capitulo 6: AGREGADOS

AGREGADOS

DEFINICIÓN:

Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados:

Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011.

Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.

Los agregados son materiales inorgánicos naturales o artificiales que están embebidos en los aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y morteros)

 CLASIFICACIÓN:

Existen varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:

 POR SU NATURALEZA:

Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso, fino y hormigón (agregado global).

a. El agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.

b. El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.

c. El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera.

POR SU DENSIDAD:

Se pueden clasificar en agregados de peso especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son mayores a 2.75.


POR EL ORIGEN, FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL:

Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los agregados pueden ser:

• Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.
• Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.
• Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.
• Redondeada: Bordes casi eliminados.
• Muy Redondeada: Sin caras ni bordes

CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS

Los agregados se consideran limpiossi están exentos de exceso de arcilla, limo, mica, materia orgánica, sales químicas y granos recubiertos. Un agregado es físicamente sano si conserva su integridad bajo cambios de temperatura o humedad y si resiste la acción de la intemperie sin descomponerse.

Se realizan variadas pruebas en los agregados del hormigón para:

1. Establecer que se satisfagan requisitos mínimos de calidad; se incluyen esas cualidades básicas deseables como tenacidad, solidez y resistencia a la abrasión,
2. Determinar características útiles para seleccionar las proporciones para el hormigón; como la gravedad específica y la absorción.
3. Asegurar que en forma rutinaria se cumplan con los requisitos para el trabajo.

1. Textura Superficial

La textura superficial de los agregados afecta la calidad del hormigón en estado fresco y tiene gran influencia en las resistencias, repercutiendo más en la resistencia a la flexotracción que a la compresión.

El hormigón puede contener agregado con una gran diversidad de características superficiales distintas desde una muy lisa hasta muy áspera y de panal y resultar en un hormigón satisfactorio.

2. Forma del Agregado


La forma del agregado tiene gran influencia en las propiedades del hormigón fresco y endurecido, particularmente en lo que hace a la docilidad y resistencias mecánicas respectivamente.

Como en el caso de la textura superficial, se ha producido hormigón satisfactorio con agregado que consta de una gran diversidad de formas diferentes.

Las partículas naturales de agregado que han sido sujetas a la acción de las olas y el agua durante la historia geológica pueden ser esencialmente esféricas; las otras, rotas por la trituración, pueden ser cúbicas o tener muchos ángulos con vértices agudos, debiendo tener por lo menos una cara fracturada, resultante del proceso de trituración.

3. Resistencia Estructural

“No se puede producir hormigón de alta resistencia que contenga agregados estructuralmente débiles”.

Para que un agregado pueda considerarse de resistencia adecuada, debe sobrepasar la resistencia propia del aglomerante (cemento).

A pesar de la aparente relación obvia entre la resistencia del hormigón y la del agregado, al menos en los casos extremos, otros factores, como la forma de la partícula, textura superficial, gradación y relación A/C, se conjugan contra la evaluación precisa de la contribución de la resistencia estructural del propio agregado. Por esto no se ha podido hacer predicciones de la calidad del hormigón con relación a la resistencia de los agregados. En la tabla 2.4 se muestran las resistencias a la compresión de diversas rocas.

TABLA 2.4 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ROCAS DE USO COMÚN COMO AGREGADOS DEL HORMIGÓN

4. Gravedad Específica y Absorción (ASTM C127 y ASTM C128)

La Gravedad Específica es la relación entre la densidad del agregado y la del agua (1000 kg/cm3). Sin embargo, todos los agregados son porosos hasta cierto punto, lo que permite la entrada de agua en los espacios de los poros o capilares cuando se colocan en la mezcla de hormigón, o bien, ya están húmedos cuando entran al hormigón. Por lo tanto, la definición cuidadosa de la gravedad específica debe tomar en cuenta tanto el peso como el volumen de la porción de agua contenida dentro de las partículas. El agua libre que se encuentra sobre las superficies exteriores del agregado húmedo no entra en el cálculo de la gravedad específica, pero contribuye a la relación A/C del hormigón.

capitulo 5 : AGLOMERANTES

AGLOMERANTES

DEFINICION:

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protejerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables.


Estos materiales son de vital importancia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma.

Primarios
Proceden de la calcinación de una roca, sin adición alguna, cal de la calcinación y yeso y cemento de la cocción. Yeso, Cal y Cemento

Secundarios
Mortero
Hormigón
y existen algunos conglomerantes de origen oganico y hacen parte de los Materiales bituminosos: (Betún, Asfalto, Alquitrán,...)

Tipos de Aglomerantes

Conglomerantes aéreos: los que endurecen en contacto con el aire.
Conglomerantes hidráulicos: los que pueden endurecer en contacto con el aire y sumergidos en agua.
Conglomerantes hidrocarbonatados: los que se endurecen por el cambio de viscosidad con la temperatura como los betunes.

Yeso

Definición yeso:

Es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400º y 500º C, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).


Proceso de obtención del yeso:

La fabricación del yeso consta de cuatro fases importantes:

1ºExtraccion o arranque de piedra. Se extrae fácilmente con la ayuda de barrenos de pólvora de mina. Según la situación del filón, la cantera puede ser a cielo abierto o en galerías.

2ºFragmentacion y trituración de la piedra de yeso. Para esto, se emplean molinos de martillos. Se introducen en ellos la roca fragmentada y es triturada al golpeo de los martillos. Se emplean también las machacadoras de mandíbula, que consisten en una gruesa placa de acero fija y otra móvil, accionada por una biela-manivela. La apertura de estas mandíbulas es graduable, con lo que se consigue una granulometría diferente de la roca triturada.

3ºDeshidratacion y cocción de la piedra. Primitivamente se realizaba formando montones de piedras de yeso, en capas alternas de combustible y piedra, o, también, colocándola en unos huecos en las laderas de los montes, y empleando, con material de combustible, madera de los bosques próximos. El yeso así obtenido contiene las cenizas del combustible y muchas impurezas, por lo que se llama yeso negro; se emplea para construcciones no vistas.

Procedimientos de cocción del yeso:
Actualmente existen procedimientos para conseguir una perfecta cocción del aljez, sin riesgo de que se mezclen impurezas. Entre ellos están:


*Sistema de horno giratorio. El cuerpo principal de este horno esta formado por un cilindro de palastro, de 8 a 12m de longitud y 1.50m de diámetro. Este cilindro se calienta exteriormente y, por no estar revestido interiormente de material refractario, su perdida de calor es ínfima. La piedra de yeso se introduce reducida al tamaño de la gravilla fina, por lo que se evita una deshidratación rápida. El cilindro tiene, interiormente soldada, una chapa en forma de hélice, que es la encargada de ir sacando la piedra de yeso al exterior.

Clasificación de los yesos:

*Yeso gris o negro. Se obtiene calcinando la piedra algez en contacto con los combustibles. Los humos y las impurezas(cenizas, carbón, etc...), aparte de las que lleva consigo la piedra de yeso(se emplea un algez con muchas impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se emplea en obras no vistas.

*Yeso blanco. Se obtiene a partir de un algez con pequeñas proporciones de impurezas, después de calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos décimas de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de paredes y techos de interiores.

*Yeso escayola. Es un yeso blanco de la mejor calidad, tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido mas del 1%

En un tamiz de 0.2 mm.

Definición de cal:

Es un producto resultante de la descomposición de las rocas calizas por la acción del calor. Estas rocas calentadas a mas de 900º C producen o se obtienen el óxido de calcio, conocido con el nombre de cal viva, producto sólido de color blanco y peso especifico de 3.4 kg./dm. Esta cal viva puesta en contacto con el agua se hidrata (apagado de la cal) con desprendimiento de calor, obteniéndose una pasta blanda que amasada con agua y arena se confecciona el mortero de cal o estupo, muy empleado en enfoscado de exteriores. Esta pasta limada se emplea también en imprimacion o pintado de paredes y techos de edificios y cubiertas.



Obtención de la cal:

Se puede obtener mediante las fases siguientes:

1º. - Extracción de la roca. El arranque de la piedra caliza puede realizarse a cielo abierto o en galería y por distintos medios, según la disposición del frente. Los bloques obtenidos se fragmentan para facilitar la cocción.

2º. - Cocción o calcinación. El carbonato de calcio (CO2Ca), componente principal de las calizas, al someterlo a la acción del calor se descompone en anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva, produciéndose la reacción química:

CO3Ca+calorCO2+OCa

Cemento.-

Definición del cemento:

Es el material aglomerante más importante de los empleados en la construcción. Se presenta en estado de polvo, obtenido por cocción a 1550º C una mezcla de piedra caliza y arcilla, con un porcentaje superior al 22% en contenido de arcilla. Estas piedras, antes de ser trituradas y molidas, se calcinan en hornos especiales, hasta un principio de fusión o vitrificación.

Proceso de obtención del cemento:

La piedra caliza en una proporción del 75% en peso, triturada y desecada, junto a la arcilla en una proporción del 25% se muelen y mezclan homogéneamente en molinos giratorios de bolas. El polvo así obtenido es almacenado en silos a la espera de ser introducidos en un horno cilíndrico con el eje ligeramente inclinado, calentado a 1600º C por ignición de carbón pulverizado, donde la mezcla caliza arcilla, sufre sucesivamente un proceso de deshidratación, otro de calcinación y por ultimo el de vitrificación. El producto vitrificado es conducido, a la salida del horno a un molino-refrigerador en el que se obtiene un producto sólido y pétreo conocido con el nombre de clinker, que junto a una pequeña proporción o pequeña cantidad de yeso blanco o escayola es reducido a un polvo muy fino, homogéneo y de tacto muy suave en molinos de bolas giratorias, como es el cemento, que es almacenado en silos para su posterior envasado y transporte.

Cemento natural y sus clases:

El cemento natural, llamado romano, atendiendo a su principio y fin de fraguado, se divide en:


Cemento rápido. De aspecto y color terroso, por su alto contenido en arcilla (del 26% al 40%), es un aglomerante obtenido por trituración, cocción y reducción a polvo de margas calizas que, en la fase de cocción, ha sido sometido a una temperatura entre 1000º y 2000º C.

PUZOLANAS

son materiales silíceos o alumino-silíceos a partir de los cuales se producía históricamente el cemento, desde la antigüedad Romana hasta la invención del cemento Portland en el siglo XIX. Hoy en día el cemento puzolánico se considera un ecomaterial.

El término se aplica popularmente a las áreas de frenado para salidas de pista durante competiciones automovilísticas, principalmente de fórmula 1, pues originalmente eran de puzolana, si bien hoy día se emplean otros materiales como grava calibrada de distinto origen.

Puzolanas naturales

Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producido por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánicas, las tobas, la escoria yobsidiana.
Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya sea por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos de organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcillas calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.

Ladrillos de bloque sólido combustible siendo incinerados para producir ceniza con características puzolánicas.

Puzolanas artificiales 

Cenizas volantes:

 Las cenizas que se producen en la combustión de carbón mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.

Arcillas activadas o calcinadas artificialmente:

por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 °C.
Escorias de fundición: 

principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para lograr que adquieran una estructura amorfa.

Cenizas de residuos agrícolas: 

la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, cuya estructura depende de la temperatura de combustión.

MATERIALES BITUMINOSOS

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro, sólidas o viscosas, dúctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolíferos como también los obtenidos por la destilación destructiva de sustancias de origen carbonoso.

Tipos

Los materiales bituminosos pueden dividirse en dos grandes grupos: betunes y alquitranes.

Ambos presentan unas propiedades análogas y de diferencias muy significativas: los dos son termoplásticos y poseen una buena adhesividad con los áridos; sin embargo laviscosidad de los alquitranes se ve más afectada por las variaciones de temperaturas y su envejecimiento es mucho más precoz que el de los betunes.


Bitúmenes

Son mezclas de hidrocarburos naturales, pirogenados (sometidos a tratamientos de calor), o combinaciones de ambos. Pueden presentar diversos estados: gaseosos, líquidos, semisólidos, y sólidos. Además y como ya hemos comentado pueden ser naturales o artificiales.Bitúmenes naturalesSe encuentran en la naturaleza formando lagos, mezclados con arena o arcilla, y a veces impregnando rocas. Son poco abundantes y su extracción no presenta gran interés. El origen de estos betunes está en los petróleos que han subido a la superficie a través de fisuras y se han depositado allí; con el tiempo los materiales más ligeros se evaporaron, quedando los componentes de mayor viscosidad.

Bitúmenes artificiales

Se obtienen a partir del petróleo sometiendo al mismo, después de una destilación fraccionada a temperatura ambiente, a otro proceso de destilación fraccionada en caliente y vacío para obtener aceites pesados y grasas sin que se produzca el cracking que se origina con temperaturas más altas. Este cracking consiste en romper las cadenas de los hidrocarburos más largas y convertirlas en hidrocarburos de cadenas más pequeñas.

Cabe destacar dentro de los diversos tipos de betunes, algunos de ellos de especial interés como los bitúmenes asfálticos. Estos betunes, preparados por destilación de hidrocarburos naturales, se presentan como sólidos o semisólidos a temperatura ambiente por lo que para poder usarlos en obra, es precisos calentarlos a fin de reducir su viscosidad.

También conviene citar otros tipos de ellos, como los bitúmenes fluidificados o las emulsiones bituminosas.

Bitúmenes fluidificados

Se obtienen mezclando betunes duros con aceites ligeros (queroseno, gasolina, etc.). Tiene la ventaja de que no es preciso calentarlos para su utilización y los disolventes empleados tienen como única misión facilitar el trabajo en obra, ya que se eliminan en el proceso de curado. Si este betún lo emulsionamos con agua, además de reducir su viscosidad, facilita su uso en condiciones de bajas temperaturas, lluvias o humedad.

Las especificaciones españolas definen dos grupos de betunes fluidificados: RC (curado rápido) y MC (curado medio). Los rápidos emplean como disolvente naftas o gasolinas muy volátiles, mientras que los medios utilizan petróleo o queroseno.

Capitulo 4:MATERIALES PÉTREOS NATURALES -ROCAS

MATERIALES PÉTREOS NATURALES -ROCAS  

DEFINICIÓN:

Una roca es una piedra muy dura y sólida
. Para la geología, una roca es un sólido cohesionado que está formado por uno o más minerales. Los minerales más abundantes en una roca se conocen como minerales esenciales, mientras que los que aparecen en proporciones pequeñas se denominan minerales accesorios.

. Es posible distinguir entre distintos tipos de rocas. Las rocas monominerálicas están formadas por un único mineral. Las rocas compuestas, en cambio, presentan distintas especies mineralógicas. Las rocas ígneas son aquellas que se han formado por la solidificación de magma o de lava. Las rocas metamórficas suponen la alteración en estado sólido de rocas que ya están consolidadas en la corteza terrestre. Por otra parte, las rocas sedimentarias se forman por la consolidación de los sedimentos que proceden de la erosión.  Al estar sometidas a la  acción de distintos agentes, las rocas pueden cambiar con el tiempo. Este ciclo se conoce como ciclo petrogenético e incluye etapas de meteorización, erosión y sedimentación.



ROCAS O PIEDRAS NATURALES:

La roca o piedras naturales también (llamadas materiales pétreos) son agrupaciones más o menos complejas de minerales, cada una de las cuales conservan las características de su especie. Podemos considerar dos tipos:

Unas son esenciales, típicas y características de cada roca.
Y otras son secundarias determinan las variedades dentro de una misma familia.

Los materiales esenciales de la roca pertenecen a uno de estos grupos químicos:

Óxidos, como el cuarzo o el silicio
Silicatos, como el feldespato o la mica.
Sulfato, como el aljez.
Carbonato, como la calcita y la dolomita


ROCAS IGNEAS O ERUPTIVAS :

Clasificación de las rocas ígneas

Las rocas ígneas se clasifican mediante dos criterios fundamentales:

Abundancia de las especies minerales primarios principales
Abundancia de elementos químicos


Las rocas ígneas (latín ignius, "fuego") se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y se solidifica. Si el enfriamiento se produce lentamente bajo la superficie se forman rocas con cristales grandes denominadas rocas plutónicas o intrusivas, mientras que si el enfriamiento se produce rápidamente sobre la superficie, por ejemplo, tras una erupción volcánica, se forman rocas con cristales invisibles conocidas como rocas volcánicas o extrusivas. La mayor parte de los 700 tipos de rocas ígneas que se han descrito se han formado bajo la superficie de la corteza terrestre. Ejemplos de rocas ígneas son:la diorita, la riolita, el pórfido, el gabro, el basalto y elgranito

Las rocas plutónicas o rocas intrusivas

son las que se forman a partir de un enfriamiento lento, a gran profundidad y en grandes masas del magma. De acuerdo a la Geología, son uno de los dos tipos en que se clasifican las rocas ígneas de acuerdo su origen. Se oponen así a la roca volcánica o extrusiva, que por el contrario, se forma al solidificarse el magma (lava) que emerge a la superficie de la corteza terrestre, entrando en contacto abrupto con la atmósfera o cuerpos de agua.

Se llama plutones a los afloramientos de este tipo de roca, como por ejemplo los batolitos, los lacolitos, los sills y los diques. Estos afloramientos muchas veces son visibles producto de la erosión que ha retirado otras rocas que los cubrían previamente.

Durante su formación el enfriamiento es muy lento, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros y resultando una textura heterogénea, granulosa a simple vista. El granito, el gabro, la sienita, la diorita, la peridotita y la tonalita son ejemplos de rocas plutónicas.

Roca filoniana
Las rocas filonianas o subvolcánicas son rocas ígneas intrusivas que se originan cuando el magma se abre paso hacia la superficie a través de filones y se solidifica en su interior. Generalmente el magma forma pequeñas masas tabulares (entre unos pocos centímetros y unos cuantos centenares de metros). La mayoría de las rocas filonianas presentan una textura porfídica o afanítica, con cristales sin medida uniforme porque se han formado en dos fases distintas: los minerales de temperatura de fusión más alta han cristalizado lentamente en el interior de la capa terrestre, y el resto, de forma rápida dentro de los filones, donde la roca que encaja es mucho más fría.Algunos ejemplos de rocas filonianas son el pórfido (de composición parecida al granito, con diferentes proporciones de cuarzo, plagioclasa y ortosa, y con textura porfírica) y la pegmatita (de composición similar y con grandes cristales).

Las rocas sedimentarias

son rocas que se forman por acumulación de sedimentos, los cuales son partículas de diversos tamaños que son transportadas por el hielo, el agua o el aire y sometidas a procesos físicos y químicos (diagénesis), y dan lugar a materiales más o menos consolidados. Las rocas sedimentarias pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos, mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos.

Existen procesos geológicos externos que actúan sobre las rocas preexistentes y las meteorizan, transportan y depositan en diferentes lugares dependiendo del agente que transporte (agua, viento, hielo). De igual manera, distintos organismos animales ovegetales pueden contribuir a la formación de rocas sedimentarias (fósiles). Las rocas sedimentarias pueden existir hasta una profundidad de diez kilómetros en la corteza terrestre. Estas rocas pueden presentarse sueltas o consolidadas, es decir, que han sido unidas a otras por procesos posteriores a la sedimentación, conocidos como diagénesis.

Las rocas sedimentarias cubren más del 75 % de la superficie terrestre, formando una cobertura sedimentaria sobre un zócalo formado por rocas ígneas y, en menor medida, metamórficas. Sin embargo su volumen total es pequeño cuando se comparan sobre todo con las rocas ígneas, que no solo forman la mayor parte de la corteza, sino la totalidad del manto.

Las rocas metamórficas

son las que se forman a partir de otras rocas mediante un proceso llamado metamorfismo. El metamorfismo se da indistintamente en rocas ígneas, rocas sedimentarias u otras rocas metamórficas, cuando éstas quedan sometidas a altas presiones (de alrededor de 1.500 bar), altas temperaturas (entre 150 y 200 °C) o a un fluido activo que provoca cambios en la composición de la roca, aportando nuevas sustancias a ésta. Al precursor de una roca metamórfica se le llama protolito.

Las rocas metamórficas se clasifican según sus propiedades físico-químicas. Los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. Las texturas son de dos tipos, foliadas y no foliada.

· Textura foliada: Algunas de ellas son la pizarra (al romperse se obtienen láminas), el esquisto (se rompe con facilidad) y el gneis (formado por minerales claros y oscuros).

· Textura no foliada: Algunas de ellas son el mármol (aspecto cristalino y se forman por metamorfismo de calizas y dolomías), la cuarcita(es blanca pero puede cambiar por las impurezas), la serpentinita (que al transformarse origina el asbesto) y la cancagua.

CAPITULO 3: CONOCIMIENTO EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES : ENSAYO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

CONOCIMIENTO  EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES :ENSAYO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

CONCEPTO  DE ESCALA 

La representación de objetos a su tamaño natural no es posible cuando éstos son muy grandes o cuando son muy pequeños. En el primer caso, porque requerirían formatos de dimensiones poco manejables y en el segundo, porque faltaría claridad en la definición de los mismos.Esta problemática la resuelve la ESCALA, aplicando la ampliación o reducción necesarias en cada caso para que los objetos queden claramente re presentados en el plano del dibujo.Se define la ESCALA como la relación entre la dimensión dibujada respecto de su dimensión real.

ESCALA GRÁFICA

Basado en el Teorema de Thales se utiliza un sencillo método gráfico para aplicar una escala.Véase, por ejemplo, el caso para 
E 3:5
1º) Con origen en un punto O arbitrario se trazan dos rectas r y s formando un ángulo cualquiera .
2º) Sobre la recta r se sitúa el denominador de la escala (5 en este caso) y sobre la recta s el numerador (3 en este caso). Los extremos de dichos segmentos son A y B.

El objetivo básico es :

   Determinar las características deseables de un material:

 ♠ Sus especificaciones sobre funcionamiento, puesta en servicio o de

     utilización.

♠ Especificación de nomenclatura, dimensiones forma o aspecto

La observación directa de los materiales:

Es el instrumento de recolección de información muy importante y consiste en el registro sistemático, valido y confiable de comportamientos o conducta manifiesta.

Observaciones experimentales:

La observación experimental, también llamada estudio de intervención o estudio experimental, es un análisis prospectivo, el cual se caracteriza por la manipulación indirecta, superficial de un factor de estudio por el investigador. Esta observación es estudiada y dividida por los casos o sujetos en dos grupos llamados control y experimental. La característica de la aleatorización no es imprescindible en el estudio experimental, llamándose entonces estudio cuasi experimental.

Las técnicas del estudio de intervención hacen referencia a la población a la que van a aplicarse los resultados a través de los siguientes, pasos:

– Selección de la población experimental por muestreo aleatorio.

– Identificación de la población participante.

– Distribución aleatoria de los sujetos en los grupos a comparar bien sea en el grupo de experimentación o el grupo de control.

– Puesta en marcha del estudio. Administración del elemento o factor de estudio en el grupo experimental y del grupo control.

– Observación y medida de las variables dependientes según los criterios elegidos en el diseño del estudio.
– Según la cooperación o no de los sujetos en ambos grupos, se crean cuatro sub grupos, al subdividir el grupo experimental y el grupo control.

 Ensayo y selección:

Ensayo de materiales:

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.
Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos,ensayos destructivos y ensayos no destructivos. Estos últimos permiten realizar la inspección sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la producción si fuera necesario.


Ensayos no destructivos:

          Entre los ensayos no destructivos se encuentran los siguientes:

1. Ensayo de dureza (en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estáticas o a fatiga)
2. Inspección visual, microscopia y análisis de acabado superficial
3. Ensayos por líquidos penetrantes
4. Inspección por partículas magnéticas
5. Ensayos radiologos
6. Ensayo por ultrasonidos
7. Ensayos por corrientes inducidas

Ensayos destructivos:

                                              Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo

Algunas de ellas son ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material.






SELECCION DE LOS MATERIALES



La selección de materiales trata de una actividad que involucra una gama de conocimientos técnicos, cuya amplitud es difícilmente cobijada por un solo tipo de profesional; por ser el punto focal de una serie de especialidades tecnológicas que van desde el diseño hasta el análisis de desempeño en campo. En otras palabras, interdisciplinaridad e interactividad son particularmente exigidas en la selección de materiales, de la cual la selección del proceso y el diseño del producto también hacen parte, integrando así ingenieros de producción de materiales y mecánicos entre otros.

CAPITULO 2: NORMALIZACION

ANTECEDENTES HISTÓRICOS:

Se considera que tiene sus inicios en mayo de 1924 con un documento que el doctor Walter A. Shewhart de la Western Electric Corporation, E.U.A., envió a su jefe.

La Organización Internacional para la Normalización tiene sus orígenes en la Federación Internacional de Asociaciones Nacionales de Normalización (1926-1939).

ISO creó en 1987 la serie de estandarización ISO 9000 adoptando la mayor parte de los elementos de la norma británica BS 5750 .

DEFINICIÓN Y CONCEPTO DE NORMALIZACIÓN

Normalización:

Proceso por el cual se regulan las actividades de los sectores tanto privado como público en materia de salud, medio ambiente en general, seguridad al usuario, información comercial, así como prácticas de comercio, industrial y laboral. A través de este proceso se establece la terminología, clasificación, directrices, especificaciones, atributos, características, y los métodos de prueba o las prescripciones aplicables a un producto, proceso o servicio.

Normalización: La Asociación Estadounidense para Pruebas de Materiales (ASTM, por sus siglas en ingles) define la normalización como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximación ordenada a una actividad específica para el beneficio y con la cooperación de todos los involucrados.

Principios científicos de la normalización.

• Homogeneidad. Cuando se va a elaborar o adaptar una norma, esta debe integrarse perfectamente a las normas existentes sobre el objeto normalizado, tomando en cuenta la tendencia evolutiva para no obstruir futuras normalizaciones.
• Equilibrio. La normalización debe lograr un estado de equilibrio entre el avance tecnológico mundial y las posibilidades económicas del país o región. Una norma que establece el estado más avanzado del progreso técnico no servirá si esta no fuera de las posibilidades económicas de una empresa o país.
• Cooperación. La normalización es un trabajo de conjunto y las normas se deben establecer con el acuerdo y cooperación de todos los factores involucrados, es decir: Interés general, compradores o usuarios y los fabricantes.

OBJETIVOS Y VENTAJAS DE LA NORMALIZACION


                                                           La normalización permite:

-Divulgar conocimiento.
-Transferir tecnología.
-Dar mayor calidad a los productos, procesos y servicios.
-Eliminar obstáculos técnicos al comercio.

Las normas técnicas también tienen el objetivo de definir y describir métodos de muestreo, ensayo, inspección y auditoría, que permitan evaluar la conformidad de los requisitos de calidad, de uso o desempeño de productos, procesos o servicios.


Beneficios de la Normalización

-Promueve la creación de un lenguaje técnico común a todas las organizaciones, por lo que contribuye a facilitar las transacciones comerciales en los ámbitos nacional e internacional.
-Optimiza las relaciones entre clientes y fabricantes, pues las normas técnicas son un referente para la valorización de los productos y servicios.
-Fomenta la transferencia tecnológica y la competitividad empresarial, ya que se cumple con requisitos aceptados en el mercado global.
-Facilita la apertura de los mercados y marca sus tendencias.
-Impulsa el crecimiento económico, abre el camino a la innovación y a la mejora de bienes y servicios.
-Permite el desarrollo de los mercados en armonización con las reglas y prácticas tendientes a la reducción de las barreras técnicas al comercio.

-Es una herramienta para el desarrollo de la economía dado que permite:

TIPOS DE NORMAS TÉCNICAS 

Una norma técnica es un documento aprobado por un organismo reconocido que establece especificaciones técnicas basadas en los resultados de la experiencia y del desarrollo tecnológico, que hay que cumplir en determinados productos, procesos o servicios.

Las normas resultan fundamentales para programar los procesos de producción.

Se crean con el consenso de todas las partes interesadas e involucradas en una actividad (fabricantes, administración, consumidores, laboratorios, centros de investigación).

Deben aprobarse por un Organismo de Normalización reconocido.

Se identifican por siglas según el Organismo que lo apruebe:

ISO: International Organization for Standarization

EN: Norma europea aprobada por algún Organismo de Normalización europeo: CEN, CENELEC, ETSI

UNE: Una norma española de AENOR

NORMALIZACION EN EL PERÚ 

El Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (Indecopi) señaló que el Perú es uno de los países de la región con el menor número de empresas certificadas en gestión de calidad, y solo Bolivia está debajo de nosotros.

“Tenemos más o menos alrededor de 1.000 empresas certificadas en sistemas de gestión, el número exacto no lo tengo, pero hasta hace un año éramos 900 u 800 empresas. Chile tiene 4.000”, afirmó Rosario Uría, secretaria técnica de la Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales no Arancelarias del Indecopi.

ISO

define a la normalización como: El proceso de formular y aplicar reglas con el propósito de realizar en orden una actividad específica para el beneficio y con la obtención de una economía de conjunto óptimo teniendo en cuenta las características funcionales y los requisitos de seguridad. Se basa en los resultados consolidados de la ciencia, la técnica y la experiencia. Determina no solamente la base para el presente, sino también para el desarrollo futuro y debe mantener su paso acorde con el progreso.

TIPOS DE NORMAS ISO :

•ISO 14001:2004. .                               G.  AMBIENTAL       

•ISO 5001.

•ISO 22000.                                       SALUD Y SEGURIDAD

•ISO 9001:2000

•ISO / TS 16949                                  TRANSPORTE

•ISO 18001:  ser compatible con los estándares ISO 9001

Sistemas de Gestión de la Calidad ISO 9000

La Norma ISO 9000 describe los fundamentos de los sistemas de gestión de la calidad y especifica la terminología para los sistemas de gestión de la calidad.

La ISO 9000:2000 define la Gestión de la Calidad como las actividades coordinadas para dirigir y controlar una organización en lo relativo a localidad. Con el objetivo de orientar las actividades de la empresa para obtener y mantener el nivel de calidad del producto o el servicio, de acuerdo con las necesidades del cliente.

En general se puede definir la Gestión de la Calidad como el aspecto de la gestión general de la empresa que determina y aplica la política de calidad. El Sistema de Gestión de la Calidad debe estar integrado en los procesos, procedimientos, instrucciones de trabajo, mediciones y controles, etc., de las propias operaciones de la empresa. 

Es un sistema de gestión para dirigir y controlar una organización con respecto a la calidad (ISO9000:2000), por lo tanto, está integrado en las operaciones de la empresa u organización y sirve para asegurar su buen funcionamiento y control en todo momento.

El Sistema de Gestión de la Calidad está enfocado a cumplir los requisitos de productos  y servicios, de tal forma que puede aplicar a empresas:

• Del Sector Público
• Del Sector Privado
• De Manufactura
• De Servicios
• Pequeñas, Medianas o Grandes
• Guiadas por leyes o Reglamentos o por eespecificaciones
• Que fabrican Producto propio o maquilado

capitulo 1 :PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES

GENERALIDAD:

• Las propiedades de un material se pueden definir como aquella serie de características que determinan el comportamiento de ese material ante las acciones físicas, químicas, mecánicas, etc., siendo dichas propiedades lo que diferencian un material de otro y lo que determina que un objeto esté fabricado de un material determinado.

• Por ejemplo, un martillo deberá realizarse de un material duro, el faro de un coche tendrá que estar realizado de un material transparente, un tobogán deberá estar fabricado de un material liso. etc

PROPIEDADES GENERALES :

 PROPIEDADES  FÍSICAS

• En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía.

• Son aquellas que determinan la formación en el espacio de un material dependiendo de su resistencia, rugosidad, aspecto, utilidad, etc.

• Formas y Dimensiones ¿Tienen los Materiales Forma?, En su principio los que llamaremos materiales tecnológicos no tienen formador si mismo. Es la Ingeniería la que proporciona la forma de diseño que se le confiere.

• Peso Especifico El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Como aclararemos en otro apartado, esta definición es considerada hoy día como obsoleta y reprobable, siendo su denominación correcta la de densidad de peso.

• Porosidad La porosidad es la capacidad de un material de absorber líquidos o gases.

• Permeabilidad la permeabilidades la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, es  impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

• Capilaridad La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza ínter-molecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

• Higroscopia La capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder humedad al medio ambiente. También es sinónimo de higrometría, siendo esta el estudio de la humedad, sus causas y variaciones (en particular de la humedad atmosférica).

Propiedades Eléctricas de los Materiales:

•  Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los materiales pueden ser:

• Conductores: Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos

•   Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.

•   Semiconductores: se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso de la corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son conductores a partir de una temperatura determinada y por debajo de esa temperatura son aislantes).

Propiedades Mecánicas

•  Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores, Algunas más Concretas son:
•  Resistencia a la torsión. Es la fuerza torsora que provoca la rotura de un material.

• Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformara. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre él y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad.

•   Plasticidad: propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.

•   Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.

•   Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.

•  Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es el diamante. Los diamantes solo se   pueden rayar con otro diamante. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10,  correspondiendo la dureza 10 al material más duro.

• Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.

• Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpos de romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y duro.

Propiedades Térmicas
       Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.
       Dilatación térmica.
       señala la variedad de la dimensiones del material al variar su temperatura,la dilatación térmica          se expresa de 3 formas las cuales son:
       - coeficiente de dilatación lineal
       - Coeficiente de dilatación superficial
       - Coeficiente de dilatación cúbica

•  Conductividad térmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser buen conductor térmico o malo

•  Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o viceversa).

•  Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material.             
• Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena soldabilidad.

   Propiedades Ópticas

•    Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.

•    Materiales opacos: no se pueden ver los objetos a través de ellos.

•    Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar los   rayos de    luz.

•    Materiales translúcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver con nitidez     a  través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.

Propiedades Acústicas de los Materiales

•    Determinan la respuesta de los materiales ante el sonido.

•    Conductividad acústica: es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido

•    Decibelímetro: mide el sonido en decibelios

   Propiedades Magnéticas de  los Materiales

•    Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales.

•    Magnetismo: es la capacidad de atraer a otros materiales metálicos

   Propiedades Químicas de los Materiales

•  Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debida a su interacción con otras sustancias

• La oxidación: es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en contacto con el oxígeno del aire o del agua,    La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orín y es muy tóxica. No llevarse las manos a la boca después de tocarla. 

Propiedades Ecológicas de los Materiales

   Según el impacto que producen los materiales en el medio ambiente , se clasifican en:

•    Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para       fabricar    otro diferente

•    Reutilizable: Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso.

•    Tóxicos: estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera.

•    Biodegradables:    son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en des-componerlos de     forma natural en otras sustancias.