina por martilleo.

La soldadura blanca es otro sistema empleado para la unión de los metales. En él se usan otros metales auxiliares llamados metales de soldar, que en estado líquido cubre las superficies calentadas formando una capa de varios centésimos de milímetro de espesor, que al enfriarse unen firmemente ambas piezas.

La soldadura autógena es la que se hace sin empleo de fundentes no metales auxiliares, uniendo directamente las piezas por fusión. De este sistema existen dos métodos, uno con el empleo del soplete oxhídrico y el otro con el del soplete oxiacetilénico.

El soplete oxhídrico emplea el hidrógeno y el oxígeno comprimidos a 150 atmósferas, con los que se obtiene la temperatura de 2400° C. En cuanto al soplete oxiacetilénico, consiste en una mezcla de oxígeno y acetileno cuya llama tiene 3000° C. Regulando el paso del oxígeno y del acetileno, el soplete se ajusta al tipo de llama en las condiciones requeridas por el metal que ha de soldarse.

La soldadura a presión es un proceso por el cual los dos trozos a soldar son unidos mediante presión en caliente, sin la presencia de ningún metal en forma líquida.

En la soldadura por arco eléctrico es necesario que el operario sea experto, porque si se demora, la elevada temperatura abre un agujero en el metal, y si trabaja demasiado rápido no alcanza a producir una buena soldadura. El procedimiento se basa en producir el calor mediante la formación de un arco eléctrico entre la pieza y la varilla metálica, que es de la misma composición del metal a soldar.

Hierro o acero para hormigón armado

Para absorber los esfuerzos de tracción fundamentalmente y en algunos casos los de compresión, se colocan las armaduras en las estructuras de hormigón armado. El acero utilizado ha de ser del tamaño adecuado y conformado de manera tal que satisfaga la finalidad con la que se coloca.

Asimismo debe presentar una gran superficie de adherencia para lograr un reparto uniforme de las tensiones. Ello hace que se recurra a las barras de pequeño diámetro. El empleo de tales secciones hace que se recurra al trafilado para obtenerlas. Consiste el procedimiento en hacer pasar una barra de cierto diámetro por perforaciones troncocónicas practicadas en piezas de acero extra duro; estas perforaciones son de diámetro progresivamente decreciente. Las pastillas de material extra duro reciben el nombre de trafilas, y la operación trafilado.

Los acero o hierro trafilados que normalmente se expenden en el comercio para ser utilizados en el hormigón armado van desde 5 mm hasta 40 mm, siendo de mayor precio en relación a su peso los de diámetro menor. Corrientemente se utilizan los hierro redondos y ocasionalmente los de sección cuadrada. Para facilitar la adherencia se han difundido las barras con superficies corrugadas, lo que se consigue laminando las barras con estrías o resaltos.

Se utilizan tres calidades de acero: el extra suave de construcción, el suave y el de alta resistencia. Éste último, debido al contenido de carbono elevado, es frágil y difícil de doblar. La carga de agotamiento es aproximadamente 3800 a 4900 kg/cm², para el primero; 4900 a 6300 kg/cm², para el segundo, y más de 5600 kg/cm², para el último.


Mallas Sima

En la construcción de losas, tabiques, tanques, etc., donde es necesario colocar armaduras en forma de parrillas que transmitan los esfuerzos en dos direcciones cruzadas, se utilizan comúnmente las denominadas mallas Sima. Las mismas consisten en varillas colocadas en sentido longitudinal y transversal formando cuadrados (mallas Q) o rectángulos (mallas R), estando unidas las varillas longitudinales con las transversales por soldadura eléctrica en los puntos de cruce. Se hallan normalizadas y se las designa, por ejemplo, Q 196 o R 377, lo que significa que la malla es cuadrada o rectangular. La cifra que sigue a la letra equivale a cien veces la sección de las barras longitudinales por metro. En el primer ejemplo la malla es cuadrada, constituida por hierros de 5 mm. de diámetro colocados cada 100 mm., resultando una sección de 1,96 cm² por metro; en el segundo ejemplo se trata de una armadura rectangular, construida con hierros de 6 mm. de diámetro espaciados longitudinalmente cada 150 mm. y hierros de diámetro 5 mm. espaciados cada 250 mm. transversalmente.

Otra notación utilizada es la siguiente: 100 x 100 x 5, que correspondería al primer ejemplo, y 150 x 250 x 6 x 5, al segundo.

Las mallas Sima livianas se fabrican con hierros que no superan el diámetro de 6 mm. Las mallas Sima pesadas, en cambio, se construyen con barras de hasta 12 mm. de diámetro espaciadas con una separación mínima de 150 mm.

Las mallas Sima livianas se expenden en rollos, en tanto que las pesadas en paneles.


Formas comerciales

Las diversas formas comerciales empleadas en construcción pueden clasificarse en cuatro grupos, a saber: 1º) barras y perfiles; 2º) chapas; 3º) roblones, pernos y clavos, y 4º) alambres y cables.

1º) Barras y perfiles. Los de este grupo están detallados y dispuestos con todos los detalles en tablas de resistencia, manuales especializados, etc. Debe tenerse en cuenta que careciendo nuestro país de la industria del hierro, dependemos de los perfiles de importación, de los cuales llegan solamente los de numeración par. Estando la numeración en relación directa con la altura del perfil, es lógico que en los cálculos debe tenerse muy presente esto. De estos perfiles nos llegan de dos clases: unos con las medidas en milímetros, denominados perfil normal, y otros con las medidas en pulgadas inglesas.

Los perfiles laminados tienen particular interés en la construcción por ser destinados a las estructuras resistentes. Descriptos someramente, son: Hierro T, de aleta angosta, tiene la altura y ancho de ala iguales; de ala ancha, cuando tiene el alma mitad del ancho del ala; Hierro doble T o viguetas, numeración del 8 hasta el 60, es decir, hasta 60 cm. de altura; Grey, de alas anchas, del 18 al 100; los hierros ángulos, que también se laminan de dos clases: de alas iguales y de alas desiguales; en este último caso la relación entre las alas es de 1, 1 ½ o 2. Los hierros especiales, que se emplean mucho en construcciones navales. Los hierros Zores, en zeta, en cuarto de círculo, los de forma especial. Los hierros carriles de Vignoli y carriles de Fénix. Hierros en U. Hierros de sección cuadrada, empleados para rejas u barandas; hexagonales; redondos, de uso especial en hormigón armado; planos o planchuelas.

En este grupo también entran los hierros laminados especiales para carpintería metálica, de formas variadísimas, destinados a recibir el vidrio y efectuar un cierre hermético, para lo cual se combinan en la forma conocida, como de doble contacto.

2º) Chapas. Llamadas palastros, tienen un espesor de 5 a 25 mm; también reciben el nombre de planchas. La numeración de las chapas es inversa; es decir, que a medida que aumenta la numeración disminuye el espesor.

En el comercio se expenden en condiciones naturales, denominadas chapas negras, o recubiertas con un baña de zinc, llamado hierro galvanizado; popularmente se las conoce por chapas de zinc, pero no debe confundírselas con las de ese metal. Las chapas onduladas de hierro galvanizado están muy difundidas en el país, para usos diversos; estas chapas tienen un largo corriente de 2 metros con una onda de parábola. La chapa estriada o estampada es de acero dulce y en una de sus caras tiene estrías en relieve formando rombos de 2 mm. de espesor y de 5 mm. de ancho; son usadas para escalones, pasarelas, tapas de cámaras, etc. La chapa desplegada, comúnmente llamada metal desplegado, se fabrica haciendo cortes al tresbolillo y estirando; se forman mallas romboidales de muchas aplicaciones, como cielorrasos armados, etc. Hojalatas son chapas negras recubiertas de estaño; sus espesores varían de 0,2 a 0,8 mm.

3º) Roblones, pernos y clavos. Los roblones, llamados también remaches, están formados por un cuerpo cilíndrico y una cabeza que afecta la forma de media esfera, de un casquete esférico, de gota de sebo o de cabeza perdida; en el otro extremo del cilindro se remacha la cabeza en caliente una vez colocado en la pieza. El diámetro del cilindro es variable entre 3,17 mm. (1/8") y 24,5 mm.(1") y el largo mínimo de 2,5 veces el diámetro.

Los pernos se conocen por bulones y tornillos, según si llevan o no ranurada la cabeza para el destornillador. Los bulones están formados por un cilindro fileteado en casi toda su longitud y una cabeza fija, completados por una tuerca y una arandela. Los bulones pueden tener la cabeza de forma cuadrada y tuerca cuadrada, cabeza hexagonal y tuerca igual, cabeza redonda y tuerca cuadrada o hexagonal. Cuando el cuerpo está fileteado, excepto una pequeña zona en su parte media y carece de cabeza, se denomina prisionero. Los tornillos, de tamaño menor que los anteriores y cuerpo fileteado, tienen cabeza redonda, cabeza perdida troncocónica, con tuercas cuadradas o hexagonales, llevan ranura en la cabeza para destornillador.

Otro tipo de tornillo es el que se aplica en las maderas; tiene la cabeza como las del anterior, el cuerpo a partir de ella es cilíndrico y luego cónico fileteado, terminando en punta.

Los clavos constan de un cuerpo cilíndrico liso, terminado en punta en un extremo y una cabeza, en casquete esférico, cabeza perdida; los hay también en forma de L, llamados escarpia, de cabeza grande, llamados también tachones, y las tachuelas de cabeza chata y cuerpo cónico o piramidal. El largo de los clavos comunes varía entre 25 mm. y 305 mm. se fabrican con alambre de acero estirado en frío y sin recocer.

4º) Alambres y cables. El proceso de fabricación de los alambres ya fue explicado; faltaría establecer las diversas clases de alambre que provee la industria: de hierro común o de acero. Son de sección circular, negra, charolada, galvanizada, etc.

Los cables están formados por la reunión de alambres de acero enrollados alrededor de un alma de cáñamo o de alambre dulce, formando cordones; varios de estos cordones reunidos por torsión indeformable constituyen los cables. El enrollado de los cordones se efectúa de derecha a izquierda y éstos en conjunto, para formar el cable, de izquierda a derecha, para que no se desenrollen. Los alambres se empalman por soldadura y la resistencia es casi la suma de los alambres que forman el cable.



Obtención del acero

El alto horno

  • En general los altos hornos tienen un diámetro mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior de los 60 m. Están revestidos de refractario de alta calidad.
  • Los altos hornos pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La caliza, el coque y el mineral de hierro se introducen por la parte superior del horno por medio de vagones que son volteados en una tolva. Para producir 1000 toneladas de arrabio, se necesitan 2000 toneladas de mineral de hierro, 800 toneladas de coque, 500 toneladas de piedra caliza y 4000 toneladas de aire caliente.
  • Con la inyección de aire caliente a 550°C, se reduce el consumo de coque en un 70%. Los sangrados del horno se hacen cada 5 o 6 horas, y por cada tonelada de hierro se produce 1/2 de escoria.

 

Para la producción del hierro también se puede utilizar el método de reducción directa, el que emplea agentes reactivos reductores como gas natural, aceite combustible, monóxido de carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no convenientes para la fusión del hierro son eliminados. El producto del sistema de reducción directa es el hierro esponja que consiste en unos palets de mineral de hierro los que pueden ser utilizados directamente para la producción de hierro con características controladas.

Unidad B7

Maderas

La madera se puede considerar como un complejo material compuesto reforzado con fibras, formado de largas celdas poliméricas tubulares, alineadas unidireccionalmente en una matriz polimérica.

La madera esta formada por cuatro constituyentes principales. Las fibras de celulosa representan aproximadamente del 40 al 50 por ciento de la madera. La celulosa es un polímero termoplástico natural. Luego, aproximadamente del 25 al 30 por ciento de un árbol es hemicelulosa, otro polímero con un grado de polimerización mucho mas bajo. Finalmente el 20 o 30 por ciento restante es lignina, un aglutinante orgánico de bajo peso molecular. En todos los árboles están presentes también los extractivos, son impurezas orgánicas como aceites, que proporcionan color a la madera o que actúan como preservativos contra el entorno o los insectos.

Estructura de la madera

Hay tres niveles importantes de la madera:

  • La estructura de las fibras:

Se ubica la celulosa configurada en cadenas poliméricas que forman fibras largas. Cada fibra en estado cristalino, y las regiones cristalinas están separadas por pequeños tramos de celulosa amorfa.

Las cadenas de celulosa están recubiertas de una capa de hemicelulosa. Finalmente la hemicelulosa esta cubierta con ligina.

  • La estructura de las celdas

El árbol esta compuesto de celdas alargadasm que a menudo tienen una relación de forma 100 o mas, y que constituyen aproximadamente el 95 por ciento del material solido de la madera.

  • La macroestructura

La capa externa, es decir, la corteza, protege el árbol. El cambium, justo por debajo de la corteza, contiene celdas para el nuevo crecimiento. La albura contiene celdas huecas, que almacenan nutrientes. Y finalmente el duramen, que solo contiene células muertas, aporta el soporte mecánico al árbol.

 

Dureza

Las maderas duras son árboles de hoja caduca como el roble, el olmo, la haya, el abedul, el nogal y el maple. En estos árboles, las celdas alargadas son relativamente cortas. Dentro de la madera existen poros longitudinales, o vasos, que transportan agua a través del árbol.

Las maderas blandas y las parennes como el pino, el abeto, la picea y el cedro tienen estructuras similares. Las celdas tienden a ser algo mas largas que en las maderas duras. El centro hueco de las celdas es responsable de transportar el agua.

Por lo general la densidad de las maderas blandas tiende a ser inferior al de las maderas duras debido a un mayor porcentaje de espacios huecos.

Contenido de humedad / densidad

El material que forma casi todas las maderas, tiene esencialmente la misma densidad, de aproximadamente 1.45 g/cm3. Sin embargo, las maderas contienen espacios huecos que hacen que la densidad real sea mucho menor.

Propiedades físicas de la madera

Las propiedades físicas de la madera son aquellas que determinan su comportamiento frente a los distintos factores que intervienen en el medio natural, sin producir ninguna modificación mecánica o química. Estas propiedades engloban a las que determinan su comportamiento:

- a la iluminación (color, brillo y textura)

- la posibilidad de emitir partículas gaseosas (olor)

- Contenido de humedad

El contenido de humedad de la madera, "h", se define como la masa de agua contenida en la madera expresada como porcentaje de la masa anhidra.

h = (Ph - P0) x 100 / P0

Siendo: Ph = peso húmedo de la probeta. P0 = peso anhidro de la probeta, obtenido por desecación en estufa a una temperatura de 103 ± 2 ºC.

En la fórmula se observa que el numerador representa la masa de agua que tiene la madera.

- Hinchazón y merma de la madera

La variación del contenido de humedad produce en la madera una variación de sus dimensiones. Cuando aumenta dicho contenido se hincha, mientras que cuando disminuye se contrae o merma. Estos movimientos sólo tienen lugar cuando su contenido de humedad se encuentra por debajo del punto de saturación de las fibras (aproximadamente cuando tienen una humedad del 30%), a partir del 30% sólo se produce un aumento de peso y su volumen permanece prácticamente constante.

Debido a su anisotropía, las variaciones dimensionales no serán las mismas en las direcciones axial, radial y tangencial. Estas contracciones o mermas modifican también como es natural su volumen. Para evaluarlas se han definido los coeficientes de contracción: contracción volumétrica total, contracción tangencial y contracción radial.

La diferencia entre la contracción radial y la tangencial es la causa por la que se deforman las maderas durante el proceso de secado; por esa razón, en ebanistería se emplean maderas cuyas contracciones radiales y tangenciales son muy parecidas, siendo más apreciada la madera cuanto menor es la diferencia entre ambas. Según sus coeficientes la madera se clasifica como: muy nerviosa, nerviosa, moderadamente nerviosa y poco nerviosa

- Densidad

La densidad de la madera se define como la relación entre su masa y su volumen, y es necesario referirla a un determinado contenido de humedad, generalmente el 12 %. La densidad de las maderas es muy variables, de forma particular las coníferas más utilizadas en la construcción tienen una densidad comprendida entre 400 y 550 kg/m3 y las frondosas entre 600 y 700 kg/m3. Según su densidad se pueden clasificar en: muy ligera, ligera, semipesada, pesada, muy pesada.

Dureza

Se define como la resistencia que opone la madera a la penetración de cuerpos extraños como ciertas herramientas, clavos, tornillos, etc. La dureza está relacionada con la densidad y tiene una marcada importancia en su relación con la dificultad de su trabajo ya sea realizado manual o mecánicamente. Las maderas se clasifican como: blandas, semiduras y duras.

Propiedades térmicas

Los coeficientes de dilatación de la madera son muy bajos (del orden de 3 a 6 A 10 6 en la dirección paralela y de 30 a 70 A 10 6 en la perpendicular), por lo que se puede decir que apenas se dilata.

Así mismo la madera es un mal conductor del calor debido a la escasez de electrones libres.

 

Propiedades eléctricas

La madera en estado seco es un aislante excelente, pero su resistencia óhmica desciende bruscamente al aumentar la proporción de agua.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA

Debido a la anisotropía de su estructura, a la hora de definir sus propiedades mecánicas se consideran la dirección perpendicular y la dirección paralela a la fibra. En este hecho radica la principal diferencia de comportamiento frente a otros materiales utilizados estructuralmente, como el acero y el hormigón. Las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados que en la dirección perpendicular.

Después de una comparación con las propiedades del acero y del concreto, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

a) Muy elevada resistencia a la flexión, sobre todo si se asocia a su peso (la relación

resistencia / peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).

b) Buena capacidad de resistencia a la tracción y a la compresión paralelas a la fibra.

c) Escasa resistencia al cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero.

d) Muy escasas resistencias a la compresión y a la tracción perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.

e) Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.

Aplicaciones y formas comerciales

Con el objeto de ordenar las maderas según sus aplicaciones se ha definido el concepto de "Grupos Tecnológicos", que recogen dichas aplicaciones y las propiedades que ha de tener la madera.

Chapas para recubrimientos decorativos

- veteado y color atractivo.

- madera blanda o semidura.

- facilidad de encolado.

- aptitud para el desenrollo y chapa a la plana.

Tableros contrachapados estructurales

- madera blanda o semidura.

- trozas cilíndricas y de gran diámetro.

- facilidad de encolado.

- resistencia mecánica de la madera.

- no presentar alabeos ni fendas superficiales.

- densidad inferior a 800 kg/m3.

- aptitud para el desenrollo.

Carpintería exterior (ventanas, mobiliario exterior, revestimiento exterior, pérgolas, etc.)

- coeficientes de contracción pequeños.

- coeficientes de contracción radial y tangencial próximos.

- fibra recta.

- densidad y dureza media.

- resistencias mecánicas medías-grandes.

- durabilidad natural o facilidad de impregnación.

Carpintería interior (revestimientos interiores, frisos, puertas, escaleras, suelos de madera, etc.

- Las exigencias son parecidas a las de la carpintería exterior pero, además, pueden utilizarse maderas de densidad algo más baja y la resistencia a la intemperie pasa a un segundo plano.

- molduras y rodapiés: maderas blandas, fibra recta, fácil de trabajar, sobre todo con la tupí, acabado fácil, contracción baja.

- suelos: contracción de baja a mediana, resistencia a la abrasión y productos domésticos, dureza (mayor o igual a 2,5 según UNE 56.534), densidad (para las coníferas la densidad media será superior a 400 kg/m3), fibra recta, grano fino (aunque pueden utilizarse maderas con grano grueso), fácil de trabajar (sobre todo en los cortes transversales), facilidad de acabado (lijado, encerado, barnizado, etc.), en el caso de los suelos de tarima facilidad de clavado, para los suelos de madera especiales se exige una gran dureza y resistencia a la abrasión.

Mobiliario y ebanistería.

- buenas características de acabado.

- bajo coeficiente de contracción.

- coeficientes de contracción radial y tangencial próximos.

- apariencia, color, veteados y figuras atractivos.

- buenas características de acabado.

- fácil de trabajar.

- facilidad de encolado

- facilidad de curvado.

- resistencia al arranque de tornillos

- resistencia a la raja y a la hienda

Carpintería de armar.

- resistencias y módulo de elasticidad elevados.

- durabilidad natural frente a los insectos y hongos xilófagos o facilidad de impregnación en situaciones de riesgo.

- facilidad de trabajar en carpintería ensamblada.

- fácil de clavar y de encolar.

- fibra recta.

Estructuras de madera laminada.

- resistencias y módulo de elasticidad elevados.

- facilidad para el encolado. Existen normas de ensayo específicas para la evaluación del encolado (UNE EN 391 y UNE EN 392).

- durabilidad natural o impregnabilidad en el caso de estructuras situadas al exterior.

- densidad no muy elevada.

Construcción naval.

- coeficiente de contracción pequeño.

- coeficientes de contracción radial y tangencial próximos.

- excelente comportamiento frente a la humedad.

- no debe atacar a los herrajes.

- dureza.

- resistencia al desgaste.

- resistencia al arranque de clavos y tornillos.

- buenas resistencias mecánicas.

- durabilidad natural.

- flexibilidad, buenas cualidades de curvado (cuadernas).

- altas cotas de flexión estática y dinámica (cuadernas).

- durabilidad frente a los xilófagos marinos (quillas, elementos sumergidos).

Postes.

- fibra recta.

- rectitud de fuste

- pocos nudos

- resistencias medías-elevadas

- durabilidad natural o facilidad de impregnación

Traviesas de ferrocarril.

- resistencia a la compresión transversal.

- resistencia al arranque de tirafondos.

- excelentes cualidades de durabilidad natural o adquirida.

Tornería, talla y escultura.

- madera homogéneas con grano fino.

- estabilidad dimensional.

- inastillables al cortarlas o al usar herramientas.

- facilidad de trabajo.

- buena apariencia estética.

- dureza.

- buenas características de acabado.

Elementos deportivos y mangos de herramientas.

- resistencia a la flexión dinámica

- resistencia a la raja.

- dureza.

- rigidez.

- valores estéticos y decorativos para los elementos de lujo.

- resistencia al curvado (elementos deportivos).

Tonelería

- presencia de taninos.

- presencia de thyllos.

- fácil de trabajar.

- fibra recta

- densidad media-alta

Instrumentos musicales.

Varios: cajas de cigarros, tejuelas, recipientes para productos químicos.

Defectos de la madera

CANTOS: Los cantos irregulares pertenecen normalmente al extremo del tronco próximo a la madera en desarrollo, lo que le confiere menor calidad.

CORAZÓN DESCENTRADO: Se da en arboles que han crecido en ladera o pendientes acusadas, o en lugares con viento muy fuerte.

DESOLLADURAS: Si el desollado no es muy profundo es susceptible de arreglarse, aunque quede la cicatriz.

GRIETAS EN LAS CABECERAS: Se suele dar cuando se ha secado la madera en un proceso rápido.

HENDIDURAS DE COPA: El secado interior ha secado más rápido en el exterior. Para utilizarlo deberá prescindir de la parte que ha sido afectada.

NUDOS: Vivos o muertos. Es donde se encontraba el nacimiento de una rama.

RETORCIDOS: Los tablones retorcidos han alabeado en direcciones distintas. Rechácelos, son inservibles.

Protección de la madera

La capa de imprimación: a las maderas nuevas les aplicaremos una capa de imprimación, aunque también puede ser que el propio fabricante ya se la haya dado (Condensación).

El alquitrán de hulla: el alquitrán de hulla solo se utiliza en superficies muy expuestas a la humedad y en las que el aspecto no tiene un fin decorativo, por ejemplo: el pie de las piquetas de jardín. Por su fuerte olor sólo lo utilizaremos en exteriores.

La pintura: sobre superficies visibles podremos aplicar pinturas, barnices o protectores. Lo que sí hemos de tener en cuenta es que han de ser productos microporosos para dejar respirar a la madera. Si no fuese así, la madera se nos hincharía y se escamaría. Si nos decantamos por pinturas, podremos escoger entre una gran variedad de colores pero teniendo en cuenta que nos taparan las vetas de la madera, en cambio, los barnices y los protectores son totalmente transparentes.

El barniz: podemos escoger entre un barniz mate o brillante pero tanto uno como el otro forman una película totalmente transparente muy resistente y totalmente impermeable. En su mayoría se suele aplicar sobre muebles de interior.

Medios de unión

Para la fijación mecánica se utiliza: clavos, tornillos, grapas y distintos tipos de placas de unión y zapatas de vigas.

Los clavos y tornillos utilizados en el exterior son galvanizados en caliente. Los que son utilizados en el interior del edificio pueden ser tanto galvanizados en caliente o electrogalvanizados.

 

 

 

 

Autor:

Gustavo Belizan


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