Manual completo de materiales de construcción [Ing. María González]

HORMIGONES. INGENIERIA DE EDIFICACION.

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INDICE

1. EL HORMIGÓN

1.1. Definición 2. COMPONENTES.

2.1. Aglomerantes. 2.1.1. Cal. 2.1.2. Yeso. 2.1.3. Cemento. 2.1.4. Otros.

2.2. Agua. 2.3. Áridos. UNE 83-101. (Art. 28 EHE-08)

2.3.1. Naturaleza y procedencia de los áridos. 2.3.2. Designación de los áridos 2.3.3. Estudio granulométrico de los áridos. 2.3.4. Características de los áridos.

2.4. Adiciones. EHE-08, (Artículo 30º) 2.5. Aditivos. EHE-08, (Artículo 29º)

Clasificación y definiciones de aditivos. Cuadro orientativo de utilización de aditivos.

2.6. Aceros 2.6.1. Aceros para armaduras pasivas, EHE-08, (Artículo 32º) 2.6.2. Aceros para armaduras activas. (Artículo 34º)

2.7. Piezas de entrevigado en forjados. (Artículo 36º)

3. DOSIFICACION DEL HORMIGÓN.

3.1. Determinación de la resistencia media. 3.2. Consistencia del hormigón. 3.3. El tipo de ambiente. 3.4. Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento. (37.3.2.). 3.5. Correcciones y ensayos. 3.6. Durabilidad. 3.7. Designación del hormigón

4. FABRICACIÓN Y PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN. (Artículo 71. EHE-08)

4.1. Instalaciones de fabricación del hormigón. 4.2. Suministro y almacenamiento de materiales componentes. 4.3. Amasado del hormigón.

4.3.1. Hormigón no fabricado en central. 4.4. Transporte. 4.5. Suministro del hormigón

4.5.1. Recepción. Documentación durante el suministro 4.5.2. Documentación tras el suministro 4.5.3. Acta de toma de muestras

4.6. Puesta en obra del hormigón. 4.6.1. Vertido y colocación del hormigón. 4.6.2. Compactación del hormigón. 4.6.3. Juntas de hormigonado 4.6.4. Curado del hormigón 4.6.5. Desencofrado, desmoldeo y descimbrado (art. 73, 74) 4.6.6. Acabado de superficies. (art. 75)

4.7. Puesta en obra del hormigón en condiciones climáticas especiales. 4.7.1. Hormigonado en tiempo frío (EHE. Art 72). 4.7.2. Hormigonado en tiempo caluroso.


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5. CONTROL DE LA CALIDAD DEL HORMIGÓN. CAPÍTULOS XIV, XV, XVI, XVII. EHE-08

5.1. Agentes del control de la calidad 5.1.1. Dirección Facultativa 5.1.2. Laboratorios y entidades de control de calidad.

Artículo 79.º Condiciones para la conformidad de la estructura Artículo 80.º Documentación y trazabilidad Artículo 81.º Niveles de garantía y distintivos de calidad Artículo 84º Criterios generales. Comprobación de la conformidad de los

materiales componentes del hormigón y de las armaduras. Artículo 85º Criterios específicos. Comprobación de la conformidad de los

componentes del hormigón. Artículo 86.º Control del hormigón Artículo 87.º Control del acero Artículo 88.º Control de las armaduras

6.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO.

6.1. Densidad. 6.2. Características mecánicas. (Ver artículo 39).

6.2.1. Resistencia a compresión. 6.2.2. Resistencia a tracción. 6.3. Permeabilidad. 6.4. Variaciones de volumen. 6.4.1. Retracción.

6.4.2. Entumecimiento. 6.5. Fluencia. 6.6. Propiedades térmicas. 7.- HORMIGONES ESPECIALES

7.1.- Hormigones ligeros. 7.2.- Hormigones pesados. 7.3.- Hormigones refractarios. 7.4.- Hormigones reforzados con fibras. 7.5.- Hormigones porosos. 7.6.- Hormigones proyectados 7.7.- Hormigones de altas resistencias. 8.- PREFABRICADOS DE HORMIGÓN. 9.- BIBLIOGRAFÍA


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1. EL HORMIGÓN

La palabra hormigón procede del latín, “formicus” o “concretus”, que traducido quiere decir homogéneo con molde o forma. La argamasa romana, fabricada con cal y puzolana (roca volcánica pulverizada), fué utilizada ya desde el s. III a.C. para unir grandes bloques de sillería. A menudo, la piedra fue sólo un revestimiento mientras que la parte interna del muro se rellenaba con cemento, capas de ladrillo fragmentado, cascajo y argamasa. A medida que se avanza en la técnica y conocimiento de la argamasa, las piedras exteriores se hicieron más delgadas y pequeñas llegando a carecer de toda importancia estructural. Este sistema constructivo se aplicará a la creación de grandes espacios sustentados por arcos y bóvedas de hormigón. Las mayores bóvedas romanas cubrían un espacio que no fue igualado hasta llegar a los tiempos del acero (S. XIX d.C.)... La ventaja del hormigón era que las bóvedas podían ser moldeadas para ajustarse a complejas formas de habitaciones sin necesidad de trabajosos procedimientos para el corte de la piedra. Era asimismo un material barato que requería una menor cantidad de artesanos especializados y aumentaba las posibilidades para un complejo modelado de los espacios interiores. Las fábricas de argamasa se recubrían al interior con revocos, estucos pintados o aplacados de mármol. La cara exterior también podía estar recubierta con materiales pétreos o cerámicos, con variados trazados.

Opus incertum Opus testaceum Opus reticulatum

Estucos Aplacados Mosaicos


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1.1. Definición El hormigón es una mezcla intima y homogénea de áridos finos, áridos gruesos, un aglomerante y agua en las debidas proporciones para que fragüe y endurezca. En el momento de su amasado, puede añadírsele otros productos o materiales para mejorar alguna de sus características determinadas. En este tema se estudiarán los hormigones fabricados con cemento. Por lo tanto definiríamos el hormigón como una mezcla intima y homogénea de aridos gruesos y finos con cemento y agua. Agua + Aglomerante + Arido fino + Arido grueso

Pasta + Arido fino + Arido grueso

Mortero + Arido grueso Según características específicas de los componentes del hormigón o de otros materiales a él incorporados, existen nomenclaturas específicas: - Hormigón ordinario: Material que se obtiene al mezclar cemento, agua y áridos minerales

de tamaños varios, superiores e inferiores a 5 mm.

- Hormigón en masa: No contiene en su interior armadura de ninguna clase. Apto para resistir esfuerzos de comprensión.

- Hormigón armado: Hormigón con armadura de acero especial sometida a tracción previamente a la puesta de carga del conjunto.

- Hormigón pretensado: Hormigón con armadura de acero sometida a tracción previamente a la puesta en carga del conjunto.

- Hormigón mixto: Es aquel en el que se emplean mezclas de dos o más componentes, y los nombres de éstos deberán incluirse en la denominación de hormigón.

- Hormigón ciclópeo: Es el que tiene embebidos en su masa grandes mampuestos de dimensión mínima mayor de 30 cm., y de forma tal que el conjunto no pierda la compacidad.

- Hormigón aerocluso: Es el que tiene una cantidad de aire incorporado no mayor del 6% de su volumen, uniformemente distribuido en toda la masa, en forma de burbujas cuyo tamaño está comprendido entre 0’05 y o’1 mm. (También hormigón aireado).

- Hormigón unimodular: Es el hormigón con áridos de un solo tamaño.

- Hormigón ligero: Compuesto con áridos ligeros. Una variante es el HORMIGÓN CELULAR que contiene burbujas independientes de gas, uniformemente repartidas.

- Hormigón blindado: Unidad de obra utilizada en pavimentaciones, compuesta por una capa de espesor variable de hormigón ordinario y otra superior de piedra embutida.

- Amianto-cemento: Hormigón cuyo árido es el amianto o asbesto, roca fibrosa cuyas principales propiedades son la elasticidad e incombustibilidad.

Según la EHE-08 ((Artículo 31º), es la mezcla de cemento, agua, áridos, aditivos y adicciones. La composición elegida de las mezclas destinadas a la construcción de estructuras o elementos estructurales deberá estudiarse previamente, con el fin de asegurarse de que es capaz de proporcionar hormigones cuyas características mecánicas, reológicas y de durabilidad satisfagan las exigencias del proyecto. Estos estudios se realizarán teniendo en cuenta las condiciones de la obra real (distribución de armaduras, modo de compactación, dimensiones de las piezas, etc.).


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2. COMPONENTES.

2.2. Aglomerantes. Según el Diccionario de la Real Academia, se denomina aglomerante “al material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por efectos de tipo exclusivamente físicos”. Dentro de esta definición se incluirían el barro, las colas, los betunes, etc. Sin embargo, los más utilizados en construcción son los cementos, las cales y los yesos, y recientemente algunos plásticos. 2.1.1. Cal. Cal es todo producto, sea cual sea su composición y aspecto físico, que proceda de la calcinación de piedras calizas. (F. Arredondo)

Ciclo de la cal. Con una calcinación hasta 900 – 1000º C se verifica la reacción:

CO3Ca + CALOR CO2 + CaO. Se descompone el carbonato cálcico en óxido de calcio y en anhídrido carbónico. El proceso de apagado consiste en añadir agua a la cal viva, verificándose la reacción:

CaO + H2O = Ca ( OH)2 + CALOR El óxido de calcio junto con el agua produce hidróxido cálcico. Al ponerse en obra la cal apagada se produce el proceso de recarbonatación, verificándose la reacción:

Ca ( OH)2 + CO2 CO3Ca + H2O El hidróxido cálcico absorbe el anhídrido carbónico de la atmósfera evaporándose el agua.

En albañilería se emplean cales aéreas y cales hidráulicas. - Las cales aéreas amasadas con agua se endurecen únicamente en el aire, por acción del

anhídrido carbónico. Las cales hidráulicas amasadas con agua, se endurecen en el aire, o bajo el agua.

- La cal viva en terrón se apagará en balsa, añadiendo la cantidad precisa de agua, que, en

general, es de dos partes en volumen de agua por una de cal, y se deja reposar un plazo mínimo de dos semanas. Si es preciso se tamiza después.

- La cal apagada, envasada en sacos o barriles, o a granel, llevará el nombre del fabricante y

su designación. Se almacenará en sitio seco y resguardado de las corrientes de aire. - La cal hidráulica se recibirá en obra, seca y exenta de grumos, envasada adecuadamente,

indicando nombre del fabricante y su designación. Se conservará en lugar seco y resguardado de las corrientes de aire, para evitar su posible carbonatación.

Normas UNE 41.067 Cal aérea para construcción. Clasificación características.

UNE 41.068 Cal hidráulica para construcción. Clasificación características.


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2.1.2. Yeso. El yeso es un material conocido desde la más remota antigüedad, principalmente en zonas de clima seco. En la construcción se ha empleado para unir materiales o elementos constructivos, para protecciones de paramentos interiores y exteriores, en decoración...

Ciclo del yeso. Cuando se calienta pierde rápidamente su agua de hidratación ( produciendo yeso calcinado, deshidratado parcial o totalmente). Deshidratación SO4Ca.2H2O + Calor > SO4Ca.1/2H2O + 3/2.H2O Si el yeso se amasa con agua se rehidrata formando de nuevo el dihidrato. Se obtiene una pasta más o menos trabajada y untuosa que endurece rápidamente.

SO4Ca.1/2H2O + 3/2.H2O > SO4Ca.2H2O + Calor

La reacción de hidratación del yeso es exotérmica. Al mismo tiempo que se produce calor se produce una expansión como consecuencia del rápido crecimiento de los cristales durante el fraguado. La resistencia mecánica de los yesos depende de su naturaleza, de su composición, de su finura, de la cantidad de agua de amasado y del contenido de humedad en el momento de la rotura. La aplicación en exteriores o ambientes húmedos debe controlarse debido a la solubilidad del material, si bien no debe confundirse este concepto con el de permeabilidad (su estructura permite acumular gran cantidad de agua cuando la concentración de la misma en el ambiente es alta y devolverla cuando éste se reseca). Esta característica implica una buena resistencia al fuego (es yeso no es inflamable), y está relacionada con la corrosión en los aceros. Según la RY-85. están normalizados los yesos: - Yeso Grueso de Construcción, que se designa YG. También llamado yeso negro. - Yeso Fino de Construcción, que se designa YF. También llamado yeso blanco. - Yeso de Prefabricados, que se designa YP. - Escayola, que se designa E-30. Las escayolas son los yesos de mejor calidad. - Escayola Especial, que se designa E-35. Se utiliza para acabados, molduras, estucados

finos...


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2.1.3. Cemento. Los cementos han sido tratados específicamente en el tema anterior. La Instrucción EHE-08 especifica (Artículo 26º) que podrán utilizarse aquellos cementos que cumplan la RC-08 y que sean capaces de proporcionar al hormigón las características que se exigen al mismo en el Artículo 31º. En el ámbito de aplicación de la EHE-08, podrán utilizarse aquellos cementos que cumplan:

- ser conformes con la reglamentación específica vigente, - cumplan las limitaciones de uso establecidas en la Tabla 26 - pertenezcan a la clase resistente 32,5 o superior.

Tipos de cemento utilizables (*)

Hormigón en masa Cementos comunes excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/BQ, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T y CEM III/C Cementos para usos especiales ESP VI-1

Hormigón armado Cementos comunes excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/BQ, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C y CEM V/B

Hormigón pretensado Cementos comunes de los tipos CEM I y CEM II/A-D, CEM II/A-V, CEM II/A-P y CEM II/A-M(V,P)

(*) Las condiciones de utilización permitida para cada tipo de hormigón, se deben considerar extendidas a los cementos blancos y a los cementos con características adicionales (de resistencia a sulfatos y al agua de mar, de resistencia al agua de mar y de bajo calor de hidratación) correspondientes al mismo tipo y clase resistente que aquéllos.

A los efectos de la presente Instrucción, se consideran cementos de endurecimiento lento los de clase resistente 32,5N, de endurecimiento normal los de clases 32,5R y 42,5N y de endurecimiento rápido los de clases 42,5R, 52,5N y 52,5R.

Cuando el cemento se utilice como componente de un producto de inyección adherente se tendrá en cuenta lo prescrito en 35.4.2. El empleo del cemento de aluminato de calcio deberá ser objeto, en cada caso, de estudio especial, exponiendo las razones que aconsejan su uso y observándose las especificaciones contenidas en el Anejo nº 3. Se tendrá en cuenta lo expuesto en 31.1 en relación con el contenido total de ión cloruro para el caso de cualquier tipo de cemento, así como con el contenido de finos en el hormigón, para el caso de cementos con adición de filler calizo. 2.1.4. Otros. Otros aglomerantes nuevos son los plásticos (Resinas epoxi, Poliéster, copolímeros de naturaleza orgánica, PVC, Látex...) Los plásticos, en un sentido amplio, son:

- Materiales orgánicos, constituidos por macromoléculas. - Producidos por transformación de sustancias naturales, o por síntesis directa, a partir

de productos extraidos del petróleo, del gas natural, del carbón o de otras materias minerales.

Se utilizan para pavimentos “in situ” (mezclas de baja viscosidad y autonivelantes), fabricación de terrazos, en morteros, hormigones, reparaciones en hormigones y sellados de juntas...


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2.2. Agua. El agua que se añade a la mezcla, junto con los demás componentes del hormigón, tiene las siguientes misiones:

- Hidrata los componentes activos del cemento. - Actuar como lubricantes haciendo posible que la masa sea trabajable. - Crea espacio en la pasta para los productos resultantes de la hidratación del cemento.

Podriamos diferenciar:

Agua de amasado: Es el agua que participa en las reacciones de hidratación del cemento y además confiere al hormigón la trabajabilidad necesaria para una correcta puesta en obra. La cantidad de agua de amasado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario, ya que el agua en exceso se evapora y crea una serie de huecos en el hormigón que disminuye su resistencia. Agua de curado: Es el agua que se añade para compensar las pérdidas de agua por evaporación y permitir que se desarrollen nuevos procesos de hidratación. Debe ser abundante durante el proceso de curado.

Tanto el agua de amasado como la de curado deben ser aptas para desempeñar eficazmente su función. - Durante el amasado el hormigón es difícil que se contamine con el agua, pues la cantidad

de posibles aportaciones nocivas se añaden una sola vez y actúan sobre una masa en estado plástico.

- Durante el curado se debe ser más selectivo con al agua. Hay una aportación de

sustancias nocivas en cantidades mayores y de actuación más duradera sobre una masa no plástica.

La EHE-08 (Artículo 27º), determina que el agua utilizada, tanto para el amasado como para el curado del hormigón en obra, no debe contener ningún ingrediente perjudicial en cantidades tales que afecten a las propiedades del hormigón o a la protección de las armaduras frente a la corrosión.

En general, podrán emplearse todas las aguas sancionadas como aceptables por la práctica.

Un índice útil sobre la aptitud de un agua es su potabilidad (Son también aptas las depuradas con cloro). Cuando no se posean antecedentes de su utilización, o en caso de duda, deberán analizarse las aguas, y salvo justificación especial de que no alteran perjudicialmente las propiedades exigibles al hormigón, deberán cumplir las siguientes condiciones (*):


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(*) realizándose la toma de muestras según la UNE 7236 y los análisis por los métodos de las normas indicadas. Podrán emplearse aguas de mar o aguas salinas análogas para el amasado o curado de hormigones que no tengan armadura alguna. Salvo estudios especiales, se prohíbe expresamente el empleo de estas aguas para el amasado o curado de hormigón armado o pretensado. Se permite el empleo de aguas recicladas procedentes del lavado de cubas en la propia central de hormigonado, siempre y cuando cumplan las especificaciones anteriormente definidas. Además se deberá cumplir que el valor de densidad del agua reciclada no supere el valor 1,3 g/cm3 y que la densidad del agua total no supere el valor de 1,1 g/cm3.

La densidad del agua reciclada está directamente relacionada con el contenido en finos que aportan al hormigón.

M = [ (1 - da) / (1 - df) ] df

M Masa de finos presente en el agua, en g/cm3. da Densidad del agua en g/cm3. df Densidad del fino, en g/cm3. (*)

(*) Se puede considerar un valor de df igual a 2,1 g/cm3, salvo valor experimental obtenido mediante determinación en el volumenómetro de Le Chatelier, a partir de una muestra desecada en estufa y posteriormente pulverizada hasta pasar por el tamiz 200 µm.

Limitación

Riesgos

Observaciones Exponente de hidrogeno Ph (UNE 7234:71)

> 5

Altera el fraguado y el endurecimiento.

Disminuye la resistencia y la durabilidad.

Con cementos aluminosos no utilizar PH>8

Sustancias disueltas (UNE 7130:58)

< 15 gr. por litro (15.000 p.p.m)

Eflorescencias Menor resistencia Fenómenos expansivos a largo plazo

Contenido en Sulfatos, SO4 (UNE 7131:58), Excepto para el cemento SR en que se eleva este limite a 5 gr por litro (5000 p.p.m)

< 1 gr. por litro (1000 p.p.m)

Alteraciones en fraguado y endurecimiento. Perdida de resistencias Afecta a la durabilidad.

Se debe ser muy estricto con el agua de curado La proporción puede aumentar para CEM- RS

Para hormigón pretensado

< 1 gr. por litro (1.000 p.p.m)

Corrosion de armaduras

Puede aumentar para HM

Ión cloruro, Cl- (UNE 7178:60): Para hormigón

armado o en masa que contenga armaduras para reducir fisuración (UNE 7178:60)

< 3 gr. por litro (3.000 p.p.m)

Otras.

Hidratos de carbono (UNE 7132:58)

0

El hormigón no fragua La sacarosa y la glucosa alteran el endurecimiento

Sustancias orgánicas solubles en éter (UNE 7235:71)

< 15 gr. por litro (15.000 p.p.m)

Graves alteraciones en fraguado y endurecimiento Fuertes caidas en resistencias.

Ensayo de presencia de aceites, grasas, humus... Cuidado con la materia organica de la arena.


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2.3. Áridos. UNE 83-101. (Art. 28 EHE-08) Arido es el conjunto de granos minerales de diferentes dimensiones destinados principalmente para la fabricación de morteros, hormigones, capas de cimentación y bases y firmes de carreteras y vías férreas. Aunque no toman parte en el fraguado y endurecimiento de los morteros y los hormigones, desempeñan un papel económico y técnico muy importante en sus características. (Aproximadamente el 80 % del volumen del hormigón es ocupado por los áridos). 2.3.1. Naturaleza y procedencia de los áridos. Las características de los áridos deberán permitir alcanzar la adecuada resistencia y durabilidad del hormigón que con ellos se fabrica, así como cualquier otra exigencia que se requieran a éste en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del proyecto.

Pueden ser:

Áridos naturales: Cuando proceden de fuentes naturales, sin más transformación que las mecánicas de cribado, lavado...

Se clasifican según: Su composición (en función de la familia petrológica de procedencia) pueden ser: - graníticos - calizos - silíceos... El proceso mecánico que han experimentado para su suministro y uso: - machaqueo (obtenidos por desintegración artificial mediante trituración, poseen

superficies rugosas y aristas vivas). - rodados (Las arenas así como los áridos gruesos procedentes de la desintegración

natural y erosión de las rocas, en general, redondeados con superficies lisas sin aristas)

Áridos artificiales: Áridos fabricados con materias primas que sufren una transformación mecánica, térmica, química...

Se clasifican según el proceso de obtención, ya que dependen fundamentalmente de este proceso. En su designación debe figurar siempre una referencia al proceso de fabricación:

- Arcillas expandidas - Escorias siderurgicas (se comprobará previamente que no contienen silicatos

inestables ni compuestos ferrosos).


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Como áridos para la fabricación de hormigones (EHE-08) pueden emplearse:

- Áridos gruesos (gravas) y áridos finos (arenas), según UNE-EN 12620, rodados o procedentes de rocas machacadas.

- Escorias siderúrgicas enfriadas por aire según UNE-EN 12620. Se comprobará previamente que son estables, es decir, que no contienen silicatos inestables ni compuestos ferrosos inestables.

- En general, cualquier otro tipo de árido cuya evidencia de buen comportamiento haya sido sancionado por la práctica y se justifique debidamente.

- En el caso de áridos reciclados, se seguirá lo establecido en el Anejo nº 15. - En el caso de áridos ligeros, se deberá cumplir lo indicado en el Anejo nº 16 de esta

Instrucción, y en particular, lo establecido en UNE-EN 13055-1. Dada su peligrosidad, sólo se permite el empleo de áridos con una proporción muy baja de sulfuros oxidables. En cualquier caso, el suministrador de áridos garantizará documentalmente el cumplimiento de las condiciones físico-químicas, físico-mecánicas, granulometría y forma del árido.... según EHE-08. Cuando no se tengan antecedentes sobre la naturaleza de los áridos disponibles, o se vayan a emplear para otras aplicaciones distintas de las ya sancionadas por la práctica, se realizarán ensayos de identificación mediante análisis mineralógicos, petrográficos, físicos o químicos, según interese. Los áridos deben ser transportados y acopiados de manera que se evite su segregación y contaminación, debiendo mantener las características granulométricas de cada una de sus fracciones hasta su incorporación a la mezcla.

1.3.2. Designación de los áridos d/D – IL - N

d/D Fracción granulométrica, comprendida entre un tamaño mínimo, d, y un tamaño máximo, D, en mm.

IL Forma de presentación: R, rodado; T, triturado (de machaqueo); M, mezcla.

Preferentemente, se indicará también la naturaleza del árido (C, calizo; S, silíceo; G, granito; O, ofita; B, basalto; D, dolomítico; Q, traquita; I, fonolita; V, varios; A, artificial; R, reciclado)

En la fase de proyecto, a efectos de la especificación del hormigón, es necesario únicamente establecer para el árido su tamaño máximo en mm, (TM) y, en su caso, especificar el empleo de árido reciclado y su porcentaje de utilización.

2.3.3. Estudio granulométrico de los áridos. Composición granulométrica de un árido cualquiera es el conjunto de porcentajes en peso de los distintos tamaños de gramos que lo integran en relación con el peso total del mismo. La granulometría de la grava y de la arena se determina por separado y sabiendo la proporción de grava y de hormigón y la granulometría de estos áridos, se puede determinar el árido conjunto.

Antecedentes. El análisis granulométrico de un árido consiste en determinar la distribución por tamaños de las partículas que lo forman, o sea, en separar al árido en diferentes fracciones de partículas del mismo tamaño, y hallar el porcentaje que entra en el árido cada uno de éstos.


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Si un árido posee granos en tamaños y cantidades tales que cada grupo de ellos está en condiciones de rellenar los huecos o vacíos dejados por los de tamaño inmediatamente superior, tal árido podrá adquirir por asentamiento compacidad máxima. Feret, llegó a esta conclusión investigando arenas y las representó en diagramas triangulares:

g = granos gruesos. m = granos medios. f = granos finos. g + m + f = n . Ejemplo: Una arena con una composición 30% gruesos, un 20% finos y un 50% medios, se encuentra en el punto P (30, 50, 20)

Asimismo, preparó numerosas mezclas g + m + f, cuyas compacidades determinó preparando un diagrama de curvas de isocompacidad.

- Las arenas con un solo tamaño de grano son las menos compactas.

- La ausencia de finos conduce a compacidades escasas.

- Arena más compacta 60%g + 40%f → Q. Compacidad > 72’5%.

Ampliando los ensayos de Feret a áridos de cualquier tamaño, Fuller estableció que la máxima compacidad de un árido requiere una composición granulométrica

dada por la ecuación: r (%) = 100 [1 – (d/D) ½ ]

r = (% del total) peso de cada tamaño de diámetro d, siendo D el Ø máximo.

Esta ecuación es una parábola (Parábola de Gessner) Si la curva granulométrica de un árido propuesto coincide con la de Gessner, se dice que su graduación granular es óptima. Bolomey perfeccionó la curva de Gessner teniendo en cuenta tipo de cemento, tipo de árido, consistencia…( Parábola de Bolomey.) r(%) = a + (100 – a) ( d/D ) 1/2

ARIDO CONSIST. HORMIGÓN a

RODADO SECO.PLAST.

BLANDA FLUIDA

10 11 12

MACHACADO

SECO.PLAST. BLANDA FLUIDA

12 13 14


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Estudio de un árido mediante curvas granulométricas. Antes de proceder de proceder al cribado de los áridos, estos deben secarse al aire al fin de evitar, especialmente en el caso de las arenas, el que se apelmacen sus granos por efecto de la humedad y queden retenidos por tamices de más abertura que los que corresponden al tamaño real de aquellos.

Una vez realizado el tamizado de la muestra, los resultados obtenidos se representan en un gráfico en el que en las ordenada se colocan en escala decimal los porcentajes que pasan acumulados en cada tamiz y, en abcisas la abertura de los mismos. Una correcta composición de un arido estará representada por una grafica comprendida entre las dos curvas del grafico. Será mejor cuanto mas se parezca a la parábola de Bolomey.

Las curvas granulométricas además de ser muy útiles para la composición de los áridos distintos, tienen la ventaja de permitir identificar rápidamente si estos tienen exceso de fracciones gruesas o finas o la presencia de discontinuidades en la distribución por tamaños. Cuando en un árido existen fracciones de todos los tamaños comprendidos entre el más pequeño y el mayor del mismo, se dice que el árido posee una granulometría Continua. Si por el contrario, faltan algunas fracciones, se dice que el árido posee una Granulometría Discontinua. Granulometrías óptimas. Se denomina garnulometría óptima a la que, para una misma consistencia y relación agua /cemento, le corresponde un consumo mínimo de cemento, dando, además, el mínimo de segregación. En muchas ocasiones, en vez de introducir a la curva dentro de un dominio granulométrico, se opta por adaptar, en lo posible, la granulometría de la mezcla de árido a una curva teórica que se toma por referencia, por ser la optima desde el punto de vista de compacidad o por otras razones. Árido fino y árido grueso. La Instrucción Española de Hormigón, define como árido fino o arena a la fracción del mismo que pasa por el tamiz de 4 mm de luz de malla (tamiz 4 UNE EN 933-2:96), siendo grava o árido grueso la fracción del mismo que queda retenida en este tamiz; y por árido total (o simplemente árido cuando no haya lugar a confusiones) aquel que de por sí o por mezcla, posee las proporciones de arena y grava adecuadas para fabricar el hormigón necesario en el caso particular que se considere. Dentro de esta clasificación se puede reconocer otros tamaños y así en las arenas se distinguen arenas gruesas de tamaño 2 a 4 mm y finas las comprendidas entre 0,08 y 2 mm; denominando finos a la fracción de tamaño inferior a 0.08 mm. La arena es el árido de mayor responsabilidad en los hormigones. No es posible hacer un buen hormigón con una arena mala. Pueden ser de río o mina. Las primeras, son muy buenas para confeccionar hormigones, pues suelen estar lavadas y limpias de impurezas. Las arenas de mina suelen tener arcilla. Otros tipos de arenas (mar, duna....) necesitan un estudio especifico de análisis químico para su utilización en construcción.


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Se denomina tamaño máximo D de un árido grueso o fino, la mínima abertura de tamiz UNE EN 933-2 que cumple los requisitos generales recogidos en la tabla 28.3.a, en función del tamaño del árido.

Se denomina tamaño mínimo d de un árido grueso o fino, la máxima abertura de tamiz UNE EN 933-2 que cumple los requisitos generales recogidos en la tabla 28.3.a, en función del tipo y del tamaño del árido.

Los tamaños de los áridos no deben tener un D/d menor que 1,4.

Tabla 28.3.a. Requisitos generales de los tamaños máximo D y mínimo d.

Porcentaje que pasa (en masa)

2D

1,4 Da)

Db)

d

d/2 a)

D > 11,2 ó D/d > 2

100

98 a 100

90 a 99

0 a 15

0 a 5 Árido

Grueso

D ≤ 11,2 o D/d ≤ 2

100

98 a 100

85 a 99

0 a 20

0 a 5

Árido fino

D ≤ 4 y d = 0

100

95 a 100

85 a 99

-

-

a) Como tamices 1,4D y d/2 se tomarán de la serie elegida el siguiente tamaño del tamiz más próximo de la serie. b) El porcentaje en masa que pase por el tamiz D podrá ser superior al 99 %, pero en tales casos el suministrador deberá documentar y declarar la granulometría representativa, incluyendo los tamices D, d, d/2 y los tamices intermedios entre d y D de la serie básica más la serie 1, o de la serie básica más la serie 2. Se podrán excluir los tamices con una relación menor a 1,4 veces el siguiente tamiz más bajo.

Tabla 28.3.b. Series de tamices para especificar los tamaños de los áridos (mm)

Serie Básica

Serie Básica + Serie 1

Serie Básica + Serie 2

0,063 0,125 0,250 0,500

1 2 4 - - 8 - - - -

16 - -

31,5 (32) - -

63 125

0,063 0,125 0,250 0,500

1 2 4

5,6 (5) - 8 -

11,2 (11) - -

16 -

22,4 (22) 31,5 (32)

- 45 63

125

0,063 0,125 0,250 0,500

1 2 4 -

6,3 (6) 8

10 -

12,5 (12) 14 16 20 -

31,5 (32) 40 -

63 125

NOTA - Por simplificación, se podrán emplear los tamaños redondeados entre paréntesis para describir el tamaño de los áridos Módulo granulométrico. Se denomina módulo granulométrico a la sumas de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie UNE hasta el de abertura máxima dividida por 100. El módulo granulométrico recibe el nombre de Módulo de Finura cuando se emplea la serie de tamices ASTM


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Arena (ejemplo):

TANTO POR CIENTO RETENIDO TAMIZ (mm) PARCIAL ACUMULADO

2’380 (D) 1’190(D/2) 0’590 (D/4) 0’297 (D/8) 0’149 (D/16)

11’0 27’2 34’1 24’2 3’5

11’0 38’2 72’3 96’5

100’0 Mfa = 1/100 (11 + 38’2 + 72’3 + 96’5 + 100) = 3’18 Cuanto más fino sea el árido, menor será su módulo de finura: Este dato es lo único que nos indica el módulo de finura, pero no dice nada respecto a la granulometría.

El módulo de finura de un árido ajustado a la curva de Fuller cuyo tamaño máximo de grano sea D(38’0) vale:

Md = 0 + 29 + 50 +65 + 75 + 82 + 87’5 + 91’2 + 93’8 + 95’6 / 100 = 6’7 Un árido posee composición granulométrica tanto más correcta, cuanto más se aproxime a 6’7 el valor de su Md, tanto por defecto como por exceso. El módulo granulométrico nos da idea del tamaño medio del árido empleado en un hormigón pero, nunca es índice de la granulometría pues pueden existir infinidad de áridos con el mismo módulo granulométrico que tengan granulometrías totalmente diferentes; de todas formas, es interesante conocer su valor debido a que, todas las mezclas de áridos que poseen el mismo módulo precisan la misma cantidad de agua para producir hormigones de igual docilidad y resistencia.

Limitaciones del árido grueso para la fabricación del hormigón.

Definiciones a efectos de la fabricación del hormigón

grava o árido grueso total

La mezcla de las distintas fracciones de árido grueso que se utilicen.

arena o árido fino total

La mezcla de las distintas fracciones de árido fino que se utilicen

árido total

(si no hay lugar a confusiones, simplemente árido)

Aquel que, de por sí o por mezcla, posee las proporciones de arena y grava adecuadas para fabricar el hormigón necesario en el caso particular que se considere

El tamaño máximo del árido grueso utilizado para la fabricación del hormigón será menor que:

a) 0,8 veces la distancia horizontal libre entre vainas o armaduras que no formen grupo, o entre un borde de la pieza y una vaina o armadura que forme un ángulo mayor que 45º con la dirección de hormigonado.

b) 1,25 veces la distancia entre un borde de la pieza y una vaina o armadura que forme un ángulo no mayor que 45o con la dirección de hormigonado.

c) 0,25 veces la dimensión mínima de la pieza, excepto en los casos siguientes:

Losa superior de los forjados, donde el tamaño máximo del árido será menor que 0,4 veces el espesor mínimo.

Piezas de ejecución muy cuidada (caso de prefabricación en taller) y aquellos elementos en los que el efecto pared del encofrado sea reducido (forjados que se encofran por una sola cara), en cuyo caso será menor que 0,33 veces el espesor mínimo.

El árido se podrá componer como suma de una o varias fracciones granulométricas.

Cuando el hormigón deba pasar entre varias capas de armaduras, convendrá emplear un tamaño de árido más pequeño que el que corresponde a los límites a) ó b) si fuese determinante.


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Granulometría de los áridos La granulometría de los áridos, determinada de conformidad con la norma UNE-EN 933-1, debe cumplir los requisitos correspondientes a su tamaño de árido d/D. - Condiciones granulométricas del árido fino total La cantidad de finos que pasan por el tamiz 0,063 UNE EN 933-1, expresada en porcentaje del peso de la muestra de árido grueso total o de árido fino total, no excederá los valores de la tabla 28.4.1.a. En caso contrario, deberá comprobarse que se cumple la especificación relativa a la limitación del contenido total de finos en el hormigón recogido en 31.1.

Tabla 28.4.1.a Contenido máximo de finos en los áridos

ÁRIDO

% MÁXIMO QUE PASA POR EL TAMIZ 0,063 mm

TIPOS DE ÁRIDOS

Grueso

1,5%

Cualquiera

6%

- Áridos redondeados

- Áridos de machaqueo no calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F (1)

10%

- Áridos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E y F (1)

- Áridos de machaqueo no calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F(1)

Fino

16%

- Áridos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F (1)

(1) Véanse las tablas 8.2.2 y 8.2.3.a.

- Calidad de los finos de los áridos No se utilizarán áridos finos cuyo equivalente de arena (SE4), determinado sobre la fracción 0/4, de conformidad con el Anexo A de la norma UNE EN 933-8 sea inferior a:

a) 70, para obras sometidas a la clase general de exposición I, Ila ó llb y que no estén sometidas a ninguna clase específica de exposición.

b) 75, el resto de los casos.

Excepcionalmente, las arenas procedentes del machaqueo de rocas calizas o dolomías (rocas sedimentarias carbonáticas que contienen al menos un 70% de calcita, dolomita o de ambas, que no cumplan la especificación del equivalente de arena), podrán ser aceptadas como válidas si cumplen:

Para obras sometidas a clases generales de exposición I, Ila ó llb, que no estén sometidas a ninguna clase específica de exposición

AM (1) ≤ 0,6 (f/100)

Para los restantes casos AM (1) ≤ 0,3 (f/100)

(1) AM es el valor de azul de metileno, según UNE EN 933-9, expresado en gramos de azul por cada kilogramo de fracción granulométrica 0/2mm y f es el contenido de finos de la fracción 0/2, expresado en g/kg y determinado de acuerdo con UNE EN 933-1.

Cuando para la clase de exposición de que se trate, el valor de azul de metileno sea superior al valor límite establecido en el párrafo anterior y se tenga duda sobre la existencia de arcilla en los finos, se


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podrá identificar y valorar cualitativamente su presencia en dichos finos mediante el ensayo de difracción de rayos X. Sólo se podrá utilizar el árido fino si las arcillas son del tipo caolinita o illita y si las propiedades mecánicas y de penetración de agua a presión de los hormigones fabricados con esta arena son, al menos, iguales que las de un hormigón fabricado con los mismos componentes, pero utilizando la arena sin finos. El estudio correspondiente deberá ir acompañado de documentación fehaciente que contendrá en todos los casos el análisis mineralógico del árido, y en particular su contenido en arcilla.

Ensayo de azul de metileno. UNE EN 933-9: Ensayo para medir la capacidad de absorción del material Valor de Azul (AM): Cantidad de agua de metileno absorbido por 100 gramos de finos en 200 cm3 de agua destilada. En agitador de aletas (árido + agua) se introduce disolución de azul de metileno. El valor de azul es: AM = V / f’ V= cm3 de disolución

f’= cantidad de finos de la muestra de arena. Se deposita una gota en papel de filtro. El ensayo es positivo si en la zona húmeda aparece una aureola azul alrededor del depósito central.

2.3.4. Características de los áridos.

Porosidad y absorción. La porosidad y absorción de los áridos tiene una gran influencia en su adherencia con la pasta de cemento y por tanto, en las resistencias mecánicas del hormigón. Igualmente, influye en el comportamiento frente a los ciclos de hielo - deshielo y en definitiva a su durabilidad. La EHE-08 exige que la absorción de agua por los áridos determinada según las normas UNE 83.133 y UNE 83.134 sea igual o inferior al 5 por 100.

UNE 83.133.: Define el método para medir las densidades, coeficientes de absorción y contenido de agua en una muestra de árido fino.

Consideraciones sobre la humedad y el entumecimiento

De las cuatro formas en que pueden encontrarse los áridos con respecto al agua: UNE 83.133.

Seco Saturado en sup. Seca Ligeramente húmedos

Absorben más agua al amasar el hormigón.

Saturados

Igual.

Pueden estar además mojados, y cederán agua a los demás componentes del hormigón. Cuanto más fina es la arena, más importante es el aumento de volumen, llegando a un 40% V con un 8% de agua en peso.


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Densidad. Cociente entre la masa seca de la muestra de árido y el volumen ocupado por su materia sólida, comprendiendo los huecos accesibles e inaccesibles contenidos en los granos. Por su densidad real se clasifican en:

- Aridos ligeros: Densidad real del grano < 2 Kg/dm3 - Aridos normales: 2 Kg/dm3 < densidad real del grano < 3 Kg/dm3. - Aridos pesados: Densidad real del grano < 3 Kg/dm3.

Resistencias mecánicas. Un mortero o un hormigón no pueden tener más resistencia a compresión que la que tienen los áridos que lo forman. Es difícil determinar las resistencias mecánicas de los áridos aislados y esto obliga a tener que realizar determinaciones indirectas, bien a través de probetas talladas de las rocas de las que proceden (UNE 83-111-87), bien determinando mediante un ensayo a compresión el índice de machacabilidad de un conjunto de áridos introducidos en un molde muy rígido (UNE 83-112-89), o bien mediante un ensayo a compresión de un hormigón confeccionado con los áridos a estudiar.

Resistencia a comprensión de rocas empleadas en la fabricación de áridos (UNE 83.111): Probetas 200 x 200 x 2000 mm3, desecadas a peso constante con peso y densidad aparente conocidos. Se someten a rotura en prensa hidráulica con una carga y velocidad comprendida entre 0’3 y 0’5 M Pa/s. (MegaPascal/segundo).

Determinación del índice de machacabilidad (UNE 83.112): El índice de machacabilidad de un árido es un valor indicativo de la resistencia del mismo a la comprensión. En este ensayo la comprensión está ejercida por la acción de una partícula sobre las contiguas al someter a las mismas a una carga exterior aplicada gradualmente estando éstas dentro de un recipiente indeformable.

Coeficiente de “Los Angeles” (UNE EN 1097-2): Determina la resistencia a la fragmentación por choque de los áridos gruesos. Consiste en someter a una muestra de 5 Kg de árido, de tamaño inferior a 37.5 mm, a una degradación por abrasión o impacto producida en el interior de un cilindro rotatorio de acero, dentro del cual hay bolas del mismo material y peso, según sea el tamaño del árido a ensaya.

Es la relación entre la muestra original (M) y la muestra final (M’) después de realizarse el ensayo y de pasar por el tamiz 1’6 mm.

M-M’ en % masa original.

Determinación del valor de carga correspondiente al 10% de finos (UNE 83.113): Establece el valor de la carga necesaria para producir un 10% de finos en la muestra patrón. Finos: Tamiz 2’5 UNE 7.050 Nota: Se realiza con “Factor patrón” 14/10.

Índice de continuidad. Une 83.117: Aplicable para todo tipo de áridos: naturales y artificiales. Se basa el ensayo en la variación que sufre la velocidad de una onda longitudinal al atravesar una roca debido a las microfisuras, minerales alterados, poros..

IC= VLM / VLC x 100 VLM = velocidad real. VLC = velocidad teórica.


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Se cumplirán las siguientes limitaciones:

Resistencia a la fragmentación del árido grueso determinada con arreglo al método de ensayo indicado en la UNE EN 1097-2 (ensayo de Los Ángeles)

≤ 40

Absorción de agua por los áridos, determinada con arreglo al método de ensayo indicado en la UNE EN 1097-6.

≤ 5%

Para la fabricación de hormigón en masa o armado, de resistencia característica especificada no superior a 30 N/mm2, podrán utilizarse áridos gruesos con una resistencia a la fragmentación entre 40 y 50 en el ensayo de Los Ángeles (UNE-EN 1097-2) si existe experiencia previa en su empleo y hay estudios experimentales específicos que avalen su utilización sin perjuicio de las prestaciones del hormigón. Cuando el hormigón esté sometido a una clase de exposición H o F y los áridos tengan una absorción de agua superior al 1%, estos deberán presentar una pérdida de peso al ser sometidos a cinco ciclos de tratamiento con soluciones de sulfato magnésico (método de ensayo UNE EN 1367-2) que no será superior al 18% en el caso del árido grueso.

Tabla 28.6 Requisitos físico-mecánicos

Cantidad máxima en % del peso total de la muestra

Propiedades del árido

Árido fino

Árido grueso

Absorción de agua %

Determinada con arreglo al método de ensayo indicado en UNE EN 1097-6

5%

5%

Resistencia a la fragmentación del árido grueso, determinada con arreglo al método de ensayo indicado en UNE EN 1097-2

-

40 (* )

Pérdida de peso % con cinco ciclos de sulfato magnésico

Determinada con arreglo al método de ensayo indicado en UNE EN 1367-2

-

18%

(*) 50, en el caso indicado en el Articulado. Dureza. Cuando los áridos van a utilizarse en obras en las que el hormigón va a estar sometido a desgaste o impacto, por ejemplo, en pavimentos, es importante conocer la tenacidad de estos y su resistencia al impacto, la cual puede determinarse mediante golpeo de un martillo de una masa dada cayendo desde una altura determinada y durante cierto numero de veces sobre una muestra de árido contenida en un recipiente (UNE 83-114-89). El conocer la dureza y resistencia al desgaste es también importante en determinados casos. Los ensayos empleados en su determinación pueden ser de abrasión en pista de acero o bien de desgaste por rozamiento de unas partículas de roca contra otras. Uno de los métodos mas empleados es el ensayo de Los Angeles (UNE EN 1097-2), anteriormente definido. Forma. La forma externa del árido tiene una gran influencia en algunas de las propiedades del hormigón fresco y endurecido, como puede ser entre otras, la docilidad y las resistencias mecánicas respectivamente. La forma del árido grueso se expresará mediante su índice de lajas, entendido como el porcentaje en peso de áridos considerados como lajas según UNE EN 933-3, y su valor debe ser inferior a 35.


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Consideraciones sobre la forma de los aridos.

La forma de los áridos tiene una gran influencia en la resistencia de los hormigones:

- Cuando se trata de aridos rodados se obtendrán hormigones tanto mejores cuanto más se aproximen a la forma esférica. En el caso de aridos de machaqueo, los mejores hormigones se obtendrán cuando la forma de los áridos difiera poco del cubo.

- Los hormigones serán de peor calidad cuando los áridos tengan forma laminar o acicular. Producen un hormigón poco manejable, con menos compacidad y por tanto disminuyen sus resistencias mecánicas.

Adherencia de la pasta al árido. La adherencia de la pasta de cemento al árido depende de su forma, porosidad, naturaleza y especialmente de su estado superficial. La superficie del árido debe ser la adecuada. La presencia en ella de arcilla es nefasta debido a que contribuye a disminuir la resistencia a tracción por falta de adherencia. Su eliminación debe hacerse por lavado.

CONSIDERACIONES SOBRE LA ADHERENCIA

- Es básica la adherencia perfecta entre los áridos y la pasta del cemento, sin ella no habría hormigón.

- Condiciones indispensables para conseguirla son un aspereza mínima en la superficie de los áridos, y una gran limpieza.

- No debe existir en la superficie de los granos películas de arcilla o materia orgánica. Tampoco polvo, cosa frecuente en los áridos de machaqueo, que se mezcla mal durante el amasado del hormigón.

- En caso de que existiesen éstas u otras materias, es indispensable lavar el árido para eliminarlas, ya que de lo contrario se ven perjudicadas seriamente todas las características del hormigón, y de un modo especial la resistencia a la tracción y la fragilidad.

Inestabilidad de los áridos. En zonas de baja temperaturas pueden producirse variaciones de volumen en los áridos debidas a las alternancias en los ciclos de hielo y deshielo; igualmente, pueden producirse estas variaciones por cambios térmicos a temperaturas superiores a 0ºC o por cambios de humedad. Un árido se considera inestable cuando sus cambios volumétricos pueden afectar a la integridad del hormigón dando lugar a disgregaciones o fisuras. Para apreciar el comportamiento del árido frente a estos fenómenos se realiza el ensayo de tratamiento con sulfatos sódico o magnésico. Este ensayo de una información útil para juzgar sobre la durabilidad de los áridos sujetos a estas acciones atmosféricas.

Estabilidad en medio alcalino. UNE 83.122: Valora la estabilidad dimensional de los áridos en medios alcalinos.

Se sumergen las probetas en agua desmineralizada. Sosa y potasa (hidróxido sódico e hidróxido potásico). Probetas de árido (tamiz UNE 3.15 mm.) + CEM I con Na2O y K2O < 0’6%.

Sustancias perjudiciales. Los áridos empleados en el hormigón pueden tener impurezas orgánicas que interfieran en el proceso de hidratación del cemento, finos que aumenten las exigencias de agua de amasado o disminuyan la adherencia de estos con la pasta de cemento repercutiendo por tanto de forma desfavorable en las resistencias, partículas débiles o alterables que contenidas en el árido lo hagan débil o inestable, o bien, compuestos que puedan reaccionar químicamente con los componentes del cemento. A los áridos pueden acompañarles sustancias que pongan en peligro la estabilidad del acero en el caso de hormigones armados o pretensados


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Tabla 28.7 Requisitos químicos

Si se detecta la presencia de sustancias orgánicas, se determinará su efecto sobre el tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión, según los apartados 15.1 y 15.3 de la norma UNE-EN 1744-1.

El mortero preparado con estos áridos deberá cumplir que: a) El aumento del tiempo de fraguado de las muestras de ensayo de mortero será inferior a 120

minutos. b) La disminución de la resistencia a la compresión de las muestras de ensayo de mortero a los 28 días

será inferior al 20%.

No se emplearán aquellos áridos finos que presenten una proporción de materia orgánica tal que, ensayados con arreglo al método de ensayo indicado en el apartado 15.1 de la UNE-EN 1744-1, produzcan un color más oscuro que el de la sustancia patrón.

En el caso de áridos gruesos, antes de proceder a su ensayo, se procederá a reducir su tamaño mediante machaqueo hasta tamaños inferiores a 4mm

Reactividad álcali-árido. Los áridos no presentarán reactividad potencial con los compuestos alcalinos del hormigón, ya sean procedentes del cemento o de otros componentes. Para su comprobación se realizará un estudio petrográfico. Si de este se deduce la posibilidad de que presente reactividad:

- Alcali-sílice o álcali-silicato, se debe realizar el ensayo descrito en la UNE 146508 EX (método acelerado en probetas de mortero).

- Alcali-carbonato, se debe realizar el ensayo descrito en la UNE 146507-2 EX. En el caso de mezcla, natural o artificial, de áridos calizos y silíceos, este ensayo se realizará sobre la fracción calizo-dolomítica del árido.

Si el material es potencialmente reactivo, el árido no se podrá utilizar en condiciones favorables al desarrollo de la reacción álcali-árido, de acuerdo con el apartado 37.3.8. En otros casos, se podrá emplear el árido calificado a priori como potencialmente reactivo sólo si son satisfactorios los resultados del ensayo de reactividad potencial a largo plazo sobre prismas de hormigón, según UNE 146509 EX, presentando una expansión al finalizar el ensayo menor o igual al 0,04%.

Cantidad máxima en % del peso total de la muestra

SUSTANCIAS PERJUDICIALES

Árido Fino

Árido grueso

Material retenido por el tamiz 0,063 UNE EN 933-2 y que flota en un líquido de peso específico 2, determinado con arreglo al método de ensayo indicado en el apartado 14.2 de UNE EN 1744-1

0,50

1,00

Compuestos totales de azufre expresados en S y referidos al árido seco, determinados con arreglo al método de ensayo indicado en el apartado 11 de UNE EN 1744-1.

En el caso de existan sulfuros de hierro oxidables en forma de pirrotina, el contenido de azufre aportado por estos, expresado en S, será inferior al 0,1%.

1,00

1,00(*)

Sulfatos solubles en ácidos, (SO3) y referidos al árido seco, determinados según el método de ensayo indicado en el apartado 12 de UNE EN 1744-1

0,80

0,80(**)

Hormigón armado u hormigón en masa que contenga armaduras para reducir la fisuración

0,05

0,05

Cloruros (Cl-) y referidos al árido seco, determinados con arreglo al método de ensayo indicado en el apartado 7 de UNE EN 1744-1

Hormigón pretensado

0,03

0,03

(*) Este valor será del 2% en el caso de escorias de alto horno enfriadas al aire 1). (**)Este valor será del 1% en el caso de escorias de alto horno enfriadas al aire1). 1) Las escorias de alto horno enfriadas por aire deben permanecer estables:

a) Frente a la transformación del silicato bicálcico inestable que entre en su composición, determinada según el ensayo descrito en el apartado 19.1 de UNE-EN 1744-1.

b) Frente a la hidrólisis de los sulfuros de hierro y de manganeso que entren en su composición, determinada según el ensayo descrito en el apartado 19.2 de UNE-EN 1744-1.


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2.4. Adiciones. EHE-08, (Artículo 30º) Se entiende por adiciones aquellos materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que, finamente divididos, pueden ser añadidos al hormigón con el fin de mejorar alguna de sus propiedades o conferirle características especiales.

Pueden utilizarse como componentes del hormigón siempre que se justifique su idoneidad para su uso, produciendo el efecto deseado sin modificar negativamente las características del hormigón, ni representar peligro para la durabilidad del hormigón, ni para la corrosión de las armaduras. Se permiten dos tipos de adiciones al hormigón en el momento de su fabricación.

Cenizas volantes. Son los residuos sólidos que se recogen por precipitación electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados.

No podrán contener elementos perjudiciales en cantidades tales que puedan afectar a la durabilidad del hormigón o causar fenómenos de corrosión de las armaduras. Cumplirán, según la UNE EN 450-1:

Anhídrido sulfúrico (SO3), según la UNE EN 196-2

≤3,0%

Cloruros (Cl-), según UNE-EN 196-2

≤ 0,10%

Óxido de calcio libre, según la UNE EN 451-1

≤ 1%

Pérdida al fuego, según la UNE EN 196-2

≤ 5,0% (categoría A, UNE-EN 450-1)

Finura, según la UNE EN 451-2

Cantidad retenida por el tamiz 45 µm

≤ 40%

a los 28 días

≥ 75%

Índice de actividad, según la UNE-EN 196-1

a los 90 días

≥ 85%

Expansión por el método de las agujas, UNE EN 196-3

< 10 mm

Humo de sílice. Es un subproducto que se origina en la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos eléctricos de arco para la producción de silicio y ferrosilicio.

No podrá contener elementos perjudiciales en cantidades tales que puedan afectar a la durabilidad del hormigón o causar fenómenos de corrosión de las armaduras. Además cumplirá:

- Óxido de silicio (SiO2), según la UNE EN 196-2 ¡Ý 85% - Cloruros (Cl-) según la UNE 80217 < 0,10% - Pérdida al fuego, según la UNE EN 196-2 < 5% - Índice de actividad, según la UNE-EN 13263-1 > 100%

- Para utilizar cenizas volantes o humo de sílice deberá emplearse un cemento tipo CEM I.

- En el caso de la adición de cenizas volantes, el hormigón presentará un nivel de garantía (según art. 81º de la EHE-08), por ejemplo, un distintivo de calidad oficialmente reconocido.

- En hormigón pretensado podrá emplearse adición de cenizas volantes en cantidad inferior al 20%, o humo de sílice también menor al 10%, ambos relacionados con el peso del cemento.

- En aplicaciones concretas de hormigón de alta resistencia, fabricado con cemento tipo CEM I, se permite añadir simultáneamente ambas adiciones, siempre que el porcentaje de humo de sílice sea inferior al 10% y que el de las dos no sea superior al 20%, (respecto al peso de cemento). En este caso la ceniza volante sólo se contempla a efecto de mejorar la compacidad y reología del hormigón, sin contabilizarla como parte del conglomerante mediante su coeficiente de eficacia K.

- En elementos no pretensados en estructuras de edificación, la cantidad máxima adicionada de cenizas volantes no excederá del 35%, o de humo de sílice el 10% (en relación con peso de cemento).

- La especificación relativa a la expansión sólo debe tenerse en cuenta si el contenido en óxido de calcio libre supera el 1% sin sobrepasar el 2,5%.

- Los resultados de los análisis y de los ensayos previos estarán a disposición de la Dirección Facultativa.


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2.5. Aditivos. EHE-08, (Artículo 29º) Se entiende por aditivos aquellas sustancias o productos que, incorporados al hormigón antes del amasado (o durante el mismo o en el transcurso de un amasado suplementario) en una proporción no superior al 5% del peso del cemento, producen la modificación deseada, en estado fresco o endurecido, de alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su comportamiento.

- En los hormigones armados o pretensados no podrán utilizarse como aditivos el cloruro cálcico, ni en general, productos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros componentes químicos que puedan ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras.

- En los elementos pretensados mediante armaduras ancladas exclusivamente por adherencia, no podrán utilizarse aditivos que tengan carácter de aireantes.

- En la prefabricación de elementos con armaduras pretesas elaborados con máquinas de fabricación continua, podrán usarse aditivos plastificantes que tengan un efecto secundario de inclusión de aire, siempre que se compruebe que no perjudica sensiblemente la adherencia entre el hormigón y la armadura, afectando al anclaje de ésta. En cualquier caso, la cantidad total de aire ocluido no excederá del 6% en volumen, medido según la UNE EN 12350-7.

Los aditivos tienen una: - Función principal que se caracteriza por producir una modificación determinada y

solamente una, de alguna de las características del hormigón, mortero o pasta. - Función secundaria y accesoria de modificar alguna o algunas de las características de

estos materiales, independientemente de la que defina la Función Principal. La acción de estos aditivos son, en general, de naturaleza físico-química y por lo tanto producen alteraciones de las características físicas, químicas o mecánicas de la mezcla. - Se debe tener en cuenta que algunos aditivos al mejorar alguna característica de una

mezcla puede alterar otra. - Un aditivo no es paliativo, no tiene por misión conseguir un buen hormigón a partir

de una mala dosis o de una colocación defectuosa de obra. No es un producto capaz de sustituir a las reglas de la técnica correcta.

Tipos de aditivos (deberán cumplir la UNE EN 934-2) Tabla 29.2

TIPO DE ADITIVO

FUNCIÓN PRINCIPAL

Reductores de agua / Plastificantes

Disminuir el contenido de agua de un hormigón para una misma trabajabilidad o aumentar la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

Reductores de agua de alta actividad /Superplastificantes

Disminuir significativamente el contenido de agua de un hormigón sin modificar la trabajabilidad o aumentar significativamente la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

Modificadores de fraguado / Aceleradores, retardadores

Modificar el tiempo de fraguado de un hormigón.

Inclusores de aire

Producir en el hormigón un volumen controlado de finas burbujas de aire, uniformemente repartidas, para mejorar su comportamiento frente a las heladas.

Multifuncionales

Modificar más de una de las funciones principales definidas con anterioridad.


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En los documentos de origen, figurará la designación del aditivo de acuerdo con lo indicado en la UNE EN 934-2, así como el certificado del fabricante que garantice que el producto satisface los requisitos prescritos en la citada norma, el intervalo de eficacia (proporción a emplear) y su función principal de entre las indicadas en la tabla anterior.

Salvo indicación previa en contra de la Dirección Facultativa, el Suministrador podrá emplear cualquiera de los aditivos incluidos en la Tabla 29.2 La utilización de otros aditivos distintos a los contemplados en este artículo, requiere la aprobación previa de la Dirección Facultativa.

La utilización de aditivos en el hormigón, una vez en la obra y antes de su colocación en la misma, requiere de la autorización de la Dirección Facultativa y el conocimiento del Suministrador del hormigón.

Clasificación y definiciones de aditivos. Aditivos que modifican la reología. Disminuir el contenido de agua de un hormigón para una misma trabajabilidad o aumentar la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

Plastificantes

Tienen por función principal:

- Mejorar la trabajabilidad (mayor plasticidad) para una determinada relación agua/cemento.

- Permite una modificación de la cantidad de agua para una trabajabilidad dada (se puede reducir el agua del amasado entre un 10 y un 20%, según sea la clase de árido que se utilice).

- Son tantos más necesarios cuando la arena posee pocos elementos finos o la dosificación del cemento es débil.

- Controlar el tiempo de fraguado en épocas calurosas, disminuyendo la segregación y tendencia a la retracción, obteniendo así gran cohesión y plena hidratación en el cemento, permitiendo fabricar piezas mejores con menores roturas.

Modifican procesos físicos o mecánicos.

- Favorecen el deslizamiento de los granos de cemento y arena y a pesar de su extremada finura no requieren más que la cantidad estrictamente necesaria de agua.

- Provocan una retención de agua sobre la masa en sus primeras edades, que produce una lenta, y por tanto, más organizada cristalización de los componentes del cemento.

Características

Son productos pulverulentos extremadamente finos, insolubles en agua.

Kieselgur (sílice fósil pulverizado) (Ø < 100 micras) Bentonitas (arcilla Ø < 1 micra) Cenizas volantes, Puzolanas…

Se utilizan en una proporción de un 3 – 5% del peso del cemento.

Ventajas.

En hormigones, permite reducir el agua de amasado con lo cual se obtienen mayores resistencias mecánicas → mayor compacidad e impermeabilidad.

En morteros, permite reducir la aportación del agua de amasado del orden de un 8-10% con lo que se consigue un aumento de las resistencias mecánicas y un "secado" más rápido debido a la menor aportación de agua que hay que utilizar en el amasado para una misma consistencia y trabajabilidad.

Usos

Se emplean en la fabricación de bloques, bovedillas, tubos (vibrados, prensados, centrifugados...)

Para obtener morteros más trabajables, compactos y con una tendencia mínima al fisuramiento.


65

Fluidificantes/ reductores de agua


- Aumentan la trabajabilidad para un mismo contenido de agua de amasado, sin producir segregación.

- Disminuyen la cantidad de agua de amasado para una trabajabilidad dada, cuando se utilizan como reductores de agua. Permite reducir un 10% (aprox.) el agua de amasado.

Actúan por procesos físico-químicos.

Suelen ser de tipo emulsivo y mantienen la dispersión de las partículas de cemento en una cantidad reducida de agua. (Defloculación en la pasta liberando burbujas de aire).

Características

Son productos líquidos de naturaleza orgánica formados por macromoléculas. El más conocido es el Lignosulfonato de Calcio y el de Sodio.

Se añade en el agua.

Ojo: Comprobar la compatibilidad con el cemento, sobre todo cuando contiene escorias.

Ventajas.

En el hormigón fresco:

- Aumenta considerablemente la manejabilidad, aún en el caso de reducir el agua de amasado. - Reduce el agua sin pérdida de la trabajabilidad. - Reduce cemento para resistencias equivalentes, efecto reductor de agua - Aumenta resistencias mecánicas manteniendo el cemento, efecto reductor de agua - Dispersa el cemento en la masa. - Aumenta la adherencia del cemento-árido-acero. - Evita la segregación.

En el hormigón endurecido:

- Aumenta las resistencias mecánicas.. - Mejora la compacidad. - Aumenta la impermeabilidad. - Disminuye la retracción y la fluencia. - Mejora el acabado visto.

Usos

Los fluidificantes deben utilizarse con hormigones secos o secos-plasticos.

Se emplea para todos aquellos hormigones a los que se exija una gran calidad estructural.

- El acabado del hormigón sea importante. - La colocación sea dificultosa. - Se disponga de áridos de mala calidad....

El empleo de fluidificantes es conveniente en caso de hormigones bombeados, hormigonado bajo el agua, hormigones preamasados, el hormigonado de piezas muy armadas, en hormigones vistos, hormigones inyectados, etc.

- Hormigón pre y post-tensado. - Elementos constructivos de hormigón prefabricado. - Hormigón superfluido autonivelante.

Se aconseja cuando se desean hormigones de alta resistencia conservando a su vez manejabilidad satisfactoria. Son más eficaes cuanto más secas sean las mezclas.


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Superfluidificantes/ reductores de agua de alta actividad


- Aumentan de forma significativa, la trabajabilidad para una relación agua/cemento dada (manteniendo constante la cantidad de agua).

- Producen una reducción considerable de la cantidad de agua de amasado, para una determinada trabajabilidad, cuando se emplean como reductores de alta actividad. Obtienen simultáneamente ambos efectos.


Los mismos efectos, pero más enérgicos que los fluidificantes debiéndose evitar dos efectos:

- Exudaciones. - Segregaciones de finos.

Características

El efecto de los superfluidificantes varía mucho con el tipo de cemento empleado es conveniente leer bien las contraindicaciones de cada producto en particular.

Ventajas.

Permite obtener y mantener hormigones muy fluidos, incluso en tiempo caluroso. Ralentiza el fraguado del cemento. Los ensayos a cinco años han demostrado en hormigones armados que la corrosión de acero es inferior a la de los hormigones que no tienen superfluidificante.

Usos

Se utiliza principalmente en aquellos hormigones en los que hay que asegurar una trabajabilidad prolongada y buenas resistencias como en bombeos a grandes distancias, hormigones lentos en su puesta en obra, muros pantalla, transporte de hormigones en tiempo caluroso.

Modificadores del tiempo de fraguado. Disminuir significativamente el contenido de agua de un hormigón sin modificar la trabajabilidad o aumentar significativamente la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

Aceleradores de fraguado.


- Reducen el tiempo de fraguado del cemento. - Favorecen la disolución del cemento provocando un aumento en la velocidad de hidratación de la masa, dando lugar a resistencias iniciales altas y un alto calor de hidratación durante las primeras horas de aplicación.


Características

Pueden ser: Álcalis, Carbonatos (sódico), Sulfatos de sosa, Sulfatos de potasa, Sal orgánica de calcio

Este tipo de aditivo tiene el inconveniente de que puede dar lugar a eflorescencias y corrosión de las armaduras, especialmente en hormigones que se encuentran en ambiente húmedo.

Ventajas.

Se consigue también reducir en más de un 50% el tiempo normal de fraguado de las masas puras de mortero y hormigón debido a la aceleración del desprendimiento de calor de hidratación del cemento.

El endurecimiento resulta también acelerado desde las primeras horas que siguen a la puesta en obra del hormigón, consiguiéndose resistencias considerablemente incrementadas a los 1, 3, y 8 días.

Permite realizar trabajos de hormigonado a temperaturas de hasta –5º C.

Usos

Se emplean en tiempo frío y para trabajos urgentes.

Si se necesita acortar los plazos de desencofrado en la prefabricación o acelerar el fraguado cuando se necesita poner rápidamente en servicio un mortero o un hormigón.

Hormigón prefabricado, Hormigones pretensados y postensados.


67

Retardadores de fraguado. Tienen por función principal:

Retrasan o aumentan el tiempo de fraguado (principio y final) del cemento.

El empleo de éstos es delicado porque, si se emplean en dosis incorrectas, pueden inhibir el fraguado y endurecimiento del hormigón, por eso se emplean actualmente sustituyéndolos por fluidificantes.

Actúan por procesos químicos.

Actúan químicamente como los acelerantes, retardando la hidratación y el inicio del fraguado del cemento.

Características

Son de dos tipos: Inorgánicos (ZnO, PbO, PO4H3, BO4H3). Orgánicos (ácido orgánico, glicerina, Azúcares...)

Disminuyen las resistencias iniciales si bien, normalmente aumentan las finales.

Ventajas.

Retraso del fraguado, según la dosificación empleada. Aumento de las resistencias finales. Incremento de la adherencia. Aceleración del proceso de curado, a partir del momento en que comienza el fraguado. Mayor plasticidad del hormigón fresco, para una misma relación agua/cemento.

Usos

En hormigonados en tiempo caluroso. Transportes de hormigón a grandes distancias. Continuaciones de hormigonados. Deban de realizarse juntas de trabajo o uniones de hormigón debido a la interrupción nocturna, fin de semana o muy altas temperaturas.

Aceleradores de endurecimiento.


Aumentan o aceleran el desarrollo de las resistencias mecánicas iniciales.

Actúan por procesos químicos.

Características

Productos: - Cloruros, Carbonatos...

Los productos con cloruros pueden producir corrosión. No utilizar en pretensados, suelos radiantes... Los cloruros mejoran el hormigón frente a las heladas, al mejorar su docilidad y aumentar su compacidad.

Suelen producir retracciones.

Ventajas.

El endurecimiento se acelera desde las primeras horas que siguen a la puesta en obra del hormigón, consiguiéndose resistencias considerablemente incrementadas a los 1, 3, y 8 días.

Usos

Obras que precisen entrar en carga en periodos breves.


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Inclusores de aire. Producir en el hormigón un volumen controlado de finas burbujas de aire, uniformemente repartidas, para mejorar su comportamiento frente a las heladas.

Inclusores de aire. Tienen por función principal:

Aumentar la porosidad del hormigón endurecido.

Actúan por procesos físicos. Los aireantes son productos que durante el amasado del hormigón introducen dentro de su masa pequeñas burbujas de aire de 10 a 500 micras de diámetro.

Características

Son compuestos generalmente resinosos o a base de aceites vegetales o minerales. Se presentan en forma líquida, de sales solubles o de polvos insolubles que se deben añadir en el momento del amasado.

Ventajas.

Mejoran la plasticidad y manejabilidad del hormigón. Las burbujas actúan como si se tratara de pequeños granos elásticos y sin roces.

Mejoran la resistencia a las heladas del hormigón endurecido (anticongelantes); estas burbujas constituyen un sistema de vasos expansivos por los cuales el agua intersticial aumenta de volumen evitando la disgregación.

Producen disminución de las resistencias mecánicas.

Usos

Está especialmente recomendado para hormigones con elevada resistencia a los ciclos hielo-deshielo y a variaciones climáticas extremas en general.

Hormigones de pavimentos para carreteras, hormigones para presas.

Para aumentar la trabajabilidad de hormigones pobres, reducir la relación agua/cemento en hormigones confeccionados con arenas sin finos, para mejorar la impermeabilidad del hormigón, etc.

Generadores de gas. Tienen por función principal:


Actúan por procesos físicos y químicos.

Características

Son productos que en vez de introducir aire en los morteros u hormigones, incluyen un gas, (ex. Hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc.) resultante de una reacción química que queda en mayor o menor parte incluido en la masa.

Ventajas.

En pequeña proporción producen una ligera expansión del hormigón en estado fresco y una posterior retracción.

En cantidades más elevadas produce un importante volumen de gas formándose hormigón celular.

Usos

Los generadores de gas se usan generalmente en la fabricación de morteros celulares de gran ligereza.


69

Generadores de espuma.



Actúan por procesos físicos.

Características. Proteínas orgánicas hidrolizadas en dispersión acuosa.

Ventajas.

Producen, por medios mecánicos, una espuma estable formada por burbujas de aire de tamaño variable, que se encuentran homogéneamente distribuidas dentro de la masa a la que confieren estructura alveolar.

Usos Paneles y placas armadas, para tabiquería. Revestimiento proyectado aislante térmico y anticondensante.

Desaireante o antiespumante.


Eliminan el exceso de aire introducido en la masa mediante el empleo de ciertos áridos o aditivos utilizados para obtener otra función principal, distinta a la introducción de aire.

Actúan por procesos fisicos.

Características. Microsílice. (Ver antiheladizos)

Ventajas. Disminuyen la porosidad del hormigón endurecido. Aumentan la durabilidad. Mayor resistencia a ciclos hielo-deshielo. Mayor resistencia a ambientes agresivos.

Usos

Para hormigones que deban resistir ataques químicos y atmosféricos (abonos, sulfatos, gas carbónico, sales de hielo/deshielo, etc.), así como agresiones físicas y mecánicas (erosión, abrasión, etc.).

Aditivos que mejoran la resistencia a las acciones físicas. Tienen por función principal conseguir que los hormigones M. ó P. presenten mayor resistencia a la acción de los fenómenos de naturaleza física. Antiheladizos.


Evitan que el hormigón, una vez endurecido se disgregue progresivamente por las heladas, (La mejor solución es compacidad y homogeneidad).


Los poros capilares se taponan y el diámetro equivalente de microporo se reduce notablemente. (Otra solución son los aireantes, que aumentan el tamaño y la cantidad de poros).

Características. Si el criterio es aumentar la compacidad: Humo de sílice densificado.

Ventajas.

Aumenta las resistencias químicas a cloruros, sulfatos, ácidos, ciclos de hielo-deshielo, reacción álcali-árido. Mejor cohesión. Mayor densidad y compacidad. Altas resistencias mecánicas.

Usos

Hormigones resistentes a los ciclos hielo-deshielo, con elevada durabilidad, de alta densidad y de alta resistencia a compresión.


70

Anticongelantes.


Rebajan el punto de congelación de la masa de hormigones y morteros en estado fresco, permitiendo llevar a cabo las labores de hormigonado en tiempo frío.

No se deben confundir anticongelantes y antiheladizos.

Actúan por procesos físicos. Suelen ser inclusores de aire, aceleradores de fraguado o de endurecimiento. Mejoran la resistencia frente a las heladas.

Características. Mejor manejabilidad del hormigón ya que permite una reducción en el agua de amasado o mayor resistencia para una misma manejabilidad.

Ventajas.

Inhibe el crecimiento de cristales de hielo evitando las deformaciones por cambio de volumen.

Cataliza las reacciones de hidratación de silicatos y silico-aluminatos del clinker a bajas temperaturas, lo que provoca desprendimiento de calor atemperando la masa, por ser estas reacciones exotérmicas.

Produce una aceleración en el fraguado del hormigón e incrementa la resistencia a corto plazo con lo que se obtiene un más rápido desencofrado del hormigón.

Mejora la resistencia mecánica del hormigón con relación a hormigones testigos, tanto en edades tempranas como a 28 días a temperatura ambiente.

Usos

Indicado en aquellos trabajos con morteros y hormigones, que en invierno, se realizan con un ligero frío durante el día y se esperan heladas durante la noche o cuando se sospeche puedan producirse olas de frío por las condiciones climáticas del momento.

Repulsores de agua o hidrófugos


Disminuyen la capacidad de absorción capilar o la cantidad de agua que pasa a través de una masa saturada y sometida a un gradiente hidráulico.


Características

- Hidrófugos de masa: Se añaden en forma líquida o en polvo a mezclar en la hormigonera o con el agua de amasado.

Plastificantes que tapan los poros: Kieselguhr, Caolín, Fillers, Bentonita, Jabones (Estearatos y Oleatos de calcio).

- Hidrófugos de Superficie. Se aplican con brocha sobre el hormigón duro. Pueden ser Siliconas, Silicatos y Fluosilicatos, Pinturas bituminosas, Pinturas vinílicas, Acidos esteáricos, oléicos y aditivos estabilizantes.

Ventajas.

- Aumenta la impermeabilidad del hormigón endurecido - Faculta la permeabilidad a los vapores de agua - Mejora la trabajabilidad - Mantiene las resistencias mecánicas

Aplicando el producto directamente sobre la cara del hormigón se consigue, con un coste más bajo, impermeabilizaciones más uniformes que con el empleo de hidrofugantes de masa.

* No se deben aplicar pinturas grasas (óleos) pues la cal del cemento produce saponificación de aceites grasos.

Usos

Para la impermeabilización de morteros y hormigones. Para obtener morteros de reducida permeabilidad en revocos y juntas, trabajos de impermeabilización en ingeniería y construcción, revestimientos resistentes a la intemperie en fachadas, hormigones impermeables en general.


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Aditivos que mejoran la resistencia a las acciones fisicoquímicas. Incrementan la resistencia de los conglomerados y de las armaduras a ataques de naturaleza fisicoquímica internos o externos. Inhibidores de corrosión de armaduras.


Aditivos cuya función principal es reducir la posibilidad de corrosión de las armaduras embebidas en el hormigón o mortero.

Se debe especificar la clase de armadura sobre la que actúa el aditivo (inhibidor de corrosión para acero).


Características. Aminoalcoholes e inhibidores inorgánicos

Ventajas.

- Actúan como protección frente a la corrosión de armaduras, especialmente frente al ataque de cloruros.

- Bloquea la actividad de las reacciones anódica y catódica del proceso de corrosión electroquímica. El producto forma una capa en la superficie del acero (cátodo) e impide la disolución del metal.

- No modifica negativamente ninguna propiedad tanto del hormigón fresco como endurecido.

Usos

- Puentes, Túneles, Muros de contención... - Industrias en ambientes agresivos y estructuras próximas al mar.

Modificadores de la reacción álcali-áridos.


Dificultan la reacción entre ciertos áridos y los álcalis del cemento y reducen sus efectos expansivos.


Características, Generalmente polvos minerales finos, humo de sílice.

Ventajas.

Por la reducción de agua y gracias a la reactividad puzolánica del humo de sílice se reduce la porosidad del hormigón endurecido. Por ello tienen muy poca permeabilidad, siendo prácticamente impermeables a los líquidos y gases, obteniéndose hormigones de altas resistencias mecánicas.

Aporta al hormigón una durabilidad excepcional frente a numerosos ambientes agresivos como:

Hormigones en presencia de aguas agresivas: ambiente marino, hormigones de montaña sometidos a aguas puras (deshielo de nieve) y a las sales de deshielo, cimentaciones en presencia de aguas selenitosas, estaciones depuradoras, alcantarillas, desagües...

Hormigones sometidos a atmósferas agresivas: zonas industriales y urbanas, con gran presencia de gas carbónico.

Usos

Para hormigones que deban resistir ataques químicos y atmosféricos (abonos, sulfatos, gas carbónico, sales de hielo/deshielo, etc.), así como agresiones físicas y mecánicas (erosión, abrasión, etc.).

OTROS ADITIVOS

- Aditivos para el bombeo: Reducen el rozamiento externo de la mezcla con las superficies de las tuberías de conducción sin modificar la relación agua/ cemento.

- Biocidas: Son HERBICIDAS y FUNGICIDAS para que los organismos vegetales y animales no proliferen en el hormigón.

- Aditivos para hormigones y morteros proyectados: Mejoran las condiciones de proyección al disminuir el descuelgue del material proyectado y el rechazo.

- Aditivos para inyecciones: Aumentan la fluidez de los rellenos o morteros de inyección y reducen los riesgos de exudación y decantación.

Son plastificantes o bien productos a base de polvo de aluminio que, por reacción con el cemento, provocan un desprendimiento de burbujas de hidrógeno.


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- Desencofrantes o desmoldeantes: Evita las adherencias en los moldes y los conserva en perfecto estado. No ataca la superficie del hormigón, ni penetra en el mismo. Los prefabricados desencofrados con estos productos pueden admitir perfectamente procesos posteriores de curado o enlucimiento.

Emulsión líquida concentradas de aceites minerales refinados en base acuosa que forma película aceitosa y desencofrante para el moldeo de elementos de hormigón. Se aplica en encofrados metálicos, de madera, de PVC...

- Colorantes: Son pigmentos que añadidos a la masa del hormigón en el momento de la mezcla, tienen por finalidad dar al mismo una coloración distinta a la que presenta. Son un material inerte → (máximo 10% en peso del cemento)

Los pigmentos utilizados en la coloración del hormigón deben ser de naturaleza inorgánica debido a la gran estabilidad de color que se requiere. Cuando se quieren conseguir colores puros los pigmentos se mezclan con cemento blanco. Tienen que ser compatibles con la cal y no descomponerse con la que se libera durante el fraguado y endurecimiento del cemento, ser estables y no alterarse a la intemperie.

COLORANTES

APTOS

NO APTOS

BLANCOS

Dióxido de Titanio, Creta. Caliza blanca.

Blanco de Zinc. Blanco de Plomo.

AMARILLO

Amarillo de óxido hierro. Amarillo de Cadmio.

Amarillo de Cromo, Amarillo de Zinc, Amarillo de Barita.

ROJO

Rojo Inglés, Ocre rojo de Hierro. Oxido Férrico especial.

Minio de Plomo, Rojo de Cadmio. Rojo de Cromo.

AZULES

Azul Cobalto. Azul de Manganeso.

Azul de París. Azul de Prusia.

VERDES

Oxido de Cromo. Hidróxido de Cromo.

Verde Cobalto.

PARDOS

Oxido de Hierro. Ocre pardo.

NEGROS

Oxido de Hierro, Negro de Humo. Negro de Manganeso.

Hollín.

1.5.3. Cuadro orientativo de utilización de aditivos.

ADITIVOS

UTILIZACIÓN

FLUIDIFICANTES

Necesidad de una buena trabajabilidad. Prefabricación. Hormigones de alta resistencia.

PLASTIFICANTES

Transporte neumático del hormigón. Hormigón colocado bajo el agua. Bloques prefabricados. Arenas faltas de finos. Hormigón muy armado. Inyección.

ACELERANTES

Desencofrado rápido. Prefabricación en tiempo frío. Sellados. Reparaciones rápidas.

RETARDANTES

Tiempo cálido. Transporte a grandes distancias. Hormigón con árido visto. Continuaciones de hormigonado.

AIREANTES ANTIGÉLIDOS

Carreteras Obras expuestas al hielo.

ANTICONGELANTES

Hormigonado hasta –10º (tiempo muy frío). Bajo precauciones.

HIDRÓFUGOS

Morteros de enlucidos. Cisternas, depósitos… Trabajos subterráneos. Morteros de juntas.


73

2.6. Aceros

Diámetro nominal

(nº)

Es el número convencional que define el círculo respecto al cual se establecen las tolerancias.

El área del mencionado círculo es la sección nominal.

Sección equivalente

(cm2)

Es el cociente de su peso en Newtons por 0,077 (7,85 si el peso se expresa en gramos) veces su longitud en centímetros.

El diámetro del círculo cuya área es igual a la sección equivalente se denomina diámetro equivalente. La sección equivalente no será inferior al 95,5 por 100 de la sección nominal.

Límite elástico del acero

fy

A los efectos de esta Instrucción, se considerará como límite elástico del acero para armaduras pasivas, fy, el valor de la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100.

2.6.1. Aceros para armaduras pasivas, EHE-08, (Artículo 32º) A los efectos de esta Instrucción, los productos de acero que pueden emplearse para la elaboración de armaduras pasivas pueden ser:

1. Barras rectas o rollos de acero corrugado soldable. 2. Alambres de acero corrugado o grafilado soldable. 3. Alambres lisos de acero soldable.

Barras y rollos de acero corrugado soldable.

Sólo podrán emplearse barras o rollos de acero corrugado soldable que sean conformes con UNE EN 10080. En esta norma se definen los posibles diámetros nominales de las barras corrugadas (6 – 8 – 10 - 12 - 14 - 16 - 20 – 25 - 32 y 40 mm).

Salvo en el caso de mallas electrosoldadas o armaduras básicas electrosoldadas en celosía, se procurará evitar el empleo del diámetro de 6mm cuando se aplique cualquier proceso de soldadura, resistente o no resistente, en la elaboración o montaje de la armadura pasiva.

Características mecánicas mínimas garantizadas por el Suministrador.

Tipo de acero

Acero soldable

Acero soldable con características especiales de ductilidad

Designación

B 400 S

B 500 S

B 400 SD

B 500 SD

Límite elástico, fy (N/mm2) (1)

≥ 400

≥ 500

≥ 400

≥ 500

Carga unitaria de rotura, fs (N/mm2) (1)

≥ 440

≥ 550

≥ 480

≥ 575

Alargamiento de rotura, εu,5 (%)

≥ 14

≥ 12

≥ 20

≥ 16

acero suministrado en barra

≥ 5,0

≥ 5,0

≥ 7,5

≥ 7,5

Alargamiento total bajo carga máxima, εmáx (%)

acero suministrado en rollo (3)

≥ 7,5

≥ 7,5

≥ 10,0

≥ 10,0

Relación fs/fy (2)

≥ 1,05

≥ 1,05

1,20 ≤ fs/fy ≤ 1,35

1,15 ≤ fs/fy ≤ 1,35

Relación fy real / fy nominal

-

-

≤ 1,20

≤ 1,25

1) Para el cálculo de los valores unitarios se utilizará la sección nominal. 2) Relación admisible entre la carga unitaria de rotura y el límite elástico obtenidos en cada ensayo. 3) En el caso de aceros corrugados procedentes de suministros en rollo, los resultados pueden verse

afectados por el método de preparación de la muestra para su ensayo, que deberá hacerse conforme a lo indicado en el Anejo 23. Considerando la incertidumbre que puede conllevar dicho procedimiento, pueden aceptarse aceros que presenten valores característicos de εmáx que sean inferiores en un 0,5% a los que recoge la tabla para estos casos.


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Composición química de las Barras y rollos de acero corrugado soldable (porcentajes máximos, en masa, por razones de soldabilidad y durabilidad).

Análisis

C (1)

S

P

N (2)

Cu

Ceq (3)

Sobre colada

0,22

0,050

0,050

0,012

0,80

0,50

Sobre producto

0,24

0,055

0,055

0,014

0,85

0,52

1) Se admite elevar el valor límite de C en 0,03%, si Ceq se reduce en 0,02%. 2) Se admiten porcentajes mayores de N si existe una cantidad suficiente de elementos fijadores de N. 3) Ceq = (Mn/6) + (Cr + Mo +V)/5 + (Ni + Cu)/15, donde los símbolos de los elementos químicos indican

su contenido, en tanto por ciento en masa.

Alambres corrugados y alambres lisos

Se entiende por alambres corrugados o grafilados aquéllos que cumplen los requisitos establecidos para la fabricación de mallas electrosoldadas o armaduras básicas electrosoldadas en celosía, de acuerdo con lo establecido en UNE EN 10080.

Se entiende por alambres lisos aquéllos que cumplen los requisitos establecidos para la fabricación de elementos de conexión en armaduras básicas electrosoldadas en celosía, de acuerdo con lo establecido en UNE EN 10080.

Los diámetros nominales de los alambres serán los definidos esta norma ajustándose a la serie -4 – 4,5 – 5 - 5,5 – 6 – 6,5 - 7 - 7,5 – 8 - 8,5 - 9 – 9,5 – 10 – 11 – 12 - 14 y 16 mm. Los diámetros 4 y 4,5 mm sólo pueden utilizarse en los casos indicados en 59.2.2.

Tipo de acero para alambres (corrugados y lisos).

Ensayo de tracción (1)

Designación

Límite elástico fy,( N/mm² ) (2)

Carga unitaria de rotura, fs (N/mm² ) (2)

Alargamiento de rotura sobre base de 5 diámetros A ( % )

Relación fs/fy

Ensayo de doblado-desdoblado, según UNE EN ISO 15630-1

α = 90° (5) β = 20° (6)

Diámetro de mandril D’

B 500 T 500 550 8 (3) 1,03 (4) 5 d (7)

1) Valores característicos inferiores garantizados. 2) Para la determinación del límite elástico y la carga unitaria se utilizará como divisor de las cargas el

valor nominal del área de la sección transversal. 3) Además, deberá cumplirse: A % ≥ 20 – 0,02 fyi , donde: A es el alargamiento de rotura y fyi es el límite

elástico medido en cada ensayo. 4) Además, deberá cumplirse: fsi / fyi = 1,05 – 0,1 [ (fyi / fki ) - 1] donde fyi es el límite elástico medido en

cada ensayo, fsi la carga unitaria obtenida en cada ensayo y fyk el límite elástico garantizado. 5) α Ángulo de doblado. 6) β Ángulo de desdoblado. 7) d Diámetro nominal del alambre. Todos los alambres deberán cumplir las mismas características de composición química y de adherencia (en caso de corrugados o grafilados) que las definidas para las barras rectas o rollos de acero corrugado soldable. 2.6.1.1. Armaduras pasivas. (Artículo 33º) Se entiende por armadura pasiva el resultado de montar, en el correspondiente molde o encofrado, el conjunto de armaduras normalizadas, armaduras elaboradas o ferrallas armadas que, convenientemente solapadas y con los recubrimientos adecuados, tienen una función estructural. Las características mecánicas, químicas y de adherencia de las armaduras pasivas serán las de las armaduras normalizadas o, en su caso, las de la ferralla armada que las componen. Los diámetros nominales y geometrías de las armaduras serán las definidas en el correspondiente proyecto.


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A los efectos de esta Instrucción, las armaduras pasivas pueden ser:

Ferralla armada.

Es el resultado de aplicar a las armaduras elaboradas los correspondientes procesos de armado, bien mediante atado por alambre o mediante soldadura no resistente.

Las especificaciones relativas a los procesos de elaboración, armado y montaje de las armaduras se recogen en el Artículo 69º de esta Instrucción.

Armadura elaborada, cada una de las formas o disposiciones de elementos que resultan de aplicar, en su caso, los procesos de enderezado, de corte y de doblado a partir de acero corrugado conforme con el apartado 32.2 o, en su caso, a partir de mallas electrosoldadas conformes con 33.1.1.

Mallas electrosoldadas

Son las armaduras formadas por la disposición de barras corrugadas o alambres corrugados, longitudinales y transversales, de diámetro nominal igual o diferente, que se cruzan entre sí perpendicularmente y cuyos puntos de contacto están unidos mediante soldadura eléctrica, realizada en un proceso de producción en serie en instalación industrial ajena a la obra, que sea conforme con lo establecido en UNE-EN 10080.

En función del tipo de malla electrosoldada, sus elementos deberán cumplir las especificaciones que les sean de aplicación. Además deberán cumplir que la carga de despegue (Fs) de las uniones soldadas:

Fs min = 0, 25 fy An

donde fy es el valor del límite elástico especificado y An es la sección transversal nominal del mayor de los elementos de la unión o de uno de los elementos pareados, según se trate de mallas electrosoldadas simples o dobles, respectivamente.

Armaduras básicas electrosoldadas en celosía

Es la estructura espacial formada por un cordón superior y uno o varios cordones inferiores, todos ellos de acero corrugado, y una serie de elementos transversales, lisos o corrugados, continuos o discontinuos y unidos a los cordones longitudinales mediante soldadura eléctrica, producida en serie en instalación industrial ajena a la obra, que sean conforme con lo establecido en UNE-EN 10080.

Los cordones longitudinales serán fabricados a partir de barras corrugadas o alambres corrugados, mientras que los elementos transversales de conexión se elaborarán a partir de alambres lisos o corrugados.

Además, se cumplirá que la carga de despegue (Fw) de las uniones soldadas, ensayadas según UNE-EN ISO 15630-2, sea superior a:

Fw MIN = 0, 25 f yL A yL Fw MIN = 0, 60 f yD A yD

donde: f yL Valor del límite elástico especificado para los cordones longitudinales. A yL Sección transversal nominal del cordón longitudinal. f yD Valor del límite elástico especificado para las diagonales. A yD Sección transversal nominal de las diagonales.


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Tipos de aceros y armaduras normalizadas a emplear para las armaduras pasivas.

Tipo de armadura

Armadura con acero de baja ductilidad

Armadura con acero soldable de ductilidad normal

Armadura con acero soldable y características especiales de ductilidad

Ferralla armada

AP400 T

AP500 T

AP400 S

AP500 S

AP400 SD

AP500 SD

Alargamiento total bajo carga máxima, εmáx (%)(**)

-

-

≥ 5,0

≥ 5,0

≥ 7,5

≥ 7,5

Tipo de acero

-

-

B 400 S B400SD (*)

B 500 S B 500SD (*)

B 400 SD

B 500 SD

Malla electrosoldada.

ME 400 T

ME 500 T

ME 400S ME 400SD

ME 500S ME 400 SD

ME 400SD

ME 500SD

Armadura básica electrosoldada en celosía.

AB 400T

AB 500 T

AB 400S AB 400 SD

AB 500S AB 500 SD

AB400SD

AB 500SD

(*) En el caso de ferralla armada AP400S ó AP500S elaborada a partir de acero soldable con características especiales de ductilidad, el margen de transformación del acero producido en la instalación de ferralla, conforme al apartado 69.3.2, se referirá a las especificaciones establecidas para dicho acero en la Tabla 32.2.a.

(**) Las especificaciones de εmáx de la tabla se corresponden con las clases de armadura B y C definidas en la EN 1992-1-1. Considerando lo expuesto en 32.2 para aceros suministrados en rollo, pueden aceptarse valores de εmáx que sean inferiores en un 0,5%.

En el caso de estructuras sometidas a acciones sísmicas, de acuerdo con lo establecido en la reglamentación sismorresistente en vigor, se deberán emplear armaduras pasivas fabricadas a partir de acero corrugado soldable con características especiales de ductilidad (SD). 2.6.2. Aceros para armaduras activas. (Artículo 34º) A los efectos de esta Instrucción, se definen los siguientes productos de acero para armaduras activas:

Alambre

Producto de sección maciza, liso o grafilado, que normalmente se suministra en rollo.

Barra

Producto de sección maciza que se suministra solamente en forma de elementos rectilíneos.

Cordón

Producto formado por un número de alambres arrollados helicoidalmente, con el mismo paso y el mismo sentido de torsión, sobre un eje ideal común (UNE 36094).

Los cordones se diferencian por el número de alambres, del mismo diámetro nominal y arrollados helicoidalmente sobre un eje ideal común y que pueden ser 2, 3 ó 7 cordones.

Los cordones pueden ser lisos o grafilados. Los cordones lisos se fabrican con alambres lisos. Los cordones grafilados se fabrican con alambres grafilados. En este último caso, el alambre central puede ser liso. Los alambres grafilados proporcionan mayor adherencia con el hormigón.

Tendón

Es el conjunto de armaduras paralelas de pretensado que, alojadas dentro de un mismo conducto, se consideran en los cálculos como una sola armadura.

En el caso de armaduras pretesas, recibe el nombre de tendón, cada una de las armaduras individuales.

El producto de acero para armaduras activas deberá estar libre de defectos superficiales producidos en cualquier etapa de su fabricación que impidan su adecuada utilización. Salvo una ligera capa de óxido superficial no adherente, no son admisibles alambres o cordones oxidados. Las características mecánicas fundamentales que se utilizan para definir el comportamiento de los aceros para armaduras activas son las siguientes:


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a) Carga unitaria máxima a tracción (fmáx). b) Límite elástico (fy) c) Alargamiento bajo carga máxima (ε máx). d) Módulo de elasticidad (Es). e) Estricción (η), expresada en porcentaje. f) Aptitud al doblado alternativo (sólo para alambres). g) Relajación. h) Resistencia a la fatiga. i) Susceptibilidad a la corrosión bajo tensión. j) Resistencia a la tracción desviada (sólo para cordones de diámetro nominal igual o superior a 13 mm).

Los fabricantes deberán garantizar, como mínimo, las características indicadas en a), b), c), d), g), h) e i).

Alambres de pretensazo. Producto de sección maciza, liso o grafilado, que normalmente se suministra en rollo.

Sus características mecánicas, obtenidas a partir del ensayo a tracción realizado según la UNE-EN ISO 15630-3, deberán cumplir las siguientes prescripciones:

La carga unitaria máxima fmáx no será inferior a los valores que figuran en la tabla siguiente:

Tipos de alambre de pretensado

Designación

Serie de diámetros nominales (mm)

fmáx en N/mm² no menor que

Y 1570 C

9,4 - 10,0

1.570

Y 1670 C

7,0 - 7,5 - 8,0

1.670

Y 1770 C

3,0 - 4,0 - 5,0 - 6,0

1.770

Y 1860 C

4,0 - 5,0

1.860

El límite elástico fy estará comprendido entre el 0,85 y el 0,95 de la carga unitaria máxima fmáx. Esta relación deberán cumplirla no sólo los valores mínimos garantizados, sino también los correspondientes a cada uno de los alambres ensayados.

El alargamiento bajo carga máxima medido sobre una base de longitud igual o superior a 200 mm no será inferior al 3,5 %. Para los alambres destinados a la fabricación de tubos, dicho alargamiento será igual o superior al 5 %.

La estricción a la rotura será igual o superior al 25 % en alambres lisos y visible a simple vista en el caso de alambres grafilados.

El módulo de elasticidad tendrá el valor garantizado por el fabricante con una tolerancia de ±7 %.

En los alambres de diámetro ≥ 5 mm o de sección equivalente, la pérdida de resistencia a la tracción después de un doblado-desdoblado (según UNE-EN ISO 15630-3) no será superior al 5 %.

El número mínimo de doblados-desdoblados que soportará el alambre en la prueba de doblado alternativo (según UNE-EN ISO 15630-3) no será inferior a:

Producto de acero para armadura activa

Número de doblados y desdoblados

Alambres lisos

4

Alambres grafilados

3

Alambres destinados a obras hidráulicas o sometidos a ambiente corrosivo

7

La relajación a las 1.000 horas a temperatura de 20o ± 1º C, y para una tensión inicial igual al 70 % de la carga unitaria máxima real no será superior al 2,5 % (alambres enderezados y con tratamiento de estabilización).

El valor medio de las tensiones residuales a tracción, deberá ser inferior a 50 N/mm2, al objeto de garantizar un comportamiento adecuado frente a la corrosión bajo tensión.

Los valores del diámetro nominal, en milímetros, de los alambres se ajustarán a la serie -3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 7,5 - 8 - 9,4 – 10.

Las características geométricas y ponderables de los alambres de pretensado, así como las tolerancias correspondientes, se ajustarán a lo especificado en la UNE 36094.


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Barras de pretensado. Producto de sección maciza que se suministra solamente en forma de elementos rectilíneos.

Las características mecánicas de las barras de pretensado, deducidas a partir del ensayo de tracción realizado según la UNE-EN ISO 15630-3 deberán cumplir las siguientes prescripciones:

• La carga unitaria máxima fmáx no será inferior a 980 N/mm2. • El límite elástico fy, estará comprendido entre el 75 y el 90 por 100 de la carga unitaria máxima fmáx.

Esta relación deberán cumplirla no sólo los valores mínimos garantizados, sino también los correspondientes a cada una de las barras ensayadas.

• El alargamiento bajo carga máxima medido sobre una base de longitud igual o superior a 200 mm no será inferior al 3,5 por 100.

• El módulo de elasticidad tendrá el valor garantizado por el fabricante con una tolerancia del ± 7 por 100.

Las barras soportarán sin rotura ni agrietamiento el ensayo de doblado especificado en la UNE-EN ISO 15630-3.

La relajación a las 1.000 horas a temperatura de 20º ± 1o C y para una tensión inicial igual al 70 por 100 de la carga unitaria máxima garantizada, no será superior al 3 por 100. (Ensayo según UNE-EN ISO 15630-3).

Cordones de pretensado. Producto formado por un número de alambres arrollados helicoidalmente, con el mismo paso y el mismo sentido de torsión, sobre un eje ideal común.

Sus características mecánicas, obtenidas a partir del ensayo a tracción realizado según la UNE-EN ISO 15630-3, deberán cumplir las siguientes prescripciones:

La carga unitaria máxima fmáx no será inferior a los valores a la de los cordones de 2 ó 3 alambres o a la de los cordones de 7 alambres.

Cordones de 2 ó 3 alambres

Designación

Serie de diámetros nominales (mm).

fmáx (N/mm2) no menor que:

Y 1770 S2

5,6 - 6,0

1.770

Y 1860 S3

6,5 - 6,8 - 7,5

1.860

Y 1960 S3

5,2

1.960

Y 2060 S3

5,2

2.060

Cordones de 7 alambres

Designación

Serie de diámetros nominales (mm).

fmáx (N/mm2) no menor que:

Y 1770 S7

16,0

1.770

Y 1860 S7

9,3 – 13,0 – 15,2 – 16,0

1.860

El límite elástico fy estará comprendido entre el 0,88 y el 0,95 de la carga unitaria máxima fmáx. Esta limitación la cumplirán los valores mínimos garantizados y cada uno de los elementos ensayados.

El alargamiento bajo carga máxima, medido sobre una base de longitud igual o superior a 500 mm, no será inferior al 3,5 %.

La estricción a la rotura será visible a simple vista. El módulo de elasticidad tendrá el valor garantizado por el fabricante, con una tolerancia de ± 7 %. La relajación a las 1.000 horas a temperatura de 20º ±1º C, y para una tensión inicial igual al 70 % de la carga unitaria máxima real, determinada no será superior al 2,5 %.

El valor medio de las tensiones residuales a tracción del alambre central deberá ser inferior a 50 N/mm2 al objeto de garantizar un comportamiento adecuado frente a la corrosión bajo tensión.

El valor del coeficiente de desviación D en el ensayo de tracción desviada, según UNE EN ISO 15630-3, no será superior a 28, para los cordones con diámetro nominal igual o superior a 13 mm.

Las características geométricas y ponderables, así como las correspondientes tolerancias, de los cordones se ajustarán a lo especificado en la UNE 36094.


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2.6.2.1. Armaduras activas. (Artículo 35º) Se denominan armaduras activas a las disposiciones de elementos de acero de alta resistencia mediante las cuales se introduce la fuerza del pretensado en la estructura. Pueden estar constituidos a partir de alambres, barras o cordones. En el caso de armaduras activas postesadas, sólo podrán utilizarse los sistemas de pretensado que cumplan los requisitos establecidos en el documento de idoneidad técnica europeo, elaborado específicamente para cada sistema por un organismo autorizado en el ámbito de la Directiva 89/106/CEE y de conformidad con la Guía ETAG 013 elaborada por la European Organisation for Technical Approvals (EOTA). Todos los aparatos utilizados en las operaciones de tesado deberán estar adaptados a la función, y cumplir:

- Cada tipo de anclaje requiere utilizar un equipo de tesado, (recomendado por el suministrador del sistema).

- Los equipos de tesado deberán encontrarse en buen estado con objeto de que su funcionamiento sea correcto, proporcionen un tesado continuo, mantengan la presión sin pérdidas y no ofrezcan peligro.

- Los aparatos de medida incorporados al equipo de tesado, permitirán efectuar las correspondientes lecturas con una precisión del 2%. Deberán contrastarse cuando vayan a empezar a utilizarse y, posteriormente, cuantas veces sea necesario, con frecuencia mínima anual.

Se debe garantizar la protección contra la corrosión de los componentes del sistema de pretensado, durante su fabricación, transporte y almacenamiento, colocación y sobre todo durante la vida útil de la estructura.

Los anclajes deben ser capaces de retener eficazmente los tendones, resistir su carga unitaria de rotura y transmitir al hormigón una carga al menos igual a la máxima que el correspondiente tendón pueda proporcionar.

Para ello deberán cumplir las siguientes condiciones:

a) El coeficiente de eficacia de un tendón anclado será al menos igual a 0,95, tanto en el caso de tendones adherentes como no adherentes. Además de la eficacia se verificarán los criterios de no reducción de capacidad de la armadura y de ductilidad conforme a la Guía ETAG 013.

b) El deslizamiento entre anclaje y armadura debe finalizar cuando se alcanza la fuerza máxima de tesado (80% de la carga de rotura del tendón). Para ello:

- Los sistemas de anclaje por cuñas serán capaces de retener los tendones de tal forma que, una vez finalizada la penetración de cuñas, no se produzcan deslizamientos respecto al anclaje.

- Los sistemas de anclaje por adherencia serán capaces de retener los cordones de tal forma que, una vez finalizado el tesado no se produzcan fisuras o plastificaciones anormales o inestables en la zona de anclaje,

c) Para garantizar la resistencia contra las variaciones de tensión, acciones dinámicas y los efectos de la fatiga, el sistema de anclaje deberá resistir 2 millones de ciclos con una variación de tensión de 80 N/mm2 y una tensión máxima equivalente al 65% de la carga unitaria máxima a tracción del tendón. Además, no se admitirán roturas en las zonas de anclaje, ni roturas de más del 5% de la sección de armadura en su longitud libre.

d) Las zonas de anclaje deberán resistir 1,1 veces la carga de rotura del anclaje con el coeficiente de eficacia indicado en el punto a) del presente artículo.

El diseño de las placas y dispositivos de anclaje deberá asegurar la ausencia de puntos de desviación, excentricidad y pérdida de ortogonalidad entre tendón y placa. Los ensayos necesarios para la comprobación de estas características serán los que figuran en la UNE 41184.

Los elementos que constituyen el anclaje deberán someterse a un control efectivo y riguroso y fabricarse de modo tal, que dentro de un mismo tipo, sistema y tamaño, todas las piezas resulten intercambiables. Además deben ser capaces de absorber, sin menoscabo para su efectividad, las tolerancias dimensionales establecidas para las secciones de las armaduras.

Los elementos de empalme de las armaduras activas deberán cumplir las mismas condiciones exigidas a los anclajes en cuanto a resistencia y eficacia de retención.


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Vainas y accesorios En los elementos estructurales con armaduras postesas es necesario disponer conductos adecuados para alojar dichas armaduras. Para ello, lo más frecuente es utilizar vainas que quedan embebidas en el hormigón de la pieza, o se recuperan una vez endurecido éste. Deben ser: - Resistentes al aplastamiento y al rozamiento de los tendones.

- Permitir una continuidad suave del trazado del conducto, garantizando una correcta estanqueidad en toda su longitud.

- No superar los coeficientes de rozamiento de proyecto durante el tesado. - Cumplir con las exigencias de adherencia del proyecto. - No causar agresión química al tendón. - Nunca penetrará en su interior lechada de cemento o mortero durante el hormigonado.

Los empalmes serán estancos. - El diámetro interior de la vaina, según el tipo y sección de la armadura que en ella vaya a

alojarse, será el adecuado para que pueda efectuarse la inyección de forma correcta. Vainas obtenidas con flejes metálicos corrugados enrollados helicoidalmente

Son tubos metálicos con resaltos o corrugaciones en su superficie para favorecer su adherencia al hormigón y a la lechada de inyección y aumentar su rigidez transversal y su flexibilidad longitudinal.

Presentarán resistencia suficiente al aplastamiento para que no se deformen o abollen durante su manejo en obra, bajo el peso del hormigón fresco, la acción de golpes accidentales, etc. También soportarán el contacto con los vibradores interiores, sin riesgo de perforación.

Son las más frecuentemente utilizadas en pretensado interior para soportar presiones normales, para trazados con radios de curvatura superiores a 100 veces su diámetro interior. En losas o forjados pretensados de pequeño espesor, este tipo de vainas se pueden utilizar con sección ovalada para adaptarse mejor al espacio disponible.

Vainas de fleje corrugado de plástico.

Las características morfológicas son similares a las anteriores, con espesores mínimos de 1 mm. Las piezas y accesorios de material plástico deberán estar libres de cloruros.

En el caso de pretensado interior, cuando se desea conseguir un aislamiento eléctrico para los tendones, bajo presiones y con radios de curvatura similares a las de fleje metálico, pueden emplearse:

Tubos metálicos rígidos.

Con un espesor mínimo de 2 mm, presentan características resistentes muy superiores a las vainas y se utilizan tanto en pretensado interior como exterior. Debe tenerse en cuenta, en pretensado interior, la escasa adherencia del tubo liso con el hormigón y con la lechada.

Admiten por sí solas altas presiones interiores y por lo tanto son recomendadas para conseguir estanqueidad total en estructuras con alturas de inyección considerables. También son apropiadas para trazados con radios de curvatura pequeños.

Tubos de polietileno de alta densidad

Tendrán el espesor necesario para resistir una presión nominal interior de 0,63 N/mm2 en tubos de baja presión, en PE80, y de 1 N/mm2 para tubos de alta presión en PE80 ó PE100. Se suelen utilizar para la protección de los tendones en pretensado exterior.

Tubos de goma hinchables

Deben tener la resistencia adecuada a su función y se recuperan una vez endurecido el hormigón. Para extraerlos, se desinflan y se sacan de la pieza tirando por un extremo. Pueden utilizarse para elementos de gran longitud con tendones de trazado recto, poligonal o curvo.

Salvo demostración contraria, no se recomienda este tipo de dispositivo como vaina de protección, ya que desaparece la función pantalla contra la corrosión. Está recomendada en elementos prefabricados con juntas conjugadas, estando en este caso el tubo de goma insertado dentro de las propias vainas de fleje metálico, durante el hormigonado, con el fin de garantizar la continuidad del trazado del tendón en las juntas, evitando puntos de inflexión o pequeños desplazamientos.


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Los accesorios auxiliares de inyección más utilizados son:

Tubo de purga o purgador

Pequeño segmento de tubo que comunica los conductos de pretensado con el exterior y que se coloca, generalmente, en los puntos altos y bajos de su trazado para facilitar la evacuación del aire y del agua del interior de dichos conductos y para seguir paso a paso el avance de la inyección. También se llama respiradero.

Boquilla de inyección

Pieza que sirve para introducir el producto de inyección en los conductos en los que se alojan las armaduras activas. Para la implantación de las boquillas de inyección y tubos de purga se recurre al empleo de piezas especiales en T.

Separador

Pieza generalmente metálica o de plástico que, en algunos casos, se emplea para distribuir uniformemente dentro de las vainas las distintas armaduras constituyentes del tendón.

Trompeta de empalme

Es una pieza, de forma generalmente troncocónica, que enlaza la placa de reparto con la vaina. En algunos sistemas de pretensado la trompeta está integrada en la placa de reparto.

Tubo matriz

Tubo, generalmente de polietileno, de diámetro exterior algo inferior al interior de la vaina, que se dispone para asegurar la suavidad del trazado.

Productos de inyección Con el fin de asegurar la protección de las armaduras activas contra la corrosión, en el caso de tendones alojados en conductos o vainas dispuestas en el interior de las piezas, deberá procederse al relleno de tales conductos o vainas, utilizando un producto de inyección adecuado. Los productos de inyección pueden ser adherentes o no. Estarán exentos de cloruros, sulfuros, nitratos, etc., que supongan un peligro para las armaduras, el propio material de inyección o el hormigón de la pieza. Productos de inyección adherentes Están constituidos por lechadas o morteros de cemento, cuyos componentes deberán cumplir lo especificado en los Artículos 26, 27, 28 y 29 de esta Instrucción.

Cemento

El cemento será Portland, del tipo CEM I. Para poder utilizar otros tipos de cementos será precisa una justificación especial.

Agua

No debe contener más de 300 mg/l de ión cloruro ni más de 200 mg/l de ión sulfato.

Áridos

Los áridos utilizados para la preparación del material de inyección, deberán estar constituidos por granos silíceos o calcáreos, sin iones ácidos ni partículas laminares como mica o pizarra.

Aditivos

No pueden contener sustancias peligrosas para el acero de pretensado, especialmente tiocianatos, nitratos, formiatos y sulfuros y deben además cumplir los siguientes requisitos:

- contenido < 0,1% - Cl- < 1 g/l de aditivo líquido - El pH debe estar entre los límites definidos por el fabricante - El extracto seco debe estar en un ± 5% del definido por el fabricante

Podrán emplearse otros materiales como productos de inyección adherentes, siempre que se compruebe que no afectan negativamente a la pasividad del acero y cumplan las mismas condiciones que las lechadas y morteros de inyección.

Además, las lechadas y morteros de inyección deben tener las siguientes propiedades determinadas mediante UNE-EN 445.

La fluidez medida mediante el método del cono de Marsh, de 100 mm de diámetro, debe ser menor que 25 s en el rango de temperaturas especificado por el fabricante, tanto inmediatamente después del amasado como 30 minutos después o hasta terminar la inyección o el tiempo definido por el fabricante o prescrito por el proyectista. En el caso de lechadas tixotrópicas su fluidez se debe medir con un viscosímetro y debe estar comprendida entre 120 g/cm2 y 200 g/cm2.


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La cantidad de agua exudada después de 3 h debe ser menor que el 2% en el ensayo del tubo de exudado en el rango de temperaturas definido por el fabricante.

La reducción de volumen no excederá del 1%, y la expansión volumétrica eventual será inferior al 5%. Para las lechadas fabricadas con agentes expansivos, no se admite ninguna reducción de volumen.

La relación agua/cemento deberá ser menor o igual que 0,44. La resistencia a compresión debe ser mayor o igual que 30 N/mm² a los 28 días. El fraguado no debe empezar antes de las 3 h en el rango de temperaturas definido por el fabricante. El final del fraguado no debe exceder de las 24 h.

La absorción capilar a los 28 días debe ser menor que 1g/cm2. Productos de inyección no adherentes Estos productos están constituidos por grasas, ceras, polímeros, productos bituminosos, poliuretano o, en general, cualquier material adecuado para proporcionar a las armaduras activas la necesaria protección sin que se produzca adherencia entre éstas y los conductos.

El fabricante debe garantizar la estabilidad física y química del producto seleccionado durante toda la vida útil de la estructura o durante el tiempo de servicio del producto, previsto en el proyecto, en el caso de que éste vaya a ser repuesto periódicamente durante la vida útil de la estructura.

Para poder utilizar los productos de inyección no adherentes será preciso que estos aparezcan como parte del documento de idoneidad técnico europeo del sistema de pretensado, y por tanto, conformes con la Guía ETAG 013, Anejo C.4. 2.7. Piezas de entrevigado en forjados. (Artículo 36º)

Una pieza de entrevigado es un elemento prefabricado con función aligerante o colaborante destinada a formar parte, junto con las viguetas o nervios, la losa superior hormigonada en obra y las armaduras de obra, del conjunto resistente de un forjado.

Colaborantes.

Pueden ser de cerámica o de hormigón u otro material resistente.

Su resistencia a compresión no será menor que la resistencia de proyecto del hormigón vertido en obra con que se ejecute el forjado. Puede considerarse que los tabiquillos de estas piezas adheridas al hormigón forman parte de la sección resistente del forjado.

La carga de rotura a flexión para cualquier pieza de entrevigado debe ser mayor que 1,0 kN determinada según UNE 53981 para las piezas de poliestireno expandido y según UNE 67037, para piezas de otros materiales.

En piezas de entrevigado cerámicas, el valor medio de la expansión por humedad, determinado según UNE 67036, no será mayor que 0,55 mm/m, y no debe superarse en ninguna de las mediciones individuales el valor de 0,65 mm/m. Las piezas de entrevigado que superen el valor límite de expansión total podrán utilizase, no obstante, siempre que el valor medio de la expansión potencial, según la UNE 67036, determinado previamente a su puesta en obra, no sea mayor que 0,55 mm/m.

Aligerantes

Pueden ser de cerámica, hormigón, poliestireno expandido u otros materiales suficientemente rígidos.

El comportamiento de reacción al fuego de las piezas que estén o pudieran quedar expuestas al exterior durante la vida útil de la estructura, cumplirán con la clase de reacción al fuego que sea exigible. En el caso de edificios, deberá ser conforme con el apartado 4 de la sección SI.1 del Documento Básico DB SI “Seguridad en caso de incendio” del Código Técnico de la Edificación, en función de la zona en la que esté situado el forjado. Dicha clase deberá esta determinada conforme a la norma UNE EN 13501-1 según las condiciones finales de utilización, es decir, con los revestimientos con los que vayan a contar las piezas. Las bovedillas fabricadas con materiales inflamables deberán resguardarse de la exposición al fuego mediante capas protectoras eficaces. La idoneidad de las capas de protección deberá ser justificada empíricamente para el rango de temperaturas y deformaciones previsibles bajo la actuación del fuego de cálculo.


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3. DOSIFICACION DEL HORMIGÓN.

El estudio de la composición de un hormigón consiste en determinar la mezcla óptima de los distintos áridos disponibles para que el resultante sea lo más compacto posible y envolverlo con la cantidad idónea de cemento y agua para obtener un material cualidades sean las necesarias para la construcción de una obra o parte de ella. La selección de las materias primas y la dosificación del hormigón deberá hacerse siempre a la vista de las características particulares de la obra o parte de la misma de que se trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso.

Dosificación de materiales componentes

La dosificación de cemento, áridos, y en su caso, de las adiciones, se realizará en peso, y deberá ajustarse a lo especificado para conseguir una adecuada uniformidad entre amasadas.

Áridos

Los áridos se dosificarán en peso, teniendo en cuenta las correcciones por humedad (la central dispondrá de sistemas automáticos de medición de la humedad superficial).

El árido deberá componerse de al menos dos fracciones granulométricas, para tamaños máximos iguales o inferiores a 20 mm, y de tres fracciones granulométricas para tamaños máximos mayores.

Si se utiliza un árido total suministrado, el fabricante del mismo deberá proporcionar la granulometría y tolerancias de fabricación del mismo, a fin de poder definir un huso granulométrico probable que asegure el control de los áridos de la fórmula de trabajo.

La tolerancia en peso de los áridos, tanto si se utilizan básculas distintas para cada fracción de árido, como si la dosificación se realiza acumulada, será del ±3%.

Cemento

El cemento se dosificará en peso, utilizando básculas y escalas distintas de las utilizadas para los áridos. La tolerancia en peso de cemento será del ±3 por 100.

Adiciones

Cuando se utilicen, las adiciones se dosificarán en peso, empleando básculas y escalas distintas de las utilizadas para los áridos. La tolerancia en peso de adiciones será del ± 3 por 100.

Aditivos

Los aditivos pulverulentos deberán ser medidos en peso, y los aditivos en pasta o líquidos, en peso o en volumen.

En ambos casos, la tolerancia será el ±5% del peso o volumen requeridos.

La incorporación de aditivos puede realizarse bien en planta bien o en obra. Sin embargo, en algunas ocasiones, para conseguir hormigones de características especiales puede ser conveniente la combinación de ambas situaciones.

Agua

El agua de amasado está constituida, fundamentalmente, por la directamente añadida a la amasada, la procedente de la humedad de los áridos y, en su caso, la aportada por aditivos líquidos.

El agua añadida directamente a la amasada se medirá por peso o volumen, con una tolerancia del ±1%.

En el caso de amasadoras móviles (camiones hormigonera) se medirá con exactitud cualquier cantidad de agua de lavado retenida en la cuba para su empleo en la siguiente amasada. Si esto es prácticamente imposible, el agua de lavado deberá ser eliminada antes de cargar la siguiente amasada del hormigón.

El agua total se determinará con una tolerancia del ±3% de la cantidad total prefijada.


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Se respetarán siempre las limitaciones:

a) La resistencia mecánica.

b) La consistencia.

c) El tipo de ambiente.

d) Máxima relación agua/cemento. (según 37.3.2.).

e) Mínimo contenido de cemento.

Requisitos adicionales:

f) Mínimo contenido de aire ocluido.

g) Utilización de un cemento resistente a los sulfatos.

h) Utilización de un cemento resistente al agua de mar.

i) Resistencia frente a la erosión.

j) Resistencia frente a las reacciones álcali-árido. Para establecer la dosificación se deberá recurrir a ensayos previos en laboratorio, con objeto de conseguir que el hormigón resultante satisfaga las condiciones que se le exigen (Art. 31º y 37º, y las especificadas en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del proyecto).

Se podrá prescindir de ensayos previos cuando el constructor pueda justificar documentalmente que, con los materiales, dosificación y proceso de ejecución previstos, es posible conseguir un hormigón que posea la resistencia y condiciones exigidas.

3.1. Determinación de la resistencia media.

- Resistencia característica (fCK o resistencia de proyecto). Es el valor que se adopta en el proyecto para la resistencia a compresión, como base de los cálculos.

La resistencia a comprensión simple se determina mediante ensayo de rotura de probetas.

Como las probetas proporcionan datos diversos es necesario obtener un valor que defina el resultado del muestreo.

Se define como Resistencia Característica del hormigón al valor que presenta un grado de

confianza del 95% (existe una probabilidad de 0’95 de que se presenten valores individuales de resistencia de probetas mayores que fCK (N/mm2).

Valor mínimo de la resistencia

En los hormigones estructurales, la resistencia de proyecto fck no será inferior a 20 N/mm² en hormigones en masa, ni a 25 N/mm² en hormigones armados o pretensados.

Los hormigones no estructurales (hormigones de limpieza, hormigones de relleno, bordillos y aceras), no tienen que cumplir este valor mínimo de resistencia ni deben identificarse con el formato de tipificación del hormigón estructural ni les es de aplicación el articulado, ya que se rigen por lo indicado en el Anejo nº 18 de la EHE-08.

- Resistencia característica real, (fc real) , de obra es el valor que corresponde al cuantil del 5 por 100 en la distribución de resistencia a compresión del hormigón colocado en obra.

- Resistencia característica estimada (fc est) o Resistencia media ( fcm). Es la media

aritmética de los valores de rotura de un número finito de probetas. En obra hay que conseguir un hormigón de resistencia tal que supuesto que se ensayase un número de probetas muy grande de dicho hormigón, el 95% darían valores iguales o superiores a fCK.

El hormigón se dosificará para que fcm sea superior a fCK.

Se tendrá que tener en cuenta las condiciones previstas en la ejecución de la obra.


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3.2. Consistencia del hormigón. La docilidad es la facilidad con que cantidades dadas de áridos, cemento y agua se transforman en hormigón, y después éste, es manejado, transportado, colocado y compactado, ya sea en moldes o encofrados con la mínima perdida de homogeneidad, es decir, sin que se produzca segregación y exudación. La docilidad del hormigón será la necesaria para que, con los métodos previstos de puesta en obra y compactación, el hormigón rodee las armaduras con los recubrimientos exigibles y rellene completamente los encofrados sin que se produzcan coqueras. Depende de las características y proporciones de los componentes que forman el hormigón.

- Cantidad de agua amasada (+ agua → + docilidad). - Granulometría (+ arena → + dócil). - Tipo árido (+ redondeado → + dócil). - Contenido de cemento (+ cemento y + fino → + dócil). - Plastificante.

En función del tipo de elemento a hormigonar, sus características (tamaño de la sección, distancia entre barras…) y según la forma de compactación prevista se fija la consistencia que ha de tener el hormigón.

Ensayo de Asentamiento (Cono de Abrams). UNE-EN 12350-2.

Se coloca el hormigón (siempre que el tamaño máximo del árido sea < 40 mm) en un molde metálico troncocónico de 30 cm. de altura y de 10 y 20 cm. de diámetro, superior e inferior respectivamente.

- Se humedece el molde si se coloca sobre una bandeja de chapa no absorbente y de forma rectangular también ligeramente humedecida.

- Se llena el molde en tres capas (1/3 V).

- Cada capa se compacta con una barra compactadora (UNE 83.301) 25 golpes.

- Compactada la última capa se retira el sobrante con una espátula.

-

- Se saca el molde levantándolo en sentido vertical.

Se determina el índice de consistencia del hormigón fresco midiendo la diferencia entre la altura del molde y el punto más alto de la muestra después del ensayo.

Tipo de

consistencia

Valor límite del asentamiento del

cono en cm

La consistencia del hormigón se especificará en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, definiendo el tipo o el valor numérico de su asentamiento en cm.

Seca (S)

0-2

Plástica (P)

3-5

Salvo en aplicaciones específicas que así lo requieran, se evitará el empleo de las consistencias seca y plástica.

Blanda (B)

6-9

Fluida (F)

10-15

Liquida (L)

16-20

No podrá emplearse la consistencia líquida, salvo que se consiga mediante el empleo de aditivos superplastificantes.


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Consistómetro VeBe. UNE 83814.

El vibro-consistómetro VeBe es una variante mecanizada, y ampliada, del tradicional método del cono de Abrams, para hormigones muy secos que darían asientos nulos.

Emplea un cono de Abrams, situado en el interior de un recipiente cilíndrico que, a su vez, va apoyado sobre una mesa vibratoria de amplitud y frecuencia normalizadas. La masa del hormigón se coloca en el cono por picado con barra y, después de desmoldar, se apoya sobre el material un disco horizontal de plástico de un diámetro ligeramente inferior al del recipiente cilíndrico, con libertad de desplazamiento vertical. Cuando se comunica la vibración el disco sigue en su descenso al asentamiento del material, hasta que llega un momento en que se detiene. El tiempo transcurrido en esta operación es función de la consistencia del hormigón.

La consistencia se mide por el número de segundos necesarios para que el tronco de cono formado por el hormigón con el Cono de Abrams experimente, sometido a la vibración en mesa, un asiento determinado.

Tipo de consistencia

TIEMPO VEBE

Extremadamente Seca

30 s. – 18 s.

Muy seca

18 s. – 10 s.

Seca

10 s. – 5 s.

Factor de compactación.

Se utiliza en aquellas mezclas de hormigón de baja trabajabilidad, que prácticamente no presentan asentamiento con el cono de Abrams. El aparato de medida consta de dos tolvas troncocónicas, con una trampilla de cierre cada una, y un molde cilíndrico situado en la parte inferior. Estos tres elementos van montados sobre un bastidor de acero, de tal manera que sus ejes son coincidentes. Después de llenar la primera tolva con hormigón, el material pasa a la segunda tolva y después al molde cilíndrico, abriendo las correspondientes trampillas. Se enrasa el hormigón (sin compactarlo) en el molde y se pesa (P1). Inmediatamente después se coloca el molde en una mesa vibratoria y se añade hormigón hasta que se considere que no admite más. Se enrasa y pesa de nuevo (P2). El "factor de compactación" se determina como el cociente entre el peso del hormigón colocado en caída libre de la tolva y el peso obtenido por vibración y rellenado del molde, es decir:


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Mesa de sacudidas. Este ensayo se fundamenta en medir el escurrimiento o aumento de diámetro que experimenta la base inferior de un tronco de cono de hormigón situado sobre una mesa circular al someterla a 15 sacudidas durante 15 segundos. 3.2.1. Control de la consistencia del hormigón. Se determinará su valor:

- Siempre que se fabriquen probetas para controlar la resistencia. - En los casos previstos en la EHE-08 para control reducido. - Cuando lo ordene la Dirección de Obra.

El ensayo se realiza mediante dos tomas situadas entre 1/4 y 3/4 de la descarga de la cuba. Obtenida la media aritmética de los descensos de las dos tomas, el valor resultante debe estar comprendido dentro del intervalo correspondiente, si la consistencia se ha definido por su tipo y dentro de la tolerancia si se ha definido por su asiento El incumplimiento de las condiciones anteriores implicará el rechazo automático de la amasada correspondientes.


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3.3. El tipo de ambiente.

El tipo de ambiente al que está sometido un elemento estructural viene definido por el conjunto de condiciones físicas y químicas a las que está expuesto, y que puede llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a los de las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.

El tipo de ambiente viene definido por la combinación de :

- Procesos de corrosión de las armaduras. (Clase general de exposición).

- Procesos de deterioro del hormigón diferentes de la corrosión de armaduras. (Clase específica de exposición).

Todo elemento estructural estará sometido a una única clase o subclase general de exposición.

Un elemento puede estar sometido a ninguna, a una o a varias clases específicas de exposición relativas a otros procesos de degradación del hormigón. Por el contrario, un elemento no podrá estar sometido simultáneamente a más de una de las subclases definidas para cada clase específica de exposición.


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3.4. Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento. (según 37.3.2.). Una vez definidas las condiciones de puesta en obra, la consistencia, y teniendo una aproximación de la cantidad de agua, se estudia la relación agua/cemento, relacionada además con la durabilidad del hormigón (capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura). Se dosificará el hormigón con arreglo a los métodos que se consideren oportunos respetando siempre las limitaciones siguientes: - La cantidad mínima de cemento por metro cúbico de hormigón. - La cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón será de 400 kg. En

casos excepcionales, previa justificación experimental y autorización expresa de la Dirección de Obra, se podrá superar dicho límite.

- La relación agua/cemento. La cantidad mínima necesaria de cemento por metro cúbico de hormigón depende, en particular, del tamaño de los áridos, debiendo ser más elevada a medida que disminuye dicho tamaño, y más reducida a medida que aumenta el tamaño de éstos.

I. Según las clases de exposición a las que vaya a estar sometido el hormigón se cumplirán las especificaciones de la tabla 37.3.2.a:

II. Si el tipo de ambiente incluye una o más clases específicas de exposición, se fijará para cada parámetro el criterio más exigente de entre los establecidos para las clases en cuestión.

III. Cuando se utilicen adiciones en la fabricación del hormigón, se podrá tener en

cuenta su empleo a los efectos del cálculo del contenido de cemento y de la relación agua/cemento. A tales efectos, se sustituirá para entrar en la tabla 37.3.2.a el contenido de cemento C (kg/m³) por C+KF, así como la relación A/C por A/(C+KF) siendo F(kg/m³) el contenido de adición y K el coeficiente de eficacia de la misma.

Cenizas volantes. Se tomará un valor de K no superior a 0,20 si se emplea un cemento CEM I 32,5, ni superior a 0,40 en el caso de cementos CEM I con otras categorías resistentes superiores. La D.F. podrá admitir, bajo su responsabilidad, valores superiores del coeficiente de eficacia pero no mayores de 0,65, siempre que ello se deduzca como una estimación centrada en mediana del valor característico real, definido como el cuantil del 5% de la distribución de valores de K. La estimación referida procederá de un estudio experimental que deberá ser validado previamente por el correspondiente organismo certificador del hormigón y que no sólo tenga en cuenta la resistencia sino también el comportamiento frente a la agresividad específica del ambiente al que va a estar sometida la estructura.

Clase de exposición

Tipo de hormigón I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb Qc H F E masa 0,65 - - - - - - 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50armado 0,65 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,50 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50

Máxima relación a/c pretensado 0,60 0,60 0,55 0,50 0,45 0,45 0,45 0,50 0,45 0,45 0,55 0,50 0,50

masa 200 - - - - - - 275 300 327 275 300 275

armado 250 275 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300

Mínimo contenido de cemento (kg/m3) pretensado 275 300 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300


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Humo de sílice. Se tomará un valor de K no superior a 2, excepto en el caso de hormigones con relación agua/cemento mayor que 0,45 que vayan a estar sometidos a clases de exposición H ó F en cuyo caso para K se tomará un valor igual a 1.

IV. En el caso de utilización de adiciones, los contenidos de cemento no podrán ser

inferiores a 200, 250 ó 275 kg/m3, según se trate de hormigón en masa, armado o pretensado.

El contenido máximo de cemento del hormigón está limitado a 400 Kg/m3, salvo casos excepcionales, previa justificación experimental y autorización expresa de la Dirección de Obra. - El peligro de emplear mezclas muy ricas en cemento, reside en los fuertes valores que, en

tales casos, pueden alcanzar la retracción y el calor de fraguado en las primeras edades.

- Sin embargo, relaciones agua/cemento bajas, deben ser compatibles con una adecuada trabajabilidad del hormigón que permita su adecuada compactación y minimice los fenómenos de segregación, lo que requerirá, en ocasiones, la utilización de contenidos de cemento superiores a los estrictamente necesarios, o bien el empleo de aditivos reductores de agua.

Una forma de garantizar la durabilidad del hormigón, así como su colaboración a la protección de las armaduras frente a la corrosión, consiste en obtener un hormigón con una permeabilidad reducida. Para obtenerla son decisivas la elección de una relación agua cemento suficientemente baja, la compactación idónea del hormigón, un contenido adecuado de cemento y la hidratación suficiente de éste, conseguida por un cuidadoso curado. 3.5. Correcciones y ensayos. Una vez establecidas las proporciones de la mezcla, deben efectuarse ensayos para comprobar que las hipótesis de partida se cumplen tanto en resistencia como en trabajabilidad.

CUANDO AUMENTA… LA TRABAJABILIDAD LA RESISTENCIA

LA FINURA DE LA ARENA RELACIÓN GRANA/ARENA

LA CANTIDAD DE AGUA TAMAÑO MÁXIMO ARIDO

CONTENIDO AIRE OCLUIDO

AUMENTA

DISMINUYE AUMENTA

DISMINUYE AUMENTA

DISMINUYE AUMENTA

DISMINUYE AUMENTA

DISMINUYE

Se realizará distintos ensayos y en función de los resultados se retocarán las dosis, teniendo en cuenta:

- Con áridos de machaqueo conviene aumentar algo el árido más fino. - Para hormigón vibrado puede aumentarse algo el árido más grueso. - En dosis superiores a 300 Kg./m3 de cemento puede disminuirse algo el árido más fino, al

revés dosis inferiores. - En hormigones con aire ocluido debe disminuirse la arena en un volumen igual al del aire

ocluido. - El aumento de un saco de cemento (50 kg.) por m3 de hormigón produce un aumento

aproximado de resistencia de 25 kg./cm2. 3.6. Durabilidad.

La durabilidad del hormigón es la capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura.


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Condiciones de calidad

Las condiciones de calidad exigidas al hormigón se especificarán en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, siendo siempre necesario indicar las referentes a su resistencia a compresión, su consistencia, tamaño máximo del árido, el tipo de ambiente a que va a estar expuesto, y, cuando sea preciso, las referentes a prescripciones relativas a aditivos y adiciones, resistencia a tracción del hormigón, absorción, peso específico, compacidad, desgaste, permeabilidad, aspecto externo, etc.

Estas condiciones deberán ser satisfechas por las cantidades de hormigón fabricadas de una vez (amasada o –a efectos de control- todo el hormigón fabricado en un intervalo de tiempo determinado y en las mismas condiciones esenciales) componentes del total.

Las obras de hormigón deben proyectarse no solo para que resistan las acciones mecánicas previstas sin que alcancen su estado límite de agotamiento, sino, también, para que resistan aquellas acciones ambientales de tipo físico o químico que puedan deteriorarlas reduciendo su vida de servicio o exigiendo para su conservación un costo importante de mantenimiento o reparación. En la protección frente a los agentes físicos y químicos agresivos, las medidas preventivas suelen ser las más eficaces y menos costosas. Como la durabilidad del hormigón esta muy relacionada con la porosidad del mismo y la permeabilidad, generalmente, un hormigón armado sano y compacto, cuando se encuentra sometido a unas condiciones normales de ambiente y de desgaste, presenta una buena protección frente a la corrosión del acero. Por ello, la durabilidad es una cualidad que debe tenerse en cuenta durante la realización del proyecto, estudiando la naturaleza e intensidad potencial previsible del medio agresivo y seleccionando las formas estructurales, los materiales, las dosificaciones y los procedimientos de puesta en obra más adecuados en cada caso.

Durabilidad del hormigón y de las armaduras (Cap. VII, Artículo 37º)

Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar todos los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.

Durabilidad en la fase de proyecto

El proyecto de una estructura de hormigón debe incluir las medidas necesarias para que la estructura alcance la duración de la vida útil (según Art. 5), en función de las condiciones de agresividad ambiental a las que pueda estar sometida. Para ello, deberá incluir una estrategia de durabilidad.

En el Anejo 9 se especifican los métodos para estimar la vida útil de una estructura mediante la comprobación del Estado Límite de durabilidad.

El proyecto deberá definir formas y detalles estructurales que faciliten la evacuación del agua y sean eficaces frente a los posibles mecanismos de degradación del hormigón.

La agresividad a la que está sometida la estructura se identificará por el tipo de ambiente. En la memoria, se justificará la selección de las clases de exposición consideradas para la estructura. Así mismo, en los planos se reflejará el tipo de ambiente para el que se ha proyectado cada elemento.

Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes, etc., pueden tener una vida más corta que la de la propia estructura por lo que, en su caso, se estudiará la adopción de medidas de proyecto que faciliten el mantenimiento y sustitución de dichos elementos durante la fase de uso.


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Durabilidad en la fase de ejecución

La buena calidad de la ejecución de la obra y, especialmente, del proceso de curado, tiene una influencia decisiva para conseguir una estructura durable.

Las especificaciones relativas a la durabilidad deberán cumplirse en su totalidad durante la fase de ejecución.

No se permitirá compensar los efectos derivados por el incumplimiento de alguna de ellas, salvo que se justifique mediante la aplicación, en su caso, del cumplimiento del Estado Límite de durabilidad (Anejo 9).

Estrategia para la durabilidad. Se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: a) Selección de la forma estructural. En el proyecto se definirán los esquemas estructurales, las formas geométricas y los detalles que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad de la estructura.

Se evitará el empleo de diseños estructurales que sean especialmente sensibles frente a la acción del agua y se reducirá al mínimo el contacto directo entre ésta y el hormigón.

Se diseñarán los detalles de proyecto necesarios para facilitar la rápida evacuación del agua, previendo los sistemas adecuados para su conducción y drenaje (imbornales, conducciones, etc.). En especial, se procurará evitar el paso de agua sobre las zonas de juntas y sellados.

Se deberán prever los sistemas adecuados para evitar la existencia de superficies sometidas a salpicaduras o encharcamiento de agua.

Cuando la estructura presente secciones con aligeramientos u oquedades internas, se procurará disponer los sistemas necesarios para su ventilación y drenaje.

Salvo en obras de pequeña importancia, se deberá prever el acceso a todos los elementos de la estructura, estudiando la conveniencia de disponer sistemas específicos que faciliten la inspección y el mantenimiento durante la fase de servicio, (según cap. XVIII).

b) Consecución de una calidad adecuada del hormigón y, en especial de su capa exterior donde se pueden producir los procesos de deterioro. Se entiende por un hormigón de calidad adecuada, aquel que cumpla las siguientes condiciones:

- Selección de materias primas según los Artículos 26º al 35º. - Dosificación adecuada, según apartados 37.3.1 y 37.3.2. - Puesta en obra correcta, según el Artículo 71º. - Curado del hormigón, según el apartado 71.6 - Resistencia acorde con el comportamiento estructural esperado y congruente con los

requisitos de durabilidad. - Comportamiento conforme con el punto 37.3.1.

c) Adopción de un espesor de recubrimiento adecuado para la protección de las armaduras. El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigón más cercana. - Recubrimiento mínimo de una armadura pasiva es aquel que debe cumplirse en

cualquier punto de la misma. Será objeto de control según el art. 95.

- El recubrimiento nominal es el valor que debe reflejarse en los planos, y que servirá para definir los separadores.


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Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, definido como:

rnom = rmín+ ∆r

donde: rnom Recubrimiento nominal rmín Recubrimiento mínimo ∆r Margen de recubrimiento, según el nivel de control de ejecución, y cuyo valor será

0 mm en elementos prefabricados con control intenso de ejecución 5 mm para elementos ejecutados in situ con control intenso de ejecución 10 mm en el resto de los casos

En los casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de incendio, los recubrimientos indicados deberán ser aumentados.

Recubrimientos de armaduras pasivas o activas pretesas Los recubrimientos mínimos deberán cumplir las siguientes condiciones:

a) Cuando se trata de armaduras principales, el recubrimiento deberá ser igual o superior al diámetro de dicha barra (o diámetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a 0,80 veces el tamaño máximo del árido, salvo que la disposición de armaduras respecto a los paramentos dificulte el paso del hormigón, en cuyo caso se tomará 1,25 veces el tamaño máximo del árido.

b) Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas pretesas, el recubrimiento no será, en ningún punto, inferior a los valores mínimos siguientes. Tabla 37.2.4.1.a. Recubrimientos mínimos (mm) para las clases generales de exposición I y II.

Tabla 37.2.4.1.b. Recubrimiento mínimo (mm) para las clases generales de exposición III y IV.

*Estas situaciones obligarían a unos recubrimientos excesivos, desaconsejables desde el punto de vista de la ejecución del elemento. En estos casos, se recomienda comprobar el Estado Límite de Durabilidad, a partir de las características del hormigón prescrito en el Pliego del proyecto.


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Tabla 37.2.4.1.c. Recubrimiento mínimo (mm) para clases específicas de exposición.

(*) Estas situaciones obligarían a unos recubrimientos excesivos

(1) Estos valores corresponden a condiciones moderadamente duras de abrasión. En el caso de que se prevea una fuerte abrasión, será necesario realizar un estudio detallado.

(2) El Autor del proyecto deberá fijar estos valores de recubrimiento mínimo y, en su caso, medidas adicionales, al objeto de que se garantice adecuadamente la protección del hormigón y de las armaduras frente a la agresión química concreta de que se trate.

c) En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá contar, además del recubrimiento del hormigón, con el espesor de los revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan carácter de definitivos y permanentes. En estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm (ver Anejo 9).

d) El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.

e) Cuando se trate de superficies límites de hormigonado que en situación definitiva queden embebidas en la masa del hormigón, el recubrimiento no será menor que el diámetro de la barra o diámetro equivalente cuando se trate de grupo de barras, ni que 0.8 veces el tamaño máximo del árido

Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o utilización de grupos de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá considerarse la posible conveniencia de colocar una malla de reparto en medio del espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantía geométrica del 5 por mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o diámetro equivalente) igual o inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros equivalentes) superiores a 32 mm. En piezas hormigonadas contra el terreno, el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, no rigiendo en este caso lo establecido en el párrafo anterior.


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En el caso de que se establezca la adopción de medidas especiales de protección frente a la corrosión de las armaduras (protección catódica, armaduras galvanizadas o empleo de aditivos inhibidores de corrosión en el hormigón); podrá disponer unos recubrimientos mínimos reducidos para las clases generales III y IV, que se corresponderán con los indicados para la clase general IIb., siempre que se puedan disponer las medidas necesarias para garantizar la eficacia de dichas medidas especiales durante la totalidad de la vida útil de la estructura prevista en el proyecto. Recubrimientos de armaduras activas postesas. Los recubrimientos mínimos en las direcciones horizontal y vertical serán por lo menos iguales al mayor de los límites siguientes, y no podrán ser nunca superiores a 80 mm: - 40 mm; - el mayor de los valores siguientes: la menor dimensión o la mitad de la mayor dimensión de la vaina o grupos de vainas en contacto d) Separadores. Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los correspondientes elementos separadores colocados en obra (según 69.8.2). Deberán estar constituidos por materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir corrosión de las armaduras. Serán tan impermeables al agua como el hormigón, y ser resistentes a los ataques químicos a que se puede ver sometido este. Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente diseñados para este fin. Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia, permeabilidad, higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del utilizado en la construcción de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá ser semejante a la del mortero contenido en el hormigón de la obra. Cuando se utilicen separadores constituidos con material que no contenga cemento, aquellos deberán, para asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios cuya sección total sea al menos equivalente al 25% de la superficie total del separador. Se prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe asimismo el empleo de materiales metálicos. En cualquier caso, los materiales componentes de los separadores no deberán tener amianto. e) Control del valor máximo de abertura de fisura. La durabilidad es, junto a consideraciones funcionales y de aspecto, uno de los criterios en los que se basa la necesidad de limitar la abertura de fisura. (tabla 5.1.1.2, EHE-08) f) Medidas especiales de protección En casos de especial agresividad, cuando las medidas normales de protección no se consideren suficientes, se podrá recurrir a la disposición de sistemas especiales de protección, como los siguientes:


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- Aplicación de revestimientos superficiales con productos específicos para la protección del hormigón (pinturas o revestimientos).

- Protección de las armaduras mediante revestimientos (por ejemplo, armaduras galvanizadas).

- Protección catódica de las armaduras, mediante ánodos de sacrificio o por corriente impresa. - Armaduras de acero inoxidable. - Aditivos inhibidores de la corrosión. Las protecciones adicionales pueden ser susceptibles de tener una vida útil incluso más pequeña que la del propio elemento estructural. En estos casos, el proyecto deberá contemplar la planificación de un mantenimiento adecuado del sistema de protección.

Durabilidad en la fase de uso de la estructura

La durabilidad del hormigón es la capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura. Previamente se han tenido en cuenta una serie de conceptos anteriormente aludidos relativos a la selección de las materias primas y la dosificación del hormigón, que han tenido en cuenta las características particulares de la obra o parte de la misma de que se trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso. Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón a) Requisitos generales:

- Máxima relación agua/cemento. - Mínimo contenido de cemento.

b) Requisitos adicionales: - Mínimo contenido de aire ocluido. - Utilización de un cemento resistente a los sulfatos. - Utilización de un cemento resistente al agua de mar. - Resistencia frente a la erosión. - Resistencia frente a las reacciones álcali-árido.

Resistencia del hormigón frente a la helada Cuando un hormigón esté sometido a una clase de exposición F, se deberá introducir un contenido mínimo de aire ocluido del 4,5%, determinado de acuerdo con UNE-EN 12350-7.

Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos En el caso particular de existencia de sulfatos, el cemento deberá poseer la característica adicional de resistencia a los sulfatos, según RC-08, siempre que su contenido sea igual o mayor que 600 mg/l en el caso de aguas, o igual o mayor que 3000 mg/kg, en el caso de suelos (excepto cuando se trate de agua de mar o el contenido en cloruros sea superior a 5000 mg/l).

Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar En el caso de que un elemento estructural armado esté sometido a un ambiente que incluya una clase general del tipo IIIb ó IIIc, o bien que un elemento de hormigón en masa se encuentre sumergido o en zona de carrera de mareas, el cemento a emplear deberá tener la característica adicional de resistencia al agua de mar, según RC-08.


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Resistencia del hormigón frente a la erosión Cuando un hormigón vaya a estar sometido a una clase de exposición E, este será resistente a la erosión. Para ello, se adoptarán las siguientes medidas: - Contenido mínimo de cemento y relación máxima agua/cemento. - Resistencia mínima del hormigón de 30 N/mm². - El árido fino deberá ser cuarzo u otro material de, al menos, la misma dureza. - El árido grueso deberá tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30. - No superar los contenidos de cemento en función del tamaño máximo del árido D:

D Contenido máximo de cemento 10 mm 400 kg/m³ 20 mm 375 kg/m³ 40 mm 350 kg/m³

- Curado prolongado, con duración, al menos, un 50% superior a la que se aplicará, a igualdad del resto de condiciones, a un hormigón no sometido a erosión.

Resistencia frente a la reactividad álcali-árido Las reacciones álcali-árido se pueden producir cuando concurren simultáneamente la existencia de un ambiente húmedo (todos excepto I o IIb), la presencia de un alto contenido de alcalinos en el hormigón y la utilización de áridos que contengan componentes reactivos. Para prevenir las reacciones álcali-árido, se deben adoptar una de las siguientes medidas:

a) Empleo de áridos no reactivos. b) Empleo de cementos con un contenido de alcalinos (0,658 K2O + Na2O) menor al 0,60% del peso de cemento. Si no es posible utilizar materias primas que cumplan las prescripciones anteriores, se realizará un estudio específico sobre la conveniencia de adoptar una de las siguientes medidas:

a) Empleo de cementos con adiciones, salvo las de filler calizo. b) Empleo de adiciones al hormigón. En estos casos, puede estudiarse también la conveniencia de adoptar un método de protección adicional por impermeabilización superficial.

Corrosión de las armaduras

Las armaduras deberán permanecer exentas de corrosión durante todo el período de vida útil de la estructura.

Para prevenir la corrosión, se deberán tener en cuenta todas las consideraciones relativas a los espesores de recubrimiento.

Con respecto a los materiales empleados, se prohíbe poner en contacto las armaduras con otros metales de muy diferente potencial galvánico, salvo en el caso de sistemas de protección catódica.

Esta Instrucción contempla la posibilidad de emplear sistemas para la protección de las armaduras frente la corrosión.

Asimismo, se recuerda la prohibición de emplear materiales componentes que contengan iones despasivantes, como cloruros, sulfuros y sulfatos.

Corrosión de las armaduras pasivas

Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los materiales componentes, se deberá cumplir que el contenido total de cloruros en un hormigón armado u obras de hormigón en masa que contenga armaduras no activas para reducir la fisuración: 0,4% del peso del cemento


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Corrosión de las armaduras activas

En estructuras pretensadas, se prohíbe el uso de cualquier sustancia que catalice la absorción del hidrógeno por el acero.

Además de la limitación del contenido de iones cloruro en cada uno de los materiales componentes, el contenido total de cloruros en un hormigón pretensado no superará el 0,2% del peso del cemento.

Se prohíbe la utilización de empalmes o sujeciones con otros metales distintos del acero, así como la protección catódica. No se permitirá el uso de aceros protegidos por recubrimientos metálicos.

Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes

Se adoptarán las precauciones necesarias para evitar que las armaduras activas, durante su almacenamiento, colocación, o después de colocadas en obra, experimenten daños, especialmente entalladuras o calentamientos locales, que puedan modificar sus características o dar lugar a que se inicie un proceso de corrosión.

3.7. Designación del hormigón El hormigón fabricado en central podrá designarse por propiedades o, excepcionalmente, por dosificación.

En ambos casos deberá especificarse, como mínimo:

Nunca se emplearán adiciones, ni aditivos (no incluidos en Tabla 29.2), sin el conocimiento del peticionario, ni la autorización de la Dirección Facultativa. Antes de comenzar el suministro, el peticionario podrá pedir al suministrador una demostración satisfactoria de que los materiales componentes que van a emplearse cumplen los requisitos indicados en los Artículos 26º, 27º, 28º, 29º y 30º. Si el peticionario solicita hormigón con características especiales u otras además de las citadas anteriormente, las garantías y los datos que el suministrador deba darle serán especificados antes de comenzar el suministro.

Designación del hormigón por propiedades. (art. 39.2)

El suministrador establecerá la composición de la mezcla del hormigón, garantizando al peticionario las características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia y resistencia característica, así como las limitaciones derivadas del tipo de ambiente especificado (contenido de cemento y relación agua/cemento).

Designación del hormigón por dosificación

El peticionario es responsable de la congruencia de las características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia y contenido en cemento por metro cúbico de hormigón, mientras que el suministrador deberá garantizarlas, al igual que deberá indicar la relación agua/cemento que ha empleado.

T-R / C / TM / A (*)

- T: H.M. (hormigón masa), H.A. (hormigón armado), H.P. (hormigón pretensado). - Resistencia característica a compresión (N/mm2) (Mínima 20 en HM, 25 en HA), (véase

39.1), para hormigones designados por propiedades. - La Consistencia. - El Tamaño Máximo del árido. - El tipo de Ambiente al que va a estar expuesto el hormigón. - (*) El contenido de cemento, expresado en kilos por metro cúbico (kg/m3), para hormigones

designados por dosificación.


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4. FABRICACIÓN Y PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN. (Artículo 71. EHE-08)

Denominamos “hormigón fresco” al hormigón que por poseer plasticidad tiene la facultad de poder moldearse. El hormigón fresco posee una vida que está comprendida entre el momento en que abandona la amasadora u hormigonera y el momento en que se inicia el fraguado del cemento; esta vida es variable, ya que depende de muchos factores como el tipo de cemento, la relación agua / cemento, la temperatura, del uso de aditivos, etc.

Es un material heterogéneo en el que coexisten tres fases: - sólida → áridos + cemento - líquida → agua. - gaseosa → aire ocluido.

La composición de la masa del hormigón tiene una gran importancia en la cohesión de los componentes así como en la oposición que presenta a deformarse, es decir, de la consistencia. Esta última depende de la forma del árido, de su tamaño máximo, de la dosificación del cemento, la cantidad de agua de amasado y del uso de aditivos o de adiciones. La resistencia de un hormigón colocado en un molde determinado, depende del grado de compactación que tenga y éste, a su vez, es proporcional a la aptitud de ese hormigón para colocarse en ese molde y los medios para su compactación, es decir, su docilidad.

El hormigón debe ser homogéneo, es decir, que en cualquier parte de su masa los distintos componentes aparecen regularmente distribuidos en toda la masa”.

La mezcla adecuada de los componentes del hormigón y la homogeneidad de la masa se logra en la amasadora y en la hormigonera pero, esta mezcla puede dislocarse durante el transporte, el vertido, en el paso a través de las armaduras y durante el compactado, es lo que llamamos segregación y, es indeseable, no solo porque puede dar lugar a hormigones con coqueras, superficies mal acabadas, sobre todo por la repercusión negativa que tiene en la durabilidad y en las resistencias mecánicas.

Segregación: Separación de los gruesos por una parte y los finos por otro. Exudación: Es una forma de segregación en la que el agua tiende a elevarse hacia la

superficie del hormigón como consecuencia de la incapacidad de los áridos de arrastrarla con ellos al irse compactando.

Decantación: los granos gruesos caen al fondo y el mortero queda en la superficie.

La fabricación del hormigón, así como su puesta en obra tiene una gran importancia en las características del producto obtenido. 4.1. Instalaciones de fabricación del hormigón.

El hormigón estructural requiere estar fabricado en centrales, entendiéndose como tales al conjunto de instalaciones y equipos que comprende:

- Almacenamiento de materiales componentes, (se almacenarán y transportarán de forma tal que se evite todo tipo de entremezclado, contaminación, deterioro o cualquier otra alteración significativa en sus características).

- Instalaciones de dosificación. La dosificación de cemento, de los áridos, y en su caso, de las adiciones, se realizará en peso.

- Equipo de amasado. Las materias primas se amasarán de forma tal que se consiga su mezcla íntima y homogénea, debiendo resultar el árido bien recubierto de pasta de cemento.

- Equipos de transporte, en su caso.

- Control de producción.


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En cada central habrá una persona responsable de la fabricación, con formación y experiencia suficiente, que estará presente durante el proceso de producción y que será distinta del responsable del control de producción. Las centrales pueden pertenecer o no a las instalaciones propias de la obra. Hormigón preparado es el que se fabrica en una central que no pertenece a las instalaciones propias de la obra y que está inscrita en el Registro Industrial (Ley 21/1992 de Industria y R. D. 697/1995), estando dicha inscripción a disposición del peticionario y de las Administraciones competentes. Las centrales de hormigón preparado deberán tener implantado un sistema de control de producción que contemple la totalidad de los procesos que se lleven a cabo en las mismas y de acuerdo con lo dispuesto en la reglamentación vigente que sea de aplicación. En el caso de que el hormigón se fabrique en central de obra, el Constructor deberá efectuar un autocontrol equivalente al de las centrales de hormigón preparado.

4.2. Suministro y almacenamiento de materiales componentes. Cada uno de los materiales empleados en la fabricación del hormigón deberá suministrarse a la central de hormigón acompañada de la documentación obligatoria según el Anejo 21, EHE-08. Los materiales componentes se almacenarán y transportarán de forma que se evite todo tipo de entremezclado, contaminación, segregación, deterioro o cualquier otra alteración significativa en sus características. (Art. 26º, 27º, 28º, 29º y 30º, EHE-08).

Áridos

Los áridos se almacenarán protegidos de una posible contaminación por el ambiente y, especialmente, por el terreno, no debiendo mezclarse de forma incontrolada las distintas fracciones granulométricas. Los silos de áridos contarán con:

- Compartimientos separados para cada fracción granulométrica necesarias de árido. - Compartimentos adecuados, diseñados y montados de forma que pueda descargar

con eficacia, sin atascos y con una segregación mínima, sobre la tolva de la báscula. - Medios de control para que la alimentación de estos materiales a la tolva de la

báscula pueda ser cortada con precisión cuando se llega a la cantidad deseada.

Deberán también adoptarse las necesarias precauciones para eliminar en lo posible la segregación, tanto durante el almacenamiento como durante el transporte.

Agua

Las instalaciones para almacenamiento de agua evitarán cualquier contaminación.

Cemento

El suministro y almacenamiento del cemento en la central de hormigón se efectuará conforme a lo establecido en la reglamentación específica vigente

Adiciones

Para las cenizas volantes o el humo de sílice suministrados a granel se emplearán equipos similares a los utilizados para el cemento, debiéndose almacenar en recipientes y silos impermeables que los protejan de la humedad y de la contaminación, los cuales estarán perfectamente identificados para evitar posibles errores de dosificación.

Aditivos

Los aditivos en polvo se almacenarán en las mismas condiciones que los cementos.

Los aditivos líquidos y los pulverulentos diluidos en agua se almacenarán en depósitos protegidos de la helada, evitando cualquier contaminación y con elementos agitadores para mantener los sólidos en suspensión.


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4.3. Amasado del hormigón. El amasado del hormigón se realizará mediante uno de los procedimientos siguientes:

- Totalmente en amasadora fija. - Iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil, antes de su transporte. - En amasadora móvil, antes de su transporte. Los equipos serán capaces de mezclar los componentes del hormigón de modo que el árido esté bien recubierto de pasta de cemento, la mezcla sea homogénea y capaz de satisfacer los dos requisitos del Grupo A y al menos dos de los del Grupo B, de la tabla 71.2.4.

(*) Por cada muestra, se fabricarán y ensayarán a compresión, a la edad 7 días, dos probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura. Estas probetas serán confeccionadas, conservadas y ensayadas según los procedimientos contemplados en el apartado 86.3. Se determinará la medida de cada una de las dos muestras como porcentaje de la media total.

Estos equipos se examinarán con la frecuencia necesaria para detectar la presencia de residuos de hormigón o mortero endurecido, así como desperfectos o desgastes en las paletas o en su superficie interior, procediéndose, en caso necesario, a comprobar el cumplimiento de los requisitos anteriores. Las amasadoras ostentarán, en lugar destacado, una placa metálica en la que se especifique:

- Para las fijas, la velocidad de amasado y la capacidad máxima del tambor, en términos de volumen de hormigón amasado.

- Para las móviles, el volumen total del tambor, su capacidad máxima en términos de volumen de hormigón amasado, y las velocidades máxima y mínima de rotación.

4.3.1. Hormigón no fabricado en central.

Las dispersiones en la calidad del hormigón a que habitualmente conduce este sistema de fabricación prohibe su empleo como norma general. En caso de utilizarse, convendrá extremar las precauciones en la dosificación, fabricación y control.

COMPROBACIÓN DE LA HOMOGENEIDAD DEL HORMIGÓN. (Tabla 71.2.4.)

ENSAYOS

Diferencia máxima tolerada entre los resultados de los ensayos de dos muestras tomadas de la descarga del hormigón (1/4 y 3/4 de la descarga)

Grupo A

1. Consistencia (UNE-EN 12350-2)

Si el asiento medio es igual o inferior a 9 cm Si el asiento medio es superior a 9 cm

2. Resistencia (*)

En porcentajes respecto a la media

Grupo B

3. Densidad del hormigón (UNE-EN 12350-6) (kg/m3)

4. Contenido de aire (UNE-EN 12350-7)

En porcentaje respecto al volumen del hormigón

5. Contenido de árido grueso (UNE 7295)

En % respecto al peso de la muestra tomada

6. Módulo granulométrico del árido (UNE 7295)

3 cm

4 cm

7,5 % 16 kg/m3

1 %

6 %

0,5

EL HORMIGÓN NO FABRICADO EN CENTRAL SÓLO PODRÁ UTILIZARSE PARA EL CASO DE USOS NO ESTRUCTURALES, (Anejo nº 18, EHE-08).


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La dosificación de componentes (cemento y áridos) debe realizarse en peso. Dosificaciones de los áridos por volumen pueden originar variaciones importantes en las características del producto final. El amasado tiene por finalidad recubrir a los áridos de una capa de pasta de cemento y mezclar a todos los componentes hasta conseguir una masa uniforme. Se realiza en la hormigonera o amasadora, introduciendo los distintos componentes en el siguiente orden:

- ½ dosis de agua. - cemento y arena. - árido grueso. - resto de agua.

La duración del amasado debe ser el suficiente para conseguir una mezcla íntima y homogénea de los distintos componentes → El árido estará bien recubierto de la pasta de cemento en un tiempo no inferior a noventa segundos.

A fin de evitar que en la primera amasada se quede adherido a las paredes de la hormigonera parte del mortero del hormigón es conveniente realizar una amasada previa con sólo mortero. Nunca se mezclan masas con distintos tipos de cemento.

Durante el proceso de amasado puede ocurrir que la masa adquiera una rigidez prematura (Falso fraguado). Es debido a la presencia de yeso hemihidrato en el cemento, debido a la deshidratación parcial del yeso añadida al clinker durante la molienda. El yeso hemihidrato es ávido de agua, rehidratandose y recristalizando. Es recomendable seguir amasando, y nunca añadir agua pues se reduciría la resistencia del hormigón. Una vez amasado, se transporta al tajo con las siguientes precauciones:

- No deben superarse periodos de más de una hora, normalmente, para evitar la evaporación del agua.

- Se debe evitar la segregación de los áridos gruesos. - Se debe transportar la masa completa de la amasadora, nunca dividir una misma

amasada. - El medio de transporte debe estar limpio si se cambian los tipos de hormigones. - Si al llegar al tajo, ha iniciado el fraguado, se debe desechar.

4.4. Transporte.

Para el transporte del hormigón se utilizarán procedimientos adecuados para conseguir que las masas lleguen al lugar de entrega en las condiciones estipuladas, sin experimentar variación sensible en las características que poseían recién amasadas. El transporte podrá realizarse en amasadoras móviles, a la velocidad de agitación, o en equipos con o sin agitadores, siempre que tales equipos tengan superficies lisas y redondeadas y sean capaces de mantener la homogeneidad del hormigón durante el transporte y la descarga. El lavado de los elementos de transporte se efectuará en balsas de lavado específicas que permitan el reciclado del agua.


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- El tiempo transcurrido entre la adición de agua del amasado al cemento y a los

áridos, y la colocación del hormigón, no debe ser mayor de hora y media salvo que se utilicen aditivos retardadores de fraguado. Dicho tiempo límite podrá disminuirse, en su caso, cuando el Fabricante del hormigón considere necesario establecer en su hoja de suministro un plazo inferior para su puesta en obra. En tiempo caluroso, o bajo condiciones que contribuyan a un rápido fraguado del hormigón, el tiempo límite deberá ser inferior, a menos que se adopten medidas especiales que, sin perjudicar la calidad del hormigón, aumenten el tiempo de fraguado.

- Cuando el hormigón se amasa completamente en central y se transporta en amasadoras

móviles, el volumen de hormigón transportado no deberá exceder del 80% del volumen total del tambor. Cuando el hormigón se amasa, o se termina de amasar, en amasadora móvil, el volumen no excederá de los dos tercios del volumen total del tambor.

- Los equipos de transporte deberán estar exentos de residuos de hormigón o mortero

endurecido, para lo cual se limpiarán cuidadosamente antes de proceder a la carga de una nueva masa fresca de hormigón.

- No deberán presentar desperfectos o desgastes en las paletas o en su superficie interior

que puedan afectar a la homogeneidad del hormigón (art. 71.2.4). 4.5. Suministro del hormigón

Cada carga de hormigón fabricado en central, tanto si ésta pertenece o no a las instalaciones de obra, irá acompañada de una hoja de suministro cuyo contenido mínimo se indica en el Anejo nº 21.

El comienzo de la descarga del hormigón desde el equipo de transporte del suministrador, en el lugar de la entrega, marca el principio del tiempo de entrega y recepción del hormigón, que durará hasta finalizar la descarga de éste. La D.O, o la persona en quien delegue, es el responsable de que el control de recepción se efectúe tomando las muestras necesarias, realizando los ensayos de control precisos, y siguiendo los procedimientos indicados en el Capítulo XV. Cualquier rechazo de hormigón basado en los resultados de los ensayos de consistencia (y aire ocluido, en su caso) deberá ser realizado durante la entrega. No se podrá rechazar ningún hormigón por estos conceptos sin la realización de los ensayos oportunos.

Queda expresamente prohibida la adición al hormigón de cualquier cantidad de agua u otras sustancias que puedan alterar la composición original de la masa fresca.

No obstante, si el asentamiento es menor que el especificado, según 31.5, el suministrador podrá adicionar aditivo plastificante o superplastificante para aumentarlo hasta alcanzar dicha consistencia, sin que ésta rebase las tolerancias indicadas en el mencionado apartado y siempre que se haga conforme a un procedimiento escrito y específico que previamente haya sido aprobado por el Fabricante del hormigón. Para ello, el elemento de transporte o, en su caso, la central de obra, deberá estar equipado con el correspondiente sistema dosificador de aditivo y reamasar el hormigón hasta dispersar totalmente el aditivo añadido. El tiempo de reamasado será de al menos 1 min/m3, sin ser en ningún caso inferior a 5 minutos. La actuación del suministrador termina una vez efectuada la entrega del hormigón y siendo satisfactorios los ensayos de recepción del mismo. En los acuerdos entre el peticionario y el suministrador deberá tenerse en cuenta el tiempo que, en cada caso, pueda transcurrir entre la fabricación y la puesta en obra del hormigón.


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4.6. Entrega y recepción (anejo 21.Documentación de suministro y control) El Suministrador deberá entregar, previamente al suministro la documentación que se detalla a continuación.

Documentación del distintivo de calidad

En su caso, declaración firmada por persona física con capacidad suficiente del documento que lo acredite, donde al menos constará la siguiente información:

- Identificación de la entidad certificadora - Logotipo del distintivo de calidad - Identificación del fabricante - Alcance del certificado - Garantía que queda cubierta por el distintivo (nivel de certificación) - Número de certificado - Fecha de expedición del certificado

La existencia de un distintivo de calidad oficialmente reconocido podría reducir la documentación exigida en este Anejo.

Otra documentación

Cementos

La documentación a aportar será conforme a la reglamentación específica vigente.

Áridos

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE.

- Identificación del laboratorio donde se ha ensayado. - Fecha de emisión del certificado - Garantía de que el tratamiento estadístico es equivalente al exigido en el marcado CE

Aditivos

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE.

Adiciones

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE, en su caso.

En el caso del humo de sílice, se emitirá un certificado de ensayo con:

- Nombre del laboratorio. - Fecha de emisión del certificado - Garantía de que el tratamiento estadístico es equivalente

Agua

En el caso de aguas sin antecedentes en su utilización o procedentes del lavado de las cubas en las centrales de hormigonado, se emitirá un certificado de ensayo con:

- Nombre del laboratorio. - Fecha de emisión del certificado

Hormigón

Se entregarán los certificados de ensayo con:

- Certificado de dosificación. - Certificado de los ensayos: resistencia a compresión y penetración de agua - Nombre del laboratorio. - Fecha de emisión del certificado - Tipo de probeta utilizada en el ensayo de rotura a compresión

Se entregará la documentación relativa a los materiales empleados en su elaboración, como es la correspondiente al marcado CE.

Acero para armaduras pasivas

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE. Hasta la entrada en vigor del marcado CE, se adjuntará un certificado de ensayo:

- Nombre del laboratorio. - Fecha de emisión del certificado - Certificado del ensayo de doblado-desdoblado, doblado simple

Para los aceros soldables de especial ductilidad, certificados de los ensayos de fatiga y de deformación alternativa


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Armaduras pasivas

Para mallas electrosoldadas y armaduras básicas electrosoldadas en celosía, se entregará la documentación exigida en el marcado CE, a partir de su fecha de entrada en vigor.

Antes de la entrada en vigor, se adjuntará un certificado de garantía del fabricante.

En el caso de armaduras elaboradas según proyecto, se adjuntará un certificado de garantía y un certificado de resultados de ensayos con:

- Nombre del laboratorio que ha efectuado los ensayos. - Fecha de emisión del certificado - En su caso, certificado del ensayo de despegue de nudos - En su caso, certificado de los ensayos de doblado-desdoblado y doblado simple - Certificado de cualificación del personal.

Acero para armaduras activas

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE, si lo tuviere.

Hasta la entrada en vigor del marcado CE, se adjuntará un certificado de ensayo con:

- Nombre del laboratorio. - Fecha de emisión del certificado - Certificado del ensayo de tracción. de doblado-desdoblado, doblado simple y tracción

desviada

Sistemas de pretensado

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE con la siguiente información:

Las letras CE seguidas del número de identificación del organismo de certificación

- Nombre y dirección registrada del suministrador - Identificación del producto - Los dos últimos dígitos del año en que se fijó el marcado - Número del certificado de conformidad CE para el producto - Número del documento de idoneidad técnica - Número de la guía del documento de idoneidad técnica (ETAG 013)

Especificaciones del acero

- Tipo: barra, alambre o cordón - Carga unitaria máxima - Sección transversal nominal - Módulo de elasticidad

Especificaciones de los tendones

- Tipo - Protección para la corrosión - Especificaciones para los anclajes - Peso del tendón y carga máxima unitaria - Coeficiente de rozamiento en curva (ì) y coeficiente de rozamiento parásito (k) - Diámetro interior y exterior de la vaina y espesor - Separación máxima entre apoyos de la vaina

Especificaciones de los anclajes

- Tipo de anclaje - Mínima separación entre centros de gravedad y mínima separación entre placas - Penetración de cuña

Elementos prefabricados

Se entregará la documentación exigida en el marcado CE que incluirá:

- Propiedades de los materiales empleados - Datos geométricos del elemento: dimensiones, secciones y tolerancias - Plan de control de calidad del proceso de fabricación

Los elementos prefabricados que declaren el cumplimiento de los requisitos esenciales mediante la indicación de los datos geométricos del componente y de las propiedades de los materiales y productos constituyentes utilizados deberán incluir en el marcado CE:

- Datos geométricos del elemento: dimensiones, secciones y tolerancias - Propiedades de los materiales y productos utilizados. - Valores característicos de la resistencia que permitan calcular la capacidad portante. - Valores de cálculo de las propiedades del elemento.


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4.6.1. Recepción. Documentación durante el suministro El comienzo de la descarga del hormigón desde el equipo de transporte del suministrador, en el lugar de la entrega, marca el principio del tiempo de entrega y recepción del hormigón, que durará hasta finalizar la descarga de éste. La Dirección de Obra, o la persona en quien delegue, es el responsable de que el control de recepción se efectúe tomando las muestras necesarias, realizando los ensayos de control precisos. Hormigón Cada carga de hormigón fabricado en central, tanto si ésta pertenece o no a las instalaciones de obra, irá acompañada de una hoja de suministro que estará en todo momento a disposición de la Dirección de Obra, y en la que deberán figurar, como mínimo, los siguientes datos:

1. Identificación del suministrador

2. Número de serie de la hoja de suministro.

3. Nombre de la central de fabricación de hormigón.

4. Nombre del peticionario y del responsable de la recepción.

5. Fecha y hora de entrega.

6. Especificación del hormigón.

a) En el caso de que el hormigón se designe por propiedades:

- Designación de acuerdo. (T-R / C / TM / A ) - Contenido de cemento (kg/m3) de hormigón, con una tolerancia de ±15 kg. - Relación agua/cemento del hormigón, con una tolerancia de ±0,02.

En el caso de que el hormigón se designe por dosificación:

- Contenido de cemento por metro cúbico de hormigón. - Relación agua/cemento del hormigón, con una tolerancia de ±0,02. - El tipo de ambiente.

b) Tipo, clase y marca del cemento.

c) Consistencia.

d) Tamaño máximo del árido.

e) Tipo de aditivo si lo hubiere, y en caso contrario indicación expresa de que no contiene.

f) Procedencia y cantidad de adición (cenizas volantes o humo de sílice) si la hubiere y, en caso contrario, indicación expresa de que no contiene.

6. Designación especifica del lugar del suministro (nombre y lugar).

7. Cantidad del hormigón que compone la carga, en metros cúbicos de hormigón fresco.

8. Identificación del camión hormigonera (o equipo de transporte) y de la persona que proceda a la descarga.

9. Hora limite de uso para el hormigón.

Con la entrega de cualquier material o producto, el suministrador proporcionará una hoja de suministro en la que se recogerá la información indicada en el anejo 21


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4.6.2. Documentación tras el suministro

Los suministradores de materiales o productos incluidos en el ámbito de esta Instrucción proporcionarán un certificado de garantía final de suministro, en el que se recogerán la totalidad de los materiales o productos suministrados.

Este certificado deberá mantener la necesaria trazabilidad de los materiales o productos certificados. Se adjunta un modelo con la información mínima que deberá contener:

En el caso de haberse suministrado hormigones con cemento SR, y con el fin de garantizar la trazabilidad de los mismos, el Suministrador de hormigón adjuntará al certificado de suministro anteriormente definido, una copia de los albaranes o del certificado de entrega de dicho cemento en la central suministradora de hormigón, correspondientes al periodo de suministro del hormigón.

4.6.3. Acta de toma de muestras El acta de toma de muestras que se realice a los materiales o productos amparados por esta Instrucción contendrá la siguiente información:

- Identificación del producto - Fecha, hora y lugar de la toma de muestras - Identificación y firma de los responsables presentes en la toma - Identificación del material o producto del que se extraigan las muestras o probetas - Número de muestras obtenidas - Tamaño de las muestras - Código de las muestras


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4.7. Puesta en obra del hormigón. No se efectuará el hormigonado en tanto no se obtenga la conformidad de la Dirección de Obra, una vez que se hayan revisado las armaduras ya colocadas en su posición definitiva. El hormigonado de cada elemento se realizará de acuerdo con un plan previamente establecido en el que deberán tenerse en cuenta las deformaciones previsibles de encofrados y cimbras. Salvo en el caso de que las armaduras elaboradas estén en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido y que el control de ejecución sea intenso, no podrá procederse a la puesta en obra del hormigón hasta disponer de los resultados de los correspondientes ensayos para comprobar su conformidad. 4.7.1. Vertido y colocación del hormigón.

Nunca se tolerará la puesta en obra de masas que acusen un principio de fraguado. En el vertido y colocación se adoptarán las debidas precauciones para evitar la disgregación de la mezcla. No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa.

- No verter desde alturas superiores a 2 m.

- Se debe dirigir con canaletas que impida el choque libre con el encofrado o armaduras.

- Se verterá por capas que se compactarán progresivamente.

- No se arroja con palas o a gran distancia.

- En hormigones inclinados, se coloca el hormigón de abajo a arriba. Si la puesta en obra se realiza con bomba:

- La consistencia nunca proyectará directamente el chorro sobre las armaduras.

- Ø máximo de árido < 1/4Ø tubería metálica < 1/3 Ø tubería plástico

4.7.2. Compactación del hormigón. La compactación del hormigón consiste en eliminar los huecos y coqueras originados durante la puesta en obra, y que el árido alcance la ordenación que corresponde a la máxima compacidad compatible con su granulometría. Se realizará con procedimientos adecuados a la consistencia de las mezclas y de manera tal que se eliminen los huecos y se obtenga un perfecto cerrado de la masa, sin que se produzca segregación. El proceso de compactación deberá prolongarse hasta que refluya la pasta a la superficie y deje de salir aire.


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Una inadecuada compactación en obra puede causar defectos en los elementos hormigonados:

- Excesiva permeabilidad en el caso de compactación insuficiente. - Formación de una capa superficial débil en el caso de una compactación excesiva. - Formación de coqueras cuando los áridos encuentran obstáculos.

Una compactación correcta depende de los métodos utilizados y del proceso:

- Debe realizarse junto a los fondos y paramentos de los encofrados y en los vértices y aristas sin que el dispositivo de compactación llegue a entrar en contacto con ellos.

- No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa (normalmente entre 30 y 60 centímetros). El espesor de las capas o tongadas estará en función del método y eficacia del procedimiento de compactación empleado.

- El vertido en grandes montones y su posterior distribución por medio de vibradores no es recomendable, ya que produce una notable segregación en la masa del hormigón.

En función de la consistencia y trabajabilidad del hormigón, así como del tipo de elemento estructural, deberá emplearse el procedimiento de compactación que mejor se adapte a las condiciones particulares de la masa, de forma que la vibración se transmita a través del encofrado sea la adecuada para producir una correcta compactación, evitando la formación de huecos y capas de menor resistencia.

Consistencia Tipo de compactación Seca Vibrado enérgico Plástica Vibrado normal Blanda Vibrado normal o picado con barra Fluida Picado con barra

Picado Apisonado Vibrado

Se efectúa con una barra metálica. Se utiliza en hormigones de consistencia blanda y fluida y obras de poca importancia. En obras muy armadas.

Por golpeo repetido de un pisón. Tongadas de 15 – 20 cm. de espesor.

Para masas de consistencia seca y para hormigones resistentes. Internos. Estructuras de hormigón armado, pues permite un desencofrado más rápido al necesitarse menos agua.

De superficie: Para pavimentos o placas de poco espesor. El espesor de la capa después de compactada no será mayor de 20 centímetros.

Externos: Para prefabricados. Son mesas que vibran.

Nota: Si son vibradores internos, su frecuencia de trabajo no debe ser inferior a 6.000 ciclos/minuto. Deben sumergirse rápida y profundamente en la masa, cuidando de retirar la aguja con lentitud y a velocidad constante. Cuando se hormigona por tongadas, conviene introducir el vibrador hasta que la punta penetre en la capa subyacente, procurando mantener el aparato vertical o ligeramente inclinado.


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4.7.3. Juntas de hormigonado

Deberán, en general, estar previstas en el proyecto, y se situarán en dirección lo más normal posible a la de las tensiones de compresión, y allí donde su efecto sea menos perjudicial, alejándolas, con dicho fin, de las zonas en las que la armadura esté sometida a fuertes tracciones. Se les dará la forma apropiada que asegure una unión lo más íntima posible entre el antiguo y el nuevo hormigón.

Cuando sean necesarias juntas de hormigonado no previstas en el proyecto se dispondrán en los lugares que apruebe la Dirección de Obra, y preferentemente sobre los puntales de la cimbra. No se reanudará el hormigonado de las mismas sin que hayan sido previamente examinadas y aprobadas por el Director de Obra. Si el plano de una junta resulta mal orientado, se demolerá la parte de hormigón necesaria para proporcionar a la superficie la dirección apropiada. Antes de reanudar el hormigonado, se retirará la capa superficial de mortero, dejando los áridos al descubierto. Se limpiará la junta de suciedad o árido suelto. El procedimiento de limpieza no producirá alteraciones en la adherencia entre la pasta y el árido grueso, prohibiéndose el uso de productos corrosivos. Se prohíbe hormigonar directamente sobre o contra superficies de hormigón que hayan sufrido los efectos de las heladas. Se deberán eliminar las partes dañadas por el hielo. El Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares podrá autorizar el empleo de otras técnicas para la ejecución de juntas (ejem, impregnación con productos adecuados), siempre que se haya justificado previamente, mediante ensayos de suficiente garantía, que tales técnicas proporcionan resultados tan eficaces como las tradicionales. 4.7.4. Curado del hormigón

Es la operación más importante del proceso de ejecución del hormigón por la influencia decisiva que tiene en la resistencia y demás cualidades del elemento final.

Durante el fraguado y primer período de endurecimiento del hormigón, deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo mediante un adecuado curado. Éste se prolongará durante el plazo necesario en función del tipo y clase del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambiente, etc. El curado podrá realizarse:

- Manteniendo húmedas las superficies de los elementos de hormigón, mediante riego directo que no produzca deslavado.

- Protegiendo la superficie mediante recubrimientos plásticos, films … siempre que tales métodos, especialmente en el caso de masas secas, ofrezcan las garantías que se estimen necesarias para lograr, durante el primer período de endurecimiento, la retención de la humedad inicial de la masa, y no contengan sustancias nocivas para el hormigón.

- Si el curado se realiza empleando técnicas especiales (curado al vapor, por ejemplo) se procederá con arreglo a las normas de buena práctica propias de dichas técnicas, previa autorización de la Dirección de Obra.

El agua empleada en estas operaciones deberá poseer las cualidades exigidas en el Artículo 27º de esta Instrucción.


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Estos métodos pueden usarse separadamente o en combinación. No todos los métodos de curado son igualmente eficaces. En general, los métodos en los que se añade agua producen una estructura de poros más densa que los métodos que sólo impiden la desecación del hormigón. Para la estimación de la duración mínima del curado existen formulas y tablas en la EHE. 4.7.5. Desencofrado, desmoldeo y descimbrado (art. 73, 74) Los distintos elementos que constituyen los moldes, el encofrado (costeros, fondos, etc.), los apeos y cimbras, se retirarán sin producir sacudidas ni choques en la estructura, recomendándose, cuando los elementos sean de cierta importancia, el empleo de cuñas, cajas de arena, gatos u otros dispositivos análogos para lograr un descenso uniforme de los apoyos. Se tendrán también en cuenta las condiciones ambientales (por ejemplo, heladas) y la necesidad de adoptar medidas de protección una vez que el encofrado, o los moldes, hayan sido retirados.

Estas operaciones no se realizarán hasta que el hormigón haya alcanzado la resistencia necesaria para soportar, con suficiente seguridad y sin deformaciones excesivas, los esfuerzos a los que va a estar sometido durante y después del desencofrado, desmoldeo o descimbrado.

El plazo mínimo de descimbrado dependerá, entre otros, de la evolución de la resistencia y módulo de deformación del hormigón, de las condiciones de curado, de las características de la estructura y de la fracción de carga muerta actuante en el momento del descimbrado. - Para hormigones con CEM I, CEM II, y con endurecimiento en condiciones ordinarias:

Nº Días = 400 / (Q/G + 0,5) (T + 10) Q = carga máxima total

G = carga sobre el elemento + peso propio T = tª media - Cuando se trate de obras de importancia y no se posea experiencia de casos análogos, o

cuando los perjuicios que pudieran derivarse de una fisuración prematura fuesen grandes, se realizarán ensayos de información (Art. 86º) para estimar la resistencia real del hormigón y poder fijar convenientemente el momento de desencofrado, desmoldeo o descimbrado.

- En elementos de hormigón pretensado es fundamental que el descimbrado se efectúe de

conformidad con lo dispuesto en el programa previsto a tal efecto al redactar el proyecto de la estructura. Dicho programa deberá estar de acuerdo con el correspondiente al proceso de tesado. En particular, en los puentes pretensados cuyo descimbrado se realice, al menos parcialmente, mediante el tesado de los tendones de pretensado, deberán evaluarse las acciones que la cimbra predeformada introduce sobre la estructura en el proceso de descarga de la misma.

Los plazos de desapuntalado o descimbrado indicados en este Artículo solamente podrán modificase si el constructor redacta un plan acorde con los medios materiales disponibles, debidamente justificado y estableciendo los medios de control y seguridad apropiados. Todo ello lo someterá a la aprobación de la D. F.

En forjados unidireccionales el orden de retirada de los puntales será desde el centro del vano hacia los extremos y en el caso de voladizos del vuelo hacia el arranque. No se intersacarán ni retirarán puntales sin la autorización previa de la D. F. No se desapuntalará de forma súbita y se adoptarán precauciones para impedir el impacto de las sopandas y puntales sobre el forjado.


113

4.7.6. Acabado de superficies. (art. 75) Las superficies vistas de las piezas o estructuras, una vez desencofradas, no presentarán coqueras o irregularidades que perjudiquen al comportamiento de la obra o a su aspecto exterior.

En general, para el recubrimiento o relleno de las cabezas de anclaje, orificios, entalladuras, cajetines, etc., que deba efectuarse una vez terminadas las piezas, se utilizarán morteros fabricados con masas análogas a las empleadas en el hormigonado de dichas piezas, pero retirando de ellas los áridos de tamaño superior a 4 mm. Todas las superficies de mortero se acabarán de forma adecuada. 4.8. Puesta en obra del hormigón en condiciones climáticas especiales. 4.8.1. Hormigonado en tiempo frío (EHE. Art 72). La acción del frío sobre un hormigón en periodo de fraguado o endurecimiento, retarda e incluso anula su endurecimiento al disminuir la velocidad de hidratación del cemento, o destruye las resistencias mecánicas del hormigón si el frío es tan intenso para que se hiele el agua del amasado (acción expansiva del agua intersticial). La temperatura de la masa de hormigón, en el momento de verterla en el molde o encofrado, no será inferior a 5ºC. Se prohíbe verter el hormigón sobre elementos (armaduras, moldes, etc.) cuya temperatura sea inferior a cero grados centígrados.

En los casos en que, por absoluta necesidad, se hormigone en tiempo de heladas, se adoptarán las medidas necesarias para garantizar que, durante el fraguado y primer endurecimiento de hormigón, no se producirán deterioros locales en los elementos correspondientes, ni mermas permanentes apreciables de las características resistentes del material. - Utilización de relaciones agua/cemento lo más bajas posible. - Utilización de mayores contenidos de cemento o de cementos de mayor categoría

resistente. Con ello conseguirá acelerarse la velocidad de endurecimiento del hormigón, aumentar la temperatura del mismo y reducir el riesgo de helada.

- El hormigón fresco debe protegerse con sacos, plástico, paja, lana de vidrio…), o mediante cerramientos para el calentamiento del aire que rodee al elemento estructural recién hormigonado, adoptándose medidas para mantener la humedad adecuada.

- Se utiliza agua caliente (máx. 40ºC) prolongando el amasado. - Se calientan los áridos. - No se verterá hormigón sobre armaduras, moldes… cuya temperatura < 0ºC.

En el caso de que se produzca algún tipo de daño, deberán realizarse los ensayos de información (véase Artículo 86º) necesarios para estimar la resistencia realmente alcanzada, adoptándose, en su caso, las medidas oportunas.

Si se requiere un grado o tipo de acabado por razones prácticas o estéticas, el proyecto deberá especificar los requisitos directamente o bien mediante patrones de superficie.

En general, se suspenderá el hormigonado siempre que se prevea que, dentro de las cuarenta y ocho horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los cero grados centígrados.


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El empleo de aditivos aceleradores de fraguado o aceleradores de endurecimiento o, en general, de cualquier producto anticongelante específico para el hormigón, requerirá una autorización expresa, en cada caso, de la Dirección de Obra. Nunca podrán utilizarse productos susceptibles de atacar a las armaduras, en especial los que contienen ión cloro.

4.8.2. Hormigonado en tiempo caluroso. Se entiende por tiempo caluroso aquél en que se produzca cualquier combinación de altas temperaturas, baja humedad relativa y alta velocidad del viento, que tiendan a empeorar la calidad del hormigón o que puedan conferir propiedades no deseadas. Las temperaturas elevadas del hormigón fresco aceleran el fraguado, aumentan la velocidad de hidratación y la exigencia de agua, y conducen a una resistencia final más baja. Además, se dificultan las condiciones de puesta en obra y aumenta la aparición de fisuras de retracción plástica. En consecuencia, debe tratarse de asegurar que la temperatura del hormigón en el momento del vertido sea inferior a 35 °C en el caso de estructuras normales, y menor que 15 °C en el caso de grandes masas de hormigón.

Cuando el hormigonado se efectúe en tiempo caluroso, se adoptarán las medidas oportunas para evitar la evaporación del agua de amasado, en particular durante el transporte del hormigón y para reducir la temperatura de la masa. Estas medidas deberán acentuarse para hormigones de resistencias altas. - Los materiales constituyentes del hormigón y los encofrados o moldes destinados a

recibirlo deberán estar protegidos del soleamiento. - Una vez efectuada la colocación del hormigón se protegerá éste del sol y especialmente

del viento, para evitar que se deseque. - Enfriar el agua. - Enfriar los áridos. - Regar continuamente durante 10 días.

Si la temperatura ambiente es superior a 40 °C o hay un viento excesivo, se suspenderá el hormigonado, salvo que, previa autorización expresa de la Dirección de Obra, se adopten medidas especiales.


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5. CONTROL DE LA CALIDAD DEL HORMIGÓN. CAPÍTULOS XIV, XV, XVI, XVII. EHE-08

Criterios generales del control. Artículo 78.º La Dirección Facultativa, en representación de la Propiedad, deberá efectuar las comprobaciones de control suficientes que le permitan asumir la conformidad de la estructura en relación con los requisitos básicos para los que ha sido concebida y proyectada. Cuando la Propiedad decida la realización de un control del proyecto de la estructura, podrá comprobar su conformidad de acuerdo con lo indicado en el artículo 82º. Durante la ejecución de las obras, la Dirección Facultativa realizara los controles siguientes:

- Control de la conformidad de los productos que se suministren a la obra (Cap. XVI) - Control de la ejecución de la estructura (artículo 92º) - Control de la estructura terminada (artículo 100º).

Además, la Dirección Facultativa podrá también optar, por:

- Otras alternativas de control siempre que demuestre, bajo su supervisión y responsabilidad, que son equivalentes y no suponen una disminución de las garantías para el usuario.

- Un sistema de control equivalente que mejore las garantías mínimas para el usuario

establecidas por el articulado, por ejemplo mediante el empleo de materiales, productos y procesos en posesión de distintivos de calidad oficialmente reconocidos (Anejo nº 19), a los que se les podrá aplicar las consideraciones especiales establecidas para ellos en esta Instrucción.

En cualquier caso, debe entenderse que las decisiones derivadas del control están condicionadas al buen funcionamiento de la obra durante su período de vida útil definido en el proyecto. Siempre que la legislación aplicable lo permita, el coste del control de recepción incluido en el proyecto deberá considerarse de forma independiente en el presupuesto de la obra.


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Definiciones. A los efectos de las actividades de control contempladas por esta Instrucción, se define:

Partida

Cantidad de producto de la misma designación y procedencia contenido en una misma unidad de transporte (contenedor, cuba, camión, etc.) y que se recibe en la obra o en el lugar destinado para su recepción. En el caso del hormigón, las partidas suelen identificarse con las unidades de producto o amasadas.

Remesa

Conjunto de productos de la misma procedencia, identificados individualmente, contenidos en una misma unidad de transporte (contenedor, camión, etc.) y que se reciben en el lugar donde se efectúa la recepción.

Acopio

Cantidad de material o producto, procedente de una o varias partidas o remesas, que se almacena conjuntamente tras su entrada en la obra, hasta su utilización definitiva.

Lote de material o producto

Cantidad de material o producto que se somete a recepción en su conjunto.

Lote de ejecución:

Parte de la obra, cuya ejecución se somete a aceptación en su conjunto.

Unidad de inspección:

Conjunto de las actividades, correspondientes a un mismo proceso de ejecución, que es sometido a control para la recepción de un lote de ejecución.

5.1. Agentes del control de la calidad 5.1.1. Dirección Facultativa La Dirección Facultativa (En edificación, el Director de la Ejecución, según el art. 13º de la Ley 38/99, de Ordenación de la Edificación), en uso de sus atribuciones y actuando en nombre de la Propiedad, tendrá las siguientes obligaciones respecto al control:

a) Aprobar un programa de control de calidad para la obra, que desarrolle el plan de control incluido en el proyecto.

b) Velar por el desarrollo y validar las actividades de control en los siguientes casos:

Control de recepción de los productos que se coloquen en la obra. Control de la ejecución. Control de recepción de otros productos que lleguen a la obra para ser transformados en las instalaciones propias de la misma.

La D. F. podrá requerir también cualquier justificación adicional de la conformidad de los productos empleados en cualquier instalación industrial que suministre productos a la obra. Asimismo, podrá decidir la realización de comprobaciones, tomas de muestras, ensayos o inspecciones sobre dichos productos antes de ser transformados. 5.1.2. Laboratorios y entidades de control de calidad. La Propiedad encomendará la realización de los ensayos de control a un laboratorio, y a entidades de control de calidad otras actividades de asistencia técnica relativas al control de proyecto, de los productos o de los procesos de ejecución empleados en la obra. La toma de muestras podrá ser encomendada a cualquiera de estos dos agentes, siempre que dispongan de la correspondiente acreditación (salvo que ésta no sea exigible).


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Los laboratorios y entidades de control de calidad deberán poder demostrar su independencia respecto al resto de los agentes involucrados en la obra. Previamente al inicio de la misma, entregarán a la Propiedad una declaración, firmada por persona física, que lo avale y que deberá ser incorporada por la Dirección Facultativa a la documentación final de la obra. Esta independencia no será condición necesaria en el caso de laboratorios o Entidades pertenecientes a la Propiedad.

Laboratorios de control

Los ensayos para comprobar la conformidad de los productos a su recepción en la obra en cumplimiento de la EHE-08, serán encomendados a laboratorios privados o públicos con capacidad suficiente e independientes del resto de los agentes que intervienen en la obra. Los laboratorios privados deberán justificar su capacidad mediante su acreditación conforme al R. D. 2200/95 para los ensayos correspondientes, o bien, mediante la acreditación que otorgan las Administraciones Autonómicas en las áreas de hormigón y su inclusión en el registro general establecido por el R. D. 1230/89. Podrán emplearse también laboratorios de control con capacidad suficiente y perteneciente a cualquier Centro Directivo de las Administraciones Públicas con competencias en el ámbito de la edificación o de la obra pública. Si un laboratorio no pudiese realizar con sus medios alguno de los ensayos establecidos para el control, podrá subcontratarlo a otro laboratorio, previa aprobación de la D. F. siempre que éste último también pueda demostrar independencia y capacidad suficiente. Los laboratorios situados en obra, deberán estar integrados en los sistemas de calidad de otros laboratorios (privados o públicos) que puedan demostrar su capacidad e independencia conforme a lo indicado en los párrafos anteriores.

Entidades de control de calidad

El control de recepción de los productos, el control de ejecución y, en su caso, el control de proyecto, podrán ser realizados con la asistencia técnica de entidades de control de calidad con capacidad suficiente e independientes del resto de los agentes que intervienen en la obra. En el caso de obras de edificación, las entidades de control de calidad serán aquéllas a las que hace referencia el artículo 14º de la Ley 38/1999, de Ordenación de la Edificación. Estas entidades podrán justificar su capacidad mediante la acreditación que otorgan las Administraciones Autonómicas para los ámbitos de control que se establecen en esta Instrucción. Podrá emplearse también una entidad pública de control de calidad, con capacidad suficiente y perteneciente a cualquier Centro Directivo de las Administraciones Públicas con competencias en el ámbito de la edificación o de la obra pública.

Artículo 79.º Condiciones para la conformidad de la estructura La ejecución de la estructura se llevará a cabo según el proyecto y las modificaciones autorizadas y documentadas por la Dirección Facultativa. Durante este proceso se elaborará la documentación reglamentaria exigible (Anejo nº 21).


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CONTROL DE CALIDAD DEL PROYECTO. (Capitulo XV) El control del proyecto tiene por objeto comprobar su conformidad con esta Instrucción y con el resto de la reglamentación que le fuera aplicable, así como comprobar su grado de definición, la calidad del mismo y todos los aspectos que puedan incidir en la calidad final de la estructura proyectada. La Propiedad podrá decidir la realización del control de proyecto con la asistencia técnica de una entidad de control de calidad al objeto de comprobar (art. 82): - Que las obras a las que se refiere el proyecto están suficientemente definidas para su

ejecución. - Que se cumplen las exigencias relativas a la seguridad, funcionalidad, durabilidad y

protección del medio ambiente establecidas por la presente Instrucción, así como las establecidas por la reglamentación vigente que les sean aplicables.

El hecho de que la Propiedad decida realizar el control del proyecto, no supondrá en ningún caso la alteración de las atribuciones y responsabilidades del Autor del proyecto. Existen dos tipos de control; control a nivel normal y control a nivel intenso, y la frecuencia de la comprobación nunca será inferior a lo indicado en la tabla 82.2.

Nivel de control

Tipo de elemento

normal

intenso

Observaciones

Zapatas

10%

20%

Al menos 3 zapatas

Losas de cimentación

10%

20%

Al menos 3 recuadros

Encepados

10%

20%

Al menos 3 encepados

Pilotes

10%

20%

Al menos 3 pilotes

Muros de contención

10%

20%

Al menos 3 secciones diferentes

Muros de sótano

10%

20%

Al menos 3 secciones diferentes

Estribos

10%

20%

Al menos 1 de cada tipo

Pilares y pilas de puente

15%

30%

Mínimo 3 tramos

Muros portantes

10%

20%

Mínimo 3 tramos

Jácenas

10%

20%

Mínimo 3 jácenas de al menos dos vanos

Zunchos

10%

20%

Mínimo dos zunchos

Tableros

10%

20%

Mínimo dos vanos

Arcos y bóvedas

10%

20%

Mínimo un tramo

Brochales

10%

20%

Mínimo 3 brochales

Escaleras

10%

20%

Al menos dos tramos

Losas

15%

30%

Al menos 3 recuadros

Forjados unidireccionales

15%

30%

Al menos 3 paños

Elementos singulares

15%

30%

Al menos 1 por tipo

Nota: No obstante lo anterior, se comprobará el 100% de los elementos sometidos a torsión principal y, en general, los elementos que sean susceptibles de roturas frágiles o que contengan detalles con posibles empujes al vacío, nudos complejos, transiciones complicadas en geometría o armaduras, cabezas de anclaje, etc.


119

Documentación del control de proyecto Cualquiera que sea el nivel de control aplicado, la entidad de control entregará a la Propiedad un informe escrito y firmado por persona física, con indicación de su cualificación y cargo dentro de la entidad, en el que se reflejarán, al menos, los siguientes aspectos:

a. Propiedad peticionaria b. Identificación de la entidad de control de calidad u organismo que lo suscribe c. Identificación precisa del proyecto objeto de control d. Identificación del nivel de control adoptado e. Plan de control de acuerdo con las pautas adoptadas f. Comprobaciones realizadas g. Resultados obtenidos h. Relación de no conformidades detectadas, indicando si éstas se refieren a la adecuada

definición del proyecto para la ejecución, o si afectasen a la seguridad, funcionalidad o durabilidad

i. Valoración de las no conformidades j. Conclusiones, y en particular conclusión explícita sobre la existencia de reservas que

pudieran provocar incidencias indeseables si se procediese a licitar las obras o a ejecutar las mismas

La Propiedad, a la vista del informe anterior, tomará las decisiones oportunas y previas a la licitación o, en su caso, a la ejecución de las obras. En el caso de la existencia de no conformidades, antes de la toma de decisiones, la Propiedad comunicará el contenido del informe de control al Autor del proyecto, quien procederá a:

a. Subsanar, en su caso, las no conformidades detectadas en el control de proyecto, o b. Presentar un informe escrito, firmado por el Autor del proyecto, en el que se ratifiquen y

justifiquen las soluciones y definiciones adoptadas en el mismo, acompañando cualquier documentación complementaria que se estime necesaria.

Plan y programa de control El proyecto de ejecución de cualquier estructura de hormigón deberá incluir en su memoria un anejo con un plan de control que identifique cualquier comprobación que pudiera derivarse del mismo, así como la valoración del coste total del control (capítulo independiente en el presupuesto del proyecto). Antes de iniciar las actividades de control en la obra, la Dirección Facultativa aprobará un programa de control, preparado de acuerdo con el plan de control definido en el proyecto, y considerando el plan de obra del Constructor. Contemplará, al menos: a) La identificación de productos y procesos objeto de control, definiendo los

correspondientes lotes de control y unidades de inspección, describiendo para cada caso las comprobaciones a realizar y los criterios a seguir en el caso de no conformidad.

b) La previsión de medios materiales y humanos destinados al control con identificación, en

su caso, de las actividades a subcontratar. c) La programación del control, en función del procedimiento de autocontrol del Constructor

y el plan de obra previsto para la ejecución por el mismo. d) La designación de la persona encargada de las tomas de muestras.

e) El sistema de documentación del control que se empleará durante la obra.


120

En todas las actividades ligadas al control de recepción, podrá estar presente un representante del agente responsable de la actividad o producto controlado (Autor del proyecto, Suministrador de hormigón, de las armaduras elaboradas, Constructor, etc.). En el caso de la toma de muestras, cada representante se quedará con copia del correspondiente acta. Cuando se produzca cualquier incidencia en la recepción derivada de resultados de ensayo no conformes, el Suministrador o, en su caso, el Constructor, podrá solicitar una copia del correspondiente informe del laboratorio de control, que le será facilitada por la Propiedad.

CONTROL DE LA CONFORMIDAD DE LOS PRODUCTOS. Capitulo XVI

La Dirección Facultativa, en nombre de la Propiedad, tiene la obligación de comprobar la conformidad con lo establecido en el proyecto, de los productos que se reciben en la obra y, en particular, de aquéllos que se incorporan a la misma con carácter permanente.

La Dirección Facultativa podrá disponer en cualquier momento la realización de comprobaciones o ensayos adicionales sobre las remesas o las partidas de productos suministrados a la obra o sobre los empleados para la elaboración de los mismos.

En productos con marcado CE puede comprobarse su conformidad mediante la verificación de la documentación y su idoneidad con las especificaciones indicadas en el proyecto.

En otros casos, el control de recepción de los productos comprenderá:

Control documental de los suministros

Los Suministradores entregarán al Constructor, quien los facilitará a la Dirección Facultativa, cualquier documento de identificación del producto exigido (por la reglamentación aplicable, proyecto o por la D.F). Independientemente, para cada producto, se facilitarán, al menos, los siguientes documentos:

Antes del suministro: - Los documentos de conformidad o autorizaciones administrativas exigidas

reglamentariamente (incluida la documentación correspondiente al marcado CE).

- En su caso, declaración del Suministrador firmada por persona física con poder de representación suficiente en la que conste que, en la fecha de la misma, el producto está en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido.

Durante el suministro: - Las hojas de suministro de cada partida o remesa (según Anejo nº 21)

Después del suministro: - El certificado de garantía del producto suministrado (cap. XVI), firmado

por persona física con poder de representación suficiente.

Control de recepción mediante distintivos de calidad

Los Suministradores entregarán al Constructor, quien la facilitará a la Dirección Facultativa, una copia compulsada por persona física de los certificados que avalen que los productos que se suministrarán están en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido.

Antes del inicio del suministro, la D. F. valorará, en función del nivel de garantía del distintivo, si la documentación aportada es suficiente para la aceptación del producto suministrado o, en su caso, qué comprobaciones deben efectuarse.

Control de recepción mediante ensayos

En determinados casos es necesario realizar ensayos sobre algunos productos, según lo establecido en esta Instrucción o bien, según lo especificado en el proyecto u ordenado por la D. F.

Las entidades y los laboratorios de control de calidad entregarán los resultados de su actividad al agente autor del encargo y, en todo caso, a la Dirección Facultativa.


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Conformidad de los procesos de ejecución

Durante la construcción de la estructura, la Dirección Facultativa controlará la ejecución de cada parte de la misma verificando su replanteo, los productos que se utilicen y la correcta ejecución y disposición de los elementos constructivos. Efectuará cualquier comprobación adicional que estime necesaria para comprobar la conformidad con lo indicado en el proyecto, la reglamentación aplicable y las órdenes de la propia Dirección Facultativa. Comprobará que se han adoptado las medidas necesarias para asegurar la compatibilidad entre los diferentes productos, elementos y sistemas constructivos. Comprenderá:

Control de la ejecución mediante comprobación del control de producción del Constructor

El Constructor tiene la obligación de definir y desarrollar un sistema de seguimiento, que permita comprobar la conformidad de la ejecución. Para ello, elaborará un plan de autocontrol que incluya todas las actividades y procesos de la obra e incorpore el programa previsto para su ejecución y que deberá ser aprobado por la Dirección Facultativa antes del inicio de los trabajos.

Los resultados de todas las comprobaciones realizadas en el autocontrol deberán registrarse en un soporte, físico o electrónico, que deberá estar a disposición de la D. F. Cada registro deberá estar firmado por la persona física que haya sido designada por el Constructor para el autocontrol de cada actividad. Una vez finalizada la obra, dicho registro se incorporará a la documentación final de la misma.

Además, en función del nivel de control de la ejecución, el Constructor definirá un sistema de gestión de los acopios suficiente para conseguir la trazabilidad requerida de los productos y elementos que se colocan en la obra.

Control de la ejecución mediante inspección de los procesos

La Dirección Facultativa, con la asistencia técnica de una entidad de control, en su caso, comprobará el cumplimiento de las exigencias básicas de esta Instrucción, efectuando las inspecciones puntuales de los procesos de ejecución que sean necesarias.

Comprobación de la conformidad de la estructura terminada. Finalizada la estructura, en su conjunto o alguna de sus fases, la Dirección Facultativa velará para que se realicen las comprobaciones y pruebas de carga exigidas en su caso por la reglamentación vigente que le fuera aplicable, además de las que pueda establecer voluntariamente el proyecto o decidir la propia D.F; determinando la validez, en su caso, de los resultados obtenidos. Artículo 80.º Documentación y trazabilidad Todas las actividades relacionadas con el control establecido por esta Instrucción quedarán documentadas en los correspondientes registros, físicos o electrónicos, que permitan disponer de las evidencias documentales de todas las comprobaciones, actas de ensayo y partes de inspección que se hayan llevado a cabo, han de ser incluidas, una vez finalizada la obra, en la documentación final de la misma. Los registros estarán firmados por la persona física responsable de llevar a cabo la actividad de control y, en el caso de estar presente, por la persona representante del suministrador del producto o de la actividad controlada. (puede ser firma electrónica según la Ley 59/03). La conformidad de la estructura con esta Instrucción requiere de la consecución de una trazabilidad adecuada entre los productos que se colocan en la obra con carácter permanente (hormigón, armaduras o elementos prefabricados) y cualquier otro producto que se haya empleado para su elaboración.


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Cuando el proyecto establezca un control de ejecución intenso para la estructura, la conformidad con esta Instrucción requiere además la consecución de una trazabilidad de los suministradores y de las partidas o remesas de los productos con cada elemento estructural ejecutado en la obra. En este caso el Constructor deberá introducir en el ámbito de su actividad un sistema de gestión de los acopios, preferiblemente mediante procedimientos electrónicos.

Artículo 81.º Niveles de garantía y distintivos de calidad La conformidad de los productos y de los procesos de ejecución respecto a las exigencias básicas definidas por esta Instrucción, requiere que satisfagan con un nivel de garantía suficiente un conjunto de especificaciones.

De forma voluntaria, los productos y los procesos pueden disponer de un nivel de garantía superior al mínimo requerido, mediante la incorporación de sistemas (como por ejemplo, los distintivos de calidad) que avalen, mediante las correspondientes auditorias, inspecciones y ensayos, que sus sistemas de calidad y sus controles de producción, cumplen las exigencias requeridas para la concesión de tales distintivos.

Mediante la posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido (Anejo nº 19).

En el caso de productos fabricados en la propia obra o de procesos ejecutados en la misma, mediante un sistema equivalente validado y supervisado bajo la responsabilidad de la D.F.

Los distintivos de calidad que hayan sido objeto de reconocimiento o, en su caso, renovación o anulación, podrán inscribirse en el registro específico que se crea en la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento (Subdirección General de Normativa, Estudios Técnicos y Análisis Económico) que resolverá la inclusión, en su caso, en la página WEB de la Comisión Permanente del Hormigón (www.fomento.es/cph), para su difusión y general conocimiento.

Artículo 84º Criterios generales. Comprobación de la conformidad de los materiales componentes del hormigón y de las armaduras. La Dirección Facultativa podrá disponer en cualquier momento la realización de comprobaciones o ensayos sobre los materiales que se empleen para la elaboración del hormigón que se suministra a la obra. Si los productos disponen del marcado CE según la Directiva 89/106/CEE, será suficiente para comprobar su conformidad la verificación documental de que los valores declarados en los documentos que acompañan al citado marcado CE permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones contempladas en el proyecto. Si los productos no disponen de marcado CE, la comprobación de su conformidad comprenderá:

a. un control documental (79.3.1.). b. en su caso, un control mediante distintivos de calidad o procedimientos que garanticen

un nivel de garantía adicional equivalente, conforme con lo indicado en el artículo 81º, y c. en su caso, un control experimental, mediante la realización de ensayos.

La Dirección Facultativa valorará la conveniencia de efectuar una visita de inspección a las instalaciones de fabricación de los materiales incluidos en el ámbito de este Artículo. Dicha visita se realizará preferiblemente antes del inicio del suministro y tendrá como objeto comprobar la idoneidad para la fabricación y la implantación de un control producción conforme con la legislación vigente y con esta Instrucción.


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Artículo 85º Criterios específicos. Comprobación de la conformidad de los componentes del hormigón. El control será efectuado por el responsable de la recepción en la instalación industrial de prefabricación y en la central de hormigón, ya sea de hormigón preparado o de obra, salvo en el caso de áridos de autoconsumo en centrales de obra, que se llevará a cabo por la Dirección Facultativa.

Cementos

La comprobación de la conformidad del cemento se efectuará de acuerdo con la reglamentación específica vigente.

Áridos

Los áridos deberán disponer del marcado CE. Se verificará documentalmente que cumplen las especificaciones del proyecto y del artículo 28º (EHE-08). Se exceptúan los áridos de autoconsumo, para los que el Constructor o, en su caso, el Suministrador de hormigón o de los elementos prefabricados, deberá aportar un certificado de ensayo, con antigüedad inferior a tres meses, realizado por un laboratorio de control que demuestre la conformidad del árido respecto a las especificaciones contempladas en el proyecto y en el artículo 28º de esta Instrucción, con un nivel de garantía estadística equivalente que el exigido para los áridos con marcado CE en la norma UNE EN 12620.

Aditivos

Cuando los aditivos dispongan del marcado CE, se verificará documentalmente que cumplen las especificaciones del proyecto y del artículo 29º (EHE-08). En el caso de aditivos que, por no estar incluidos en las normas armonizadas, no dispongan de marcado CE, el Constructor o, en su caso, el Suministrador de hormigón o de los elementos prefabricados, deberá aportar un certificado de ensayo, con antigüedad inferior a seis meses, realizado por un laboratorio de control que demuestre la conformidad del aditivo a las especificaciones del proyecto y del artículo 29º (EHE-08), con un nivel de garantía estadística equivalente que el exigido para los aditivos con marcado CE en la norma UNE EN 934-2.

Adiciones

La conformidad de las adiciones que dispongan de marcado CE, se comprobará mediante la verificación documental de que los valores declarados en los documentos que acompañan al citado marcado CE permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones contempladas en el proyecto y en el artículo 30º (EHE-08).

Agua

Se podrá eximir de la realización de los ensayos cuando se utilice agua potable de red de suministro. En otros casos, se exigirá la realización de los correspondientes ensayos en un laboratorio, que permitan comprobar el cumplimiento de las especificaciones del artículo 27º con una periodicidad semestral.

Artículo 86.º Control del hormigón La conformidad de un hormigón (tanto el preparado, como el fabricado en central de obra) con lo establecido en el proyecto se comprobará durante su recepción en la obra, e incluirá su comportamiento en relación con la docilidad, la resistencia y la durabilidad, además de cualquier otra característica que, en su caso, establezca el pliego de prescripciones técnicas particulares.


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Control previo al suministro

Las comprobaciones previas al suministro del hormigón tienen por objeto verificar la conformidad de la dosificación e instalaciones que se pretenden emplear para su fabricación.

Comprobación documental.

Hormigones con distintivo de calidad. Se comprueba la documentación general (apartado 79.3.1). Hormigones sin distintivo de calidad oficialmente reconocido. Se presentará ante la D.F. una copia compulsada por persona física con representación suficiente del certificado de dosificación (Anejo 22), así como del resto de los ensayos previos y característicos, emitido por un laboratorio de control, con una antigüedad máxima de seis meses. En el caso de cambio de suministrador de hormigón durante la obra, será preceptivo volver a presentar a la D.F. la documentación correspondiente al nuevo hormigón.

Comprobaciones experimentales.

Ensayos previos. Tienen como objeto comprobar la idoneidad de los materiales componentes y las dosificaciones a emplear mediante la determinación de la resistencia a compresión de hormigones fabricados en laboratorio. Ensayos característicos. Tienen la finalidad de comprobar la idoneidad de los materiales componentes, las dosificaciones y las instalaciones a emplear en la fabricación del hormigón, en relación con su capacidad mecánica y su durabilidad (ensayos de resistencia a compresión y de profundidad de penetración de agua bajo presión). Se ensayan hormigones fabricados en las mismas condiciones de la central y con los mismos medios de transporte con los que se hará el suministro a la obra. No serán necesarios estos ensayos para un hormigón preparado del que se tengan documentadas experiencias anteriores de su empleo en otras obras, siempre que sean fabricados con materiales componentes de la misma naturaleza y origen, y se utilicen las mismas instalaciones y procesos de fabricación. La D.F. podrá eximir también de la realización de los ensayos característicos de dosificación (Anejo 22) si se cumple alguna de las circunstancias: a) El hormigón a suministrar tiene un distintivo de calidad oficialmente reconocido b) Se dispone de un certificado de dosificación con una antigüedad máxima de seis meses

Control durante el suministro


Cada partida de hormigón empleada en la obra deberá ir acompañada de una hoja de suministro según el Anejo 21. La Dirección Facultativa aceptará la documentación de la partida de hormigón, tras comprobar que los valores reflejados en la hoja de suministro son conformes con las especificaciones de esta Instrucción y no evidencian discrepancias con el certificado de dosificación aportado previamente.


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Toma de muestras

La toma de muestras se realizará según UNE EN 12350-1, pudiendo estar presentes en la misma los representantes de la Dirección Facultativa, del Constructor y del Suministrador del hormigón.

Salvo en los ensayos previos, la toma de muestras se realizará en el punto de vertido del hormigón (obra o instalación de prefabricación), a la salida de éste del correspondiente elemento de transporte y entre ¼ y ¾ de la descarga.

El representante del laboratorio levantará un acta (anejo 21) para cada toma de muestras, que deberá estar suscrita por todas las partes presentes, quedándose cada uno con una copia de la misma.

El Constructor o el Suministrador de hormigón podrán requerir la realización, a su costa, de una toma de contraste.

Realización de los ensayos En general, la comprobación de las especificaciones de esta Instrucción para el hormigón endurecido, se llevará a cabo mediante ensayos realizados a la edad de 28 días. Igualmente, cualquier característica medible de una amasada, vendrá expresada por el valor medio de dos o más determinaciones.

Ensayos de docilidad del hormigón

La docilidad del hormigón se comprobará mediante la determinación de la consistencia del hormigón fresco por el método del asentamiento, según UNE EN 12350-2. En el caso de hormigones autocompactantes, se estará a lo indicado en el Anejo nº 17. Los ensayos de consistencia del hormigón fresco se realizarán: a) Cuando se fabriquen probetas para controlar la resistencia, b) En todas las amasadas que se coloquen en obra con un control indirecto de la resistencia. c) Siempre que lo indique la D.F. o lo establezca el Pliego de prescripciones. La especificación para la consistencia será la indicada en el Pliego de prescripciones técnicas particulares o por la D.O. Se considerará conforme cuando el asentamiento obtenido en los ensayos se encuentren dentro de los límites:

Tolerancias para la consistencia del hormigón Consistencia definida por su tipo

Tipo de consistencia Tolerancia en cm Intervalo resultante Seca

Plástica Blanda Fluida Líquida

0 ±1 ±1 ±2 ±2

0 - 2 2 - 6 5 - 10 8 – 17 14 – 22

Consistencia definida por su asiento Asiento en cm Tolerancia en cm Intervalo resultante

Entre 0 - 2 Entre 3 - 7 Entre 8 - 12 Entre 13 - 18

±1 ±2 ±3 ±3

A±1 A±2 A±3 A±3

El incumplimiento de los criterios de aceptación, implicará el rechazo de la amasada.


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Ensayos de resistencia del hormigón

Se comprobará mediante ensayos de resistencia a compresión sobre probetas cilíndricas de 15x30cm, fabricadas y curadas según UNE-EN 12390-2. La determinación de la resistencia a compresión se efectuará según UNE EN 12390-3. En probetas cilíndricas, sólo será necesario refrentar aquellas caras cuyas irregularidades superficiales sean superiores a 0,1 mm o que presenten desviaciones respecto al eje de la probeta que sean mayores de 0,5º. Una vez fabricadas las probetas, se mantendrán en el molde, convenientemente protegidas, durante al menos 16 horas y nunca más de tres días. Durante su permanencia en la obra no deberán ser golpeadas ni movidas de su posición y se mantendrán a resguardo del viento y del asoleo directo. En este período, la temperatura del aire alrededor de las probetas deberá estar controlada (tabla aneja), o, en caso contrario, el Constructor habilitará un recinto en el que puedan mantenerse las referidas condiciones.

Rango de tª fck (N/mm2) Período máx. de permanencia de las probetas en obra <35 72 horas

15ºC – 30ºC ≥35 24 horas 15ºC – 35 ºC 24 horas

También podrán emplearse probetas cúbicas de 15 cm de arista, o 10 cm (para hormigones con fck¡ > 50 N/mm2 y T Max árido <12 mm), en cuyo caso los resultados deberán afectarse del correspondiente factor de conversión, de acuerdo con 86.3. Para aplicar los criterios de aceptación para la resistencia del hormigón, el recorrido relativo de un grupo de tres probetas obtenido mediante la diferencia entre el mayor resultado y el menor, dividida por el valor medio de las tres, tomadas de la misma amasada, no podrá exceder el 20%. En el caso de dos probetas, el recorrido relativo no podrá exceder el 13%. Control de la conformidad de la resistencia del hormigón. El control de la resistencia del hormigón tiene la finalidad de comprobar que la resistencia del hormigón realmente suministrado a la obra es conforme a la resistencia característica especificada en el proyecto. La frecuencia de estos ensayos y los criterios de aceptación aplicables serán función de: La posesión de un distintivo de calidad y el nivel de garantía para el que se haya efectuado el reconocimiento oficial del mismo. La modalidad de control que se adopte en el proyecto, y que podrán ser: - Modalidad 1. Control estadístico. - Modalidad 2. Control al 100 por 100. - Modalidad 3. Control indirecto.

Ensayos de penetración de agua en el hormigón

La comprobación, en su caso, de la profundidad de penetración de agua bajo presión en el hormigón, se ensayará según UNE-EN 12390-8. Antes de iniciar el ensayo, se someterá a las probetas a un período de secado previo de 72 horas en una estufa de tiro forzado a una temperatura de 50±5ºC.


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Ensayos de información complementaria del hormigón

Estos ensayos sólo son preceptivos en los casos previstos por esta Instrucción en el apartado 86.7, cuando lo contemple el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares o cuando así lo exija la Dirección Facultativa. Su objeto es estimar la resistencia del hormigón de una parte determinada de la obra, a una cierta edad o tras un curado en condiciones análogas a las de la obra. Asimismo, la Dirección Facultativa decidirá su empleo en alguna de las siguientes circunstancias:

- Cuando se haya producido un incumplimiento al aplicar los criterios de aceptación en el caso de control estadístico del hormigón.

- Por solicitud de cualquiera de las partes, cuando existan dudas justificadas sobre la

representatividad de los resultados obtenidos en el control experimental a partir de probetas de hormigón fresco.

Los ensayos de información del hormigón pueden consistir en: a) La fabricación y rotura de probetas, en forma análoga a la indicada para los ensayos de control,

pero conservando las probetas no en condiciones normalizadas, sino en las que sean lo más parecidas posible a aquéllas en las que se encuentra el hormigón cuya resistencia se pretende estimar.

b) La rotura de probetas testigo extraídas del hormigón endurecido, conforme a UNE-EN 12390-3.

Este ensayo no deberá realizarse cuando la extracción pueda afectar de un modo sensible a la capacidad resistente del elemento en estudio, hasta el punto de resultar un riesgo inaceptable. En estos casos puede estudiarse la posibilidad de realizar el apeo del elemento, previamente a la extracción.

c) El empleo de métodos no destructivos fiables, como complemento de los anteriormente

descritos y debidamente correlacionados con los mismos. La Dirección facultativa juzgará en cada caso los resultados, teniendo en cuenta que para la obtención de resultados fiables la realización, siempre delicada de estos ensayos, deberá estar a cargo de personal especializado.


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Control estadístico de la resistencia del hormigón durante el suministro

Esta modalidad de control es la de aplicación general a todas las obras de hormigón estructural.

El hormigón de la obra se dividirá en lotes, previamente al inicio de su suministro, salvo excepción justificada bajo la responsabilidad de la Dirección Facultativa. El número de lotes no será inferior a tres. Todas las amasadas de un lote procederán del mismo suministrador, estarán elaboradas con los mismos materiales componentes y tendrán la misma dosificación nominal. Además, no se mezclarán en un lote hormigones que pertenezcan a columnas distintas de la aneja.

Tamaño máximo de los lotes de control de la resistencia, para hormigones sin distintivo de calidad oficialmente reconocido

TIPO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Límite superior

Elementos o grupos de elementos que funcionan fundamentalmente a compresión (pilares, pilas, muros portantes, pilotes, etc.)

Elementos o grupos de elementos que funcionan fundamentalmente a flexión (vigas, forjados de hormigón, tableros de puente, muros de contención, etc.)

Macizos (zapatas, Estribos de puente, bloques, etc.)

Volumen dehormigón

100 m3

100 m3

100 m3

Tiempo hormigonado

2 semanas

2 semanas

1 semana

Sup. construida

500 m2

1.000 m2 ______

Nº plantas

2

2

______ Cuando un lote esté constituido por amasadas de hormigones en posesión de un distintivo oficialmente reconocido, podrá aumentarse su tamaño multiplicando los valores de la tabla por cinco o por dos, en función de que el nivel de garantía para el que se ha efectuado el reconocimiento sea conforme con el apartado 5.1 o con el apartado 6 del Anejo nº 19, respectivamente. En estos casos de tamaño ampliado del lote, el número mínimo de lotes será de tres correspondiendo, si es posible, cada lote a elementos incluidos en cada columna de la Tabla. En ningún caso, un lote podrá estar formado por amasadas suministradas a la obra durante un período de tiempo superior a seis semanas. En el caso de que se produjera un incumplimiento al aplicar el criterio de aceptación correspondiente, la D.F. no aplicará el aumento del tamaño mencionado en el párrafo anterior para los siguientes seis lotes. A partir del séptimo lote siguiente, si en los seis anteriores se han cumplido las exigencias del distintivo, la D.F. volverá a aplicar el tamaño del lote definido originalmente. Si por el contrario, se produjera algún nuevo incumplimiento, la comprobación de la conformidad durante el resto del suministro se efectuará como si el hormigón no poseyera el distintivo de calidad. Realización de los ensayos

La conformidad del lote en relación con la resistencia se comprobará a partir de los valores medios de los resultados obtenidos sobre dos probetas tomadas para cada una de las N amasadas controladas según:

Resistencia característica especificada en proyecto fck (N/mm2)

Hormigones con distintivos de calidad oficialmente reconocido (ap. 5.1,Anejo 19)

Otros casos

fck ≤ 30

N ≥ 1

N ≥ 3

35 ≤ fck ≤ 50

N ≥ 1

N ≥ 4

fck > 50

N ≥ 2

N ≥ 6 Las tomas de muestras se realizarán aleatoriamente entre las amasadas de la obra sometida a control. Cuando el lote abarque hormigones procedentes de más de una planta, la Dirección Facultativa optará por una de siguientes alternativas:

a. Subdividir el lote en sublotes a los que se deberán aplicar de forma independiente los criterios de aceptación que procedan.

b. Considerar el lote conjuntamente, procurando que las amasadas controladas se correspondan con las de diferentes orígenes y aplicando las consideraciones de control del caso más desfavorable.


129

Una vez efectuados los ensayos, se ordenarán los valores medios, xi, de las determinaciones de resistencia obtenidas para cada una de las N amasadas controladas:

x1 ≤ x2 ≤ …… ≤ xN Criterios de aceptación o rechazo de la resistencia del hormigón. Se definen según:

Caso 1: Hormigones en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido.

Caso 2: Hormigones sin distintivo,

Caso 3: Hormigones sin distintivo, fabricados de forma continua en central de obra o suministrados de forma continua por la misma central de hormigón preparado, en los que se controlan en la obra más de treinta y seis amasadas del mismo tipo de hormigón.

Para cada caso, se aceptará el lote cuando se cumplan los criterios establecidos en la Tabla:

donde:

Hasta el 31 de diciembre de 2010, podrá considerarse el caso de hormigones en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido con un nivel de garantía según apart. 6, Anejo 19, EHE-08. En dicho caso, el criterio de aceptación a emplear será:

donde:


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Control de la resistencia del hormigón al 100 por 100

Esta modalidad de control es de aplicación a cualquier estructura, siempre que se adopte antes del inicio del suministro del hormigón.

La conformidad de la resistencia del hormigón se comprueba determinando la misma en todas las amasadas sometidas a control y calculando, a partir de sus resultados, el valor de la resistencia característica real, fc,real.

Criterios de aceptación o rechazo Para elementos fabricados con N amasadas, el valor de fc,real corresponde a la resistencia de la amasada que, una vez ordenadas las N determinaciones de menor a mayor, ocupa el lugar n = 0,05 N, redondeándose n por exceso. Cuando el número de amasadas que se vayan a controlar sea igual o menor que 20, fc,real será el valor de la resistencia de la amasada más baja encontrada en la serie. El criterio de aceptación para esta modalidad de control se define por la siguiente expresión:

Control indirecto de la resistencia del hormigón

En el caso de elementos de hormigón estructural, esta modalidad de control sólo podrá aplicarse para hormigones en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, que se empleen en uno de los siguientes casos:

Elementos de edificios de viviendas de una o dos plantas, con luces inferiores a 6,00 metros. Elementos de edificios de viviendas de hasta cuatro plantas, que trabajen a flexión, con luces inferiores a 6,00 metros.

Además, será necesario que se cumplan las dos condiciones siguientes:

a) Que el ambiente en el que está ubicado el elemento sea I ó II según lo indicado en el apartado 8.2,

b) Que en el proyecto se haya adoptado una resistencia de cálculo a compresión fcd no superior a 10 N/mm2.

Esta modalidad de control también se aplicará en hormigones no estructurales en el sentido del Anejo 18.

Realización de los ensayos Se realizarán, al menos, cuatro determinaciones de la consistencia espaciadas a lo largo de cada jornada de suministro, además de cuando así lo indique la Dirección Facultativa o lo exija el Pliego de prescripciones técnicas particulares. Para la realización de estos ensayos será suficiente que se efectúen bajo la supervisión de la Dirección Facultativa, archivándose en obra los correspondientes registros, que incluirán tanto los valores obtenidos como las decisiones adoptadas en cada caso. Criterios de aceptación o rechazo Se aceptará el hormigón suministrado si se cumplen simultáneamente las tres condiciones siguientes: a) los resultados de los ensayos de consistencia cumplen lo indicado en 86.5.2. b) se mantiene, en su caso, la vigencia del distintivo de calidad para el hormigón empleado durante la totalidad del período de suministro a la obra. c) se mantiene, en su caso, la vigencia del reconocimiento oficial del distintivo de calidad.


131

Artículo 87.º Control del acero La conformidad del acero cuando éste disponga de marcado CE, se comprobará mediante la verificación documental de que los valores declarados en los documentos que acompañan al citado marcado CE permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones contempladas en el proyecto y en el artículo 32 EHE-08. Mientras no esté vigente el marcado CE para los aceros corrugados destinados a la elaboración de armaduras para hormigón armado, deberán ser conformes con esta Instrucción, así como con EN 10.080. La demostración de dicha conformidad se podrá efectuar mediante:

a. La posesión de un distintivo de calidad con un reconocimiento oficial en vigor (Anejo 19). b. La realización de ensayos de comprobación durante la recepción. (Ver art. 87. EHE-08

completo).

c. El comportamiento de los productos de acero frente a la fatiga podrá demostrarse mediante la presentación de un informe de ensayos con una antigüedad no superior a un año realizado por un laboratorio adecuado.

d. El comportamiento frente a cargas cíclicas con deformaciones alternativas podrá

demostrarse, salvo indicación contraria de la D.F, mediante la presentación de un informe de ensayos que garanticen las exigencias al respecto del artículo 32, con una antigüedad no superior a un año y realizado por un laboratorio apto a tal fin.

Artículo 88.º Control de las armaduras Se entiende como tales las mallas electrosoldadas, las armaduras básicas electrosoldadas en celosía, las armaduras elaboradas o, en su caso, la ferralla armada. La conformidad de las armaduras normalizadas (mallas electrosoldadas y armaduras básicas electrosoldadas en celosía) con marcado CE, podrá ser suficientemente comprobada mediante la verificación de que las categorías o valores declarados en la documentación que acompaña al citado marcado CE, que permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones del proyecto y, en su defecto, las de esta Instrucción. Para las armaduras normalizadas sin marcado CE, se comprobará su conformidad mediante la aplicación de los criterios establecidos para el acero (Ver art. 87. EHE-08 completo).

Control previo al suministro de las armaduras. Tiene por objeto verificar la conformidad de los procesos y de las instalaciones que se pretenden emplear.


En el caso de armaduras elaboradas o de ferralla armada, además de la documentación general, el Suministrador o, el Constructor, deberá presentar a la D.F. una copia compulsada por persona física de la siguiente documentación:

a. Documento que acredite que la armadura se encuentra en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido,

b. En el caso de que se trate de ferralla armada mediante soldadura no resistente, certificados de cualificación del personal que realiza dicha soldadura, que avale su formación específica para dicho procedimiento.

c. Si se pretende emplear procesos de soldadura resistente, certificados de homologación de soldadores (UNE-EN 287-1) y del proceso de soldadura (UNE-EN ISO 15614-1).

d. En el caso de que el proyecto haya dispuesto unas longitudes de anclaje y solape que exijan el empleo de acero con un certificado de adherencia, éste deberá incorporarse a la correspondiente documentación previa al suministro. Mientras no esté en vigor el marcado CE para el acero corrugado, dicho certificado deberá presentar una antigüedad inferior a 36 meses, desde la fecha de fabricación del acero.

Para armaduras normalizadas se deberá presentar a la D.F. una copia compulsada por persona física de los documentos a) y d).

Si la armadura posee un distintivo de calidad oficialmente reconocido, la D,F. podrá eximir de


132

la documentación a la que se refieren los apartados b, c y d.

Previamente al inicio del suministro de las armaduras según proyecto, la D,F. podrá revisar las planillas de despiece que se hayan preparado específicamente para la obra.

Cuando cambie un Suministrador de armaduras, es preceptivo presentar nuevamente la documentación correspondiente.

El control de recepción se aplicará también tanto a las armaduras que se reciban en la obra procedente de una instalación industrial ajena a la misma, así como a cualquier armadura elaborada directamente por el Constructor en la propia obra.

Control durante el suministro

Comprobación de la recepción del acero para armaduras pasivas

En el caso de armaduras elaboradas en la propia obra, la Dirección Facultativa comprobará la conformidad de los productos de acero empleados, de acuerdo con lo establecido en el artículo 87º

Control documental de las armaduras durante el suministro o su fabricación en obra.

La D.F. deberá comprobar que cada remesa de armaduras que se suministre a la obra va acompañada de la correspondiente hoja de suministro, asi como que el suministro de las armaduras se corresponde con la identificación del acero declarada por el fabricante y facilitada por el Suministrador de la armadura. En caso de detectarse algún problema de trazabilidad, se procederá al rechazo de las armaduras afectadas por el mismo.

Para armaduras elaboradas en las instalaciones de la obra, se comprobará que el Constructor mantiene un registro de fabricación en el que se recoge, para cada partida de elementos fabricados, la misma información que en las hojas de suministro a las que hace referencia este apartado.

La Dirección Facultativa aceptará la documentación de la remesa de armaduras, tras comprobar que es conforme con lo especificado en el proyecto.

Comprobaciones experimentales de las armaduras elaboradas o de la ferralla armada durante el suministro o su fabricación en obra

Comprende la comprobación de sus características mecánicas, de adherencia, de sus dimensiones geométricas, así como la de otras características adicionales cuando se utilicen procesos de soldadura resistente.

Si las armaduras elaboradas o la ferralla armada poseen un distintivo de calidad oficialmente reconocido, la Dirección Facultativa podrá eximir de la totalidad de las comprobaciones experimentales a las que hace referencia este apartado.

Los ensayos deben ser efectuados por laboratorios de control que cumplan lo establecido en el articulado. Sin embargo, en el caso de armaduras elaboradas o ferralla armada mediante procesos que estén en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, se permite que la determinación de la geometría de la corruga pueda ser efectuada directamente por la entidad de control de calidad, con el objeto de acelerar los plazos para el suministro y la puesta en obra de unos elementos cuyo control de producción está supervisado por la entidad de certificación y reconocido oficialmente por la Administración.

Toma de muestras de las armaduras

La D.F. a través de una entidad de control o un laboratorio de control, efectuará la toma de muestras sobre los acopios destinados a la obra. Podrán estar presentes representantes del Constructor y del Elaborador de la armadura. En el caso de armaduras elaboradas o de ferralla armada, la toma de muestras se efectuará en la propia instalación donde se estén fabricando y sólo en casos excepcionales, la D.F. efectuará la toma de muestras en la propia obra.

La entidad o el laboratorio de control de calidad velará por la representatividad de la muestra no aceptando en ningún caso, que se tome sobre armaduras que no se correspondan al despiece del proyecto, ni sobre armaduras específicamente destinadas a la realización de ensayos salvo que sean fabricadas en su presencia y bajo su directo control. Una vez extraídas las muestras, se procederá, en su caso, al reemplazamiento de las armaduras que hubieran sido alteradas durante la toma.

La entidad o el laboratorio de control de calidad redactará un acta (según anejo 21) para cada toma de muestras, que deberá ser suscrita por todas las partes presentes.

Se podrán tomar muestras de control, preventivas y de contraste. El tamaño de las muestras deberá ser


133

suficiente para la realización de la totalidad de las comprobaciones y ensayos necesarios.

A los efectos del control experimental de las armaduras, se define como lote al conjunto de las mismas que cumplen las siguientes condiciones:

El tamaño del lote no será superior a 30 toneladas En el caso de armaduras fabricadas en una instalación industrial fija ajena a la obra, deberán haber

sido suministradas en remesas consecutivas desde la misma instalación de ferralla, En el caso de armaduras fabricadas en instalaciones de la obra, las producidas en períodos de un

mes, Estar fabricadas con el mismo tipo de acero y forma de producto (barra recta o rollo enderezado),

Realización de los ensayos

Ensayos de comprobación de la conformidad de las características mecánicas de las armaduras

UNE EN ISO 15630-1

Para determinar las características mecánicas sobre armaduras normalizadas, se aplicará la UNE EN ISO 15630-2 (mallas electrosoldadas) y UNE EN ISO 15630-3 (armaduras básicas electrosoldadas en celosía).

Los ensayos de doblado-desdoblado y de doblado simple se efectuarán según la UNEEN ISO 15630, sobre los mandriles indicados en la UNE EN 10080.

Armaduras fabricadas sin procesos de soldadura. Se caracterizaran mecánicamente mediante el ensayo a tracción de dos probetas por cada muestra correspondiente a un diámetro de cada serie (fina, media y gruesa según UNE EN 10080).

Armaduras fabricadas con procesos de soldadura, resistente o no resistente. Se tomarán además cuatro muestras por lote, correspondientes a las combinaciones de diámetros más representativos del proceso de soldadura, comprobando:

a. Ensayos de tracción sobre dos probetas por muestra correspondientes a los diámetros menores de cada muestra.

b. Ensayos de doblado simple, o doblado-desdoblado, sobre dos probetas por muestras correspondientes a los aceros de mayor diámetro de cada muestra.

En el caso de que el acero corrugado con el que se han elaborado las armaduras esté en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, la Dirección Facultativa podrá efectuar los anteriores ensayos sobre una única probeta de cada muestra. En el caso de que no se hayan empleado procesos de enderezado, podrá eximir de la realización de estos ensayos.

Se aceptará el lote siempre que las características mecánicas de la armadura cumplan las especificaciones establecidas para el acero en el artículo 32º.

En el caso de no cumplirse alguna especificación, se efectuará una nueva toma de muestras en el mismo lote. Si volviera a producirse un incumplimiento de alguna especificación, se procederá a rechazar el lote.

Ensayos de comprobación de la conformidad de las características de adherencia de las armaduras

UNE EN ISO 15630-1

Comprobación obligatoria siempre que su elaboración incluya algún proceso de enderezado.

Se tomarán una muestra de dos probetas por cada uno de los diámetros que formen parte del lote del acero enderezado y se determinarán sus características geométricas. Si el acero tiene certificado de las características de adherencia según el Anejo C de la UNE EN 10080, será suficiente con determinar su altura de corruga.

Se aceptará el lote si se cumplen las especificaciones definidas en el artículo 32. En caso contrario, se efectuará una nueva toma de muestras en el mismo lote. Si volviera a producirse un incumplimiento de alguna especificación, se rechazará el lote.

La D.F. rechazará el empleo de armaduras con un grado de oxidación que pueda afectar a sus condiciones de adherencia (se entenderá como excesivo el grado de oxidación cuando tras el cepillado mediante cepillo de púas de alambre, la pérdida de peso de la probeta de barra es > 1%). Se comprobará que tras eliminar el óxido, la altura de corruga cumple los límites establecidos para la adherencia con el hormigón.

Ensayos de

Se efectuará sobre una muestra formada por un mínimo de quince unidades de


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comprobación de la conformidad de la geometría de las armaduras

armadura, pertenecientes a diferentes formas y tipologías. Las comprobaciones a realizar en cada unidad serán, como mínimo:

a. La correspondencia de los diámetros de las armaduras y del tipo de acero con lo indicado en el proyecto y en las hojas de suministro

b. La alineación de sus elementos rectos, sus dimensiones y, en su caso, sus diámetros de doblado, comprobándose que no se aprecian desviaciones observables a simple vista en sus tramos rectos y que los diámetros de doblado y las desviaciones geométricas respecto a las formas del despiece del proyecto son conformes con las tolerancias establecidas en el mismo o, en su caso, en el Anejo nº 11 de esta Instrucción.

Además, en el caso de ferralla armada, se deberá comprobar:

c. La correspondencia del número de elementos de armadura (barras, estribos, etc.) indicado en el proyecto, las planillas y las hojas de suministro.

d. La conformidad de las distancias entre barras.

En el caso de que se produjera un incumplimiento, se desechará la armadura sobre la que se ha obtenido el mismo y se procederá a una revisión de toda la remesa. De resultar satisfactorias las comprobaciones, se aceptará la remesa, previa sustitución de la armadura defectuosa. En caso contrario, se rechazará toda la remesa.

Comprobaciones adicionales en el caso de procesos de elaboración con soldadura resistente

En el caso de que se emplee soldadura resistente para la elaboración de una armadura en una instalación industrial ajena a la obra, la Dirección Facultativa deberá recabar las evidencias documentales de que el proceso está en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido. En el caso de armaduras elaboradas directamente en la obra, la D.F. permitirá la realización de soldadura resistente sólo en el caso de control de ejecución intenso.

Además, se deberán realizar comprobaciones experimentales de la conformidad del proceso, en función del tipo de soldadura, de acuerdo con lo indicado en el apartado 7.2 de UNE 36832.

Certificado del suministro

El Constructor archivará un certificado firmado por persona física y preparado por el Suministrador de las armaduras, que trasladará a la Dirección Facultativa al final de la obra, en el que se exprese la conformidad con esta Instrucción de la totalidad de las armaduras suministradas, con expresión de las cantidades reales correspondientes a cada tipo, así como su trazabilidad hasta los fabricantes, de acuerdo con la información disponible en la documentación que establece la UNE EN 10080.

En el caso de que un mismo suministrador efectuara varias remesas durante varios meses, se deberá presentar certificados mensuales el mismo mes, se podrá aceptar un único certificado que incluya la totalidad de las partidas suministradas durante el mes de referencia.

Asimismo, cuando entre en vigor el marcado CE para los productos de acero, el Suministrador de la armadura facilitará al Constructor copia del certificado de conformidad incluida en la documentación que acompaña al citado marcado CE.

En el caso de instalaciones en obra, el Constructor elaborará y entregará a la Dirección Facultativa un certificado equivalente al indicado para las instalaciones ajenas a la obra.


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6.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO.

Las características físicas de un hormigón endurecido dependen no solo de la propia naturaleza de éste sino, también, de su edad y de las condiciones de humedad y temperatura a las que haya estado sometido.

6.1. Densidad. Es la relación existente entre la masa del hormigón y el volumen que ocupa. Debido a que el hormigón es un material hetereogéneo, compuesto por otros materiales, y la existencia en el interior de poros, huecos, cavidades... nos referimos siempre al Peso específico aparente (relación entre el peso y el volumen del material tal y como se nos presenta). Podríamos clasificar los hormigones por su peso específico: - Ligero 1200 – 2000 Kg/m3.

- Pesado 2000 – 2800 Kg/m3. - Normal >2800 Kg/m3.

Y variará en función de:

- La naturaleza de los áridos (a mayor peso específico del árido, mayor p.e. del hormigón). - La granulometría (aumenta el p.e. cuanto más grueso sea el árido y mejor corrección

existe entre las diferentes fracciones). - La compactación (cuanto más homogeneo y mejor compactado esté el hormigón, mayor

peso específico tendrá).

6.2. Características mecánicas. (Ver artículo 39).

La resistencia del hormigón a compresión se refiere a los resultados obtenidos en ensayos de rotura a compresión a 28 días, realizados sobre probetas cilíndricas de 15 cm. de diámetro y 30 cm. de altura, fabricadas, conservadas y ensayadas conforme a lo establecido en esta Instrucción.

Las fórmulas, requisitos y prescripciones contenidas en esta Instrucción corresponden a experimentación realizada con probeta cilíndrica, salvo que expresamente se indique otra cosa.

(El control de calidad puede efectuarse mediante probetas cúbicas, según el art. 86.3.2).

En algunas obras en las que el hormigón no vaya a estar sometido a solicitaciones en los tres primeros meses a partir de su puesta en obra, podrá referirse la resistencia a compresión a la edad de 90 días.

En ciertas obras o en alguna de sus partes, el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares puede exigir la determinación de las resistencias a tracción o a flexotracción del hormigón, mediante ensayos normalizados.

Hormigones de alta resistencia

Aquellos con resistencia característica de proyecto fck > 50 N/mm2.

Hormigones de endurecimiento rápido

Los fabricados con cemento de clase resistente 42,5R, 52,5 ó 52,5R siempre que su relación agua/cemento sea menor o igual que 0,60.

Los fabricados con cemento de clase resistente 32,5R ó 42,5 siempre que su relación agua/cemento sea menor o igual que 0,50.

Aquellos en los que se utilice acelerante de fraguado.

Hormigones de endurecimiento normal

El resto de los hormigones.


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6.2.1. Resistencia a compresión. Para conocer la resistencia a compresión del hormigón se realizan ensayos sobre varias probetas (serán cilíndricas de 15 cm de diámetro y una altura de 30 cm rotas a la edad de 28 días) procedentes de la misma amasada, presentándose variaciones entre los resultados obtenidos en la rotura de las mismas. Con estas variaciones aparecen los conceptos de “resistencia media” y “resistencia característica” - Resistencia media. Es la suma de las resistencias individuales

de cada probeta dividida por el numero de probetas ensayadas, obteniéndose un valor que no tiene en cuenta la dispersión entre los resultados individuales.

- Resistencia característica. Es el valor de la resistencia por

debajo del cual no se presentarán más de un 5 por 100 de roturas; es decir el 95 por 100 de las roturas serán de valor superior a la resistencia característica.

6.2.2. Resistencia a tracción. El hormigón es un material que presenta una resistencia a tracción baja, aproximadamente la décima parte de su resistencia a compresión. Esta suele ser la causa frecuente de la fisuración del hormigón. La determinación de la resistencia a tracción del hormigón tiene importancia especialmente cuando se quiere conocer su comportamiento frente a la fisuración. La fisuración del hormigón se produce como consecuencia del agotamiento de este frente a tracción cuando esta sometido a esfuerzos de flexotracción o de cortante debidos a solicitaciones mecánicas. 6.3. Permeabilidad. La permeabilidad de un hormigón es la facilidad que presenta éste a ser atravesado por un fluido, y es consecuencia de la porosidad que posee la pasta hidratada y los áridos, de la falta de compactación adecuada e incluso de la exudación. Depende no solo del volumen de poros del hormigón, sino también del tamaño, distribución e interconexión existente entre ellos. Una comprobación experimental de la consecución de una estructura porosa del hormigón suficientemente impermeable para el ambiente en el que va a estar ubicado, puede realizarse comprobando la impermeabilidad al agua del hormigón, mediante el método de determinación de la profundidad de penetración de agua bajo presión, según la UNE EN 12390-8.

El control de la profundidad de penetración de agua se realizará cuando las clases generales de exposición sean III o IV, o cuando el ambiente presente cualquier clase específica de exposición.


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La valoración del control documental del ensayo de profundidad de penetración de agua, se efectuará sobre tres probetas de hormigón. Los resultados obtenidos, conforme a UNE EN 12390-8, se ordenarán de acuerdo con el siguiente criterio: - Las profundidades máximas de penetración, Z1 ≤ Z2 ≤ Z3. - Las profundidades medias de penetración, T1 ≤ T2 ≤ T3 El Hormigón ensayado deberá cumplir las siguientes condiciones: Zm = (Z1+Z2+Z3) ≤ (VER TABLA) Z3 <0 65 mm. Tm = (T1+T2+T3)/3 ≤ (VER TABLA) T3 ≤ 40 mm.

Un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo de penetración de agua cumplen simultáneamente que:

Clase de exposición ambiental

Especificación para la profundidad máxima

Especificación para la profundidad media

IIIa, IIIb, IV, Qa, E, H, F, Qb (en el caso de elementos en masa o armados)

50 mm

30 mm

IIIc, Qc, Qb (solo en el caso de elementos pretensados)

30 mm

20 mm

Tabla 37.3.2.b Resistencias mínimas recomendadas en función de los requisitos de durabilidad (*)

(*) Estos valores reflejan las resistencias que pueden esperarse con carácter general cuando se emplean áridos de buena calidad y se respetan las especificaciones estrictas de durabilidad incluidas en esta Instrucción. Se trata de una tabla meramente orientativa, al objeto de fomentar la deseable coherencia entre las especificaciones de durabilidad y las especificaciones de resistencia. En este sentido, se recuerda que en algunas zonas geográficas en las que los áridos sólo pueden cumplir estrictamente las especificaciones definidos para ellos en esta Instrucción, puede ser complicado obtener estos valores. 6.4. Variaciones de volúmen. 6.4.1. Retracción. La retracción (disminución de volumen) se produce como consecuencia de la evaporación del agua incorporada en la masa del hormigón. Se debe a la aproximación de las partículas sólidas de la masa, durante el amasado y los posteriores procesos de fraguado, al modificarse la delgadas películas de agua que las rodea. El árido del hormigón está envuelto por una fina capa adherente de pasta de cemento verificándose la retracción en cada una de esas películas de unión.


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La importancia de la retracción depende por lo tanto de la cantidad de aglomerante empleado, de cantidad de agua y de la proporción de finos del árido. Se manifiesta tanto más enérgicamente cuanto más rápida sea la desecación. (La humedad retrasa la retracción, la sequedad la aumenta). En general, para unas condiciones medias puede admitirse como valor de la retracción:

-Para elementos de hormigón en masa: 0,35 mm por metro. -Para elementos de hormigón armado: 0,25 mm por metro.

Para una evaluación más afinada del valor de la retracción habrían de tenerse en cuenta las diversas variables que influyen en el fenómeno, en especial: el grado de humedad ambiente, el espesor o menor dimensión de la pieza, la composición del hormigón, la cantidad de armaduras y el tiempo transcurrido desde la ejecución, que marca la duración del fenómeno. Si el hormigón ha sido amasado con gran exceso de agua, o con un cemento rápido de gran finura, la retracción puede alcanzar valores mayores de los indicados en este procedimiento, al menos en un 25 por 100, especialmente en las primeras edades. Por el contrario, en hormigones muy secos la retracción calculada debe disminuirse en un 25 por 100 para encontrar valores más concordantes con los medidos experimentalmente. Como precauciones a adoptar durante la puesta en obra del hormigón, están el rociado abundante de los soportes o encofrados porosos a fin de evitar la desecación de la superficie y conservar las obras el mayor tiempo posible bajo ambiente húmedo.

6.4.2. Entumecimiento. Se conoce como entumecimiento al aumento del volumen del hormigón que puede deberse a materiales expansivos incluidos en la masa. Las más conocidas son las expansiones producidas por la reacción álcaliagregado (Alcali-sílice) que destruyen velozmente la estructura; y otras más lentas como el ataque por sulfatos, la oxidación de los hierros de refuerzo o elementos férricos empotrados en la masa del hormigón, y el efecto de congelación y deshielo. 6.5. Fluencia.

Al aplicar al hormigón un proceso de carga y descarga se observa:

- Se carga la probeta y tenemos una deformación instantánea : OA - Al descargarla se recupera (AO’ → deformación elástica), manteniendo una deformación

remanente OO’.

A partir de este momento → hormigón elástico → se carga con una carga ¿1 < ¿0 durante un tiempo t1, t2.

- Al descargar la probeta ésta se recupera instantaneaménte. la deformación elástica BC = DE. Deformación elástica instantánea.

- Sigue recuperando parte de la deformación EF = Elástica diferida. - A partir de F tenemos la deformación plástica diferida que es irreversible.


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La deformación total producida en un elemento de hormigón es suma de diversas deformaciones parciales, que pueden clasificarse como sigue:

Dependientes de la tensión Deformaciones Instantáneas Diferidas (fluencia)

Independientes de la tensión

Reversibles Elásticas Elásticas diferidas Termohigrométricas

Irreversibles Remanentes Plásticas diferidas Retracción

Fluencia es el conjunto de deformaciones diferidas. Para una evaluación aproximada de la fluencia habrían de tenerse en cuenta las diversas variables que influyen en el fenómeno, en especial: el grado de humedad ambiente, el espesor o menor dimensión de la pieza, la composición del hormigón, la edad del hormigón en el momento de su entrada en carga y, el tiempo transcurrido desde ese momento, lo que marca la duración del fenómeno. Tensión de fluencia es el valor de tensión máximo que soporta un material antes de producirse una deformación plástica. 6.6. Propiedades térmicas. - Conductividad térmica es la capacidad que tiene un material para transmitir a su través

el calor. Es decir, cuando una cara de un material está expuesta a una fuente térmica, el calor o frío se transmite a través de él hasta aparecer en la cara opuesta, a una velocidad que depende de la composición y estructura del material.

La capacidad de los materiales de transmitir el calor por conducción se mide mediante el coeficiente de conductividad térmica (w/m.oC): cantidad de calor que pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de una muestra de material de extensión infinita caras plano-paralelas, de espesor unidad, cuando entre sus caras se establece una diferencia de temperatura de un grado centígrado.

- Dilatación térmica.

El coeficiente de dilatación térmica del hormigón se tomará igual a 10 -5 .

Los ensayos han demostrado que este coeficiente puede variar en una proporción relativamente elevada (del orden de ± 30 por 100). Dicho coeficiente depende de la naturaleza del cemento, de la de los áridos, de la dosificación, de la higrometría y de las dimensiones de las secciones. Por lo que respecta a los áridos, los valores más bajos se obtienen con áridos calizos y los más elevados con áridos silíceos.


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7.- HORMIGONES ESPECIALES

Hormigones especiales. (Artículo 72.º)

El Autor del Proyecto o la Dirección Facultativa podrán disponer o, en su caso, autorizar a propuesta del Constructor, el empleo de hormigones especiales que pueden requerir de especificaciones adicionales respecto a las indicadas en el articulado o condiciones específicas para su empleo, de forma que permitan satisfacer las exigencias básicas de esta Instrucción.

Las garantías y los datos que el suministrador deba darle al peticionario serán especificados antes de comenzar el suministro.

- Ejecución de estructuras de hormigón con fibras (anejo 14). - Hormigones reciclados (anejo 15). - Estructuras de hormigón con árido ligero (anejo 16). - Hormigones autocompactantes (anejo 17). - Hormigones en elementos no estructurales (anejo 18).

7.1.- Hormigones ligeros. Para obtener hormigones ligeros se emplean áridos de bajas densidades, aportando como ventajas: la disminución del peso de las estructuras y aumento notable del aislamiento térmico en elementos de cerramiento como consecuencia de su baja conductibilidad. Existen tres formas de conseguir hormigones ligeros, con áridos de baja densidad, mediante la eliminación de elementos finos o arena en un hormigón tradicional y la tercera es incorporando burbujas de gas en su masa (hormigón celular). 7.2.- Hormigones pesados. Los hormigones pesados no difieren de los tradicionales salvo en la densidad de los áridos empleados y en la delicadeza de su dosificación, fabricación, transporte y puesta en obra. 7.3.- Hormigones refractarios. El hormigón ordinario aunque, durante períodos cortos de tiempo, posee un buen comportamiento frente a las altas temperaturas, no es el material idóneo cuando ha de estar sometido a éstas de una forma permanente, o a cambios bruscos de las mismas, como puede ocurrir en su aplicación en hornos industriales y en instalaciones en las que se trabaja con productos a altas temperaturas; en estos casos es imprescindible disponer de un hormigón especial, que sea capaz de resistir altas temperaturas. 7.4.- Hormigones reforzados con fibras. Al hormigón tradicional se le incorporan distintas clases de fibras junto con los componentes del mismo, las fibras se amasan con el hormigón dispersándose en la masa que tiende a crear un material mas homogéneo, con una resistencia a tracción más elevada, retracción más controlada, rotura más tenaz, con mayor resistencia a fatiga e impacto, etc. La efectividad de la acción reforzante y la eficacia en la transmisión de tensiones depende de muchos factores pero especialmente de la naturaleza y del tipo de fibras empleado. Las fibras pueden ser de acero, acero inoxidable, vidrio, nilón, polipropileno...


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7.5.- Hormigones porosos. Los hormigones porosos son hormigones sin finos, al igual que los ligeros, pero que en vez de ser de baja densidad son permeables. Este tipo de hormigones ha tenido últimamente un gran desarrollo al emplearse en capas de drenaje para la evacuación de agua. 7.6.- Hormigones proyectados A este tipo de hormigón o de mortero, se le puede considerar como especial, no por los materiales que lo componen sino por la técnica de puesta en obra. Las aplicaciones del hormigón proyectado se presta muy bien en capas delgadas y secciones ligeramente armadas en una gran de estructuras. 7.7.- Hormigones de altas resistencias. Son hormigones de resistencia característica mayor a 50 N/mm2. El uso de aditivos superfluidificantes ha permitido que sean perfectamente trabajables hormigones con relaciones agua/ cemento inferiores a 0.3 con los que se alcanzan resistencias elevadas. No sólo es preciso emplear en estos hormigones aditivos y adiciones especiales sino que también el tipo y clase de cemento utilizado, su dosificación, así como el tipo, naturaleza, tamaño máximo del árido, etc., tienen una gran importancia en la obtención de estos hormigones. Una aplicación de este tipo de hormigón en edificación es la reducción de las secciones de los pilares y el ahorro de acero. En puentes se consiguen luces mayores. También para la ejecución de depósitos etc.


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8.- PREFABRICADOS DE HORMIGÓN. Viguetas, bovedillas, placas.....

Bloques.

Aplacados y pavimentos.

Tubos, pozos, arquetas...


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Otros prefabricados.

Normas UNE de Calidad para Construcción. Prefabricados, Cemento y Hormigón UNE 127001/1M:1994. Baldosas de cemento. Definiciones, clasificacion, caracteristicas y

recepcion en obra. UNE 127001:1990. Baldosas de cemento. Definiciones, clasificacion, caracteristicas y

recepcion en obra UNE 127002:1990. Baldosas de cemento. Determinacion del coeficiente de absorcion de

agua UNE 127003:1990 EX. Baldosas de cemento. Ensayo de permeabilidad y absorcion de agua

por la cara vista UNE 127004:1990. Baldosas de cemento. Ensayo de heladicidad UNE 127005-1:1990 Baldosas de cemento. Determinacion de la resistencia al desgaste

por abrasion. Metodo de la plataforma giratoria o de vaiven UNE 127005-2:1990 EX Baldosas de cemento. Determinacion de la resistencia al desgaste

por abrasion. Metodo del disco UNE 127006:1990 Baldosas de cemento. Determinacion de la resistencia a la flexion UNE 127007:1990 Baldosas de cemento. Determinacion de la resistencia al choque

UNE 127010:1995 EX Tubos prefabricados de hormigon en masa, hormigon armado y

hormigon con fibra de acero, para conducciones sin presion. UNE 127011:1995 EX Pozos prefabricados de hormigon para conducciones sin presion.


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UNE 127025:1991 Bordillos y rigolas prefabricados de hormigon. Definicion, clasificacion,

caracteristicas, designacion, marcado y control de recepcion UNE 127026:1991 Bordillos y rigolas prefabricados de hormigon. Comprobacion

dimensional UNE 127027:1991 Bordillos y rigolas prefabricadas de hormigon. Determinacion del

coeficiente de absorcion de agua UNE 127028/1M:1994 Bordillos y rigolas prefabricados de hormigon. Determinacion de la

resistencia a flexion. UNE 127028:1991 Bordillos y rigolas prefabricados de hormigon. Determinacion de la

resistencia a flexion

UNE 41166-1:1989 EX Bloq

ues de hormigon. Definiciones, clasificacion y caracteristicas generales

UNE 41166-2:1989 EX Bloques de hormigon. Clasificacion y especificaciones segun su utilizacion

UNE 41167:1989 EX Bloques de hormigon. Metodo de ensayo para la medicion de las dimensiones y comprobacion de la forma

UNE 41168:1989 EX Bloques de hormigon. Metodo de ensayo para determinar la seccion bruta, seccion neta e indice de macizo

UNE 41169:1989 EX Bloques de hormigon. Metodo de ensayo para determinar la densidad real del hormigon

UNE 41170:1989 EX Bloques de hormigon. Metodo de ensayo para determinar la absorcion de agua


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9.- BIBLIOGRAFÍA Instrucción del Hormigón Estructural EHE-08 RC-08. AENOR - Ensayos de hormigón y sus componentes. - Arredondo, Francisco. “Estudio de materiales”. Consejo Superior de Investigaciones

Científicas. Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento. Madrid 1972. - Camuñas y Paredes, A. “Materiales de Construcción”. Guadiana de Publicaciones.

Madrid, 1974. - Dreux, Georges. “Guía practica del hormigón”. – - Fernández Canovas, M. “Hormigón”. Servicio de Publicaciones. Colegio de Ingenieros

de Caminos, Canales y Puertos. Colección Escuelas. Madrid (1.989).

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MATERIALES METÁLICOS.

0. INTRODUCCIÓN. A lo largo de la historia, desde su aparición en la Tierra, el ser humano se ha ayudado de instrumentos para modificar la naturaleza a su favor. En este sentido, la historia del hombre es una historia de la técnica. Desde muy temprano el hombre utilizó los materiales disponibles a su alrededor: palos, piedras, pieles, huesos… para mejorar su hábitat, fabricar herramientas y armas, etc. pero sin modificar sus propiedades estructurales. No es esto lo que ocurre con los metales. La mayor parte de los metales requieren, para ser utilizados, de una compleja elaboración. En este sentido, la aparición de la metalurgia es un hecho reciente, desde el punto de vista histórico, pero de tal importancia para el ser humano que no sería posible entender sin él las sociedades contemporáneas. En 1836 el danés C. J. Thomsen expone un sistema de clasificación de los materiales prehistóricos, proponiendo que se dividan según provengan de la Edad de Piedra, de la Edad del Bronce o de la Edad del Hierro. Hoy en día, dicha clasificación sigue vigente. Etapa Premetalúrgica El hombre prehistórico se vio atraído desde épocas tempranas por los minerales metálicos, por su singularidad o belleza, como en el caso de la malaquita (mineral de cobre), y en otros por su capacidad para utilizarlos en la decoración del cuerpo, tejidos o diversas superficies, caso del ocre (palabra genérica que designa diferentes óxidos de hierro), muy frecuentemente asociado a yacimientos paleolíticos. El primer metal que se trabajó, sin duda por la facilidad de hacerlo, fue el cobre nativo. Las primeras evidencias de su trabajo las hallamos en el Tell de Sialk (Irán) y en Cayönü Tepesi (Anatolia), en tiempos del VIII al VII Milenio a C. El cobre nativo se puede trabajar en frío, por martillado, pero también se puede calentar (a una temperatura de 200 a 300º C), para aumentar su maleabilidad y disminuir su fragilidad. Sin embargo, la fusión del cobre requiere de una temperatura de 1083º C, lo que no está claro si se consiguió antes de la reducción del mineral, que no necesita temperaturas tan elevadas. Lo cierto es que el cobre, nativo o mineral, se fundió y se introdujo en moldes ya en el V Milenio a C., tal como aparece en Susa. Otros metales trabajados de manera premetalúrgica son el oro, que es fácil de trabajar por martillado a partir de las pepitas; el platino y la plata nativa, muy escasa en estado natural. Tradicionalmente, se ha considerado la aparición de la metalurgia como el hito que marca un antes y un después en la prehistoria. Edad del Bronce Aparecen las aleaciones, siendo la más importante la del cobre con estaño, es decir el bronce. El estaño adquiere su valor metalúrgico por su asociación con el cobre. Añadiendo al cobre un 10% de estaño se obtienen varias ventajas en el material resultante como es disminuir la temperatura de fusión la obtención de un metal fundido de una gran fluidez y, por supuesto, la mayor dureza del bronce que del cobre. Sin embargo un exceso de estaño, más de un 13%, vuelve al bronce quebradizo lo que lo hace inservible para objetos utilitarios.

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La imposición del bronce hace que las armas sean cada vez más numerosas y más útiles para la guerra. El bronce conoció enormes éxitos con la aparición de los primeros grandes imperios como los orientales, el del Egipto faraónico o el de la Creta minoica.

Edad del Hierro Los primeros en entrar en la Edad del Hierro fueron los hititas. Aunque el trabajo del hierro es el más difícil de realizar de entre todos los metales, las posibilidades que ofrece, su mayor eficacia y la dificultad de abastecerse de cobre y estaño hicieron que el hierro substituyera a las labores asociadas al cobre de manera bastante rápida.

Estas circunstancias estimularon el perfeccionamiento de la siderurgia, que llevaron a que en épocas prehistóricas se consiguieran temperaturas de hasta 1.300º C. El mineral de hierro es muy abundante en la tierra, supone el 5% del peso de la corteza terrestre, por lo que su aprovisionamiento no es difícil, pero sin embargo, son necesarios combustibles de una alta capacidad calorífica para su reducción, generalmente se utilizó el carbón vegetal.

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1. LA ESTRUCTURA METÁLICA. Según el diccionario de la Real Academia, los metales “son materiales con alta conductividad térmica y eléctrica”. Sin embargo, estas características no son suficientes para definir este grupo de materiales, por lo que se debe ampliar la definición a: Grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades físicas:

- Estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido. - Opacidad, excepto en capas muy finas. - Buenos conductores eléctricos y térmicos. - Brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido.

1.1. El enlace metálico Átomo. “Hipótesis de Dalton”: Cada elemento está constituido por partículas idénticas, indivisibles químicamente. Un átomo es eléctricamente neutro. Ahora bien, debido a fuerzas externas, puede perder o ganar electrones procedentes de otros átomos. En el caso de que gane o acepte electrones, se queda con exceso de carga negativa (es decir tiene más electrones que protones), por el contrario, cuando pierde o cede electrones, se queda con exceso de carga positiva (tiene más protones que electrones). En ambos casos, dicho átomo con exceso de carga (positiva o negativa) se comportará como si fuera él mismo una carga susceptible de moverse, siendo atraído o repelido, según el caso, por otras cargas. Molécula: Cuando los átomos se ligan entre sí forman conjuntos que se llaman moléculas (es la parte más pequeña de un cuerpo) Estructura de los átomos. Informe Rutherford.1911. Todo átomo está constituido por un núcleo central cargado positivamente, alrededor del cual se encuentran un cierto número de electrones cuya suma de cargas es igual al valor de la carga positiva del núcleo.

(-e) electrón. (Ze) Nº atómico x carga elemental (e).

Hidrógeno (1) ................... Uranio (92) .................................... Kurchatovio (104). Modelo atómico Bohr. 1913. Los electrones atómicos pueden encontrarse en niveles de energía bien determinados y pueden variar de nivel emitiendo o absorbiendo radiaciones electromagnéticas (fotón). En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electrónica de los metales, los científicos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad térmica y eléctrica para apoyar la teoría de que los metales se componen de átomos ionizados, cuyos electrones libres forman un 'mar' homogéneo de carga negativa. La atracción electrostática entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consideró la responsable del enlace entre los átomos del metal. Así, se pensaba que el libre movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica.

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En 1928, el físico alemán Arnold Sommerfeld sugirió que los electrones en los metales se encuentran en una disposición cuántica en la que los niveles de baja energía disponibles para los electrones se hallan casi completamente ocupados. En el mismo año, el físico suizo Félix Bloch, y más tarde el físico francés Louis Brillouin, aplicaron esta idea en la hoy aceptada 'teoría de la banda' para los enlaces en los sólidos metálicos. En esta teoría se dice que los grupos de electrones residen en bandas, que constituyen conjuntos de orbitales. Cada banda tiene un margen de valores de energía, valores que deberían poseer los electrones para poder ser parte de esa banda. La banda con mayor energía en un metal no está llena de electrones, dado que una característica de los metales es que no poseen suficientes electrones para llenarla. La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por la absorción de energía térmica. El hecho pues, de que los electrones de un átomo tengan diferentes niveles de energía, nos lleva a clasificarlos por el nivel energético (o banda energética) en el que se encuentra cada uno de ellos. Banda de Valencia

Nivel de energía en el que se realizan las combinaciones químicas. Los electrones situados en ella, pueden transferirse de un átomo a otro, formando iones que se atraerán debido a su diferente carga, o serán compartidos por varios átomos, formando moléculas.

El átomo de Sodio (Na) tiene 11 electrones, 2 en la primera capa, 8 en la segunda y 1 en la tercera, y el Cloro (Cl) tiene 17 electrones, 2 en la primera, 8 en la segunda y 7 en la tercera. Debido a que todos los átomos tienden a tener 8 electrones en la última capa: el Sodio cederá 1 electrón al Cloro con lo que el primero se quedará con 8 electrones en su ahora última capa, en cambio el Cloro aceptará ese electrón pasando su última capa de tener 7 electrones a 8. Así pues. el átomo de Sodio que ha perdido un electrón se ha transformado en un ión positivo (Na -> Na+), y el Cloro que lo ha ganado se transforma en un ión negativo: (Cl -> Cl-).

Ambos se atraerán y formarán la molécula de Cloruro Sódico (Cl Na).

Banda de conducción

Nivel de energía en el cual los electrones están aún más desligados del núcleo, de tal forma que todos los electrones (pertenecientes a esa banda) están compartidos por todos los átomos del sólido, y pueden desplazarse por éste formando una nube electrónica.

Cuando un electrón situado en la banda de valencia se le comunica exteriormente energía, bien sea eléctricamente, por temperatura, luz, etc. puede (al ganar energía) saltar a la banda de conducción, quedando en situación de poder desplazarse por el sólido.

1.2. La estructura metálica Un metal está internamente ordenado en celdas cristalinas como por ejemplo la celda cúbica simple, y otras de mayor complejidad como la celda cúbica centrada en el cuerpo. Cuando el metal fundido solidifica, en varios puntos se comienzan a reunir moléculas y forman un núcleo ordenado que crece en todas direcciones.

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Las agrupaciones de celdas que comienzan a solidificar, crecen tridimensionalmente hasta toparse unas con otras, deteniendo el crecimiento. Esto produce zonas en las cuales la red cristalina está ordenada (granos), y zonas denominadas límites de grano o fronteras de grano, en donde no existe orden alguno. Micrografía obtenida con un microscopio electrónico, donde se aprecian granos y sus fronteras. Para observar esto en un microscopio, se pule una superficie plana, lo que corta los granos en cualquier dirección. Para mejorar la visualización se aplica sobre la superficie una solución ácida denominada ataque, la cual corroe los granos en mayor o menor grado, dependiendo de su orientación cristalina. Metalografía con granos de acero ampliada 175 veces. 2. PROPIEDADES GENERALES. 2.1. Físicas. 2.1.1. Propiedades Térmicas: Conductividad térmica; coeficiente de dilatación. Las propiedades térmicas de los materiales están relacionadas con los fenómenos de vibración de los átomos integrantes del material (cristalino o amorfo) al moverse alrededor de sus posiciones de equilibrio según las oscilaciones energéticas a que están sometidos. La transmisión de la energía a través de los materiales tiene lugar por medio de cuantos de energía denominados fonones, similares a los fotones de energía luminosa, y físicamente equivalentes: E= h.v E es el fonón.

h la constante de Plank. v la frecuencia de vibración del oscilador sólido.

El intercambio de calor entre los cuerpos y sustancias puede hacerse por: Conducción. Se realiza directamente, molécula a molécula. En los materiales sólidos, especialmente los cristalinos, la transmisión de ondas de energía al recorrer la red, ponen en vibración los nudos de la malla. Convección. Son desplazamientos de las masas calientes (gases y líquidos) hacia otras zonas al perder densidad por efectos del calentamiento. El espacio liberado es ocupado por masas frías que al calentarse tienden a desplazarse de nuevo, creándose un movimiento continuado y giratorio. Radiación. Es un intercambio energético de un cuerpo a otro (a diferente temperatura) a través de un medio permeable a las radiaciones infrarrojas. La ganancia de calor por radiación depende del coeficiente de absorción, que es función del color (los oscuros absorben más que los claros).

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2.1.1.1. Conductividad Térmica. Conductividad térmica es la capacidad que tiene un material para transmitir a su través el calor. Es decir, cuando una cara de un material está expuesta a una fuente térmica, el calor o frío se transmite a través de él hasta aparecer en la cara opuesta, a una velocidad que depende de la composición y estructura del material. “Capacidad Calorífica”, ( Cv ), de un sólido a volumen constante, se define como la derivada de la energía con respecto a la temperatura. Cv = ( dQ / dt )v El incremento de calor que experimenta el sólido se invierte exclusivamente en aumentar su energía interna. “Calor específico” es la capacidad calorífica por unidad de masa. Es decir, la cantidad necesaria de calor que hay que aplicar a una unidad de masa para que su temperatura se eleve un grado centígrado. La capacidad de los materiales de transmitir el calor por conducción se mide mediante el coeficiente de conductividad térmica (w/m.oC): cantidad de calor que pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de una muestra de material de extensión infinita caras plano-paralelas, de espesor unidad, cuando entre sus caras se establece una diferencia de temperatura de un grado centígrado. 2.1.1.2. Efectos térmicos. Al incrementarse la temperatura de un sólido éste aumentará su volumen o extensión. Esto es debido a que entre átomos contiguos del sólido se producen fuerzas atractivas y repulsivas que se anulan en la posición de equilibrio, para la cual es mínima la energía potencial. Al aplicarle calor y, por lo tanto, aumentar el estado vibratorio de las partículas, se modifica la distancia de equilibrio (parámetro) entre ellas. Fusión. Si la cantidad de energía alcanza un valor en que se rompe dicha estructura. Depende de las fuerzas de enlace interatómico y es inversamente proporcional a su capacidad de dilatación. Mientras las alteraciones volumétricas de un sólido debidas al calor puedan desarrollarse libremente, éste se dilatará o contraerá realizando sus fuerzas moleculares trabajos internos, pero tan pronto se oponga un obstáculo a este libre juego, dichas fuerzas originan trabajos externos a veces considerables, capaces de variar la morfología de las piezas y comprometer la estabilidad de las construcciones de que forman parte. (Ver Tema 1, coeficiente de dilatación térmica). El aumento de volumen implica movimientos y empujes que pueden alterar el equilibrio de una estructura. Además de ese efecto, hay materiales cuya resistencia experimenta cambios considerables por efecto térmico, el hierro por ejemplo, queda prácticamente desposeído de resistencia en un incendio a 800° C, deformándose y doblándose aparatosamente.

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2.1.2. Propiedades Eléctricas: Resistencia eléctrica. La conductividad eléctrica es la capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial. Cada capa electrónica puede tener un número determinado de electrones. En el caso de la última capa, que es la que origina la valencia o conducción, este número es de ocho, y todos los átomos tienden a completar su última capa con ocho electrones. Hay sustancias que tienen más electrones en la Banda de Conducción que otras, o que en un mismo material, cuando las condiciones exteriores cambian, se comporta de diferente manera. Por ejemplo, un átomo que tenga siete electrones en la última capa, tendrá fuerte tendencia a captar uno de algún otro átomo cercano, convirtiéndose en un anión. En cambio, un átomo que tenga sólo un electrón en su última capa, tendrá tendencia a perderlo, quedándose con los ocho de la penúltima capa, y convirtiéndose en un catión. Estas posibilidades dependen del tipo de átomo, es decir del tipo de sustancia (hay 103 átomos distintos conocidos), y dan lugar a las combinaciones químicas o a la conducción eléctrica. La propiedad que poseen algunas sustancias de tener electrones libres (en la Banda de Conducción), capaces de desplazarse, se llama conductividad. Estos materiales serán capaces, baja la acción de fuerzas exteriores, de "conducir" la electricidad, ya que existe una carga eléctrica (los electrones) que pueden moverse en su interior. Basándose en el criterio de mayor o menor conductividad, se pueden clasificar los materiales en tres grupos: CONDUCTORES

Son aquellos materiales con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, cualquiera que ofrezca poca resistencia al flujo de electricidad.

La diferencia entre un conductor y un aislante, que es un mal conductor de electricidad o de calor, es de grado más que de tipo, ya que todas las sustancias conducen electricidad en mayor o en menor medida. Un buen conductor de electricidad, como la plata o el cobre, puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buen aislante, como el vidrio o la mica.

Todos los metales son conductores, unos mejores que otros. Buenos conductores son: la plata, el cobre, el aluminio, el estaño. Malos conductores son: el hierro, el plomo.

SEMICONDUCTORES

Materiales poco conductores cuyos electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de Valencia a la de Conducción al comunicarles energía exterior.

El silicio o el germanio tienen un número limitado de electrones libres. Se comportan como semiconductores, y son la materia básica de los transistores.

AISLANTES O DIELECTRICOS

Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir.

El aislante perfecto para las aplicaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad.

Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster, el aire.

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2.2. Mecánicas. Definen el comportamiento del material frente a esfuerzos exteriores que actúan sobre él. 2.2.1. Ensayo de tracción.

El clásico ensayo de tracción durante mucho tiempo fue el único empleado para juzgar la calidad de los aceros de construcción:

Se somete el material a dos fuerzas con la misma magnitud y dirección, pero con sentidos opuestos. Para ello se coloca la probeta sujeta por ambos extremos por mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que dibuja en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída.

Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Gráfico obtenido en un ensayo de tracción para un acero. En la zona elástica las deformaciones son proporcionales a las cargas :

F = K (L - L0) F: fuerza K: cte del resorte L: longitud bajo carga L0: longitud inicial

y se define como:

- Límite elástico teórico: Carga máxima por unidad de sección que al cesar de actuar no produce deformaciones permanentes en el material.

- Límite de proporcionalidad: Carga máxima por unidad de sección para la cual la

carga es proporcional a los alargamientos.

- Módulo de elasticidad: Relación entre las cargas y deformaciones en el período elástico de proporcionalidad. Es constante en cada material y permite conocer los alargamientos elásticos que experimenta en función de las cargas.

También se define como la carga que produciría un alargamiento de un 100% si para esta carga no llegara a romperse la probeta.

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Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia, desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio. Comienza la zona plástica del ensayo de tracción.

El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia y la fuerza que lo produjo se designa como:

F = Fyp Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en F = Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente y repartida, a lo largo de toda su longitud. En F = Fmáx la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello. La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura. Forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura.

Para expresar la resistencia (esfuerzo) en términos independientes del tamaño de la probeta, se dividen las cargas por la sección transversal inicial Ao , obteniéndose:

Resistencia a la fluencia: Re = Fyp / A0

Resistencia a la tracción: Rm = Fmáx / A0 (Unidades : Kg/mm2) Considerando una probeta cilíndrica - Probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias.

Ao =

- Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: el alargamiento final Lf y el diámetro final Df, con el que se obtiene el área final Af. Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA (estricción) y porcentaje de alargamiento entre marcas %∆ L (deformación): % RA = x 100 % ∆ L = x 100. Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad es el concepto contrario de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil.

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El área bajo la curva fuerza (F) - desplazamiento (∆L) representa la cantidad de energía que la probeta alcanzó a resistir. A mayor energía, el material es más tenaz. Gráfico Esfuerzo-Deformación de un acero.

Los diagramas esfuerzo-deformación de un mismo material pueden producir resultados diferentes de acuerdo con la temperatura de la probeta y la velocidad de carga. Sin embargo, es posible distinguir algunas características comunes a los diagramas de varios grupos de materiales y dividirlos en dos amplias categorías: materiales dúctiles y materiales frágiles. Los metales maleables presentan fuertes estricciones antes de su rotura por tracción, la fundición y otras estructuras cristalinas no permiten deformaciones y la rotura es inmediata. También las estructuras fibrosas rompen bruscamente sin previo aviso. Normativa: Tracción de Aceros...........................................UNE 10002-1

Tracción de Aluminios...................................... UNE 7256-72 Por lo tanto, del ensayo de tracción se pueden obtener medidas de características como:

- Ductilidad, o posibilidad de deformarse, en hilos, sin que se rompa o astille. Cuanto más dúctil es un material, más fino es el alambre o hilo, que podrá ser estirado mediante un troquel para metales, sin riesgo de romperse.

- Fragilidad, como se ha dicho, concepto contrario a la ductilidad,

- Tenacidad, concepto que relaciona la energía aplicada con la deformación obtenida.

Sin embargo, un ensayo, también característico para la medida de la tenacidad es el ensayo de resiliencia, mediante el cual las probetas se rompen de un solo golpe y se mide la energía absorbida para producir la rotura. El ensayo Charpy permite calcular cuánta energía logra disipar una probeta al ser golpeada por un pesado péndulo en caída libre. Se mide en Julios y éstos pueden diferir fuertemente a diferentes temperaturas.

Péndulo para ensayos de resiliencia. Norma EN-10045-1.

La probeta posee un entalle estándar para facilitar el inicio de la fisura. Después de golpear la probeta, el péndulo sigue su camino alcanzando una cierta altura que depende de la cantidad de energía disipada al golpear. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este comportamiento depende de la temperatura y la composición química, obligando a realizar el ensayo con probetas a distinta temperatura, para evaluar la existencia de una "temperatura de transición dúctil-frágil".

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2.2.2. Fatiga. Capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas. Cuando se sabe que las piezas metálicas trabajarán bajo la acción de esfuerzos intermitentes, y como ampliación de los ensayos estáticos de tracción y de los dinámicos de resistencia se realizan ensayos de fatiga.

- Sirven para determinar la carga máxima que puede resistir un material durante un número indefinido de ciclos sin romperse.

- La rotura por fatiga se produce bajo la acción de cargas muy inferiores a la resistencia a la tracción de un material e inferiores a su límite elástico. Rompe sin avisar → sin deformaciones previas que lo avisen.

El ensayo consiste en hacer girar la probeta por medio de un motor, mientras se le aplica una carga conocida. La probeta queda sometida a una flexión alternada, que se traduce en que un punto cualquiera de la probeta queda sometido a un ciclo de cargas que va de tracción a compresión. Esto produce fisuras que se van propagando lentamente, reduciendo el área hasta un punto tal en que la probeta no pueda resistir la carga aplicada y se rompe.

La rotura es muy peculiar, presentando en la fractura dos zonas:

- Partes oscuras donde ha existido frotamiento de una cara contra otra → zona dónde comienza a fallar el material.

- Estructura limpia y cristalina correspondiente a la parte que rompe al final. 2.2.3. Soldabilidad.

Propiedad que tienen algunos metales por las que dos piezas de los mismos, en contacto, pueden unirse íntimamente formando un conjunto rígido. Soldadura es el procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que se han de soldar. Al enfriar, esta unión será capaz de resistir a todos los movimientos de alargamiento, torsión y doblado, sin que se produzca alteración de dicha unión con el tiempo y bajo las condiciones para las cuales se ha efectuado la soldadura, presión, temperatura, etc. La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías:

- Soldadura por presión. Se realiza sin la aportación de otro material mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor. Es el procedimiento de soldadura de fragua, practicado durante siglos por herreros y artesanos en el cual los metales se calientan en un horno y se unen a golpes de martillo.

- Soldadura por fusión. Realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de otro metal.

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En cuanto a la utilización de metal de aportación se distingue entre:

- Soldadura ordinaria o con aportación. Se añade un metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas base, por lo que realmente éstas no participan por fusión en la soldadura.

- Soldadura autógena. Se realiza sin añadir ningún material. Según la temperatura de fusión del metal de aportación empleado:

- Soldadura blanda. Utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es menor a 450 ºC.

- Soldadura dura. Utiliza metales con temperaturas de fusión superiores. El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza y de las instalaciones disponibles. 2.2.3.1. Algunas observaciones sobre los procesos de soldadura. En una soldadura con aportación, para conseguir la unión mediante la fusión de la aleación, hay que conseguir que cuando ésta licue, fluya mojando al metal de tal forma que lo cubra completamente. Esta adherencia depende de la limpieza que haya entre la capa externa del metal y la parte de la aleación fundida que cubre a éste. Para obtener una superficie limpia del metal se pueden emplear fundamentalmente dos métodos:

- La limpieza mecánica. Con cepillos o estropajos metálicos, mediante fricción, se eliminan las impurezas y el óxido de metal de la superficie, dejando a éste libre de cualquier impedimento para que la aleación funda libremente sobre él. Durante este proceso se raya ligeramente la superficie, produciendo surcos microscópicos, lo cual aumenta el área de contacto favoreciendo la adhesión de la aleación sobre el metal.

- La limpieza química consiste en productos químicos a base de ácidos o productos que reaccionan con el óxido del metal, eliminándolo de la superficie del mismo

¿Qué función tiene el decapante o flux durante el calentamiento? La superficie del metal limpia de impurezas, óxido o residuos, hay que protegerla para que no se forme un nuevo óxido durante el calentamiento. Se aplica un decapante o “flux” que impide la formación del óxido durante el calentamiento y, por consiguiente, hace que las superficies estén limpias durante todo el proceso de la soldadura.¿Por qué hay que evitar el sobrecalentamiento? Es importante no permitir que durante el proceso de la soldadura haya “sobrecalentamiento” que origine la destrucción del decapante o flux, por lo que éste no podría disolver los óxidos que se formasen durante el calentamiento y seguidamente eliminarlos. También puede ocurrir que el metal pierda alguna de las características durante el proceso de soldadura (el cobre pierde sus propiedades mecánicas sí es sobrecalentado). Para evitar este “sobrecalentamiento” es aconsejable comprobar continuamente si se ha alcanzado la temperatura de fusión de la aleación, acercando la misma a la zona caliente a unir, o bien, utilizar una mezcla de decapante y aleación en polvo. 2.2.3.2. Soldadura ordinaria o de aleación. Es el método utilizado para unir metales con aportación de aleaciones metálicas que se funden. Se suele diferenciar entre soldaduras duras y blandas, según el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada.

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Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto. En las soldaduras duras se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latonsoldadura). Para aplicar este tipo de soldadura primeramente se limpian las superficies de los metales (con medios mecánicos) y se recubren, por lo general, con una capa de resina o bórax. Esta limpieza química ayuda a eliminar el óxido de los metales. Posteriormente se calientan las superficies con un soldador o soplete, y cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación se aplica éste, que corre libremente y se endurece cuando se enfría. 2.2.3.3. Soldadura por fusión o autógena. Este tipo agrupa muchos procedimientos de soldadura en los que tiene lugar una fusión entre los metales a unir, con o sin la aportación de un metal, por lo general sin aplicar presión y a temperaturas superiores a las que se trabaja en las soldaduras ordinarias. Existen diferentes procedimientos: - Soldadura por gas.

La soldadura por gas o con soplete utiliza el calor de la combustión de un gas, que se aplica a las superficies de las piezas y a la varilla de metal de aportación. Este sistema tiene la ventaja de ser portátil ya que no necesita conectarse a la corriente eléctrica. Según la mezcla gaseosa utilizada se distingue entre soldadura oxiacetilénica (oxígeno/acetileno) y oxihídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras.

- Soldadura por arco.

Consiste en crear un arco eléctrico entre uno o varios electrodos aplicados a la pieza, generando el calor suficiente para fundir el metal. Es rápida debido a la alta concentración de calor que se genera. En algunos casos se utilizan electrodos fusibles (metales de aportación), en forma de varillas recubiertas de fundente o desnudas. Uno de los principales problemas en soldadura, es el comportamiento de los metales ante la combinación de los agentes atmosféricos y los cambios en su temperatura. Por esta razón, a veces su utiliza la atmósfera de un gas para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Según la naturaleza del gas utilizado se distingue entre: Soldadura MIG: Soldadura de metales con gas de protección inerte (argón y Helio). Este procedimiento se usa para la soldadura de aleaciones de cobre, aluminio, y otras aleaciones sensibles a la oxidación... Soldadura MAG: Soldadura de metales con un gas de protección activo (dióxido de carbono). Se usa básicamente para la soldadura de los aceros al carbono, aceros débilmente aleados y aceros inoxidables. Otros tipos comunes de soldadura por arco son: Soldadura TIG: Soldadura con Tungsteno y gas inerte. En el seno de un gas de protección se establece un arco eléctrico entre un electrodo infusible de tungsteno y la pieza a soldar. Este proceso se utiliza cuando se requiere una soldadura de elevadas características, para la soldadura de aparatos de presión, tuberías, contenedores alimentarios, etc.

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Soldadura por Arco Eléctrico PLASMA: Es una evolución del proceso de soldadura TIG. Permite la unión de mayores espesores de metal, sin preparación de bordes y con las mismas prestaciones de calidad. Sus principales diferencias con el procedimiento TIG son: la fuerte constricción del arco eléctrico (alta densidad energética) y el uso de dos gases. Es un procedimiento de alto rendimiento utilizado, principalmente, para soldar aceros inoxidables con fuertes espesores en la construcción de tanques, recipientes y tuberías.

- Soldadura por arco con electrodo recubierto.

En este tipo de soldadura el electrodo metálico, que es conductor de electricidad, está recubierto de fundente y conectado a la fuente de corriente. El metal a soldar está conectado al otro borne de la fuente eléctrica. Al tocar con la punta del electrodo la pieza de metal se forma el arco eléctrico. El intenso calor del arco funde las dos partes a unir y la punta del electrodo, que constituye el metal de aportación. Este procedimiento, desarrollado a principios del siglo XX, se utiliza sobre todo para soldar acero.

- Soldadura por arco con fundente en polvo.

Este procedimiento, en vez de utilizar un gas o el recubrimiento fundente del electrodo para proteger la unión del aire, usa un baño de material fundente en polvo donde se sumergen las piezas a soldar.

- Soldadura aluminotérmica.

El calor necesario para este tipo de soldadura se obtiene de la reacción química de una mezcla de óxido de hierro con partículas de aluminio muy finas. El metal líquido resultante constituye el metal de aportación. Se emplea para soldar roturas y cortes en piezas pesadas de hierro y acero.

2.2.3.4. Soldadura por presión. Este método agrupa todos los procesos de soldadura en los que se aplica presión sin aportación de metales para realizar la unión. Algunos procedimientos coinciden con los de fusión, como la soldadura con gases por presión, donde se calientan las piezas con una llama, pero difieren en que la unión se hace por presión y sin añadir ningún metal. El proceso más utilizado es el de soldadura por resistencia; otros son la soldadura por fragua, la soldadura por fricción y otros métodos más recientes como la soldadura por ultrasonidos. - Soldadura por resistencia.

Este tipo de soldadura se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y funde los metales. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, y se adapta muy bien a la automatización.

2.3. Físico – químicas. Los metales tienen valencias positivas en la mayoría de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. También tienden a formar óxidos básicos. Por el contrario, elementos no metálicos como el nitrógeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayoría de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar óxidos ácidos.

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Los metales tienen energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones). 2.4.1. Oxidación y reducción. Cuando una sustancia se combina con el oxigeno se dice que se oxida; la reducción ocurre cuando se retira el oxigeno de la sustancia. Existe, sin embargo, un sentido más general en el que es posible utilizar estos elementos. Se dice que existe oxidación de un elemento cuando hay un aumento en su estado de valencia. Fe + 1/2O2 = FeO ; varía de Fe0 a FeII Donde el hierro y el oxigeno combinados se podrían representar como: Fe = Fe2+ + 2e O2- = 1/2O2 + 2e Por lo que se deduce que si el hierro al aumentar de valencia se oxida, el oxigeno, a su vez, se reduce cuando provoca la oxidación. Podríamos decir que una oxidación libera electrones, mientras que la reducción los consume. 2.4.2. La corrosión La corrosión metálica es el desgaste superficial que sucede cuando los metales se exponen a ambientes reactivos. Se originan en dichas superficies unos compuestos químicos similares a las rocas metalíferas que se encuentran en la corteza terrestre. Es decir, las reacciones de corrosión ocasionan que los metales regresen a sus menas originales.

2.4.2.1. Fundamentos de la corrosión Es un proceso ELECTRO-QUÍMICO, donde se suceden reacciones de oxidación y reducción, estableciéndose un intercambio de electrones, y consecuentemente el paso de una corriente eléctrica de componente continua entre un ánodo y un cátodo, a través de un medio conductor, como en una pila galvánica. Para entender el proceso de corrosión metálico, y por lo tanto la causa del par galvánico se aclaran los siguientes conceptos: Electrolitos. Son soluciones conductoras de electricidad produciéndose una disociación (se separan en dos iones) de moléculas del cuerpo disuelto.

Ejemplo: Cl Na → Na+ y Cl-.

Si en esta solución se introducen dos electrodos se formará un campo eléctrico. Si un cuerpo sólido se introduce en un líquido, sus moléculas tienden a pasar al líquido. Este proceso continúa hasta que exista equilibrio entre las moléculas del sólido que pasan al líquido y las del líquido que pasan al sólido. EQUILIBRIO → TENSIÓN DE DISOLUCIÓN = PRESIÓN OSMÓTICA

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En el caso de los metales, pasan al líquido parte de los componentes de su red cristalina → pierde iones + → queda cargado – .

Si el líquido en el que se introduce un metal contiene electrolitos del mismo metal, pueden ocurrir tres casos:

Disolución con alto contenido de M+. Los electrolitos pasan al metal.

Tensión de disolución igual a la presión osmótica. Equilibrio.

Tensión de disolución mayor que la presión osmótica. Solución baja en M+. El metal cede iones.

Puede ocurrir que dos metales estén en contacto y exista además un líquido con un electrolito. En ese caso se produce un par galvánico que lleva aparejada una fuerte corrosión (una importante cantidad de iones de uno de ellos se separan de un metal depositándose en el otro). Un ejemplo importante son las instalaciones de fontanería en las que se mezcla hierro y cobre (el hierro pierde iones y por lo tanto masa, que se deposita en el cobre. Lo mismo ocurre con el zinc, que pierde iones en contacto con el hierro).

2.4.2.2. Tipos de corrosión. Puede ser de varios tipos: Corrosión atmosférica: El metal está alternativamente mojado y seco, sometido a la luz

del sol, variabilidad del tiempo y a la presencia de oxígeno. Corrosión bajo el agua: Proceso casi inverso al anterior, donde el oxígeno necesario

queda limitado en cantidad al obtenerse del aire. Corrosión por suelo: Añade elementos químicos que influyen, como las sales solubles. Corrosión química: Producida artificialmente por ácidos, bases, soluciones

específicas...

2.4.2.3. Protección contra la corrosión. Las principales técnicas utilizadas se pueden clasificar en dos grupos: protecciones pasivas (basadas en un control químico) y protecciones catódicas (basadas en el control eléctrico). a). Protecciones pasivas.

Se entiende por protección pasiva la que implica una separación eléctrica entre ánodos y cátodos de las pilas de corrosión. Los sistemas más empleados se basan en el aislamiento de los elementos constructivos a proteger mediante materiales dieléctricos (pinturas, recubrimientos plásticos, etc), evitándoles entrar en contacto con el medio conductor (agua, suelo, aire húmedo), o protegiéndolo mediante un recubrimiento con otro metal más resistente a la corrosión.

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Los procedimientos de aplicación son de suma importancia en cuanto a la eficacia de la protección contra la corrosión, pues tanto el espesor, porosidad, como la naturaleza misma de las capas obtenidas son función del procedimiento de aplicación.

Procedimientos de aplicación

Inmersión en un metal.

Después de una preparación superficial, las piezas a proteger se sumergen en un baño de un metal en fusión. Se utiliza habitualmente para los recubrimientos de cinc (galvanización en caliente), aluminio (aluminizado), estaño y plomo.

Metalización por proyección con pistola.

Consiste en proyectar sobre la superficie del metal, (preparada por chorreado con arena o granallado), otro metal en estado de fusión por medio de una pistola.

El espesor del recubrimiento puede variar según la naturaleza del metal proyectado y el resultado que se espera obtener. La mayoría de los metales o aleaciones pueden aplicarse de esta manera: zinc, aluminio, acero inoxidable, estaño, plomo, níquel, cobre, etc.

Electrólisis.

Las piezas a tratar se sumergen en soluciones que contienen sales de los metales a depositar. Bajo la acción de la corriente eléctrica proporcionada por el generador, el metal a proteger se recubre del metal contenido en el baño. Los metales corrientemente depositados por vía electroquímica son: cromo, cobre, níquel, cinc, cadmio y estaño.

Tratamientos termoquímicos de difusión.

También conocidos como cementación, consisten en colocar las piezas de acero a tratar en una mezcla de polvo metálico y de enlazante (cemento) en un recinto a alta temperatura. El metal protector (recubrimiento) se difunde superficialmente en el metal base y forma una capa eficaz contra la corrosión. Los metales corrientemente aplicados por este método son el zinc (sherardización) y el aluminio.

Placado.

Después de un tratamiento superficial especial, la lámina del metal para aplicar y el metal base se someten a un proceso de colaminación en caliente, obteniéndose al final lámina de acero recubierta del metal aplicado. Este proceso puede efectuarse sobre una o las dos caras de la lámina del acero. El acero inoxidable, níquel y el cobre se aplican comúnmente por esta técnica.

b). Protecciones catódicas. La protección se basa en la generación de una corriente externa que aplicada en la superficie del elemento a proteger, elimina la tendencia a diluirse de los iones metálicos de éste. La protección catódica requiere una fuente de corriente continua y un electrodo auxiliar o ánodo por donde se inyecta la corriente al medio donde se encuentra la estructura a proteger. Es el complemento más eficaz para la protección de objetos metálicos en ambientes de riesgo importante de corrosión (aunque estén recubiertos con protecciones pasivas):

- Tanques y tuberías enterradas o sumergidas. - Estructuras de hormigón armado con ataque por corrosión exterior, tanto enterradas,

sumergidas o aéreas, como en puentes, muelles, edificios, etc. - Elementos enterrados de sistemas eléctricos, como puestas a tierra, etc. En función del tipo de fuente de la corriente continua usada para la protección se pueden distinguir distintos sistemas:

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Corriente impresa

Fundamentos

Consiste en obtener la corriente eléctrica de protección, a partir de una fuente externa de energía eléctrica, fotovoltaica o eólica. Una instalación de protección por corriente impresa consta de:

- Una unidad central de potencia. - Un lecho de ánodos dispersor de la corriente en el medio conductor (suelo, agua). - Unos conductores de unión para polo positivo del rectificador hasta el lecho de ánodos,

y desde el polo negativo hasta los elementos a proteger.

Las unidades centrales de potencia están preparadas para regular la corriente o el voltaje de salida. De esta forma, existen dos sistemas diferentes:

- Con regulación manual de la salida. - Con regulación automática y manual de la corriente y tensión de salida, de acuerdo a

valores preestablecidos de potencial natural, que son leídos a través de sondas.

Tipos de ánodos

- Chatarra de hierro: Aconsejable en terrenos de resistividad elevada. Debe rodearse de un relleno artificial constituido por carbón de coque.

- Ferrosilicio: Recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en el suelo hincado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque.

- Grafito: Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque.

- Titanio-Platinado: Especialmente indicado para instalaciones de agua de mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo.

Ventajas

- Se pueden obtener tensiones altas, para proteger grandes superficies. - Pueden controlarse las prestaciones, ajustando la tensión o corriente de salida. - Se puede automatizar y controlar su funcionamiento. - Permiten un mayor control y seguimiento de la protección.

Desventajas

- Se necesita de una fuente de energía externa. - La posibilidad de sobreprotección, y los daños que ésta pueda ocasionar, cuando el

sistema está mal ajustado. - Es difícil obtener una distribución uniforme en elementos de formas complejas. - Corrosión acelerada si la conexión al elemento a proteger se destruye.

Aplicaciones prácticas

Protección catódica de depósitos de agua dulce. Los depósitos de agua potable, tanto industriales como domésticos, también se pueden proteger de la corrosión mediante protección catódica.

Protección catódica de tuberías enterradas. Todas las tuberías enterradas que se utilizan para transportar agua o petróleo están protegidos por lo general mediante tratamiento catódico, además de determinados revestimientos.

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Ánodos de sacrificio

Fundamentos

Cuando dos metales humedecidos se ponen en contacto, forman una pila electroquímica. El metal químicamente más activo hace de polo negativo (ánodo) y el menos activo, de polo positivo (cátodo).

Como consecuencia, el metal más activo se corroe más rápidamente, protegiendo así al menos activo.

Este tipo de protección se llama protección anódica y el metal que hace de ánodo se llama metal de sacrificio. Por ejem: acero galvanizado (hierro recubierto de una capa de cinc). Aunque se ralle y se deteriore, al ser el cinc más activo que el hierro y se oxida más rápidamente, actúa de metal de sacrificio y protege al hierro de la corrosión.

Tipos de ánodos

Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potencias (serie electroquímica o serie galvánica).

Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la protección catódica son Magnesio, Aluminio y Zinc.

Ventajas

Funcionan independientemente de una fuente de energía eléctrica. Su instalación es simple. Es fácil obtener distribuciones uniformes de potencial en una estructura.

Desventajas

Sólo se pueden emplear en medios de bajas resistividades. Se necesitan grandes cantidades de ánodos para proteger grandes superficies. En instalaciones enterradas, la sustitución supone elevados costes de obra.

b). Comparación de los sistemas.

ANODOS GALVANICOS

CORRIENTE IMPRESA

- No requieren potencia externa. - Voltaje de aplicación fijo. - Amperaje limitado. - Útil en medios de baja resistividad. - La interferencia con estructuras enterradas es

prácticamente nula. - Sólo se los utiliza hasta un valor límite de

resistividad eléctrica hasta 5000 ohm-cm. - Mantenimiento simple.

- Requiere potencia externa. - Voltaje de aplicación variable. - Amperaje variable. - Aplicables en cualquier medio. - Es necesario analizar la posibilidad de

interferencia. - Sirve para áreas grandes. - Mantenimiento no simple. - Resistividad eléctrica ilimitada. Costo alto de

instalación

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3. PROCESOS DE OBTENCION, ELABORACION Y TRATAMIENTOS. 3.1. Minerales. Mena y ganga Los Metales se obtienen de la Naturaleza generalmente en forma de Minerales (Carbonatos, Sulfuros y Óxidos) con excepción de algunos Metales que no se encuentran combinados (por ejemplo: Platino).

Los Procesos Metalúrgicos para la Obtención de Metales son los siguientes: - Tratamiento Preliminar: Concentración y eliminación de Impurezas. - Reducción: Transformación del Metal combinado a Metal Libre. - Refino: Purificación y/o adición de sustancias para obtener ciertas propiedades en el

producto final 3.2. Procedimientos generales de obtención

3.2.1. Concentración del mineral.

Proceso por el cual se eliminan impurezas o materiales no adecuados para seleccionar el mineral. Mena: Parte apropiada de un mineral metálico. Ganga: Desperdicio del mineral, una vez extraída la mena del mismo. Una primera concentración puede ser a mano, seleccionando el mineral bruto que pasa por una cinta. En minerales con gran cantidad de barro, arcilla, arena… se realiza un lavado previo. La concentración puede ser efectuada por diferentes métodos:

- Por atracción magnética (como por ejemplo el mineral de hierro que contiene óxido de hierro magnético).

- Flotación. Se basa en la diferencia de densidades y en el mojado selectivo. El uso de

una mezcla de flotación (formada por aceite y un surfactante) es efectuado para cada aplicación hasta que el componente deseado (o no deseado) se ha "humedecido" por la mezcla de flotación mientras que los otros componentes se "humedecen" por el agua. La mezcla de flotación y el mineral de interés son agitados con agua, de tal manera que una parte del material flota y otra parte se sedimenta para efectuar una primera separación del material no deseado al remover el material flotante; la porción que es "humedecida" por el agua permanece en la misma.

Celdas de flotación. Son espacios cerrados donde se realiza la concentración del metal mediante el burbujeo de aire en una solución. Se utiliza en metales como el cobre, cuyas partículas son hidrofóbicas y se adhieren a las burbujas de aire, subiendo a la superficie desde donde rebasan a canaletas que se encuentran a los costados.

- Peletización es utilizar presión con/sin, adición de conglomerantes para Ø muy finos y

posteriormente sinterizar a 1200ºC aproximadamente.

METALES

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3.2.1. Reducción. Los metales frecuentemente se encuentran en la naturaleza en forma de óxidos, sulfuros, carbonatos, sulfatos y cloruros. Se denomina proceso de reducción a la transformación del Metal combinado en Metal Libre.

3.2.1.1. Termometalurgia: Procesos de obtención de metales mediante el uso de altas temperaturas y de las reacciones que así ocurren. Las mayores cantidades de metales se producen por operaciones de fusión, es decir, reducción a altas temperaturas, en la cual el metal por lo general se recoge en estado fundido. El proceso de reducción es más fácil de efectuarse en los óxidos que en los sulfuros o carbonatos. Los sulfuros y carbonatos son convertidos primeramente en óxidos por calentamiento (proceso de tostación); posteriormente estos óxidos pueden ser reducidos por el uso de hidrógeno, carbón, monóxido de carbono, por metales más activos o por electricidad. Asociados a estos procesos térmicos aparecen otros materiales:

Combustibles.

Pueden ser de varios tipos: Gaseosos: Butano, propano, acetileno, hidrógeno… Líquidos: Gasolina, keroseno, gas-oil, fuel-oil, aceites vegetales… Sólidos: Carbones, cok.

Cok o coque. Es el residuo obtenido por la eliminación total o casi total de las materias volátiles de un combustible sólido o líquido. Normalmente se obtiene de carbones bituminosos.

El cok de fundición es duro, sólido, resistente a la abrasión, brillante y en su composición debe cumplir: azufre < 1%, cenizas > 13%.

Fundentes.

Su misión es hacer fusible la ganga del mineral y las cenizas del combustible para formar una escoria líquida. La naturaleza del fundente dependerá del tipo de ganga.

- Ganga arcillosa: fundente carbonato de cal. - Ganga siliciosa: Fundente arcilla. - Ganga calcárea: Fundente arcilla.

A veces se mezclan minerales de ganga arcillosa con los de ganga calcárea y evitar así el uso de fundentes. También existen fundentes neutros que se añaden para fluidificar las escorias (espato-fluor).

Refractarios.

Se emplean en revestimientos de hornos y en su construcción. Deben cumplir:

- Aptitud para resistir y evitar pérdidas de calor. - Aptitud para soportar tº >1500ºC, manteniendo sus propiedades físicas y químicas. - Dureza para resistir la abrasión sin desconcharse. - Bajo coeficiente de dilatación y de contracción. - Ser inertes a las reacciones químicas que se verifiquen en su presencia.

Se utilizan como materiales refractarios determinadas arcillas (silicatos de aluminio anhidro), cuarcitas, grafito, cromita… El carbono es la sustancia más refractaria que se conoce y se presenta como grafito, cok, carborundo (carbono siliciado. SiC) etc.

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Estos procesos se realizan aplicando calor en hornos: - Alto Horno. Utilizado principalmente para la reducción del mineral de hierro para obtener

arrabio. Por el tragante (parte superior del horno) se cargan por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque.

La inyección de aire precalentado a 1.000 ºC, aproximadamente, facilita la combustión del coque, generando elevadas temperaturas y gases reductores que actúan sobre el mineral y los fundentes.

- Horno de hogar abierto o crisol. Se le denomina de esta manera porque contiene en el

hogar (fondo) una especie de piscina larga y poco profunda (6m de ancho, por 15 m de largo, por 1 m de profundidad, aproximadamente).

El horno se carga con los concentrados de minerales metálicos y los fundentes. Se emplea aire precalentado, combustible líquido y gas para la combustión. Largas lenguas de fuego pasan sobre los materiales, fundiéndolos, a la vez que se quema (o se oxida) el exceso de carbono y otras impurezas como el fósforo, silicio y manganeso. El proceso puede acelerarse introduciendo tubos refrigerados por agua (lanzas) que aumentan el flujo de oxígeno sobre la carga.

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- Horno de oxigeno básico. Es un horno en forma de pera que se rellena con los minerales

metálicos (parte en estado frío y parte fundidos). En su interior se introduce una lanza de oxígeno refrigerada por agua y se fuerza sobre ella un flujo de oxígeno puro a alta velocidad durante 20 minutos. Este actúa como fuente de calor y para la oxidación de las impurezas.

Tan pronto como el chorro de oxígeno comienza, se agregan los materiales fundentes. La reacción química resultante desarrolla una temperatura aproximada de 1.650º C. El oxígeno se combina con el exceso de carbono acabando como gas y se combina también con las impurezas para quemarlas rápidamente. Su residuo es absorbido por la capa flotante de escoria.

Después de haberse completado la inyección de oxígeno, se analiza la composición química de diversas muestras de la masa fundida. Cuando la composición es correcta, el horno se inclina para verter el metal fundido en una olla de colada.

- Horno de arco eléctrico. Es el más

versátil de todos los hornos. No solamente puede proporcionar altas temperaturas, hasta 1.930ºC, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto grado de precisión.

Debido a que no se emplea combustible alguno, no se introduce ningún tipo de impurezas. El resultado es un metal más limpio. Consecuentemente, puede producir todo tipo de metales y aleaciones.

Al aplicarse la corriente eléctrica, la formación del arco entre los electrodos gigantes produce un calor intenso. Cuando la carga se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno las cantidades medidas de los elementos de aleación requeridos.

La masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impurezas y que los elementos de aleación se mezclen completamente. Cuando la composición química de la masa fundida cumple con las especificaciones, el horno se inclina para verter el metal fundido dentro de una olla de colada.

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3.2.1.2. Hidrometalurgia.

Procesos de obtención de metales en fase acuosa. Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva ( disolución ) de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperación de la solución por diferentes métodos. El nombre de hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas como agente de disolución. - Lixiviación. Operación que consiste en hacer pasar un líquido, agua, alcohol, etc., a través

de varias capas de una sustancia pulverizada para obtener los principios solubles de estas sustancias.

En hidrometalurgia se utiliza la propiedad por la cual los minerales oxidados son fácilmente atacables por los ácidos. Hay tres principales etapas de los procesos hidrometalúrgicos : a. Disolución del componente deseado presente en la fase sólida. b. Concentración y/o purificación de la solución obtenida. c. Precipitación del metal deseado o sus compuestos. Los reactivos químicos empleados (agentes lixiviantes) deben reunir diferentes propiedades para poder usarse, por ejemplo : no deben ser muy caros, deben ser fácilmente recuperables y deben ser bastante selectivos para disolver determinados compuestos.

La hidro-electrometalurgia comprende el conjunto de procesos de lixiviación y precipitación por medio de electrólisis, donde los procesos electroquímicos son precedidos por los procesos hidrometalúrgicos.

3.2.1.3. Electrometalurgia. Procesos mediante los cuales se depositan metales sobre otra superficie metálica por medio de la aplicación de corriente eléctrica en un medio electrolítico. Un proceso electrolítico consta de una celda electrolítica, la cual esta formada por: - Una solución de un electrolito. - Dos electrodos (ánodo y cátodo). - Una fuente de corriente directa. Los electrodos en algunos casos son sustancias químicamente inertes (generalmente platino o grafito) para que no reaccionen con los iones en solución o con las sustancias que se liberan en los electrodos. Una batería eléctrica suministra en forma continua electrones al electrodo cargado negativamente (el cátodo) y a la vez recibe continuamente electrones del electrodo cargado positivamente (ánodo). Los iones con carga positiva, son atraídos hacia el ánodo donde liberan su exceso de electrones y se descargan. El cátodo es la terminal en la que tiene lugar la reducción y el ánodo es la terminal en que tiene lugar la oxidación.

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En esta categoría se encuentran los procesos de refinación electrolítica, electro-obtención y la amplia gama de procesos de recubrimiento metálico electrolítico bajo el nombre genérico de galvanotecnia. Muchos metales como el cobre, la plata y el oro se refinan mediante procesos electrolíticos; uno de los procesos electrolíticos más conocidos es el de galvanoplastia, en éste el metal se deposita en forma de una película delgada y lustrosa sobre la base, normalmente de un metal más barato, protegiendo de esta manera al metal base contra la corrosión y embelleciéndolo al mismo tiempo. 3.2.3. Procedimientos de afino Después de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricación, los metales se someten a procesos para aumentar su pureza y homogeneidad, o bien, para obtener aleaciones más precisas. - Proceso de vacío (desgasificación). La eliminación de los gases (oxígeno, hidrógeno y

nitrógeno) en el metal derretido que fueron absorbidos o formados durante el proceso de fabricación, se lleva a cabo exponiéndolo al vacío. La presión enormemente reducida sobre la superficie del líquido permite que los gases escapen.

Si los gases no se remueven antes que el metal solidifique, su presencia o sus reacciones con otros elementos en producto final puede producir defectos tales como: inclusiones (partículas sólidas de óxido), sopladuras (bolsas de gas), descascarillamiento (grietas internas) y fragilidad (pérdida de ductibilidad).

DESGASIFICACION POR FLUJO

En este proceso, el metal fundido se vierte desde la olla de colada dentro de una lingotera, la cual está completamente encerrada en una cámara de vacío. Mientras, el flujo de metal fundido cae dentro del vacío, se separa en gotitas. Debido a la reducida presión sobre el líquido, los gases disueltos revientan y se extraen fuera de la cámara por medio de una bomba de vacío.

Libre ya de gases en la lingotera, éste se solidifica en un metal de alta pureza.

DESGASIFICACION EN LA OLLA DE COLADA.

En este proceso, el metal derretido se desgasifica en la olla de colada. Se hace descender un recipiente de vacío calentado de modo que su boquilla de absorción quede por debajo del nivel líquido del metal fundido.

La presión atmosférica impulsa al metal fundido hacia arriba dentro de la cámara de vacío, en donde los gases revientan y se extraen mediante la bomba de vacío. La elevación del recipiente de vacío permite que el metal fundido fluya de vuelta, por la fuerza de gravedad, dentro de la olla de colada. Este ciclo se repite varias veces hasta que la totalidad del material fundido en la olla se ha desgasificado.

3.3. Productos obtenidos. - Fundición en arena. Es el modelado de un metal "vertiendo" metal fundido en un molde. La arena es un material especialmente bueno para hacer moldes. Puede resistir a temperaturas muy altas y se puede moldear en formas complejas. Entre los metales de fundición más corrientes están el hierro colado, acero, aleaciones de aluminio y latón. Los bloques del motor de automóviles, soportes para maquinaria pesada, tapas de registro... son ejemplos de productos fundidos en arena. - Fundición a presión. El metal fundido es forzado a entrar en la cavidad que hay entre los troqueles a una presión elevada. Después de que se ha inyectado el metal, la presión se mantiene mientras el metal se solidifica. Entonces los portatroqueles se abren y la pieza fundida es expulsada automáticamente. La fundición a presión se limita a metales no ferrosos cuyas temperaturas de fusión no dañan los troqueles.

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4. ALEACIONES. 4.1. Conceptos básicos. Antes de estudiar los distintos metales interesa diferenciar: 4.1.1. Fase. Es aquella parte o región de un material que es distinta a otra región en estructura y/o composición.

Ejemplos: - Agua y hielo: Estas dos fases pueden coexistir, y aunque tienen una misma composición, el hielo es un sólido cristalino con red hexagonal, mientras que el agua es líquida.

- Plástico reforzado con fibra de vidrio - Hormigón reforzado con fibras (de acero, polipropileno, u otras). Las dos fases de un material dado presentan diferencias bien claras tanto en composición como en estructura. Frontera de Fase: Representa una DISCONTINUIDAD en la estructura y/o composición de un material. Están representadas por las líneas que dividen cada sector del diagrama de fase. 4.1.2. Mezcla. Material con más de una fase. Los componentes se mezclan pero ninguno se disuelve en el otro. - Contienen más de una estructura (patrón estructural) Ej: arena y agua. - Las propiedades resultantes no corresponden a las de las fases componentes individuales

Ej. hormigón armado 4.1.3. Combinación química. Intervienen reacciones atómicas, formándose un compuesto de propiedades distintas a las de sus componentes. (Metal + Oxígeno = Oxido metálico). 4.1.4. Solución. Mezcla que llega a la interpolación molecular, (Agua + sal). Puede ser sólida o líquida. También se puede definir como una sola fase con más de un componente, en la que los componentes se unen formando uno nuevo. En una solución puede ocurrir cualquiera de los siguientes casos: - Un átomo puede ser substituido por otro, en sitios de la red pertenecientes a la estructura

de la fase. - Los átomos pueden colocarse en intersticios de la estructura. - El soluto no modifica la estructura del solvente. Las soluciones tienen propiedades diferentes a las de los materiales solutos.

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Soluciones y solubilidad. Cuando se empiezan a combinar materiales distintos -como al agregar elementos de aleación a un metal-, se producen soluciones. Es importante conocer la cantidad de cada material que se puede combinar sin producir una fase adicional, es decir, la solubilidad de un material en otro.

Solubilidad ilimitada:

Se mezclan en un recipiente agua y alcohol. Cada uno de estos componentes, por separado son una fase distinta. Al uno en otro y revolver, solamente se producirá una fase. El recipiente contendrá una solución de agua y alcohol, con estructura, propiedades y composición únicas. El agua y el alcohol son solubles entre sí. Tienen una solubilidad ilimitada, e independientemente de la relación de cada uno de ellos, al mezclarlos sólo se produce una fase. De igual forma, si se mezcla cualquier cantidad de cobre líquido y de níquel líquido, sólo se obtendrá una sola fase líquida. La aleación de líquido tendrá la misma composición, propiedades y estructura en todas partes, porque ambos componentes tienen solubilidad líquida ilimitada.

Si la aleación líquida cobre-níquel se solidifica y se enfría a temperatura ambiente, sólo se produce una fase sólida. Después de la solidificación, los átomos de cobre y de níquel no se separan, sino que se sitúan de manera aleatoria en los puntos de la red. En el interior de la fase sólida, la estructura, propiedades y composición son uniformes y no existe interfase alguna entre los átomos de cobre y de níquel. Por tanto, el cobre y el níquel también tienen solubilidad sólida ilimitada. La fase sólida es una solución sólida. Una solución sólida no es una mezcla. Las mezclas contienen más de un tipo de fase y sus componentes conservan sus propiedades individuales. Los componentes de una solución sólida se disuelven uno en el otro y no retienen sus características propias.

Solubilidad limitada: Cuando se agrega una pequeña cantidad de Azúcar (primera fase) a un vaso con agua (una segunda fase) y se revuelve, el Azúcar se disuelve totalmente en el agua. Se obtendrá sólo una fase: agua azucarada. Sin embargo, si al agua se le agrega demasiada Azúcar, el exceso se hundirá en el fondo del vaso. Ahora se tienen dos fases, agua saturada con azúcar, más la sólida excedente: el Azúcar tiene solubilidad limitada en el agua. Si al cobre líquido se le agrega una pequeña cantidad de zinc líquido, se producirá una sola solución líquida. Cuando dicha solución de cobre y zinc se enfría y se solidifica, da como resultado una solución sólida con los átomos de cobre y de zinc localizados de manera aleatoria en los puntos normales de la red. Sin embargo, si la solución líquida contiene más de un 30 por ciento de zinc, algunos de los átomos de zinc excedentes se combinarán con algunos de los átomos de cobre, para formar un compuesto Cu-Zn.

Ahora coexisten dos fases sólidas: una solución sólida de cobre saturado, con aproximadamente 30 % de zinc, y un compuesto Cu-Zn. La solubilidad del zinc en el cobre es limitada. La figura muestra una porción del diagrama de fases Cu-Zn ilustrando la solubilidad del zinc en el cobre a bajas temperaturas. La solubilidad aumenta al incrementarse la temperatura. En el caso extremo, pudiera no existir prácticamente nada de solubilidad entre un material y otro. Esto es cierto para el aceite y el agua, o para aleaciones de cobre y plomo.

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4.2. Aleación. Producto homogéneo de propiedades metálicas compuesto de 2 o más elementos, uno de los cuales al menos debe ser un metal , sin que haya combinación química entre ellos. También se podría definir como solución en la que uno de sus componentes es un metal.

Latón = cobre + zinc.

Bronce = cobre + estaño.

Acero = hierro + carbono.

Por medio de las aleaciones se les dan a los metales características que no poseen por si mismos:

- Mayor resistencia y dureza. - Mayor resistencia a los impactos. - Aumento de la resistencia al desgaste. - Aumento de la resistencia a la corrosión. - Mejoramiento de maquinabilidad

Existen varios tipos de aleaciones entre ellas se encuentran - Disolución sólida sustitucional : Los volúmenes atómicos de 2 elementos se parecen y

se cristalizan en un mismo sistema. - Disolución sólida con compuesto intersticial : Los pequeños átomos de uno de los

elementos se colocan entre la red de átomos del otro metal formando una aleación intersticial.

- Compuesto intermetálico : Formado por 2 elementos con punto de fusión definido y que

no cumplen con la ley de la valencia , los enlaces son entre el metálico y el covalente.

4.3. Diagramas de fases Son representaciones gráficas de las fases que están presentes en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones. Información que podemos obtener de los diagramas de fase: - Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo

condiciones de enfriamiento lento (equilibrio). - Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento (o

compuesto) en otro. - Determinar la temperatura a la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio

comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación. - Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.

METALES

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4.3.1. Diagrama de fases de sustancias puras. Una sustancia pura como el agua puede existir en las fases sólido, líquido y gas, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión. Un ejemplo típico de dos fases de una sustancia pura en equilibrio es un vaso de agua con cubos de hielo. En este caso el agua, sólida y líquida, da lugar a dos fases distintas separadas por una fase límite, la superficie de los cubos de hielo. Durante la ebullición del agua, el agua líquida y el agua vapor son dos fases en equilibrio.

En el diagrama de fases presión-temperatura (PT) del agua existe un punto triple a baja presión (4579 torr) y baja temperatura (0,0098 ºC) donde las fases sólida, líquida y gaseosa coexisten. Las fases líquida y gaseosa existen a lo largo de la línea de vaporización y las fases líquida y sólida a lo largo de la línea de congelación. Estas líneas son líneas de equilibrio entre dos fases. Diagrama de equilibrio de fases aproximado presión-temperatura (PT) para el agua pura.

Los metales en estado sólido, como anteriormente se ha explicado, tienen estructura cristalina . − El paso del estado sólido al líquido exige una gran cantidad de energía calorífica (necesaria

para romper la red cristalina). − En el estado líquido (tª > fusión) existen preagrupaciones semejantes al estado sólido que

se denominan gérmenes (agrupaciones atómicas en el seno de la masa líquida con una estructura cristalina igual a la del metal sólido o al menos compatible con sus planos cristalinos).

− El paso del proceso líquido al sólido es inverso (desprende la energía calorífica absorbida).

METAL

Curva de enfriamiento del metal en función del tiempo.

ALEACION

Curva de enfriamiento de una aleación entre dos metales (M1 + M2) en función del tiempo.

AB →Enfriamiento del metal fundido. Desprende gran cantidad de calor específico.

ts → Temperatura de solidificación. BC → Rellano de solidificación. CD → Enfriamiento del metal en estado sólido.

AB → Fase líquida. T1 → Comienza la solidificación del metal M1. BC → Intervalo de solidificación T2 → Solidificación total. CD → Enfriamiento.

METALES

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4.3.1.1. Regla de las Fases de Gibbs. Un sistema está en equilibrio cuando no se producen en él transformaciones en función del tiempo. La regla de las fases de Gibbs es una ecuación que permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema:

V= (Varianza) número de fases que pueden coexistir en el sistema elegido

C = número de componentes en el sistema (elemento, compuesto o solución) F= grados de libertad (número de variables: presión, temperatura y composición)

En metalurgia

En los metales la presión no influye, puesto que en estado líquido son incomprensibles, y por lo tanto sólo depende de la concentración y la temperatura.

4.3.2. Solubilidad Sólida Completa (Diagrama isomorfo). Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones para cualquier combinación de temperatura y composición de la aleación. Cuando en la aleación sólo están presentes dos elementos, se puede elaborar un diagrama de fases binario, en los que sólo se forma una fase sólida; los dos componentes del sistema presentan solubilidad sólida ilimitada. Si consideramos dos metales que pueden formar diferentes aleaciones en función de sus porcentajes y dibujamos sus gráficas de enfriamiento obtenemos.

Uniendo los puntos que para cada composición definen los intervalos de solidificación, obtenemos dos nuevas curvas, una superior que define la fase liquida de las diferentes aleaciones, y otra inferior, que define la fase sólida.

La curva superior limita la fase totalmente homogénea líquida

V= C-F+1 = 2-1+1= 2 Variantes.

La curva inferior limita la fase homogénea sólida

V= C-F+1= 2-1+1= 2 Variantes

La zona intermedia limita coexistencia de dos fases

V= C-F+1= 2-2+1= 1 Variante

V+F=C+2

V+F=C+1

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4.3.3. Temperaturas de líquidus y de sólidus. La curva superior en el diagrama es la temperatura de líquidus. Se debe calentar una aleación por encima de líquidus para producir una aleación totalmente líquida que pueda ser colocada para obtener un producto útil. La aleación líquida empezará a solidificarse cuando la temperatura se enfríe hasta la temperatura de líquidus. La temperatura de sólidus es la curva inferior. Una aleación de este tipo, no estará totalmente sólida hasta que el metal se enfríe por debajo de la temperatura de sólidus. Si se utiliza una aleación cobre-níquel a altas temperaturas, deberá quedar seguro que la temperatura durante el servicio permanecerá por debajo de la temperatura de sólidus, de manera que no ocurra fusión. Las aleaciones se funden y se solidifican dentro de un rango de temperatura, entre el líquidus y el sólidus. La diferencia de temperatura entre líquidus y sólidus se denomina rango de solidificación de la aleación. Dentro de este rango, coexistirán dos fases: una líquida y una sólida. El sólido es una solución de átomos de los compuestos involucrados; a las fases sólidas generalmente se les designa mediante una letra minúscula griega, como αηπλα. 4.3.3.1. Fases presentes. A menudo, en una aleación a una temperatura en particular interesa saber qué fases están presentes. Si se planea fabricar una pieza por fundición, debe quedar seguro que inicialmente todo el metal esté líquido; si se planea efectuar un tratamiento térmico de un componente, se debe procurar que durante el proceso no se forme líquido. El diagrama de fases puede ser tratado como un mapa de carreteras; si se sabe cuáles son las coordenadas, temperatura y composición de la aleación, se podrán determinar las fases presentes. 4.4. Tipos de aleaciones. Las Aleaciones suelen dividirse en dos categorías: ferrosas y no ferrosas.

- En las Aleaciones No Ferrosas intervienen metales diferentes al Hierro. Aleaciones de Aluminio Aleaciones de Magnesio Aleaciones de Cobre Aleaciones de Cobalto y Níquel Aleaciones de Titanio

- Las Aleaciones Ferrosas están basadas en el Hierro como el constituyente principal.

Aceros Simples Aceros Inoxidables Hierros Fundidos

4.4.1. Aleaciones No Ferrosas. Aleaciones de Aluminio El Aluminio es un Metal ligero, con una densidad de 2.70 g/cm3, o sea, con un tercio de la densidad del acero. Aunque las aleaciones de aluminio tienen propiedades a la tensión relativamente bajas comparadas con las del acero, su relación resistencia-peso es excelente. El Aluminio se utiliza cuando el peso es un factor importante, como ocurre en las aplicaciones aeronáuticas y de automotores.

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Aleaciones de Magnesio El Magnesio es más ligero que el Aluminio, con una densidad de 1.74 g/cm3. Aunque las Aleaciones de Magnesio no son tan resistentes como las de Aluminio, sus relaciones resistencia-peso son comparables. En consecuencia, las aleaciones de Magnesio se utilizan en aplicaciones aeroespaciales, maquinaria de alta velocidad, y equipo de transporte y manejo de materiales. Aleaciones de Cobre Las Aleaciones de Cobre son más pesadas que el Hierro pero tienen mayor resistencia a la fatiga y al desgaste abrasivo que las ligeras aleaciones de Aluminio y de Magnesio; presentan una excelente ductilidad, resistencia a la corrosión, conductividades eléctrica y térmica. Las aleaciones de Cobre son únicas en cuanto a que pueden seleccionarse para producir un valor decorativo apropiado. El Cobre puro es rojizo. Las adiciones de Zinc producen un color amarillo dorado y el Níquel un color plateado. Aleaciones de Níquel y Cobalto Las Aleaciones de Níquel y Cobalto se usan para obtener protección contra la corrosión y para lograr resistencia a la deformación a temperaturas elevadas, aprovechando sus altos puntos de fusión y elevadas resistencias mecánicas. Aleaciones de Titanio El Titanio proporciona excelente resistencia a la corrosión, alta relación resistencia-peso y propiedades favorables a temperaturas altas.

4.4.2. Aleaciones Ferrosas

Aceros Simples o de Bajo Carbono Los Aceros suelen clasificarse mediante las Euronormas y los sistemas AISI y SAE los cuales usan una cantidad de cuatro o cinco dígitos. Los dos primeros se refieren a los dos elementos de aleación más importantes y los dos o tres últimos números indican el porcentaje de Carbono. Un acero EN1040 es un Acero con 0.40 % de Carbono, sin otros elementos aleantes. Igualmente un acero EN10120 es un Acero que contiene 1.20 % de Carbono. Un acero EN 4340 es un acero aleado que contiene 0.40 % de Carbono. El 43 indica la presencia de otros elementos aleantes. Hierros Fundidos Las fundiciones o Hierros Fundidos son aleaciones Hierro-Carbono-Silicio que por lo general contienen entre 2 y 4 % de C, y entre 0.5 y 3 % de Si. Aceros Inoxidables Los Aceros Inoxidables se utilizan por su excelente resistencia a la Corrosión. Todos los verdaderos Aceros Inoxidables contienen un mínimo de 12 % de Cromo, lo que permite la formación de una delgada capa protectora de Oxido de Cromo cuando el Acero se expone al Oxígeno. Algunos contienen Níquel en una proporción menor.

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5. TRATAMIENTOS: TÉRMICOS, MECÁNICOS Y QUÍMICOS. Son procesos a los que se somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma y tamaño de sus granos o bien por transformación de sus constituyentes. El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas, dándole características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformación. Los tratamientos pueden ser mecánicos, térmicos o consistir en la aportación de algún elemento a la superficie de la pieza. 5.1. Tratamientos térmicos. Significa aplicar calor para hacer el metal más maquinable, transformándolo en más blando, más dúctil, cambiar su constitución y propiedades físicas… regulando los constituyentes y el tamaño de grano. Es un fenómeno reversible → cuando se calienta un material con el fin de trabajarlo puede dar lugar a efectos perjudiciales. Para que un tratamiento térmico sea beneficioso se tiene que controlar: Uniformidad de material: Mismo material → composición entre los límites fijados.

Homogeneidad del material → sin inclusión, grietas… Uniformidad de tratamiento: Instalación adecuada (hornos, baños…).

Calentamiento y enfriamiento en todas las direcciones: longitud, sección…

Si estas condiciones se cumplen se obtienen resultados uniformes. Normalizado.

Consiste en calentar un metal y enfriarlo lentamente.

Sirve para: - Eliminar tensiones internas. - Lograr una estructura homogénea.

Temple.

Se calienta el metal y se enfría rápidamente. En este proceso, el carbono pasa de su estado elemental o no combinado al de carbono combinado, imprimiendo dureza al metal.

Aumenta la dureza, límite elástico y resistencia a tracción. Disminuye la tenacidad y el alargamiento.

Recocido.

Se ablanda el metal para eliminar tensiones internas producidas por tratamientos mecánicos (es común recocer los alambres posteriormente al trefilado). El enfriamiento es más lento que en el temple y se obtiene mayor dureza.

Revenido.

Tratamiento térmico tª < tª crítica posterior al temple, y enfriamiento al aire o aceite.

Tiene como fin eliminar las tensiones de temple y reducir la dureza y resistencia aumentando la ductilidad y disminuyendo la fragilidad.

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5.2. Tratamientos mecánicos. Se somete al metal (en estado frío o caliente) a deformaciones para mejorar sus propiedades mecánicas y además darle formas determinadas. En los tratamientos mecánicos, la masa metálica sufre cambios de dimensiones más o menos bruscos y está sometida a tensiones unas veces uniformes y dirigidas en todos los sentidos, y otras veces en sentidos diferenciados, es decir, sus granos (y las impurezas y defectos) son deformados alargándose en el sentido de la deformación. Los tratamientos mecánicos:

- Aumentan la resistencia a la tracción, la dureza y el límite elástico. - Disminuyen el alargamiento porcentual y la tenacidad.

5.2.1. Tratamientos mecánicos en caliente

Forja. Es la operación de trabajar un metal o cambiar su forma golpeándolo con golpes secos, generalmente en caliente, por medio de un martillo u otro instrumento adecuado. Sirve para dar cohesión, reducir la fragilidad inicial debida a una estructura cristalina basta (se reduce el volumen). La forja que ha alcanzado la temperatura especificada aumenta la plasticidad del metal, y disminuye las fuerzas necesarias para trabajarlo.

Se puede realizar: - Martillo (forja a martillo o martillado).

Curvar o doblar es formar el metal en caliente o en frío de tal modo que varíe su forma primitiva recta.

Estirar es el proceso de alargar una pieza de metal en una o más direcciones, ya sea martilleándolo o prensándolo. El término significa siempre una disminución del área de la sección transversal, con el correspondiente aumento en la longitud o en anchura.

Conformar se llama el procedimiento de dar forma o contornó determinado a una pieza de metal por medio del martillado.

- Estampación. Es la formación de un componente con una barra metálica o palanquilla

entre dos medios troqueles. El metal caliente se coloca en el troquel inferior y el golpe de un martillo mecánico la fuerza a entrar en la cavidad entre el troquel superior y el inferior. Entre los metales utilizados en la forja de estampación están el acero bajo en carbono y el acero medio de carbono, el aluminio y las aleaciones de cobre.

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Laminación en caliente.

Consiste en hacer pasar una pieza entre dos cilindros que giran en sentido contrario al avance de la pieza modificando sus dimensiones y a veces la forma.

Se emplea para: - Modificar las propiedades físicas (resistencia al corte, desgaste, rayado, tenacidad). - Cuando se requiere una extremada precisión en cuanto a dimensiones. - Para obtener superficies muy lisas. - Para producir secciones complicadas y delgadas.

La laminación en caliente → semiproductos → laminación en frío → productos.

Se fabrica: chapas, láminas, tubos (con soldadura y sin soldadura) perfiles... Uso importante en las estructuras metálicas, tubos…

Laminador de Barras

Las palanquillas, después de ser recalentadas, se procesan en un laminador de barras en pasos sucesivos y se transforman en barras redondas lisas o con resaltes para hormigón, barras cuadradas; todos ellos, productos terminados ampliamente utilizados como materiales de construcción y en la manufactura de alambres, clavos, tornillos, bolas para molinos, pernos, etc.

Trefilado.

Cuando el alambre tiene que tener una sección determinada, calibrada, o pequeño Ø se aplica este sistema. Consiste en el estirado del alambre (fabricado por laminación) , haciéndole pasar por tracción a través de una hilera (especie de embudo) del diámetro requerido, recogiéndose finalmente el material en una bobina, para servirlo en rollos.

Extrusión por percusión-extrusión hacia delante.

Este proceso consiste en conseguir hacer entrar un cilindro caliente de metal en un troquel de extrusión empleando un ariete hidráulico. De esta forma se puede producir un número casi infinito de secciones transversales sólidas. Entre los productos fabricados con perfiles extraídos están: marcos de puertas y ventanas, componentes para cerraduras, cintas para cantos, etc. El mayor número de secciones producidas se fabrican con aluminio y latón.

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5.2.2. Tratamientos mecánicos en frío. Son los tratamientos realizados por debajo de la temperatura de recristalización. Pueden ser profundos o superficiales. Se consigue: - Aumento de la dureza y la resistencia a la tracción. - Se disminuye la plasticidad y tenacidad del metal. - Cambio en la estructura: deformación de granos y tensiones originadas, se dice entonces

que el metal tiene acritud (cuanto más deformación, mas dureza) - Fragilidad en el sentido contrario a la deformación (falta de homogeneidad en la

deformación iguales tensiones en las diferentes capas del metal) Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solo actúen en la dirección de la deformación Laminación en frío.

Consiste en hacer pasar una pieza “fría” entre dos cilindros que giran en sentido contrario al avance de la pieza modificando sus dimensiones y a veces la forma. Este proceso es normalmente complemento del laminado en caliente. Se suele complementar con un recocido. Laminación en frío → productos. Se fabrican por este método chapas, láminas, tubos...

Encabezamiento en frío. Es el proceso de convertir barras de metal frío o alambres en componentes "apretando" el metal contra una cavidad del troquel. El latón, el acero inoxidable, el acero bajo en carbono y el de contenido medio de carbono son los materiales más usados por lo general en este proceso. El uso más conocido de este proceso es el de la fabricación de pernos, tornillos, remaches y clavos. Laminador de roscas. Es un método de aplicar una rosca a pernos hechos a máquina producido por encabezamiento en frío. Las acanaladuras y los engranajes helicoidales son algunas de las formas que se pueden hacer formando perfiles con rodillos. Rectificado. Es el proceso de eliminación por medio del contacto autolimpiador de un material abrasivo como el carborundo. A diferencia del corte profundo con una herramienta metálica, el rectificado aplica sólo una fuerza diminuta a la pieza que se trabaja en la máquina.

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5.2.3. Mecanizado. Proceso mediante el cual la pieza obtenida por fundición, forja… se reduce a sus correctas dimensiones mediante herramientas de corte. TRABAJO CON TORNO

La rotación es la operación más básica que se lleva a cabo en un torno. La herramienta se puede mover de un lado a otro, a lo largo y en ángulo con la pieza que se trabaja en la máquina. Entre otras operaciones del torno están: taladrado y roscado El torno central es solamente adecuado para "producción de piezas distintas cada vez".

ESTAMPACIÓN

Es uno de los procedimientos de prensa más sencillo. Se usa una perforadora endurecida para acuñar el metal laminado a través de un troquel.

TROQUELADO

Es el modelado de componentes del metal laminado entre una perforadora y un troquel. Los componentes fabricados de esta forma tienen medidas muy exactas y el endurecimiento por medios mecánicos le proporcionan resistencia y rigidez.

FRESADO

El fresado es el empleo de una cortadora giratoria que da forma a la pieza metálica que se trabaja en la maquina. La pieza esta sujeta a una mesa que se puede mover con relación a la fresa.

TALADRO

Taladrar un agujero circular es una de las operaciones más corrientes de cortes de metales. La herramienta cortante suele ser una barra espiral. En industrias son corrientes las taladradoras pluricabezales.

5.3. Tratamientos químicos. 5.3.1. Cementación. Tratamiento mediante el cual se impregna superficialmente un metal con carbono a una temperatura inferior a la de su punto de fusión. Con este procedimiento se aumenta su dureza superficial sin que el metal pierda su tenacidad (el temple aumenta la dureza pero disminuye la tenacidad).

El proceso se realiza en dos etapas: una de aportación del carbono en la que es importante controlar la cantidad y penetración superficial, y otra de distribución. Después de la cementación se deben tratar térmicamente las piezas (temple sencillo, temple + revenido…). - Cementación sólida: Se rellenan cajas con materiales cementantes y piezas metálicas y

se introduce en un horno a temperatura adecuada el tiempo necesario para alcanzar la profundidad necesaria. Este proceso necesita un enfriamiento lento por lo que es difícil controlar la profundidad y homogeneidad de la cementación.

El método tradicional es usar como “cemento” carbón nuevo mezclado con carbón usado (cenizas de huesos, astas…).

2 CO = C + CO2

METALES

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- Cementación líquida o cianuración: Calentamiento del metal en un baño de cianuro sódico + (dos sales inertes: cloruro, carbonato sódico). La capa cementada contiene carbono y nitrógeno y aun siendo menos profundidad que en otros procesos posee mayor dureza. Es un método peligroso por la utilización de productos muy venenosos.

- Cementación gaseosa: Los metales pueden cementarse con gases inestables que

aporten carbono. Para ello se calientan en contacto con hidrocarburos (metano, propano, gas natural...), que se descomponen principalmente en carbono e hidrógeno

5.3.2. Nitruración. Es el proceso de endurecimiento superficial de aleaciones férreas mediante el cual se consigue la formación de una capa dura por absorción y difusión de nitrógeno, sin necesidad de tratamiento térmico alguno. - Dureza por nitruración → 1.000 ud. Vikers.

Dureza por cementación → 700 ud. Vikers.

5.3.3. Encalado. Se introduce el metal en una cuba de agua e hidróxido de cal, calentándolo con vapor de agua. Adquiere así al material una ligera capa lubricante para posteriores operaciones de trefilado, estampado... 5.3.4. Fosfatado. Consiste en introducir el metal en una cuba con agua y fosfato de cinc (calentado a partir de vapor de agua) El material adquiere una capa protectora antioxidante y lubricante para procesos posteriores más complejos (más que el encalado). 5.3.5. Decapado. Operación que consiste en limpiar la capa de óxido o calamina del hierro o acero, sumergiendo el material en una cuba de ácido sulfúrico, rebajado en agua y calentado con vapor de agua. Posteriormente, se realiza el enjuague, sumergiendo el material en una cuba de agua corriente, para eliminar los restos de ácido.

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5. EL ALUMINIO

El aluminio es tercer elemento más abundante de la tierra. Constituye aproximadamente el 8% de su corteza. Sólo el silicio y el oxígeno son más abundantes. Sólo existe en la naturaleza en combinación con otros materiales - silicatos y óxidos- muy estables, que dificultaron el desarrollo de métodos para obtener el aluminio en un estado razonablemente puro.

Como metal su uso común es muy reciente. Las primeras civilizaciones utilizaban adobes ricos en aluminio para crear cerámica y sales de aluminio para hacer medicinas y colorantes. En 1808, Sir Humphrey Davy de Gran Bretaña, estableció la existencia del aluminio y le dio su nombre. En 1821, Pierre Vertier encuentra en Provenza una piedra dura, rojiza y parecida a la arcilla, que contenia un 52% de óxido de aluminio, a la que denominó Bauxita. El aluminio no fue aislado como tal hasta 1825. El primer lingote de aluminio se presentó al mundo en 1855 en la Exposición Universal. 30 años más tarde, en 1886 simultáneamente el francés Paul Heroult y el americano Charles Martin Hall hallarían el procedimiento industrial para la obtención del aluminio a partir de la electrólisis. La presencia de este metal en la arquitectura se remonta a 1897 con la construcción de la cúpula de la iglesia de Sant Joaquino con aluminio impuro. 5.1. Propiedades.

Símbolo Al Número Atómico 13 Punto de Fusión 660,32 ºC Punto de Ebullición 2519 ºC Densidad 2,70 g/cm3 a 20 ºC Color Plateado-blanco.

- Metal muy electropositivo y extremamente reactivo. - Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de

aluminio resiste a la corrosión. Esto hace que sea inerte a los ácidos, pero no a los alcalís. - Es un metal ligero. - Es un buen conductor de electricidad, sólo superado por el cobre. - El aluminio puro tiene unas propiedades mecánicas reducidas pero sus aleaciones

consiguen puntos muy elevados. - Tiene una buena conductibidad térmica. - Es maleable y dúctil pero tiene escasa resistencia mecánica. 5.2.Minerales

Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. Los silicatos no son menas útiles, porque es extremamente difícil y caro extraer el aluminio de ellas.

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Entre estas combinaciones naturales destacan: ortosa o feldespato potásico [KAlSi3O8], albita o feldespato sódico [NaAlSi3O8], anortita o feldespato cálcico [CaAl2Si3O8], moscovita o mica de potasio [KAl2(AlSi3O10)(OH,F)2], caolín o caolinita [Al4(Si4O10)(OH)8], corindón [Al2O3] y arcillas (mezclas de productos de descomposición de silicatos de aluminio (granito, gneis, feldespatos) por acción del agua, dióxido de carbono, calor, etc).

La bauxita [Al2O3.xH2O], óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.

5.3. Obtención

El procedimiento de extracción consta de dos fases: - Extracción del óxido de aluminio puro Al2O3 (alúmina) de la bauxita.

La alúmina se obtiene a partir del método químico desarrollado por K. J. Bayer consistente en una serie de reacciones químicas desencadenadas cíclicamente que comienzan mezclando bauxita triturada con soda cáustica liquida y calentada a baja presión obteniendo así hidróxido de aluminio. Este se separa del residuo insoluble (lodo rojo) por precipitación. Por calcinación del hidróxido se obtiene la alúmina con apariencia de un polvo blanco como la sal de cocina.

- Reducción electrolítica del óxido de aluminio.

En 1886 Charles Martin Hall en los Estados Unidos y Paul L. T. Héroult en Francia descubrieron por separado y casi simultáneamente que el óxido de aluminio o alúmina (P.F. 2050ºC) se disuelve en criolita (Na3AlF) fundida (a 950ºC) en una mezcla de densidad inferior a la del aluminio, con lo que éste sedimenta, evitándose su oxidación con el oxígeno atmosférico, pudiendo ser descompuesta electrolíticamente en una cuba que actúa de cátodo con electrodos de carbón que actúan de ánodo. En el cátodo se deposita aluminio líquido, ya que el baño se encuentra a una temperatura superior a la de su punto de fusión, que cae por gravedad al fondo de la cuba electrolítica de donde se retira.

De este proceso sale, el aluminio con un 93.3 y 99.8 % de pureza. Para producir una tonelada de aluminio se requieren de cinco toneladas de bauxita para dos toneladas de alúmina con un consumo de 13000 Kw/H. El aluminio obtenido se denomina primario y no es utilizado en esta forma sino aleado con otros metales que le aumentan sus cualidades y propiedades como resistencia a la corrosión y características mecánicas y de elasticidad. Las aleaciones del aluminio se presentan en forma de tochos para extrusión, placas para laminación y lingotes para fundiciones y son materia prima para las industrias transformadoras.

El consumo energético del proceso es muy grande. Actualmente, el mineral criolita ha sido reemplazado por una mezcla de fluoruros de sodio, aluminio y calcio. Otro método más moderno es la electrólisis del AlCl3, sin fundente. El reciclado requiere menos de un 5% del consumo eléctrico gastado para obtener la misma cantidad de aluminio de la bauxita.

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5.3.1. Manufacturas del aluminio.

El proceso productivo se inicia con la fundición del aluminio primario (con una riqueza del 99.7%), aleándolo con diferentes elementos como el magnesio, silicio, cobre, manganeso, entre otros, que le proporcionan diferentes propiedades físicas y mecánicas, dependiendo de su uso final. La planta de fundición provee de materia prima a la planta de extrusión con lingotes, a la planta de laminación con placas en gran variedad de anchos y longitudes. Con el fín de asegurar la uniformidad en propiedades y composición de las placas y lingotes, estos se introducen en hornos de homogeneizado, donde se consigue una composición homogénea y la liberación de tensiones internas que puedan haberse creado durante el colado del metal. 5.3.1.1. Extrusión. El proceso de extrusión consiste en hacer pasar a una gran presión un lingote cilíndrico precalentado, por el orificio de una matriz que configura la forma del perfil de aluminio. Este perfil puede ser tubular y sólido dependiendo de la necesidad. Una vez esta barra está fría se corta en piezas más pequeñas y cada una de esta se alarga de las puntas para que queden completamente rectas. Por ser un proceso de trabajo en caliente, la mayoría de los perfiles se deben tratar térmicamente para aumentar su resistencia. 5.3.1.2. Laminación. El proceso de laminación consiste en hacer pasar una placa de aluminio a través de dos rodillos, los cuales ejercen una presión determinada que aplasta dicha placa hasta lograr el calibre deseado. De esta manera se producen láminas lisas y en rollos, discos....

5.3.1.3. Templado. Las deformaciones a que se someten los productos de aluminio durante su elaboración, ocasionan que sus propiedades mecánicas varien en relación directa a la magnitud de dichas deformaciones. Algunas aleaciones de alumino pueden aumentar o disminuir sus propiedades mecánicas mediante tratamientos térmicos, mientras que otras sólo pueden ablandarse por este medio; las primeras se denominan aleaciones tratables térmicamente, y las otras, aleaciones no tratables térmicamente. El sistema de designación de temples está basado en las secuencias de los tratamientos básicos utilizados. Posteriormente a la designación de la aleación, separada por un guión entre las dos aparecen las letras F,T,H y O.

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5.4 Acabados de superficie y estructuras Para un mejor acabado, las barras de aluminio siguen un proceso de acabado: anodizado o lacado.

5.4.1. Anodizado. El anodizado es un proceso por el que se se transforma la superficie del aluminio en óxido de aluminio. Este óxido constituye una excelente protección y ofrece una alta resistencia a la corrosión en cualquier ambiente al que se exponga.

5.4.2. Lacado. El lacado es el proceso por el cual se añade un revestimiento de color al aluminio. Es preciso calentar el aluminio a la temperatura justa para conseguir la adherencia del pigmento de color (que es en polvo).

5.5. Aleaciones

El aluminio es un metal con unas propiedades metálicas muy reducidas, por lo que para su utilización se alea con otros metáles como el magnesio, silicio, cobre, manganeso, entre otros, que le proporcionan diferentes propiedades físicas y mecánicas, dependiendo de su uso final. Para designar tanto el aluminio como sus diferentes aleaciones se utiliza un sistema numérico de cuatro dígitos. (norma ANSIH35.1)

Aluminio de 99,00%mínimo de pureza 1xxx Grupo de aleaciones de aluminio según el elemento de aleación principal Cobre 2xxx Manganeso 3xxx Silicio 4xxx Magnesio 5xxx Magnesio y Silicio 6xxx Zinc 7xxx Otros elementos 8xxx Seriales no usados 9xxx

El segundo dígito indica modificaciones de la aleación original o de límites de impurezas. Los dos últimos dígitos identifican la aleación de aluminio o indican la pureza del aluminio.

F: de fabricación - Se aplica a productos obtenidos por procesos de deformación en los que no se tiene especial control de las condiciones térmicas ni de endurecimiento por deformación.

O: recocido - Se aplica a productos trabajados mecánicamente que han sido recocidos con el objeto de obtener el estado de más baja resistencia.

H: endurecimiento por deformación - Se aplica a productos obtenidos por trabajo mecánico que han sido reconocidos con el objeto de obtener estados intermedios de resistencia.

T: Previamente tratado térmicamente - Se aplica a productos tratados para obtener temples estables, con o sin endurecimiento por trabajo mecánico.

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5.6.Aplicaciones Uno de los aspectos más importantes del uso del aluminio es su reciclaje total, de esta manera se disminuye considerablemente los gastos para producir este metal. - Por su alta resistencia a la corrosión, las magníficas propiedades estructurales, la

calidad de fabricación y su coste relativamente bajo, en arquitectura e industria. Se puede utilizar en puertas, ventanas, contraventanas, muros...

El perfil de aluminio con puente térmico está compuesto por dos partes de aluminio unidas mediante poliamidas tipo PA66, cargadas con un 25% de fibra de vidrio (para dar rigidez). La ventaja del perfil de aluminio con puente térmico respecto al normal es el aislamiento entre la parte interna y la externa del perfil; por lo tanto, asegura el aislamiento mucho mejor ya sea desde el punto térmico como en el acústico, evitando además problemas de condensación.

- Por su proporción resistencia-peso (un volumen de aluminio pesa menos que 1/3 del

mismo volumen de acero. Los únicos metales más ligeros son el litio, el berilio y el magnesio), se utiliza para construir aviones, bicicletas, automóviles... y otras aplicaciones en las prima la movilidad y la conservación de energía.

- Por su elevada conductividad del calor, el aluminio se emplea en

radiadores, utensilios de cocina y en pistones de motores de combustión interna.

- Por su buena relación conductividad eléctrica-peso (si bien es un

63% menos conductor que el cobre, para un mismo volumen, pesa menos de la mitad). El peso tiene mucha importancia en la transmisión de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio en tendidos eléctricos.

- Por su alta resistencia sometido a bajas temperaturas. El papel de aluminio de 0,018 cm

de espesor, actualmente muy utilizado en usos domésticos, protege los alimentos y otros

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productos perecederos. Unido a su poco peso, facilidad de moldeado y a su compatibilidad con comidas y bebidas, el aluminio se usa mucho en contenedores, envoltorios flexibles, y botellas y latas de fácil apertura.

- Por su resistencia a la corrosión al agua del mar, se utiliza para fabricar cascos de barco y

otros mecanismos acuáticos. - Por su elevada reflexión para la luz visible y el calor radiante, el aluminio evaporado al

vacío, forma una capa óxido que no se deteriora como las de plata. Se usan para la construcción de espejos de telescopios, papeles decorativos, empaquetado, juguetes, etc.

- La alúmina se usa en la fabricación de vidrios y material refractario y como catalizador. - El sulfato se usa en la fabricación de colas, curtientes... en la industria papelera se emplea

para coagular fibras de celulosa y obtener una superficie dura e impermeable.

5.7. Compatibilidad con otros materiales. 5.7.1. Aluminio - otros metales. - El acero no protegido se oxida y los arrastres del óxido simplemente manchan el aluminio.

En presencia de un electrolito, tal como el agua de mar o las condensaciones de humedad en atmósfera industrial se pueden producir ataques locales. Es conveniente evitar el contacto directo efectuando sobre el acero tratamientos como: el cincado, pintura pigmentada al cinc, pintura bituminosa; o aislando el aluminio del acero por la interposición de una banda plástica de neopreno.

- El contacto del cobre y sus aleaciones (latón, bronce, bronce al aluminio) es peligroso

para el aluminio y deben aislarse convenientemente los dos metales. - Aunque el plomo es más electropositivo que el aluminio, existen numerosos ejemplos de

contactos aluminio-plomo que se comportan perfectamente bien. No se aconseja en particular, la utilización de pinturas al óxido de plomo (minio de plomo).

5.7.2. Aluminio – yeso / cemento. El polvo de yeso o de cemento en presencia de humedad y las salpicaduras de yeso o de cemento fresco provocan un ataque superficial al metal, dejando manchas blancas después de limpiado, incluso sobre aluminio anodizado. Estas manchas no tienen prácticamente influencia sobre la resistencia misma del producto pero afectan su aspecto superficial. El ataque sobre el aluminio se detiene cuando el yeso o el cemento han fraguado. Estos inconvenientes pueden ser fácilmente evitables mediante algunas precauciones de protección tales como la aplicación de bandas adhesivas, lacas pelables u otras alternativas. 5.7.3. Aluminio – madera. La mayor parte de las maderas secas no ejercen acción sobre el aluminio. No obstante, ciertas maderas tales como el roble y el castaño sufren una reacción ácida en presencia de la humedad. Por lo tanto es conveniente pintar o barnizar estas maderas antes de ponerlas en contacto con el aluminio.

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6. COBRE Ocupa el lugar 25 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Puede encontrarse en estado puro, pero es más frecuente encontrarlo agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas. Ya era conocido en épocas prehistóricas, y las primeras herramientas y enseres fabricados probablemente fueran de cobre. Se han encontrado objetos de este metal en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, como en Egipto, Asia Menor, China, sureste de Europa, Chipre (de donde proviene la palabra cobre), Creta y América del Sur. A lo largo de la historia, el cobre se ha utilizado para acuñar monedas y confeccionar útiles de cocina, tinajas y objetos ornamentales. También se emplea el cobre en muchos pigmentos, en insecticidas o en fungicidas. 6.1. Propiedades.

Símbolo Cu Número Atómico 29 Punto de Fusión 1.083 ºC Punto de Ebullición 2.567 ºC Densidad 8,90 g/cm3 a 20 ºC Color Pardo-rojizo.

- Es blando, maleable y dúctil, y puede ser estirado en hilos de diámetros muy pequeños

(hasta 0.03 mm). - El es el mejor conductor del calor y de la electricidad entre todos los metales de menor

costo, (sólo superado por la plata). - Alta resistencia a la corrosión. El aire seco no altera el metal, pero en presencia de la

humedad atmosférica y del CO2 su superficie se oxida lentamente a Cu2O, rojo, lo que evita la oxidación posterior. En zonas húmedas se forma una capa protectora de color verde de carbonato básico de cobre (Cu(OH)2CO3) en las ciudades, de sulfato básico de cobre (CuSO4.Cu(OH)2) en los centros industriales y de cloruro básico (CuCl2.3Cu(OH)2) en las zonas costeras.

- El HNO3 caliente o frío, diluído o concentrado, disuelve al metal rápidamente formando

nitrato cúprico y desprendiendo óxido de nitrógeno. - Las sustancias que contienen azufre lo corroen. - El cobre forma dos series de sales, cúpricas (+2), y cuprosas (+1), pudiendo pasar de unas

a otras por oxidación o reducción. Las sales cúpricas hidratadas son azules o verdeazuladas; las cuprosas son incoloras.

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6.2. Minerales. 6.2.1. Cuprita. (Cu+

2º). Derivado del latín "cuprum" cobre. Contiene 88.8% de cobre y generalmente algo de hierro. Se presenta generalmente en cristales octaédricos, aunque no son raros los cristales cúbicos o dodecaédricos. En ocasiones en cristales fibrosos de intenso color rojo (Calcotriquita). También masivo y compacto de grano fino.

Color: Rojo rubí cuando es pura. Brillo: De metálico a adiamantino. Dureza: De 3.5 a 4 Densidad: 6 g/cm3 Óptica: Opaco, de color gris azulado, reflexiones internas rojas. Yacimientos en España: "La Cruz", de Linares (Jaén), El Pedroso (Sevilla) con malaquita y cobre nativo, con el cobre gris de Hinojosa del Duque y Santa María de Trasierra (Córdoba), Ríotinto con malaquita fibrosa. 6.3. Obtención La metalurgia del cobre varía según la composición de la mena (son rentables con un contenido superior al 0,4% de cobre).

- Los minerales que contienen cobre nativo se trituran, se lavan y se separa el cobre para fundirlo y prepararlo en barras.

- Extracción pirometalúrgica.

Si la mena consiste en óxido o carbonato de cobre, se tritura y se trata con ácido sulfúrico diluido para producir sulfato de cobre disuelto del que se obtiene el metal por electrólisis o, utilizando chatarra, por desplazamiento con el hierro:

Cu SO4 + Fe = Cu + FeSO4

Los óxidos y los carbonatos también se reducen con carbón cuando los minerales tienen bastante riqueza en cobre. Si la mena es rica en sulfuros (contienen entre el 1 y el 12% de cobre) se muele y se concentran por flotación. Los concentrados se reducen (tostación) en un horno eléctrico o de reverbero, quedando cobre metálico crudo, llamado blíster, aproximadamente del 98% de pureza.

Posteriormente se realiza el afino electrolítico utilizando las placas de cobre cocido como ánodo sumergidas en una disolución sulfúrica de sulfato de cobre; como cátodo se usa cobre puro. El cobre del ánodo pasa a la disolución y en el cátodo se deposita cobre puro (pureza del 99,99%).

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- Extracción hidrometalúrgica. Consiste en la reducción por H2 del Cu2+ de sus minerales en disolución acuosa. El material de partida contiene CuO o CuS que se disuelve con ácido sulfúrico y se hace burbujear hidrógeno en la disolución obtenida.

6.4. Aplicaciones - Por su resistencia a la corrosión se usa para construir calderas, alambiques, monedas,

cubiertas...

- Algunas soluciones de cobre tienen la propiedad de disolver la celulosa, por lo que se utiliza

en la fabricación de plásticos. - Por su alta conductividad eléctrica se utiliza tanto en cables y líneas de alta tensión

exteriores como en el cableado eléctrico en interiores, cables de lámparas y maquinaria eléctrica en general: generadores, motores, reguladores, equipos de señalización, aparatos electromagnéticos y sistemas de comunicaciones.

- El sulfato de cobre (II) es la sal más importante. Utilizado como veneno agrícola (fungicida)

y como algicida en la purificación de aguas. Es producto de partida de numerosos colorantes.

- El Cu2O (amarillo a rojo) se emplea como pigmento de pinturas anticorrosión, en

desinsectación, como catalizador y para la obtención de vidrios y esmaltes rojos. - El CuO (marrón negruzco a negro) se emplea para obtener vidrios y esmaltes negros,

verdes y azules, como catalizador, en vidrios ópticos y como abono. El cobre se emplea para producir gran número de aleaciones. Las dos aleaciones más importantes son el latón, una aleación con cinc, y el bronce, una aleación con estaño. A menudo, tanto el cinc como el estaño se funden en una misma aleación, haciendo difícil una diferenciación precisa entre el latón y el bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades. También se usa el cobre en aleaciones con oro, plata y níquel, y es un componente importante en aleaciones como el monel, el bronce de cañón y la plata alemana o alpaca.

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6.4.1. Bronce. Aleación de cobre y estaño. La proporción de cobre en la aleación nunca es inferior al 75 por ciento. La de estaño no debe de pasar del 10 ó 12 por ciento si se desea evitar un alto coeficiente de fragilidad. En general la aleación constituye un material mucho mas duro que sus principales componentes por separado. El cobre proporciona al bronce la dureza y resistencia, en tanto el estaño le proporciona ligereza y trabajabilidad, al fluidificar el cobre y permitirle acceder a los extremos más difíciles del molde, al tiempo que retarda el enfriamiento de la pieza, evitando agrietamiento o tensiones excesivas en su superficie. En ocasiones, a esta aleación se le adiciona una pequeña proporción de plomo, para mejorar su comportamiento frente al agua, al tiempo que se facilita el trabajo para cincelarlo en frío.

- El bronce estatuario suele contener entre un 80 y un 90 por ciento de cobre, y el utilizado en monedas y metales se compone generalmente de unas 95 partes de cobre, cuatro de estaño y una de cinc.

- El bronce que contiene un 5 por ciento de estaño es blanco y puede trabajarse en frío. - El que contiene un 10 por ciento es muy adecuado para la fabricación de herramientas, (el

antiguo bronce de cañón contenía por lo común un diez u ocho por ciento de estaño). - El bronce de campana utiliza hasta el 25 por ciento de estaño, con lo que aumentan sus

cualidades tonales si bien es muy quebradizo. - Cuando la proporción de cinc es del 15 por ciento o más, el bronce se vuelve duro,

convirtiéndose en un material adecuado para la fundición de figuras.

- Los Bronces al Aluminio son aleaciones a base de Cobre con adiciones de Aluminio hasta 14%. Industrialmente, son de importancia porque poseen alta resistencia mecánica y excepcional resistencia a la corrosión y oxidación a altas temperaturas. Además, retienen una considerable proporción de su resistencia mecánica a temperaturas moderadamente elevadas.

El bronce es atacado por la acción combinada de la humedad y la contaminación atmosférica, que producen fenómenos de ataque electroquímico. Los daños más frecuentes son la oxidación del cobre, que produce manchas de color rojizo o negro, y la formación de carbonatos, que crean capas en la superficie de color verde o azulado, tan características en las figuras o cubiertas de cobre. Pero el ataque más peligroso para el bronce es la combinación del agua y la sal, por lo que en ambientes costeros o próximos a terrenos salinos se forman cloruros de cobre, que facilita su transformación en ácido clorhídrico, tremendamente corrosivo para el bronce. En estos casos, la solución consiste en un tratamiento a base de pulverizaciones de óxido de plata para evitar la corrosión, y mantener su durabilidad.

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6.4.2. Latón. En tiempos remotos, al intentar los alquimistas crear artificialmente metales preciosos, obtuvieron un metal amarillo que se supuso era oro. Por casualidad habían fundido juntos cobre y cinc en las proporciones adecuadas para formar lo que hoy conocemos como latón. El latón es mas resistente, mas duro y mas barato que el cobre. Posee las propiedades para moldearse con facilidad y para resistir el desgaste y la corrosión. Si se funden juntos cobre y cinc en proporciones variables, entre un 55 y un 63 por ciento de cobre y un 45 y un 37 por ciento de cinc, respectivamente, la aleación que se produce es la que llamamos latón. Algunas veces se agregan pequeñas cantidades de estaño, hierro o níquel para producir diferentes clases de latón, que se conocen bajo diversos nombres, tales como latón comercial, naval, rojo, metal Muntz, etc.

El latón tiene una excelente maquinabilidad y dócil comportamiento en la deformación a diversas temperaturas. Además de un fácil y uniforme mecanizado y alta ductilidad, en frío y en caliente, es muy resistente a la corrosión en ambientes agresivos. Es importante también su resistencia al desgaste. Estas características se pueden modificar y mejorar ajustando las proporciones relativas de sus componentes y con pequeñas adiciones de otros elementos. Los procesos de fusión, colada y extrusión, bajo estricto control, producen las distintas calidades, ligadas íntima y homogéneamente, que demanda cada mercado y aplicación específica. De esta forma, se obtienen latones especialmente aptos para la mecanización con fácil desprendimiento de viruta, otros idóneos para estampación en caliente o para la deformación en frío, en mayor o menor grado, etc. El tipo de aleación debe ser estudiado en cada caso, siendo los criterios básicos de elección:

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La maleabilidad del latón depende de su concentración en cinc. No se puede trabajar el latón que contiene más de 45 % de cinc. Este tipo de latón se llama "latón blanco", y es de poca importancia industrial. Los latones que contienen menos que 40 % de cinc son maleables y se llaman latón "alpha", y se utilizan para fabricar tornillos, puntas, cartuchos, pernos, tuercas, etc. El latón "beta" esta compuesto de 40 hasta 45 % de cinc y su trabajo se hace bajo calor. Esta aleación es suficientemente fuerte para fabricar canillas, cabezas de extintor, artefactos para ventanas y puertas, etc. CuZn36Pb3 CuZn38Pb1,5 Piezas mecanizadas en tornos de alta velocidad que deben sufrir deformaciones en frío. Tuercas, tornillos, cojinetes, clavos...

Piezas forjadas o prensadas, piezas de relojería.

CuZn39Pb3 CuZn36Pb1,5

Todo tipo de piezas mecanizadas. Cerrajería y decoletaje.

Piezas que necesiten una importante deformación en frío. Piñones, ruedas, piezas de relojería ....

CuZn39Pb2/CuZn40Pb2 Piezas forjadas en caliente y prensadas, que necesiten un alto gradode precisión en el mecanizado posterior. Valvulería accesorios, decoración, llaves ....

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7. ESTAÑO

Etimología : del latín stannum En la antigüedad se confundía con el plomo. Los romanos ya los distinguían y utilizaban. Al plomo le llamaban plumbum nigrum y al estaño plumbum candidum. El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre.

7.1. Propiedades.

Símbolo Sn Número Atómico 50 Punto de Fusión 232 ºC Punto de Ebullición 2.260 ºC Densidad 7,28 g/cm3 a 20 ºC Color Gris.

- El estaño es muy dúctil y maleable a 100 °C de temperatura. - Funde a baja temperatura y tiene gran fluidez cuando se funde. Posee un punto de

ebullición alto. - El estaño reacciona tanto con ácidos fuertes como con bases fuertes, pero es

relativamente resistente a soluciones casi neutras. - En presencia de aire se forma una fina película invisible de óxido de estaño(IV) [SnO2] que

impide una posterior oxidación. Este hecho se utiliza con frecuencia para recubrir con estaño superficies de hierro, acero y cobre y evitar la corrosión de las mismas.

- A temperatura ambiente es estable frente al aire y el agua. Si se calienta fuertemente arde

con llama blanquecina, produciendo SnO2. 7.2. Minerales 7.2.1. Casiterita. (SnO2). De la palabra griega "kassiteros". Contiene el 78.6% de estaño y el 21.4% de oxígeno, con algo de hierro, niobio y tántalo sustituyendo al estaño. Infusible e insoluble. Se puede presentar en forma de cristales de hábito prismático o bipiramidal o en forma masiva o granular, en formas reniformes o fibroso radiadas. (estaño leñoso).

Color: De negro a blanco pasando por pardo que es el más corriente. Brillo: Adamantino craso, resinoso. Dureza: De 6 a 7. Densidad: 7 g/cm3 Óptica: Opaco, pule muy mal. Color gris mate, con reflexiones internas pardo amarillentas.

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7.2.2. Estanita. (Cu2FeSnS4). El nombre hace alusión al estaño contenido en el mineral. Contiene 29.8% de estaño, 29.6% de cobre, 27.6% de hierro y el resto de azufre con pequeñas cantidades de zinc. Soluble en ácido nítrico. Suele presentarse en forma de cristales pseudotetraédricos o pseudododecaédricos, generalmente estriados. También son comunes formas masivas granulares.

Color: Gris a negro de acero, en ocasiones con tonos azulados. Brillo: Metálico opaco. Dureza: 4. Densidad: 4.4. Óptica: Mineral opaco.

7.3. Obtención Las rocas (principalmente casiterita) se muelen, lavan y mediante flotación se eliminan las impurezas obteniendo un material rico en SnO2, que se tuesta para oxidar los sulfuros de hierro y cobre. Seguidamente se somete a un segundo lavado para eliminar los restos de sulfato de cobre producidos durante la tostación y se reduce con carbón a 1200ºC en un horno eléctrico o de reverbero.

(SnO2 + 2C = Sn + 2CO) El estaño fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estaño en lingotes. Los lingotes se afinan por electrólisis o refundiéndolos a temperatura moderada para separar el estaño de las impurezas, que permanecen sin fundir. Aproximadamente la cuarta parte del estaño consumido procede de la recuperación del que contienen las latas. Para ello se disuelve con lejías alcalinas en presencia de nitratos para formar estannato de sodio, del cual se extrae el metal por electrólisis. Otro método es la electrólisis directa del material de partida (se obtienen entonces la esponja de estaño). 7.4. Variedades Existen dos formas alotrópicas del estaño: estaño blanco y estaño gris. - Estaño blanco. Metal brillante, maleable, dúctil, muy blando y tiene estructura cristalina

tetragonal: debido a la rotura de estos cristales, se oye el grito del estaño cuando se dobla una barra del metal.

Es muy delicado que adquiere poros y grietas con facilidad; si se corroe aparecen en su superficie marcas como de escarcha. A temperaturas inferiores a 13,2 ºC se transforma lentamente en estaño gris: es la peste del estaño.

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El paso de estaño blanco a estaño gris que era conocido antiguamente como la "peste o enfermedad del estaño" ha dado lugar a situaciones curiosas. Se cuenta que en el frío invierno del año 1851 los tubos de estaño del órgano de una iglesia se desmoronaron y se convirtieron en polvo. Lo mismo le sucedió en 1868 a un cargamento de estaño que se encontraba almacenado en la aduana de San Petersburgo.

- Estaño gris, pulvurento, ligero, con estructura cúbica tipo diamante, con una densidad

relativa de 5,75 y con pocas aplicaciones). Por encima de 13,2 ºC el estaño gris se convierte en estaño blanco.

El estaño comercial contiene ciertas impurezas aleadas que evitan las transformaciones de una variedad de estaño en otra. 7.5. Aplicaciones El estaño es un metal utilizado en múltiples procesos industriales: - En forma pura tiene pocas aplicaciones: ánodos, condensadores y tapones.

- Debido a su estabilidad y su falta de toxicidad se utiliza como recubrimiento de metales,

como capa protectora para recipientes para conservar alimentos y bebidas. Se llama hojalata a la lámina de acero de bajo carbono (metal base) recubierta en ambas caras por una capa delgada de estaño mediante un proceso electrolítico. Como el estaño se adhiere firmemente al metal base, la hojalata puede ser prensada, estampada, troquelada y doblada hasta darle formas complejas, sin que se desprenda la capa de estaño. Esto consume aproximadamente el 40% del estaño.

- Es importante en las aleaciones comunes de bronce (estaño y cobre).

- En soldaduras (aleaciones 64% estaño, 36% plomo, punto de fusión 181ºC). En

electrónica, el sistema más utilizado para garantizar la circulación de corriente entre los diferentes componentes de un circuito, es la soldadura con estaño. Se consiguen uniones muy fiables y definitivas, que permiten además sujetar los componentes en su sitio y soportan bastante bien los golpes y las vibraciones.

- La mayor parte del vidrio de ventanas se produce actualmente añadiendo vidrio fundido

sobre estaño fundido en el cual flota, para producir una superficie lisa. - Las sales de estaño pulverizadas sobre vidrio se utilizan para producir capas conductoras

que se usan en paneles luminosos y calefacción de cristales de coches.

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- Se usa aleado con titanio en la industria aerospacial.

- Como ingrediente de algunos insecticidas.

- El sulfuro estaño (IV), conocido también como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artículos de madera.

- El óxido estanoso, SnO es un producto cristalino de color negro-azul, soluble en los ácidos

comunes y en bases fuertes. Se emplea para fabricar sales estanosas en galvanoplastia y en manufactura de vidrio.

- El óxido estánico, SnO2, es un polvo blanco, insoluble en ácidos y álcalis. Es un excelente

opacador de brillo y componente de colorantes cerámicos rosas, amarillos y marrones y de cuerpos refractarios y dieléctricos. Es un importante agente pulidor del mármol y de las piedras decorativas.

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8. ZINC Conocido en aleación con el cobre en la antigua Grecia. Fue ampliamente descrito en tratados de alquimia, pero su obtención industrial no se inició en Europa hasta el s. XVIII. Ocupa el lugar 24 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe libre en la naturaleza, sino que se encuentra combinado como óxido, silicato, carbonato...

8.1. Propiedades.

Símbolo Zn Número Atómico 30 Punto de Fusión 419,53 ºC Punto de Ebullición 907 ºC Densidad 7,28 g/cm3 a 20 ºC Color Blanco azulado.

- Pierde su brillo original, al formarse una capa superficial e incolora de carbonato y óxido,

cuando está en contacto con el aire. De esta forma queda protegido, ya que se adhiere bien y tiene el mismo coeficiente de dilatación que el metal. Es estable frente al agua dulce y salada debido a esta capa.

- En caliente, el cinc reacciona activamente con el oxígeno y con el agua, en ambos casos formando el correspondiente óxido (ZnO), y con esta última con desprendimiento de hidrógeno.

- Insoluble en agua caliente y fría, y soluble en alcohol, en los ácidos y en los álcalis.

- Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C, y se lamina fácilmente al pasarlo entre rodillos calientes.

- Es un buen conductor de la electricidad y del calor (27% de las del cobre).

8.2. Minerales. 8.2.1. Flankinita. ((Zn,Mn2+,Fe2+)(Fe3+,Mn3+)2O4). Debe su nombre a la localidad de Franklin, New Yersey (EEUU) donde fue descubierto. Contiene aproximadamente 66% de hierro, 17% de zinc y 16% de manganeso. Se presenta en forma de cristales octaédricos.

Color: Negro pardo. Raya: Castaña rojiza. Brillo: Metálico. Dureza: 6. Densidad: 5.15. Otras: Ligeramente magnética al calentarse con llama reductora. Yacimientos en España: Barruecopardo y Vitigudino (Salamanca).

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8.2.2. Esfalerita (Zn,Fe)S). La palabra deriva del término griego que significa "traidor", el otro término de este mineral blenda proviene del alemán "blenden" que significa ofuscar pues pese a su parecido con la galena no daba plomo. Principal mena del zinc, y una de las principales fuentes de cadmio, indio, galio y germanio.Contiene el 67% de zinc y el 33% de azufre. El contenido en hierro (por sustitución del zinc) puede llegar al 36.5%, constituyendo la variedad mineral llamada Marmatita de color negro. El magnesio y el cadmio confieren coloraciones rojas (Esfalerita Rubí) o amarillenta (Esfalerita Acaramelada). Los cristales son generalmente dodecaédricos y cubos, en maclas. También se encuentra en masas exfoliables de aspecto espático (acaramelado) o granudo.

Color: Castaño, negro e incluso verde y amarillo. Brillo: Resinoso. Dureza: 3.5 a 4 Densidad: 4 g/cm3 Óptica: Traslúcido e incluso transparente. Con luz reflejada aparece de color gris y reflexiones

internas amarillas, pardas o rojizas, dependiendo del contenido en hierro. Los yacimientos más importantes en España son los que se encuentran en Reocín, Cantabria, donde aparecen esfaleritas ferríferas que contienen además pequeñas proporciones de indio, germanio y galio. 8.3. Obtención

Trituración. Los minerales extraidos de la mina son triturados (normalmente hasta alcanzar un tamaño inferior a 80 mm), y transportados hasta la planta de flotación, donde se vuelve a triturar para reducirlo al tamaño máximo de 15mm.

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Flotación. La galena se introduce en un circuito de celdas de flotación para el desbaste, lavado y eliminación de impurezas. El concentrado obtenido pasa a un tanque espesador.

Tostación y depuración de gases. Los concentrados de sulfuro de zinc se introducen en hornos para su tostación con aire, formándose óxido de zinc (ZnO), denominado calcine, y dióxido de azufre gaseoso (SO2), que posteriormente se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4) una vez enfriado y purificado el gas que sale de los hornos de tostación. Lixiviación El zinc y los otros metales contenidos en la calcine se disuelven en ácido sulfúrico diluido, en dos etapas de lixiviación: lixiviación neutra y lixiviación ácida. - Lixiviación neutra. Se disuelve la calcine, excepto el óxido de hierro y zinc en ella contenido que se

separa para someterlos a otro proceso. La disolución clarificada se envía a la etapa de purificación. - Lixiviación ácida. Los sólidos no disueltos en el proceso anterior se someten a una temperatura

próxima a la de ebullición. De esta forma, se disuelven todos los metales excepto los que forman compuestos insolubles en medio sulfúrico, como el plomo, calcio y sílice.

Purificación La disolución de sulfato de zinc procedente de la etapa de lixiviación neutra se trata para eliminar otros metales disueltos, como el cobre, el cadmio o el cobalto. Estos metáles se recuperan como subproductos.

Electrólisis En esta fase del proceso, se produce el paso de una corriente eléctrica a través de la disolución purificada de sulfato de zinc, originándose el zinc metálico puro. Fusión y colada Las láminas de zinc producidas por electrólisis (junto con otros metales para alear), se funden en hornos de inducción eléctrica para, por colada, producir las diversas formas comerciales de lingote que requiere el mercado.

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Otro método de obtención del cinc está basado en la tostación de sus minerales. Los óxidos son reducidos por el carbón en un horno eléctrico y el cinc hierve y destila en la retorta en que tiene lugar la reducción. El cinc que contiene cantidades pequeñas de hierro, arsénico, cadmio y plomo, es conocido en metalurgia como peltre. El cinc es un metal reciclable, sin que pierda por ello sus propiedades físicas o químicas. El cinc reciclado alcanza alrededor del 40 % de la producción mundial del dicho metal. 8.4. Aplicaciones - Las propiedades mecánicas del Zinc no son lo suficientemente elevadas como para poder

ser utilizado en construcción como elemento resistente. - Su resistencia a la corrosión y su bajo punto de fusión lo hacen adecuado como elemento

protector, bien en forma de chapa (tejados, canalones...), bien depositado sobre otro metal.

- Como componente de distintas aleaciones, especialmente del

latón. - También se utiliza en las placas de las pilas (baterías) eléctricas

secas (el ánodo de las pilas alcalinas del tipo MnO2/Zn se fabrica con polvo de cinc o de sus aleaciones.).

- El óxido de cinc, conocido como cinc blanco, se usa como pigmento en pintura, relleno de

materiales de caucho, cosméticos, productos farmacéuticos, recubrimiento de suelos, plásticos, tintas, jabones, baterías, productos textiles, equipos eléctricos...

- El cloruro de cinc se usa para preservar la madera. - El sulfuro de cinc es útil en aplicaciones relacionadas con la electroluminescencia, la

fotoconductividad, la semiconductividad y otros usos electrónicos; se utiliza en los tubos de las pantallas de televisión y en los recubrimientos fluorescentes.

- El sulfato de cinc se utiliza como fertilizante y en la industria papelera. - El litopón es un pigmento blanco, mezcla de sulfuro de cinc y sulfato de bario, usado en

pintura. - El cinc es un nutriente esencial para humanos y animales (animales deficientes en cinc

requieren un 50% más de alimento que el control normal, para ganar el mismo peso).

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9. PLOMO Conocido y utilizado en construcción desde la más remota antigüedad. Su nombre proviene del latín (plumbum).

9.1. Propiedades.

Símbolo Pb Número Atómico 82 Punto de Fusión 327,46 ºC Punto de Ebullición 1749 ºC Densidad 11,35 g/cm3 a 20 ºCColor Gris azulado.

- Es un metal muy pesado, dúctil, maleable, muy denso y extraordinariamente blando.

- Puede endurecerse por adición de pequeñas cantidades de antimonio u otros metales.

- Tiene un bajo punto de fusión.

- Pobre conductor de la electricidad y el calor.

- Finamente dividido se inflama espontáneamente al aire.

- Al aire forma rápidamente una capa protectora de color gris de carbonato básico que impide la corrosión posterior.

- El agua ataca al plomo en presencia de oxígeno; sin embargo las aguas duras forman un recubrimiento de carbonato básico insoluble. El ácido sulfúrico concentrado, nítrico diluido, clorhídrico, ácidos orgánicos y las bases en caliente atacan el plomo.

9.2. Minerales 9.2.1. Galena. (PbS). Su nombre deriva del término italiano "galena" aplicable en un principio a todas las menas de plomo. Contiene el 86.6% de plomo con pequeñas cantidades de cadmio, antimonio, bismuto y cobre. Puede tener abundante plata (Galena Argentífera), o estaño (Plumboestannina). La forma más corriente de presentarse es el cubo, el cual aparece con aristas biseladas o vértices truncados, llegando a la forma octaédrica.

Color: Gris plomo. Brillo: Metálico. Dureza: 2.5 Densidad: 7.5 g/cm3

Los yacimientos más importantes de España por su producción y calidad, se encuentran en Linares y La Carolina (Jaén).

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9.3. Obtención. La obtención del plomo metálico se realiza en diversas fases.

- El metal se obtiene a partir de los sulfuros minerales, los cuales se enriquecen mediante trituración, flotación y desecación.

- El concentrado se tuesta y sinteriza en un horno para eliminar el azufre siempre

presente, pasando una parte del sulfuro a óxido (2PbS + 3O2 = 2PbO + SO2 ) y otra a sulfato (PbS + 4SO3 = PbSO4 + 4SO2).

En esta fase del proceso se obtiene PbO y SO2, que se utiliza en la obtención de ácido sulfúrico.

- Posteriormente se lleva a cabo una fusión reductora en hornos de cuba donde la

temperatura es más elevada y no hay entrada de aire, por lo que el propio mineral actúa como reductor del óxido (PbS + 2PbO = 3Pb + SO2) y del sulfato (PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2) formados anteriormente.

- El plomo fundido obtenido se calienta al aire para oxidar las impurezas de arsénico ,

cobre y antimonio que forman una escoria que se separa fácilmente.

- Finalmente se procede al afino para librarlo del resto de impurezas(cobre, estaño y arsénico, principalmente).

La recuperación de la plata y el oro es tan importante económicamente como la propia recuperación del plomo y suele realizarse añadiendo una pequeña cantidad de cinc al plomo fundido que disuelve los metales preciosos. Esta aleación fundida se queda en la superficie del plomo y se retira con facilidad para separar el cinc por destilación. La recuperación y reciclaje del plomo, principalmente de las baterías, constituye hoy una importante fuente de plomo. Con menas ricas en PbS se sigue un procedimiento distinto: después de la concentración, se tuesta sólo parcialmente y el PbO se hace reaccionar con PbS en ausencia de aire, lo que produce plomo bruto. 9.4. Aplicaciones Venenoso para el hombre (como la mayoría de los metales pesados): la ingestión crónica de pequeñas cantidades de plomo (en forma de vapor, humo o polvo) provoca saturnismo. Su uso está muy reducido por su peligrosidad. - Anteriormente fue muy utilizado para fabricar tuberías para conducción

de agua, pero, debido en parte a su toxicidad, ha sido sustituido ventajosamente por el cobre y los materiales plásticos.

- Es muy efectivo en la absorción de sonido y vibraciones

(insonorización de máquinas) y se emplea como blindaje para la radiación en reactores nucleares y en equipos de rayos X.

- Baterías y pilas (se emplea el metal y su óxido). - Municiones y pirotecnia (nitrato de plomo). - Recubrimiento de cables.

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- Sus aleaciones se emplean en soldadura (Pb-Sn), caracteres de imprenta (Pb-Sn-Sb) y

varios metales antifricción. - Existen tres óxidos: el monóxido (PbO), denominado litargirio, el dióxido (PbO2) u óxido

pulga, de color pardo, muy oxidante, y el óxido salino (Pb3O4) o minio, de color anaranjado. Todos ellos tienen aplicaciones diversas: fabricación de pinturas anticorrosivas (minio mezclado con aceite de linaza), acumuladores, cristales con alto poder de reflexión, tubos de televisión, el barniz de loza y en blanco de plomo.

- El cromato de plomo [PbCrO4] (amarillo cromo), se usa como pigmento en pinturas. El

sulfato se usa como diluyente del cromato de plomo y como sustrato en barnices. - Los sulfatos básicos de plomo, [como por ejemplo, 3PbO.PbSO4.H2O], son estabilizantes

térmicos de resinas vinílicas. - El arseniato de plomo [Pb3(AsO4)2] se ha usado como insecticida. - Fabricación de plomo tetraetilo (aditivo antidetonante de la gasolinas con plomo), si bien

tiende a ser sustituido por problemas medioambientales.

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10. OTROS METALES. Existen 80 metales, llamandose el resto de los elementos, no metales. Entre los metales se distinguen varios grupos o familias:

- metales alcalinos. - metales normales. - metales de transición. - tierras raras (o metales de doble transición). - metales ferroaleables. - metales no ferrosos. - metaes preciosos. - metales nucleares

- El oro. El oro es un metal de color amarillo cuando se halla en bloque, verdoso por transparencia y negro o rojo en estado pulverulento.

- Símbolo es Au. - Número atómico 79 y masa atómica 196,97. - Tiene una elevada densidad. - Es un metal blando, el más dúctil y maleable (con él se pueden preparar hojas de

grosor inferior a la milésima de milímetro -panes de oro). - Buen conductor del calor y de la electricidad. - Químicamente muy estable. Unicamente es atacado por el mercurio, con el que forma

amalgama, y por el vapor de un halógeno; el agua regia lo disuelve por el cloro naciente que desprende.

- Existe un solo isótopo estable, de masa 197, y otros 10 isótopos radiactivos. - Actúa con valencia +1 y +3 y forma óxidos, hidróxidos, haluros y cianuros, todos ellos

poco estables. Por el hecho de encontrarse en estado nativo y presentar una adecuada maleabilidad, el oro fue uno de los metales más utilizados ya desde la más remota antigüedad. En yacimientos Neolílicos se han encontrado joyas y figuras de este metal, y ya en el s. II a.C. se utilizaba como patrón de intercambio, en forma de lingotes y discos sellados. Diversos factores contribuyeron a convertir el oro, durante siglos, no sólo en la más adecuada mercancía de intercambio sino incluso en el patrón internacional y en la reserva oficial de cobertura de la emisión de papel moneda. En los yacimientos primarios, el oro nativo se encuentra en filones, cristalizado en el sistema regular, formando octaedros y rombododecaedros, o en forma de granos, acompañado de cuarzo, pirita o baritina, principalmente. A causa de los fenómenos de meteorización de los yacimientos primarios, y por transporte y sedimentación posteriores, el oro se encuentra también en yacimientos secundarios (arenas de los ríos), asociado a otros minerales como el granate y el corindón, en forma de pepitas. El proceso consiste en la trituración y molienda de los minerales auríferos y el enriquecimiento del producto por métodos de flotación. Posteriormente, se provoca una amalgama con mercurio, de la que se separará el oro por destilación. Los minerales de muy bajo contenido y los residuos de la amalgamación siguen otro proceso, consistente en tratar con cianuro sódico la pulpa concentrada del mineral, de modo que se forma aurocianuro de sodio, del cual se desplaza el metal tratándolo con cinc y eliminando luego las trazas de éste con ácido sulfúrico. La plata se encuentra casi siempre presente en el oro no purificado, por lo que éste debe someterse a un proceso electrolítico para alcanzar una mayor pureza. La excesiva blandura del oro obliga a usarlo en aleación con otros metales, en una proporción que depende de su finalidad. Así, la aleación de acuñación contiene un 90 % de oro y un 10 % de cobre; en el oro

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de 18 quilates, éste está presente en una proporción del 75 %, junto con la plata (del 10 al 20 %) y el cobre (del 15 al 5 %). En joyería se utilizan diversas aleaciones, entre ellas el llamado oro blanco, que contiene un 50 % de oro y un 50 % de plata, platino o níquel. - La plata. Conocida desde muy antiguo y utilizada siempre en joyería y como artículo de intercambio o moneda, la plata es un metal blanco, muy brillante, sonoro, pesado (densidad 10,5), dúctil y maleable, que se encuentra nativo y combinado en diversos minerales.

- Símbolo Ag. - Número atómico 47 y masa atómica 107,87. - Es el elemento mejor conductor del calor y de la electricidad. - Se mantiene estable ante el aire puro y el agua, aunque ennegrece por pequeñas

impurezas de sulfuros. - Escasamente oxidable. - Es atacado por el ácido nítrico, el ácido sulfúrico en caliente. - Presenta valencia +1. - Alguno de sus compuestos más usuales son el nitrato de plata (AgNO3), el sulfuro

(Ag2S) y los haluros.

El proceso metalúrgico de obtención es principalmente el de cianuración, y también el antiguo procedimiento de copelación; el método de amalgamación ha caído en desuso. Se utiliza en joyería, en contactos eléctricos de aparatos de precisión, en recubrimientos electrolíticos y en la fabricación de espejos. - El platino. El platino, conocido desde antiguo, es el más preciado de los metales usados en joyería. Se encuentra nativo, en forma de gránulos o escamas, aleado con el iridio, el osmio y el cobre en depósitos aluviales, y como componente de diversos minerales, por lo general en forma de arseniuro. Es un metal blanco, brillante, dúctil y maleable, muy pesado (densidad 21,4) y buen conductor del calor y de la electricidad.

- Símbolo Pt. - Número atómico 78 y su masa atómica 195,09. - Inatacable por los ácidos. - Reacciona con los halógenos, los sulfuros y los cianuros. - Tiene la propiedad de adsorber los gases y retenerlos, cualidad que se utiliza para

usarlo como catalizador en ciertas reacciones, finamente dividido o en forma de esponja.

Además de su clásica aplicación en joyería, se emplea en electrotecnia y en la industria electrónica para fabricar resistencias, contactos eléctricos y termopares. - El mercurio.

- Símbolo Hg. - Su número atómico 80 y su masa atómica 200,59. - Unico elemento, además del bromo, que se mantiene líquido a temperatura ordinaria. - Elevada densidad. - Buena conductividad térmica y eléctrica. - Elevada tensión superficial. - Reacciona con el oxígeno a elevada temperatura y con los halógenos, el azufre y el

fósforo. Se encuentra ocasionalmente nativo y con mayor frecuencia formando el sulfuro rojo o cinabrio, del que se extrae por tostación al aire.

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Es un metal muy tóxico, incluso por absorción cutánea o por inhalación de sus vapores. Con los metales forma las aleaciones denominadas amalgamas, y con los compuestos carbonados, compuestos organometálicos. Se utiliza en la fabricación de termómetros y barómetros, en electrotecnia y en la fabricación de las lámparas de vapor de mercurio.

- El magnesio. Aislado en 1808 por Davy, el magnesio es un metal blanco argénteo, ligero, maleable.

- Símbolo Mg. - Número atómico 12 y masa atómica 24,312. - Bajo punto de fusión (650 oC). - Presenta valencia +2 - Reductor activo, su comportamiento químico le asemeja al cinc y al cadmio. - Se halla presente en las aguas minerales y sus sales son frecuentes en la naturaleza.

Es, además, imprescindible para la vida animal y vegetal.

Se utiliza en metalurgia, en pirotecnia y en la industria nuclear para la obtención del uranio. - Manganeso. El manganeso fue aislado por primera vez por J.G. Gahn, en 1774, por reducción de la pirolusita (MnO2). Es un metal brillante, de color gris acerado, duro y quebradizo y parecido al hierro.

- Símbolo Mn. - Número atómico 25 y su masa atómica 54,938. - Por la acción del calor se combina con casi todos los no metales. - Presenta todas las valencias del 1 al 7.

Se obtiene a partir de sus óxidos y carbonatos y se utiliza principalmente en aleación con el hierro (aceros al manganeso) y con el cobre (cupromanganesos). - El titanio. El titanio fue descubierto en 1791 por W. Gregor. Es un metal de color blanco grisáceo, brillante, de elevado punto de fusión y muy duro.

- Símbolo Ti. - Número atómico 22 y masa atómica 47,90. - Oxidable. - Reacciona en caliente con los halógenos y es atacado por el ácido nítrico y el

clorhídrico. Es muy abundante en la naturaleza, encontrándose principalmente en la ilmenita y el rutilo. Se utiliza en aleaciones, a las que confiere gran dureza y resistencia, y como elemento estructural en construcciones aeronáuticas.

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- El cromo. El primer mineral de cromo se descubrió en 1765, pero hasta principios del s. XX no se inició su obtención industrial. El cromo es un metal pesado, muy duro, de brillo metálico y difícilmente oxidable.

- Símbolo Cr. - Número atómico 24 y masa atómica 51,99. - Elevado punto de fusión (1.890 o C). - Presenta valencias positivas +2, +3 y +6. - Es atacado por los ácidos clorhídrico y sulfúrico diluidos.

Se obtiene por electrólisis, por reducción de la cromita o por aluminotermia. Se utiliza para conferir resistencia a otros metales (cromado, cromatación y cromización) y para conseguir acero inoxidable y aleaciones de gran resistencia (cromoníquel). Las sales, profusamente coloreadas, se emplean en tintorería y en la fabricación de pigmentos y pinturas. - El niquel. Descubierto en 1751, T.O. Bergman obtuvo el níquel en estado puro en 1775. Es un metal duro, de color blanco metálico, dúctil, maleable, buen conductor del calor y de la electricidad, y presenta propiedades ferromagnéticas. Se encuentra en la naturaleza en minerales que contienen también hierro y magnesio, y en estado libre en algunos meteoritos. Químicamente tiene valencia +2 y +3, es atacado por los ácidos diluidos y reacciona con numerosos no metales para formar compuestos binarios, muchos de los cuales tienen color verde. El níquel entra en la composición de numerosas aleaciones (alnico, constantán, invar, entre otras) muy utilizadas en metalurgia y, en particular, en la fabricación de aceros especiales - Volframio. El volframio (también llamado wolframio o tungsteno) fue descubierto en 1871. Se encuentra en la naturaleza combinado en la volframita, la scheelita y, en menor proporción, en otros minerales. Es un metal duro, pesado y dúctil.

- Símbolo W. - Número atómico 74 y masa atómica 183,4. - Densidad 19,3. - Elevado punto de fusión (3.370 oC). - Color blanco grisáceo. - Resistente a la acción de los ácidos y muy refractario.

El proceso de obtención pasa sucesivamente por la formación de un volframato metálico alcalino, ácido volfrámico y trióxido de volframio; sometiendo este último a reducción con hidrógeno se obtiene un polvo negruzco que, por tratamientos metalúrgicos diversos, permite conseguir el metal puro. Se utiliza principalmente en aleaciones con hierro y con acero, a las que confiere gran dureza, y para la fabricación de hilos de lámparas de incandescencia

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- El antimonio. El antimonio abunda en la naturaleza, en forma de trisulfuro (estibina y antimonita), y presenta tres estados alotrópicos, en los que varía el carácter metálico o no metálico. Reacciona con los metales más electronegativos, con el oxígeno y con los halógenos.

- Símbolo Sb. - Número atómico 51 y masa atómica 121,76.

Se obtiene por tostación de la estibina y se utiliza para conseguir aleaciones de gran dureza y resistencia. - El molibdeno. Descubierto en 1778, el molibdeno es un metal de color plomizo, denso, dúctil y de elevado punto de fusión.

- Símbolo Mo. - Número atómico 43 y masa atómica 95,94.

Se obtiene de la molibdenita (MoS2). Muy estable a temperatura ambiente, forma numerosos compuestos a causa de sus diversos grados de oxidación. Se utiliza principalmente en aleación con aceros y fundiciones, con objeto de mejorar sus cualidades mecánicas. - El cobalto. Las sales de cobalto eran conocidas desde hace milenios por la coloración azul que dan a los vidrios, pero el elemento no fue identificado como tal hasta el s. XVIII. El cobalto es un metal dúctil, maleable, denso, duro y ferromagnético.

- Símbolo Co. - Número atómico 27 y masa atómica 58,93.

A temperatura ambiente no se oxida en contacto con el aire ni es atacado por el agua, pero reacciona con facilidad con el arsénico, el antimonio y el fósforo. El cobalto se utiliza principalmente en aleaciones con el acero y el cromo, y sus isótopos radiactivos tienen numerosas aplicaciones en investigación y en medicina nuclear (el Co-58 como trazador metabólico y el Co-60 en el tratamiento del cáncer), mientras que sus sales se emplean como pigmentos. - El calcio. El calcio es un metal alcalinotérreo, blanco, dúctil, maleable y de bajo punto de fusión. Elemento muy abundante en la naturaleza, en forma de carbonato, sulfato o fosfato, fue aislado por Davy en 1808, si bien su producción masiva no tuvo lugar hasta 1902, por electrólisis del cloruro cálcico con espato flúor (método Rathenau).

- Símbolo Ca. - Número atómico 20 y masa atómica 40,08. - Comportamiento químico es semejante al de los metales alcalinos. - Reductor. - Presenta valencia +2.

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Reacciona con los halógenos, con el oxígeno (para formar el óxido cálcico o cal viva), con el azufre y, en caliente, con el nitrógeno; es atacado por los ácidos con desprendimiento de hidrógeno. El hidróxido cálcico (cal apagada) es un sólido blanco, poco soluble, que con el agua forma la llamada lechada de cal. El calcio se utiliza para reducir óxidos metálicos y en aleaciones antifricción. El nitrato y los fosfatos de calcio tienen amplia aplicación en agricultura como abonos. - El sodio. El sodio, descubierto en 1807 por Davy, es un metal alcalino monovalente, muy electropositivo, de color y brillo argentinos, que se empaña rápidamente en contacto con el aire.

- Símbolo es Na. - Número atómico 11 y su masa atómica 22,997. - Blando como la cera, puede extenderse en hilos y es muy ligero. - Se oxida rápidamente en contacto con el aire húmedo. - Con el agua reacciona enérgicamente, con desarrollo de calor, dando lugar a hidróxido

de sodio e hidrógeno. No se halla libre en la naturaleza, pero es muy abundante en forma de combinación. Así, se encuentra en las aguas marinas en forma de halogenuro, en los yacimientos de sal gema en forma de cloruro, en algunas rocas en forma de silicato, y entra en la composición de la materia viviente. Se utiliza como reductor en algunas industrias metalúrgicas, como refrigerante en los reactores nucleares, en la fabricación de lámparas de vapor de sodio,etc. - El potasio. Obtenido por primera vez por H. Davy en 1807, el potasio se encuentra en la naturaleza en diversos minerales, como la carnalita, la silvina y la ortosa. Es un metal alcalino muy blando, de color blanco plateado, muy ligero.

- Símbolo es K. - Número atómico 19 y masa atómica 39,102. - Funde a menos de 64 oC. - Reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno. - Químicamente muy activo y reductor. - Presenta siempre valencia +1

El método de obtención más utilizado consiste en la electrólisis del hidróxido potásico fundido. De entre los numerosos compuestos que forma, cabe destacar el hidróxido (KOH) o potasa cáustica, el cloruro (KCl), el nitrato (KNO3) o salitre y el clorato (KClO3), este último empleado en la fabricación de pólvoras y explosivos. El cromato (KCrO4), el dicromato (K2Cr2O7) y el permanganato (KMnO4) se utilizan como reactivos, mientras que el sulfato, los fosfatos y el nitrato encuentran aplicación como abonos o fertilizantes. - El uranio. El uranio es el elemento natural más pesado del sistema periódico. Descubierto su óxido en 1789, el metal no fue aislado hasta 1841.

- Símbolo U. - Número atómico 92 y masa atómica 238,03. - Metal radiactivo. - Color gris.

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- No se encuentra nunca como metal libre o nativo en la corteza de la Tierra, sino que es un mineral primario o secundario asociado a menas en rocas ígneas, o en pizarras, calizas y areniscas.

- Elevada actividad química. - Se oxida con facilidad. - Es atacado por los ácidos.

Tiene especial importancia por su radiactividad y su capacidad de fisión. Presenta tres isótopos naturales: el U-238, que es el más abundante y da lugar, por desintegración radiactiva, a la familia del radio; el U-235, que es fisionable, y el U-234, que sólo se encuentra en una proporción del 0,006 %. Existen además diversos isótopos artificiales, de los cuales el más importantes es el de masa 239. La desintegración de los isótopos de uranio se utiliza en la datación de las rocas (geocronología) y en la producción de energía nuclear. - El berilio. El berilio es el primer elemento del grupo de los alcalinotérreos. Su óxido fue descubierto por N. L. Vauquelin en 1797 y se obtuvo en forma metálica en 1828 (F. Wöhler y A. Bussy). Antiguamente se denominó glucinio debido al sabor dulce de sus compuestos.

- Símbolo Be. - Número atómico 4 y su masa atómica 9,01. - Color blanquecino grisáceo. - Funde a elevada temperatura (1.277 oC). - Resistente a la oxidación. - Actúa como un reductor enérgico, pero presenta escasa actividad química.

Se encuentra en la naturaleza en forma de silicato (berilo), del cual se obtiene por métodos de reducción o bien electrolíticos. Se utiliza en aleaciones, en la industria nuclear como moderador de neutrones y como pieza cerámica en ciertos reactores.

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11. BIBLIOGRAFIA. Instrucción del Hormigón Estructural EHE. Artículos dedicados a las barras de acero. NBE-MV-102-75. Aceros laminados para estructuras de edificación Norma UNE 36-080-90. Productos laminados en caliente de acero no aleado para construcciones metálicas de uso general. Condiciones técnicas de suministro Norma UNE 36-068-88. Barras corrugadas, de acero soldable, para armaduras de hormigón armado. Fichas informativas para productos certificados. “Productos de acero para hormigón”. AENOR. - Arredondo, Francisco. “Estudio de materiales”. Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento. Madrid 1972. - Camuñas y Paredes, Antonio. “Materiales de Construcción”. Guadiana de Publicaciones. Madrid,

1974. - COSIMET, Departamento técnico. “Aceros, productos y derivados”. Comercial Sidero-

metalúrgica Velasco, S.A. Bilbao 1968. - ENSIDESA. Manual para cálculo de estructuras metálicas. Tomo II, 6ª edición (1.982). - Esselborn, Carlos. “Tratado General de Construcción”. 4 tomos. Gustavo Gili, Barcelona1928. - West, John M. “Corrosión y oxidación, Fundamentos”. Ed. Limusa, México 1986.

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LOS PLÁSTICOS. 1. DEFINICIÓN. 2. CARACTERÍSTICAS GENERALES.

2.1. Estructura y composición 2.2. Monómeros y polímeros 2.3. Polimerización y poliadición 2.4. Carboplastos, carboxiplastos y siliconas

3. ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PLASTICO.

3.1. Modificantes. 3.2. Catalizadores. 3.3. Plastificantes. 3.4. Estabilizadores. 3.5. Cargas y pigmentos. 3.7. Armaduras y refuerzos.

4. TIPOS DE PLASTICOS.

4.1. Polímeros lineales y ramificados 4.2. Termoplásticos y termoestables

4.2.1. Polímeros termoplásticos 4.2.1.1. Poliolefinas. 4.2.1.2. Polimerizados del estireno. 4.2.1.3. Homopolímeros. 4.2.1.4. Ésteres de polivinilo y polimetacrilo. 4.2.1.5. Óxidos, sulfonas y similares.

4.2.2.termoestables 4.2.2.1. Fenoplastos 4.2.2.2. Aminoplasto 4.2.2.3. Otras resinas. 4.2.2.4. Poliuretanos y similares.

4.2.2.5. Polímeros silicónicos 4.3. Elastómeros: Cauchos y gomas. 4.4. Los plásticos reforzados

5. ELABORACION.

5.1 Moldeo. 5.1.1. Presión. 5.1.2. Inyección. 5.1.3. Extrusión.

6. PROPIEDADES.

6.1. Propiedades mecánicas. 6.1.1. Resistencia a compresión. 6.1.2. Resistencia a tracción. 6.1.3. Deformabilidad.

6.2. Propiedades físicas 6.2.1. Densidad. 6.2.2. Propiedades eléctricas. 6.2.3. Propiedades térmicas. 6.2.4. Durabilidad.

6.3. Propiedades químicas 7. APLICACIONES 8. BIBLIOGRAFIA.

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LOS PLÁSTICOS. 1. DEFINICIÓN.

“Plástico” proviene de PLASTIKOS palabra griega que significa susceptible de ser modelado o moldeado. Quizá la mejor manera de caracterizar los plásticos es describir un número de cualidades que tienen en común, eliminando de esta forma los materiales que no las tienen:

- Los plásticos se llaman así porque en alguna etapa de su fabricación o de su utilización

tienen propiedades plásticas. Pueden ser plásticos- sólo una vez, o pueden ser tantas veces como se quiera. Sin embargo, esta propiedad no basta para distinguir a los plásticos de otros materiales. El vidrio y el hormigón pueden tener, un comportamiento análogo, pero no son, plásticos.

- Los plásticos son materiales orgánicos: esto es, están basados en la química del

carbono. Esto elimina materiales como el hormigón y el cristal, pero no excluye el asfalto, que no está clasificado como plástico.

- Los plásticos son materiales sintéticos, productos de la Industria qulmlca, que convierte

materias primas en formas nuevas y radicalmente diferentes. Esto elimina materiales naturales tales como el asfalto y la laca, pero no excluye las ceras sintéticas.

- Los plásticos son polímeros de elevado peso molecular; esto es, son moléculas

gigantes formadas por numerosas unidades repetidas combinadas en agregados muy grandes.

Los primeros plásticos, como el celuloide o la galalita, partían de polímeros a los que se añadían sustancias plastificantes. El proceso que condujo a los plásticos modernos fue la sintetización: partir de monómeros o moléculas sencillas para obtener polímeros mediante una reacción química polimerizante. Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros. En la década de los 30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE). Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego. Al agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes. Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno (PS). También en esta época se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Nacen en 1942 las melaminas, las resinas epoxi, el poliuretano y en 1952 el policarbonato. La evolución ha sido muy rápida, hoy tenemos unos 50 materiales que con sus tipos, subtipos, mezclas, etc. pueden llegar a ser unos 2000.

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2. CARACTERÍSTICAS GENERALES. 2.1. Monómeros y polímeros. La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.

La unidad de bajo peso molecular es el monómero: Molécula, generalmente de la química orgánica, capaz de combinarse con moléculas de su misma naturaleza para formar un producto de peso melecular muy elevado, denominado polímero.

Los polímeros (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento), se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas (monómeros) que forman enormes cadenas de diferentes formas. Pueden pertenecer a la química inorgánica (cemento, porcelana, vidrio, etc.) o a la química orgánica (proteínas, grasas, propilenos, etc.)

Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos. El término polímero designa una combinación de un número no especificado de unidades. De este modo, el trióximetileno, es el trímero del formaldehído, por ejemplo. Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran polímero. Por su origen se dividen en: - Naturales: cuando se encuentran en la naturaleza (celulosa, caucho, resinas vegetales, etc.).

Ambar.

Es una resina fósil de plantas coníferas. Conocida desde la más remota antigüedad se utilizaba para la producción de objetos de ornamento con la técnica de grabado o de estampado a presión. Una de las primeras utilizaciones de la Baquelita ha sido la imitación del ámbar.

Celulosa.

La celulosa es uno de los muchos polímeros encontrados en la naturaleza. La madera, el algodón y la cuerda de cáñamo están constituidas de celulosa fibrosa.

La celulosa está formada por unidades repetidas del monómero glucosa.

Ocupa un lugar importante en la historia de los polímeros porque fue utilizada para hacer algunos de los primeros polímeros sintéticos, tales como el nitrato de celulosa, acetato de celulosa y rayón.

Cuerno.

Es un material orgánico compuesto de queratina (aprox. el 80%). Es termoplástico y se trabaja después de calentarlo en seco o por inmersión en agua hirviendo o con soluciones alcalinas. Después de haberlo ablandado se puede prensar, obteniendo objetos y láminas (cajas, botones, peines...).

Marfil.

Se obtiene de los colmillos de los animales y está constituido esencialmente por sales de calcio y otras substancias orgánicas. Se utilizaba antes de la invención de las materias plásticas para la fabricación de las teclas de los piano, mangos de los cuchillos, peines, bolas de billar...

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Caseina. CS.

La caseína es una proteina que se encuentra en la leche.

No es soluble en agua, pero si lo es en álcalis (amoniaco, bórax, aminas...).

- Artificiales o semisintéticos. Obtenidos por transformación química de polímeros naturales. Nitrato de celulosa. CN. Termoplástico.

Celuloide.

Es la primera de la materia plásticas artificiales, inventadas por J.W. Hyatt mezclando nitrato de celulosa y alcanfor. Tiene multiples usos por su facil elaboración y coloración y por su gran resistencia y resiliencia.

Se puede cortar, laminar, plegar, perforar, estirar, tornear, estampar a presión, modelar calentándola con agua o aire caliente; se puede encolar y decorar en superficie. En cambio no se puede someter a inyección ni a compresión ni tampoco trabajarla con el extrusor, ya que se descompone.

Acetato de celulosa. CA. Termoplástico.

Como la Celuloide se obtiene mediante la modificación química de un polímero natural: la celulosa que es una de las substancias orgánicas más comunes en la naturaleza. El acetato de celulosa es la primera materia plástica estampada a inyección.

Tiene el aspecto de un polvo blanco y debido a su aspecto agradable se utiliza principalmente para la fabricación de objetos transparentes, translúcidos y opacos como las teclas para las máquinas de escribir y calculadoras, pulsadores, revestimiento de volantes para automóviles, empuñadura de cuchillos, pantallas, vidrios de relojes, partes de máscaras de protección, plumas, mangos de paraguas, juguetes etc...

Galatita. Termoplástico.

Uno de los primeros plásticos fue la galalita. Es una materia plástica natural de origen proteica obtenida de substancias orgánicas como la leche (caseina), cuerno o de productos vegetales como semillas de soja.

Fue obtenida en 1897 por Adolph Spitteler y W. Kirsche partiendo del suero de la leche al que se le añadían plastificantes y que luego se endurecía con formaldehido.

Conocida con el nombre comercial Galalith (Galalite en Italia y Erinoid en el Reino Unido) se presentaba con un aspecto similar al de la Celuloide o bien al marfil o al cuerno artificial.

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Ebonita.

La ebonita es un material obtenido en el siglo pasado sometiendo la goma a un proceso de vulcanización. Algunos artículos fabricados con este material se expusieron en el 1851 en el Cristal Palace de Londres. Se trata de un compuesto a mitad de camino entre las materias plásticas autenticas y la goma natural.

Durante el proceso de vulcanización se introduce en la masa azufre (30-50%), obteniendo un compuesto que posee gran poder dieléctrico, buena resistencia a los productos químicos, una cierta dureza y rigidez hasta temperaturas de 50 ºC y con un aspecto brillante.

Se utilizó en separadores de baterías eléctricas, plumas estilográficas, boquillas de pipas, de instrumentos musicales...

- Sintéticos: Obtenidos químicamente a partir de sustancias de bajo peso molecular para formar monómeros y la subsiguiente polimerización de éstos (polietileno, poliésteres, etc.).

Baquelita. Termoplástico.

En 1909 el químico L. H. Baekeland sintetizó un polímero a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se bautizó con el nombre de baquelita, el primer plástico totalmente sintético de la historia.

CARACTERISTICAS:

Excelente resistencia mecánica. Buenas propiedades eléctricas, elevado poder aislante y gran resistencia a la humedad. Resistente al alcohol, tetracloruro de carbono, hidrocarburos aromáticos y petróleo. Difícilmente inflamable. Soporta los 110 o C.

USOS Y APLICACIONES:

Aislante eléctrico (maquinarias, motores eléctricos, radio ...) Aislamiento de alta tensión para transformadores. Soportes para carretes.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen buenas resistencias mecánicas debido a la atracción entre sus grandes cadenas poliméricas. Estas fuerzas intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser: - Fuerzas de Van der Waals (fuerzas de dispersión).

Existen en moléculas de muy baja polaridad, generalmente en los hidrocarburos. Provienen de dipolos transitorios (como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente). Estos dipolos producen atracciones electrostáticas muy débiles en moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican llegando a ser enormes.

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- Fuerzas de Atracción dipolo-dipolo.

Debidas a dipolos permanentes, como en el caso de los poliésteres. Estas atracciones son mucho más potentes y a ellas se debe la gran resistencia a tracción de las fibras de los poliésteres.

- Enlaces de Hidrógeno

Estas interacciones son tan fuertes, que una fibra obtenida con estas poliamidas (nylon) tiene resistencia a tracción mayor que la de una fibra de acero de igual masa.

- Enlaces iónicos.

Hay atracciones de tipo iónico que son las más intensas. Se llaman ionómeros y se usan, por ejemplo, para hacer películas transparentes de alta resistencia.

2.2. Procedimientos de formación de las macromoleculas. Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras para formar moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual se unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción. 2.1.1. Polimerización por adicción. En las reacciones de adición, varias unidades monoméricas se unen, en presencia de un catalizador, como resultado de la reorganización de los enlaces C=C de cada una de ellas. - Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble

enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo). - Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin

eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido).

- Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo).

- Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo aminocarboxianhidro).

- Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno). Los polímeros vinílicos son polímeros obtenidos a partir de monómeros vinílicos; es decir, pequeñas moléculas conteniendo dobles enlaces carbono-carbono. - El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno. Cuando polimeriza, las moléculas

de etileno se unen por medio de sus dobles enlaces, formando una larga cadena de varios miles de átomos de carbono conteniendo sólo enlaces simples entre sí.

Tipo de enlace Kcal / mol

Van der Waals en CH4 2,4

Dipolos permanentes 3 a 5

Enlaces hidrógeno 5 a 12

Iónicos mayores a 100

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- Los polímeros vinílicos más sofisticados se obtienen a partir de monómeros en los cuales

uno o más de los átomos de hidrógeno del etileno han sido reemplazados por otro átomo o grupo atómico.

Polipropileno

Poliestireno

Poli(cloruro de vinilo) - Reemplazando dos átomos de hidrógeno, sobre el mismo átomo de carbono, podemos

obtener poliisobutileno, que es un tipo de caucho.

Poli (metacrilato de metilo) - No muchos monómeros en los cuales se hayan reemplazado los átomos de hidrógeno en

ambos átomos de carbono son capaces de polimerizar. Pero un polímero que se obtiene a partir de un monómero sustituido en ambos átomos de carbono es el politetrafluoroetileno, denominado Teflon.

Los polímeros isómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos de átomos en las moléculas.

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2.1.2. Polimerización por condensación. En la reacción de condensación, los monómeros se combinan con la formación y pérdida de moléculas pequeñas, como agua, alcohol, etc. - Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación de

agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres...

- Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos.

- Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos.

2.3. Homopolímeros y Copolímeros

- Homopolimeros: son polimeros que contienen una sola unidad estructural (polietileno, polipropileno). Además, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremos de la cadena o en ramificaciones.

- Copolímeros: contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy importantes en los que participa el estireno.

Las diferentes combinaciones de monómeros se realizan para modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cada monómero imparta una de sus propiedades al material final; así, por ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia química, el butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que requiera la aplicación particular.

No solo cambian las propiedades al variar las proporciones de los monómeros, sino también al variar su posición dentro de las cadenas.

Las mezclas físicas de polímeros, que no llevan uniones permanentes entre ellos, también constituyen a la enorme versatilidad de los materiales poliméricos. Son el equivalente a las aleaciones metálicas.

2.4. Concepto de Tacticidad El término tacticidad se refiere al ordenamiento espacial de las unidades estructurales. El mejor ejemplo es el polipropileno, que antes de 1955 no tenía ninguna utilidad. En ese año, Giulio Natta en Milán, utilizó para hacer polipropileno, los catalizadores que Karl Ziegler había desarrollado para el polietileno. Esos catalizadores, hechos a base de cloruro de titanio y tri-alquil-aluminio, acomodan a los monómeros de forma que todos los grupos metilos se sitúan al mismo lado en la cadena. En esta forma, Natta creó el polipropileno isotáctico, que tiene excelentes propiedades mecánicas. Hasta ese momento, con los procedimientos convencionales, sólo se había podido hacer polímeros atácticos, sin regularidad estructural. El polipropileno atáctico es un material ceroso, con pésimas propiedades mecánicas. Otros catalizadores permiten colocar los grupos alternadamente, formando polímeros que se llaman sindiotácticos, los cuales, como los isotácticos, tienen muy buenas propiedades.

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3. ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PLASTICO. 3.1. Materias primas El componente principal de un plástico (vehículo) son polímeros o resinas artificiales, por lo general derivados de la celulosa y de los hidrocarburos. Para su utilización hay que añadirles otros productos que mejoren su mala flexibilidad, mala resistencia al choque, mala resistencia a bajas temperaturas, agrietamientos... Estos productos son los modificantes (catalizadores, plastificantes, estabilizadores, cargas y pigmentos). Por último, para fabricar plásticos con usos especiales se le añaden armaduras y refuerzos.

El petróleo se refina para formar moléculas orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se moldean o extruyen para fabricar productos de plástico. Del total del petróleo utilizado, el 70% se quema para producir energía, el 20%, lo utilizan diferentes industrias, el 4% la industria petroquímica lo utiliza para diferentes usos y sólo el 6% es empleado en la fabricación de plásticos. 3.1.1. Resinas. En la tecnología de los materiales poliméricos: el término resina se aplica a todo polímero que constituye la materia prima básica en la fabricación de los productos plásticos acabados o semiacabados y a las resinas empleadas directamente en obra. Por su procedencia las resinas se clasifican en: - Resinas naturales: de origen vegetal y raramente de origen animal.

- Resinas artificiales: proceden de la modificación química de ácidos grasos, de las resinas naturales y de otras sustancias macromoleculares.

- Resinas sintéticas: proceden de reacciones químicas controladas a partir de materias perfectamente definidas que, en sí mismas, no tienen carácter de resinas.

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3.1. Modificantes. Las diversas clases de plásticos y sus copolímeros proporcionan una amplia variedad de propiedades, pero no son suficientes para cubrir las muchas demandas de características y aplicaciones especiales que se requieren en el mercado. Los modificantes amplían el campo de aplicación de los plásticos y proporcionan una variación muy matizada de propiedades principalmente los plastificantes, estabilizadores, pigmentos o tintes... 3.1.1. Plastificantes. Son materiales líquidos o sólidos que al mezclarlos con las resinas las vuelven blandas, más flexibles, más tenaces (y a veces más débiles) de lo que serían en cada caso. Posibilitan a bajas temperaturas lo que podría hacer el calor a temperaturas más altas, a base de atenuar las fuerzas de tracción entre las moléculas lineales y permitiendo que puedan moverse fácilmente unas con relación a las otras. Un buen plastificante se caracteriza por: - Compatibilidad. Esto significa que durante toda la vida del objeto el plastificante debe

permanecer en su sitio. Algunos plastificantes emigran gradualmente a la superficie; por ejemplo, en hules, la superficie se vuelve grasienta, mientras que el plástico desnudo se vuelve frágil, se contrae y se cuartea.

- Estabilidad. El plastificante no se estropeará gradualmente con la edad, lo que llevaría al deterioro del objeto de plástico.

- No degradabilidad. El plastificante no atacará al plástico, rompiendo las cadenas largas moleculares en segmentos cortos o de alguna otra forma. Tampoco dañará a otros constituyentes, tales como estabilizadores o pigmentos.

- Rendimiento. Una pequeña cantidad cundirá mucho. De forma general, cuanto menos cantidad se precise mejor es el plastificante.

- Atoxicidad. Aunque siempre es de desear, es particularmente importante si los objetos pueden llevarse a la boca (juguetes y objetos para niños pequeños).

3.1.2. Catalizador. Sustancia cuya presencia hace reaccionar a dos o más productos entre sí, que por sí solos permanecerían prácticamente inertes unos frente a otros. En la química macromolecular también se denomina iniciador.

3.1.3. Estabilizadores. Los plásticos sin mezcla, tales como la tubería de polietileno o la lámina de cloruro de polivinilo, pueden degradarse cuando se exponen aciertos ambientes, como por ejemplo la luz solar. Sin embargo, pueden reforzarse con estabilizadores, tales como los absorbentes de rayos ultravioleta y antioxidantes. El negro de humo, por ejemplo, convierte el polietileno, que es un material rápidamente degradable, en otro que resiste muy bien la luz solar y la intemperie. Otros estabilizadores cumplen su cometido sin colorear ni volviendo opaco al plástico.

3.1.4. Cargas. Material insoluble en polvo, granos o fibras incorporado a un compuesto polimérico para reducir su precio, su exotermia o su retracción y frecuentemente para aumentar su dureza, su resistencia a la abrasión o al calor u otra propiedad específica, como por ejemplo:

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- Moldeabilidad. Los plásticos fenólicos en estado puro no se moldean bien y son duros y quebradizos. Resultan mucho más moldeables cuando se les mezcla con harina de madera, normalmente de madera dura, en proporción de hasta un 50 por ciento. El material mezclado se contrae y se resquebraja menos, desgasta menos los moldes y cuesta menos que los fenólicos puros. Puede usarse cáscara de nuez molida o ingredientes semejantes. Con este material, de uso general, se hacen, por ejemplo, piezas de carpintería.

- Resistividad eléctrica. La resistencia eléctrica de los plásticos fenólicos moldeados puede aumentarse incorporando mica finamente dividida; muchas piezas moldeadas para electricidad se hacen de esta manera.

- Resistencia al calor. Las cargas de amianto aumentan enormemente la resistencia al calor de los plásticos fenólicos y otros plásticos termoestables. Otras cargas inorgánicas importantes son el sílice, arcilla y carbonato cálcico. Este último, a menudo, en forma de piedra caliza molida o polvo de mármol.

- Tenacidad. La fragilidad es superada generalmente, además de con el uso de plastificantes o por copolimerización, incorporando cargas fibrosas, normalmente cortadas en longitudes de 1,5 m m a 15 m. Estos rellenos pueden ser fibras naturales tales como el algodón, cáñamo, o bien sintéticas, tales como el rayón, nylón, poliéster y fibra de vidrio.

3.1.6. Pigmentos Muchos plásticos son transparentes e incoloros y por lo tanto coloreables; otros, admiten coloración limitada. Los acrílicos, por ejemplo, pueden incluirse en los de la primera clase, los fenólicos, en la segunda. En algunos casos, el color puede ser tanto en transparente como en opaco, en otros sólo en opaco. Los tintes proporcionan colores transparentes; los pigmentos, opacos. Los colores deben ser compatibles con el plástico y sus constituyentes, tales como plastificantes y estabilizadores, así como entre ellos. La estabilidad a la luz es normalmente función de la estabilidad inherente del tinte o del pigmento, pero puede ser afectada por interacciones a largo plazo con el plástico y sus constituyentes.

3.1.7. Armaduras y refuerzos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas plásticas, un material compuesto de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera.

3.1.8. Lubricantes. Los lubricantes mejoran la procesabilidad de los polímeros, realizando varias importantes funciones. - Reducen la fricción entre las partículas del material, minimizando el calentamiento friccional

y retrasando la fusión hasta el punto óptimo. - Reducen la viscosidad del fundido promoviendo el buen flujo del material. - Evitan que el polímero caliente se pegue a las superficies del equipo de procesamiento.

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4. TIPOS DE PLASTICOS. Las macromoléculas, lineales o ramificadas, pueden estar colocadas, unas con respecto a otras, de forma diferente. - Puede darse el caso de que se encuentren desordenadas,

entrelazadas como un fieltro. Es lo que se llama el estado amorfo. Los plásticos amorfos son vítreos, transparentes y generalmente frágiles.

- Pueden estar alineadas, en claro paralelismo, como las cerillas en su caja. Pero no se sitúan así en toda su longitud, sino en tramos muy pequeños, que reciben el nombre de cristalitas (cuerpo sólido cuyos elementos constitutivos -átomos, iones o moléculas- están dispuestos de forma regular en las tres dimensiones). Las longitudes restantes de cada macromolécula se pliegan formando lazos o bucles.

Los plásticos parcialmente cristalinos son translúcidos u opacos, pero más resistentes al calor que los amorfos.

Los plásticos con macromoléculas lineales o ramificadas, pero no entrelazadas (reticuladas) pueden ser moldeados de manera reversible. Por acción del calor, se reblandecen para adoptar la forma que se les quiera dar. Son los termoplásticos.

Los plásticos con macromoléculas tridimensionalmente reticuladas (entrelazadas) no pueden ser moldeados de manera reversible. Son los termoendurecidos. Para forzar la reticulación, los químicos introducen, en las macromoléculas originales, grupos reactivos de moléculas que se disponen a distancias regulares y que actúan como grapas entre las cadenas.

Cuando las macromoléculas forman una red de malla abierta, los plásticos resultantes son elásticos como la goma.Se les llama elastómeros.

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Nota: Con el fin de favorecer el conocimiento de los distintos materiales plásticos, especialmente en el momento de su clasificación, la Sociedad de Industrias Plásticas de los Estados Unidos (SPI) ha difundido un código de identificación de uso corriente a nivel internacional, que es el utilizado en este tema.

Existen más de 100 tipos de plásticos, los más comunes son sólo 6 y se los identifica con un número dentro de un triángulo (símbolo de reciclaje) para efecto de facilitar su clasificación para el reciclado.

4.1. Polímeros termoplásticos. (También llamados pistómeros o termoplastos). Son polímeros (lineales, ramificados o no), que de manera reiterativa se pueden reblandecer (plastificar) por la acción del calor y endurecer al enfriase. Pueden llegar a fundirse sin que tenga lugar su descomposición químico siempre que no se alcance una determinada temperatura, denominada de descomposición. Están constituidos por macromoléculas líneales o ramificadas que, a partir de cierta temperatura, inferior a la de descomposición, deslizan entre sí de modo que el material adquiere una fluidez viscosa. Para que un polímero tenga aplicación como termoplástico debe tener una temperatura de transición vítrea Tg (si se trata de un material amorfo), o una temperatura de fusión Tm (si se trata de un material cristalino), superior a la temperatura ambiente. Por lo general los materiales termoplásticos presentan un buen conjunto de propiedades mecánicas, son fáciles de procesar, reciclables y bastante económicos. La principal desventaja deriva del hecho de que son materiales que funden, de modo que no tienen aplicaciones a elevadas temperaturas puesto que comienzan a reblandecer por encima de la Tg, con la consiguiente pérdida de propiedades mecánicas. 4.1.1. Poliolefinas. (polietileno, polipropileno, polibuteno, polisobutileno, etc.)

Polietileno. PE. Termoplástico. El polietileno es un termoplástico fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas natural) , en forma de gránulos o de polvo blanco. Sus propiedades técnicas depende de la masa molecular, la ramificación de la cadena y el grado de cristalinidad, por lo que el método de elaboración influye considerablemente, especialmente la presión.

Todos los polímeros derivados del etileno tienen una gran resistencia a los productos químicos , acidos , bases, aceites, grasas, disolventes ... Sin embargo, su resistencia es moderada para los hidrocarburos normales y clorados .

Debido a su gran facilidad de extrusion para film, los poliestilenos son muy utilizados para recubrimientos de otros materiales , papel, cartón, aluminio...y para embalajes.

El etileno, según la temperatura a que se someta puede transformarse en dos tipos de polimeros:

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PEAD (HDPE) Polietileno de alta densidad El polietileno de alta densidad es un termoplástico fabricado a partir del etileno a temperaturas inferiores a 70 ºC y presión atmosférica (proceso Ziegler-Natta).

Polimeriza con estructura lineal (de tipo cristalino), y densidad comprendida entre 0,94 y 0´96 kg/dm3 .

Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas: Inyección, Soplado, Extrusión, o Rotomoldeo.


El PEAD , polietileno de alta densidad, se utiliza para fabricar bolsas, cajas de botellas, tuberías, juguetes, cascos de seguridad laboral ..

Gracias a su estructura lineal sirve para cuerdas y redes de pesca, lonas para hamacas .. La resistencia térmica permite usarlo para envases que deban ser esterilizados en autoclave (leche , sueros ..)

También en construcción se utiliza en tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, drenaje y uso sanitario.

CARACTERISTICAS:

Resistente a las bajas temperaturas - Irrompible - Impermeable - No tóxico.

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PEBD. (LDPE) Polietileno de baja densidad.

A temperaturas de unos 170 º centígrados y 1.400 atmósferas de presión el etileno se transforma en un polímero con aspecto de polvillo blanco, estructura muy ramificada (amorfa, algunos de los carbonos, en lugar de tener hidrógenos unidos a ellos, tienen asociadas largas cadenas de polietileno) y densidad comprendida entre 0' 91-0,93 kg/dm3.

USOS Y APLICACIONES: El PEBD , polietileno de baja densidad, se utiliza para fabricar bolsas flexibles , embalajes industriales , techos de invernaderos agrícolas... También gracias a su resistencia dieléctrica se utilizan para aislante de cables eléctricos.

Recubrimiento del hormigón fresco, evitando la evaporación prematura del agua y preservándolo de las heladas. Revestimiento de encofrados, facilitando el desmoldeo y dando un perfecto acabado al cemento.

CARACTERISTICAS: Gran flexibilidad, extraordinaria resistencia química y dieléctrica, resistente a las bajas temperaturas, irrompible, impermeable y no tóxico. Es versátil, barato y fácil de fabricar. Se transforma por inyección, soplado, extrusión, o rotomoldeo.

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PP Polipropileno Es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso.

USOS Y APLICACIONES: Soporta bien temperaturas cercanas a los 100 ºC por lo que se utiliza para tuberías de fluidos calientes . Piezas de automóviles (parachoques) y electrodomésticos, cajas de baterías , jeringas desechables, tapas en general, envases, baldes, todo tipo de cartelería interior y exterior. Al tener una estructura lineal se utiliza para rafias y monofilamentos , fabricación de moquetas , cuerdas , sacos tejidos , cintas para embalaje, pañales desechables...

CARACTERISTICAS: Plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia química y baja densidad (la más baja de todos los plásticos). Al adicionarle cargas (talco, caucho, fibra de vidrio...), se refuerzan sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. Muy sensible al frío y a la luz ultravioleta (envejece rápidamente), por lo que necesita estabilizantes a la luz. Barato, resistente a la temperatura, y no tóxico. Es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y extrusión/termoformado. Fácil manipulado, se puede cortar, perforar y troquelar.

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4.1.2. Polimerizados del estireno. (poliestirenos, copolímeros ABS y ASA, etc.)

PS Poliestireno

El poliestireno estructuralmente, es una larga cadena hidrocarbonada, con un grupo fenilo unido cada dos átomos de carbono.

Las materias primas para la fabricación del estireno son el etileno y el benzeno

Hay tres clases de poliestireno:

- PS Cristal: Es un polímero de estireno monómero (derivado del petróleo), cristalino y de alto brillo.

- PS Alto Impacto: Es un polímero de estireno monómero con oclusiones de Polibutadieno que le confiere alta resistencia al impacto.

- PS expandido que es una espuma. Es Termoplástico y fácilmente moldeable a través de procesos de: Inyección, Extrusión/Termoformado, Soplado.

USOS Y APLICACIONES: Se usa en envases, vasos, platos y cubiertos desechable, neveras portátiles, máquinas de afeitar desechables, juguetes, cassettes, aislantes térmicos y acústicos...

CARACTERISTICAS: Ignífugo - No tóxico - Transparente - Irrompible - Fácil limpieza. Fácil de serigrafiar. Fácil de manipular, se puede cortar, taladrar, perforar, troquelar

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Acrilonitrilo-butadieno-estireno. ABS. Termoplástico.

El ABS fue desarrollado para conseguir altas fluideces y rigidez a la vez que un buen comportamiento al impacto, caracteristicas que no cumplía el PS, por lo que se mezcló con cauchos. Se podría definir el ABS como un copolímero del PS con cauchos. Nace de la polimerización de tres elementos: - El acrilonitrilo aporta buena resistencia química, brillo, resistencia

térmica y resistencia al desgaste. - El butadieno le confiere buen comportamiento al impacto. - El estireno aporta moldeabilidad y buena estabilidad dimensional (el

contenido varía entre un 65 y 80%).

CARACTERISTICAS: Buena resistencia al impacto (a altas y bajas temperaturas). Excelente rigidez. Excelente brillo y aspecto superficial. Resistencia al rayado. Buena resistencia a los agentes químicos. Excelente procesabilidad. Existe ABS para cromar.

USOS Y APLICACIONES: Industria: es utilizado para piezas de teléfonos, radios, aspiradoras, y grandes electrodomésticos, griferías, radiadores... Eléctrico: sus aplicaciones van desde aparatos de fax, carcasas de los monitores de ordenador y de aparatos eléctricos en general, enchufes, ... Automóvil: se utilizan tipos anticalóricos reforzados con fibra de vidrio, cromables, etc. en retrovisores, piezas eléctricas, parrillas de radiadores, en los mandos de control, ...

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Acrilonitrilo-estireno. SAN. Termoplástico.

El SAN fue desarrollado para conseguir altas fluideces y rigidez a la vez que un buen comportamiento al impacto y transparencia, caracteristicas que no cumplía el PS ni el ABS. Se podria definir como un PS mezclado con cauchos, o un copolímero de estireno/acrilonitrilo.

CARACTERISTICAS:

Resistente a altas temperaturas y al ataque de agentes químicos. Excelentes propiedades mecánicas Fácil procesabilidad Muy buena transparencia Buena estabilidad dimensional.


Industria: Encendedores: por su transparencia y buena resistencia al ataque de los agentes químicos. Cubre lámparas, por su transparencia y buenas propiedades mecánicas, pudiendo ser aditivado contra los rayos UV. Embalajes de todo tipo, como recipientes de cocina que requieran aptitud alimentaria, transparencia, y o buen comportamiento a bajas temperaturas. Piezas interiores de neveras. Ventiladores de aire acondicionado. Electricidad: Carcasas de secadoras, piezas de aparatos de TV, cajas de baterias. Aparatos de vídeo, se utiliza por su extraordinaria rigidez y elevada temperatura de distorsión.

Plásticos de estireno-butadieno. SBP. Termoplástico.

- Copolímeros de estireno-butadieno. También llamados hules sintéticos. Contienen un 25% de estireno y un 75% de butadieno y se utilizan en la fabricación de llantas, espumas, aislamiento de alambres y cables eléctricos, mangueras....

Los copolímeros de estireno-butadieno con mayor contenido de butadieno, hasta de 60%, se usan para hacer pinturas y recubrimientos ahulados. Para mejorar la adhesividad, en ocasiones se incorpora el ácido acrílico o los ésteres acrílicos, que elevan la polaridad de los copolímeros.

- MBS: Se obtienen injertando metacrilato de metilo o mezclas de metacrilato y estireno, en las cadenas de un hule de estireno-butadieno.

- Acrílicos: Copolímeros de metacrilato-butilacrilato-estireno o de metacrilato-hexilacrilato-estireno.

- Otros copolímeros importantes del estireno, se realizan polimerizando en suspensión,

estireno en presencia de divinil-benceno, para obtener materiales entrecruzados, que por sulfonación y otras reacciones químicas se convierten en las conocidas resinas de intercambio iónico.

- CPE. Los polietilenos clorados se obtienen clorando polietileno de alta densidad con 30% a 40% de cloro. Tienen baja cristalinidad y baja temperatura de transición vítrea.

- EVA. Copolímero del etileno y acetato de vinilo con 30% a 50% del acetato, posee propiedades elastoméricas.

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4.1.3. Polímeros halogenados. (policloruros de vinilo, copolímeros vinílicos, politetrafluoretileno o teflón, polifluoruro de vinilo, etc.).

PVC. Cloruro de polivinilo Se produce a partir de dos materias primas naturales: gas 43% y sal común (*) 57%. Estructuralmente, el PVC es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro.

A este polímero termoplástico es necesario añadirle aditivos, plastificantes, elastificantes, cargas y otros polímeros para que adquiera las propiedades que permitan su utilización en las diversas aplicaciones .

Así, puede ser flexible o rígido; transparente, translícido o completamente opaco; frágil o tenaz; compacto o espumado .

El PVC rígido no lleva aditivos plastificantes . El flexible o plastificado, sí los lleva .


Envases. Perfiles para marcos de ventanas, puertas. Tuberías de desagües, mangueras, aislamiento de cables. Juguetes, envolturas para golosinas, películas flexibles para envasado, papel vinílico (decoración)... Objetos termoconformados industriales y domésticos. Tableros para mesas de trabajo y estanterías para laboratorios. Aparatos electrodomésticos.

CARACTERISTICAS:

Su capacidad para admitir todo tipo de aditivos permite que pueda adquirir propiedades muy distintas y teniendo en cuenta su precio relativamente bajo le hace ser un material muy apreciado y utilizado para fabricar multitud de productos .

Ignífugo (con altas temperaturas los átomos de cloro son liberados, inhibiendo la combustión).

Resistente a la intemperie, no tóxico, impermeable y no quebradizo.

Buenas propiedades de aislamiento.

Fácil de manipular, se puede cortar, taladrar, clavar, enroscar, perforar, pegar...

Resistente a los agentes químicos y corrosivos.

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Politetraflúoretileno. PTFE. Termoplástico. Las resinas fluoruratas son materiales termoplásticos producidos en los Estados Unidos a partir del 1950 y han tenido un gran éxito por sus características especialísimas. La más importante de las resinas fluorurate es el politetrafluoroetileno que se suministra generalmente en forma de semielaborado, sucesivamente trasformado con elaboración mecánica y al utensilio. Las resinas fluoruratas tienen diferentes aplicaciones que van desde los equipos para laboratorio a las fibras y a las películas especiales. Las características autolubricantes y antiroce rinden precioso el politetrafluoroetileno en la fabricación de engranajes industriales, prótesis quirúrgicas, revestimientos de baterías de cocina. Se emplea también en la fabricación de bombas, válvulas, filtros y elementos para vehículos espaciales.

Polifluoruro de vinilo. PVF. Termoplástico. 4.1.4. Ésteres de polivinilo y polimetacrilo. (poliacetato de vinilo, polimetilmetacrilato o plexigás; vidrio acrílico, etc.).

Polimetacrilato de metilo. PMMA. Termoplástico.

Comercializado bajo la marca Plexiglas.

CARACTERISTICAS:

Gran transparencia , además de elevada rigided y tenacidad , buena resistencia química , fácil moldeo , y buen comportamiento dieléctrico.

Se pueden obtener planchas por colada entre dos planchas de vidrio para después ser mecanizadas .

Para aumentar la dureza y evitar el rayado de las lentes se les dá un tratamiento de fluoración


Parabrisas y ventanas de aviones, portillos de barcos , claraboyas .

Al ser un material muy transparente, se utiliza también en óptica, lentes de máquinas fotográficas, gafas.

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4.1.5. Óxidos, sulfonas y similares. Polímeros con cadena de constitución mezclada –heteropolímeros.

PET Polietileno Tereftalato Se produce a partir del Ácido Tereftálico y Etilenglicol, por policondensacion; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella.


Envases de gaseosas, aceites, agua mineral, salsas...( Para el grado botella se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos). Fibras textiles, Cintas de vídeo y audio, películas radiográficas... Geotextiles (telas para pavimentación).

CARACTERISTICAS:

Barrera a los gases - Transparente - Irrompible - Liviano - No tóxico.

Politereftalato de butileno. PBT. Termoplástico.

Se fabrica policondensado en la masa éster dimetílico del ácido tereftálico con 1,4-butadonil .

CARACTERISTICAS:

Alta resistencia a esfuerzos permanentes Alta indeformabilidad al calor, especialmente en los tipos reforzados con fibras de vidrio Alta dureza Buen comportamiento deslizante y frente al desgaste Alta estabilidad dimensional y de forma (bajo coeficiente de dilatación térmica y escasa absorción de agua) Buenas características eléctricas Gran resistencia a los agentes químicos


Industria eléctrica y electrónica, debido a su buen comportamiento aislante, indeformabilidad al calor, estabilidad dimensional, resistencia a los agentes químicos y efectos ignífugos. Se emplea tanto en el sector de las piezas aislantes para extintores como en aislamientos primarios.

Electrodomésticos, en los que cumple con las especificaciones adicionales en cuanto a indeformabilidad al calor, características aislantes, resistencia a los agentes químicos y al agrietamiento por tensión, así como calidad superficial.

Mecánica de precisión y maquinaria, ruedas dentadas, cojinetes y otros elementos deslizantes gracias a su buen comportamiento deslizante y resistencia al desgaste

Industria del automovil por su rigidez, indeformabilidad al calor, decorabilidad y resistencia a la intemperie. Se emplea tanto en aplicaciones interiores como exteriores.

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Policarbonato. PC.

Ter

moplástico.

El policarbonato toma su nombre de los grupos carbonato en su cadena principal. También se denomina policarbonato de bisfenol A, porque se elabora a partir de bisfenol A y fosgeno. Es amorfo y transparente , aguanta una temperatura de trabajo hasta 135 ºC , y tiene buenas propiedades mecánicas , tenacidad , y resistencia química .

CARACTERISTICAS:

Virtualmente irrompible. Es 250 veces más resistente al impacto que el vidrio. Excelente comportamiento ante el fuego. Excelente transmisión de luz. Poco peso, menos de la mitad que el vidrio. (Considerando igual espesor). Curvable en frío. No propaga la llama. Aislante térmico (Valor K 2,7 en 6 mm.) Aislante acústico (clasificación STC=31 dB en 6 mm.)


Carcasas de protección para maquinaria y equipos peligrosos, viseras para protección de la cara. Tapas para cuadros eléctricos y de mandos, cristaleras irrompibles para casetas de obra, coches blindados. Protección antichoque para iluminación de seguridad y emergencia. Señalización urbana y de carretera, letreros, protección de luminosos de neón.

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Poliamidas. PA.

Termoplástico.

En 1.930 se descubrió un polímero con el que se podían hacer hebras de gran resistencia, era la primera poliamida 6.6, que se comercializó con el nombre de Nylon .

En 1.938 se obtuvo la polimerización de la PA 6, que se comercializó con el nombre de Perlon.

Se denominan poliamidas, debido a los característicos grupos amida en la cadena principal. Las proteínas (como la seda), también son poliamidas.

CARACTERISTICAS:

Las poliamidas presentan unas propiedades físicas próximas a las de los metales como la resistencia a la tracción entre 400 - 600 kg/cm2 . Bajo peso específico entre 1' 04 y 1' 15. Fácil moldeo Resistencia a temperaturas de trabajo de hasta 1200 ºC . Rigidez y resistencia al desgaste, deformaciones y a elevadas temperaturas. Buena resistencia química salvo a ácidos concentrados. Buenas propiedades mecánicas y eléctricas. Tienen un inconveniente , su higroscopidad . Absorven agua en un porcentaje variable , esto hace que disminuyan sus propiedades mecánicas , y aumentan el volumen al hincharse .


Piezas que exigen buen coeficiente de rozamiento y buena resistencia al desgaste. Piezas que precisen mecanizado con torno automático. Piezas técnicas sometidas a choques, sacudidas e inversiones de sentido. Rodillos y cintas transportadoras. Cojinetes, piezas sometidas a frotamiento. Engranajes, elementos de transmisión.

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4.2. Polímeros termoestables. También llamados durómeros o duroplastos. Son aquellas materias poliméricas que por la acción del calor o mediante endurecedores apropiados, endurecen de forma irreversible y al fundirse se descomponen químicamente. Están formados por macromoléculas reticuladas en el espacio, que en el proceso de endurecimiento, o de curado, se reticulan más estrechamente. A partir de materias primas de bajo peso molecular se forman, en una primera fase, un producto intermedio (prepolímero), de peso molecular intermedio, no reticulado o muy poco y por tanto todavía capaz de fundir (y por tanto de rellenar un molde). La reticulación espacial que da lugar a la formación de la macromolécula termoestable tiene lugar por reacción química (curado) durante el moldeo de la pieza, es decir, durante el proceso de transformación. Puesto que no funden y no reblandecen son materiales que presentan muy buenas propiedades a elevadas temperaturas. Junto con su alta resistencia térmica presentan alta resistencia química, rigidez, dureza superficial, buena estabilidad dimensional, etc. Los acabados son pobres comparados con los de la mayoría de los termoplásticos; por lo general las resinas termoplásticos son bastantes opacas y en muchos casos presentan cierta coloración amarillenta. Sin embargo el empleo de estos materiales ha ido disminuyendo en los últimos años, pues requieren métodos de transformación lentos debido a que la reacción de polimerización tiene lugar durante la transformación. 4.2.1. Fenoplastos o resinas fenólicas (bakelitas, novolacas, resitas). Fenol-formol. PF. Termoestable.

Las resinas fenólicas son las mas antiguas y aún hoy las mas usadas entre las resinas termofraguantes. Las desarrolló, como es sabido, L. H. Baekeland en el 1909 y tuvieron un gran éxito sobre todo en el periodo entre las dos guerras mundiales. Las masas de estampado fenólico se usan para fabricar elementos de la industria eléctrica, en radio, en televisión, en teléfonos y en la industria automovilística; además se fabrican piezas para el sector de los electrodomésticos, en el sector aerospacial y en la defensa. 4.2.2. Aminoplasto o resinas de urea o melanina con formaldehído. Urea-formol. UF. Termoestable. Son compuestos termofraguantes que se obtienen mediante la reacción de a urea con la formaldehído. Alrededor de 1929 estas resinas habían alcanzado un apreciable desarrollo comercial gracias a sus propiedades y al bajo costo. Como las melanímicas. Tienen el aspecto de un polvo finísimo blanco que se elabora generalmente por estampado a compresión dentro de un molde y con la acción del calor. El principal empleo de las resinas uréicas es el campo de los adhesivos y de las colas; como masas de estampado se utilizan para producir platos, partes de electrodomésticos, componentes eléctricos, teléfonos, aparatos radio, muebles.

Melamina-formol. MF. Termoestable. Las resinas melamínicas, como las uréicas, pertenecen al grupo de compuestos termofraguantes llamados aminoplasta. Las melamínicas se produjeron en forma industrial a partir del final de los años Treinta. Tienen una importancia fundamental en la fabricación de laminados y también para vajillas, platos, partes de electrodomésticos, muebles, artículos decorativos y elementos de aislamiento.

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4.2.3. Otras resinas. Resinas reactivas, también denominadas resinas de reacción líquidas. Su constitución química es tal que pueden reticularse bajo la acción de un catalizador o de un endurecedor y pasan del estado líquido al sólido. Esta reacción se produce sin necesidad de aportación de calor y, frecuentemente, exotérmica. A la resina de base se le suele añadir aditivos modificadores, cargas neutras u otras materias para conseguir algún objetivo concreto; la mezcla puede ser reforzada con fibras de diversa índole. Se utilizan como adhesivos, conglomerantes de áridos, resinas de colada y como material para inyección de obras de fábrica o del terreno. Los tipos principales de resinas reactivas son:

- Resinas epoxídicas: • Resinas epoxi. • Resinas epoxi-acrílicas y otras.

- Resinas de poliéster no saturado. - Resinas de metilmetacrilato (furánicas). - Resinas de isocianato (poliuretano).

RESINAS EPOXI. EP. Termoestable.

Las resinas epoxi son resinas sintéticas caracterizadas por poseer en su molécula uno o varios grupos epoxi que pueden polimerizarse, sin aportación de calor, cuando se mezclan con un agente catalizador denominado "agente de curado" o "endurecedor". Por sí solas no tienen aplicación práctica. La inmensa mayoría de las resinas epoxi empleadas en la construcción son productos de condensación que resultan de las epiclorhidrina con compuestos de varios grupos fenólicos, generalmente con el difenol-propano, conmúnmente conocido con el nombre de bisfenol A.

CARACTERISTICAS:

Los sistemas epoxi se componen de dos elementos principales: resina y endurecedor, a los que pueden incorporarse agentes modificadores (diluyentes, flexibilizadores, cargas...), para modificar alguna propiedades físicas o químicas del sistema de resina o abaratarlo.

- Resinas de base.

Las resinas epoxi pueden clasificarse en: - Éteres glicéricos. - Esteres glicéricos. - Aminas glicéricas. - Alifáticas lineales. - Cicloalifáticas.

- Endurecedores.

El endurecimiento de una resina puede hacerse con un agente (una molécula epoxi se une a otra en presencia del catalizador) o con un endurecedor (el reactivo endurecedor o agente de curado se combina con una o más moléculas de resina).

Los agentes catalizadores más empleados son las bases fuertes tales como aminas terciarias o materiales fuertemente aceptores de protones, como el trifluoruro de boro.

Los reactivos endurecedores pueden clasificarse en:

- Agentes de curado en frío. Reaccionan con las resinas a temperaturas ordinarias o bajas, en atmósferas particularmente húmedas; de este grupo son: las aminas alifáticas primaria, las poliaminas, las poliamidas y los polisocianatos.

- Agentes de curado en caliente. Los más empleados son los anhídridos orgánicos, las aminas primarias y aromáticas y los catalizadores, que son inactivos a temperaturas ordinarias, pero que se descomponen en componentes activos al calentarlos.


Se emplean para coladas, revestimientos, estratificados, encapsulados, prensados, extrusionados, adhesivos y en otras aplicaciones de conglomeración de materiales.

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4.2.4. Poliésteres. Las resinas de poliester constituyen una familia bastante diferenciada y compleja de resinas sintéticas que se obtienen con una grande variedad de materias primas de partida. Las resinas poliester insáturas son líquidos más o menos viscosos de color amarillo pajizo que endurecen con el añadido de catalizadores. Su robusteza, flexibilidad y rigidez pueden ser modificadas con el añadido de aditivos, refuerzos que normalmente pueden ser fibra de vidrio o de carbono. Se emplean en la construcción civil, para conducturas, compuertas, puertas y ventanas, encofrado, vidrios, paneles decorativos; en la náutica más del noventa por ciento de los barcos está construido con resinas poliester reforzado y hoy en día se fabrican también unidades de guerra como por ejemplo los dragaminas y botes para el servicio guardacostas. En la industria de los transportes se fabrican con las resinas de poliester reforzado partes de autobuses, furgones, máquinas agrícolas, roulotte, vagones de ferrocarril. Hay numerosos otros empleos que van desde los botones a los trineos, a los aislantes eléctricos.

4.2.5. Poliuretanos y similares. - El poliuretano es un material plástico que nace de la reacción química entre dos componentes líquidos: el Poliol y el Isocianato. Intervienen además: Catalizadores: Se utilizan para acelerar o retardar la reacción entre el poliol y el isocianato y, por tanto, poder controlar la formación de la espuma. Aditivos y cargas: Son materiales que por sus características, mejoran determinadas propiedades físicas y mecánicas de la espuma de poliuretano. Algunos de ellos son: los antioxidantes, los blanqueadores ópticos, los estabilizadores térmicos, etc. Agentes espumantes: Los agentes espumantes debido a sus propiedades físicas son excelentes hinchantes y los encargados de dar volumen. Estos agentes se evaporan en forma de gas tras la expansión de la espuma debido a su bajo punto de ebullición y utilizando el calor generado por la reacción poliol-isocianato. Dependiendo de la composición de la mezcla poliol-isocianato, y de su densidad, obtendremos poliuretanos con diferentes características:

- espuma rígida.

- espuma rigida para aislamiento

Los sistemas de poliuretano vienen utilizándose en el sector de la construcción desde hace más de 25 años en todo el mundo, tanto para el aislamiento térmico como para la impermeabilización. Y su utilización sigue en alza debido a la posibilidad de impermeabilizar y aislar con rapidez de ejecución, sin intervenir en el proceso normal de la obra. No obstante, existen muchas otras ventajas que a continuación se presentan.

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Características: Impermeabilidad y aislamiento térmico en una sola operación. Material con el más bajo coeficiente de conductividad térmica (l = 0,027 W/mº C). Ligereza de peso disminuyendo la carga de la estructura. Buena resistencia a la compresión (de 1 a 3 Kg/cm2), lo que permite su utilización en azoteas transitables con acabado tradicional. Eliminación de las condensaciones en general y, en especial, las que se presentan en superficies metálicas. Evita la formación de humedades por la condensación, ya que establece una barrera térmica que impide que el tabique interior alcance bajas temperaturas y que se condense la humedad ambiente del interior.

- espuma flexible (Asientos para coches,

- un elastómero( Pavimentos, Adhesivos y ligantes, Suelas, ruedas, juntas

- espuma semirrígida (Asientos para bicicletas, motos, sillines para tractores, apoyabrazos, volantes, parasoles, parachoques de coches y autobuses. Sillas de oficina, asientos.

- Pinturas y barnices de poliuretano

Proyección: La mezcla sale de la máquina perfectamente homogeneizada y finamente pulverizada. La mezcla se aplica sobre el sustrato con equipos específicos, sin interrupciones. En este método se utilizan sistemas de reactividad controlada para obtener la fase de expansión y endurecimiento de la espuma rápidamente. La proyección se utiliza en la impermeabilización y en la aplicación de aislamientos sobre superficies inclinadas, verticales y horizontales, sin producirse deslizamiento ni goteo del material.

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Poliuretanos. PU.

Termoplástico.

Son polímeros obtenidos mediante la poliadición de los isocianato y de los poliol. Se llaman así porque en su cadena principal contienen enlaces uretano.

Es un excelente plástico de uso industrial que abarca un abanico de durezas tan amplio, que puede alcanzar los valores de los cauchos más blandos y los de los poliamidas más duras, manteniendo siempre su gran elasticidad.

CARACTERISTICAS:

Resistente a aceites y grasas. Resistente a la rotura. Gran elasticidad. Resistente a la abrasión. Excelente amortiguador de ruidos y vibraciones. Excelente comportamiento frente a la deformación por presión.


Componen la familia más versátil de polímeros que existe. Pueden ser elastómeros, pinturas, fibras y adhesivos.

Se utilizan en forma flexible para fabricar cojines, colchones, muebles, revestimientos de tejidos

En forma rígida para empleos en la industria automovilística, construcción civil, amueblado.

Zapatas guía de ascensores por su gran resistencia a la abrasión, grasas y aceites. Apoyos de separación y apilamiento de maquinaria y matrices pesadas. Ruedas para carretillas elevadoras. Poleas y guías para cables. Rodillos para industria textil. Regletas para serigrafía. Troqueles y contra - troqueles para la estampación.

Son un aislante térmico y acústico de óptima calidad.

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4.2.6. Polímeros silicónicos

Siliconas (SI). Termoplástico.

Las siliconas son polímeros inorgánicos (no contienen átomos de carbono en su cadena principal).

Esta es una cadena alternada de átomos de silicio y de oxígeno. Cada silicona tiene dos grupos unidos a la misma y éstos pueden ser grupos orgánicos.

CARACTERISTICAS:

Las siliconas constituyen buenos elastómeros porque la cadena principal es muy flexible. Los enlaces entre un átomo de silicio y los dos átomos de oxígeno unidos, son altamente flexibles. El ángulo formado por estos enlaces, puede abrirse y cerrarse como si fuera una tijera, sin demasiados problemas. Esto hace que toda la cadena principal sea flexible.


El tamaño de los polímeros y el grado de entrecruzamiento pueden regularse según las propiedades que se desee en la silicona. Las siliconas lineales son muy resistentes al calor y su viscosidad apenas varía con la temperatura, por lo que tienen una gran aplicación como lubricantes (aceites multigrado) y líquidos para frenos. Las siliconas entrecruzadas pueden vulcanizarse obteniéndose caucho de silicona, o bien resinas sólidas, que tienen numerosas aplicaciones por su resistencia al calor y a los agentes químicos, así como por sus propiedades aislantes. Otra propiedad importante de las siliconas es que repelen el agua, por lo que se utilizan mucho para fabricar tejidos o papeles impermeables, así como para recubrir con una fina capa los aisladores utilizados en electrónica.

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4.3. Polímeros elastómeros: Cauchos y gomas. Elastómeros, son sustancias constituidas por macromoléculas líneales unidas entre si transversalmente, por puentes de enlace (reticulación suelta). En los elastómeros o cauchos las cadenas de polímero se encuentran enrolladas y retorcidas de forma arbitraria, al azar, lo que les confiere gran flexibilidad para permitir que el material sea capaz de soportar deformaciones muy grandes. El proceso de curado por el que estos polímeros son entrecruzados se suele conocer como vulcanización. Son materiales muy tenaces, resistentes a aceites y grasas, al ozono, y presentan buena flexibilidad a bajas temperaturas; de hecho, todos los elastómeros tiene temperaturas de transición vítrea inferiores a la temperatura ambiente. Presentan, sin embargo, algunas de las desventajas de los termoestables: requieren un procesado lento, lo que consume grandes cantidades de tiempo y energía. Esto ha llevado a que en los últimos años se haya desarrollado un grupo de elastómeros conocidos como elastómeros termoplásticos (TR). Estos elastómeros termoplásticos pueden estar reticulados de forma química o física.

- Químicamente: la reticulación se deshace a temperaturas altas, convirtiéndose en termoplásticos amorfos o semicristalinos que, cuando la temperatura sigue aumentando, adquieren consistencia termoplástica. Tiene, por tanto el comportamiento de uso de los elastómeros y el comportamiento de fusión de los termoplásticos.

- Físicamente: consiste por lo general en una mezcla de una matriz termoplástica,

generalmente PP, mezclada con un caucho, por lo general EPDM. En este caso la matriz termoplástica permite que el material funda y sea moldeado, mientras que las partículas de caucho contribuyen dando tenacidad y elasticidad al material.

En general la capacidad de deformación de los elastómeros termoplásticos es menor que la de los demás elastómeros (elastómeros permanentes).

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5. MOLDEO. El moldeo de los plásticos consiste en dar las formas y medidas deseadas a un plástico por medio de un molde. El molde es una pieza hueca en la que se vierte el plástico fundido para que adquiera su forma. 5.1. El moldeo rotacional Se moldean por rotación artículos huecos mediante el llenado de moldes abiertos, huecos, con material en polvo o pasta y, después de que ha gelificado o fundido una capa suficientemente gruesa de material, se vierte el resto. La maquinaria para el sistema de moldeo rotacional consta de dos ejes cruzados, en el segundo de los cuales van montados los moldes. Se les aplica calor y al rotar sobre los ejes distribuyen el material uniformemente por las paredes. Al enfriarse, el material se solidifica o se ha vulcanizado, y se extrae la pieza endurecida.

- Los moldes para recipientes grandes están hechos, generalmente, de chapa metálica de 1,5 a 2 mm de espesor. Suelen fabricarse mediante aluminio colado y los más complejos se pueden obtener por electroformado a partir de cera o modelos de resinas de reacción.

- Sistemas de calefacción. Las primeras máquinas para rotomoldeo de plásticos utilizaban

calentamiento por llama directa, que se ha sustituído principalmente por cámaras de aire que se calienta en una zona independiente por llama o eléctricamente.

- Sistemas de enfriamiento. El enfriamiento se suele realizar en otra cámara con aporte de aire

enfriado o pulverización de agua. Otras aplicaciones incluyen la fabricación de cuerpos huecos posteriormente reforzados con fibras de vidrio/poliéster que se utilizan para producir depósitos de alta presión como, por ejemplo, filtros de piscina. 5.2. Colada. La colada consiste en el vertido del material plástico en estado líquido dentro de un molde, donde fragua y se solidifica. La colada es útil para fabricar pocas piezas o cuando emplean moldes de materiales baratos de poca duración, como escayola o madera. Debido a su lentitud, este procedimiento no resulta útil para la fabricación de grandes series de piezas. 5.3. Espumado. Consiste en introducir aire u otro gas en el interior de la masa de plástico de manera que se formen burbujas permanentes. Por este procedimiento se obtiene la espuma de poliestireno, la espuma de poliuretano (PUR), etc. con los que se fabrican colchones, aislantes termo-acústicos, esponjas, embalajes, cascos de ciclismo y patinaje, plafones ligeros y otros. En los últimos años, las espumas plásticas han adquirido una importancia económica progresiva, sobre todo desde el momento en que muchos plásticos admiten la espumación: polimerizados (por ejemplo Polietileno, Poliestireno y PVC), policondensados (Fenoplastos, Aminoplastos, Poliésteres, Resinas epoxy) y poliaductos (Poliuretanos).

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Además, los plásticos celulares no requieren procesos de fabricación especiales. Se pueden obtener directamente por inyección, extrusión o calandrado.

5.4. Moldeo a presión.

Son procesos en los cuales los plásticos se introducen a presión en los moldes.

5.4.1. Moldeo a Alta Presión. Se realiza mediante máquinas hidráulicas que ejercen la presión suficiente para el moldeado de las piezas. Básicamente existen tres tipos: compresión, inyección y extrusión.

5.4.1.1. Prensado. El plástico en polvo es calentado y comprimido entre las dos partes de un molde mediante la acción de una prensa hidráulica. El prensado de plásticos se inició a principios de este siglo principalmente gracias a la comercialización de la Baquelita (aminoplastos con refuerzo de pulpa de papel o madera), debido principalmente a sus aplicaciones en la industria eléctrica.

Son materiales duros, de alta densidad y resistencia producidos al aplicar alta presión y temperatura a dos o más capas de papel o tejidos de algodón ( o vidrio, o amianto o fibras sintéticas) que están impregnadas con resinas termoestables (resina fenólica fundamentalmente). Cuando el calor y la presión son aplicadas a las capas impregnadas, una reacción química (polimerización) las transforma en una masa sólida. Estos materiales entran dentro del grupo de los llamados MATERIALES COMPUESTOS, y dada la diferente combinación que puede hacerse de sus componentes (papel, telas, fibras sintéticas, vidrio) se obtienen productos muy diversos para múltiples aplicaciones.

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El mismo procedimiento se emplea también para obtener planchas gruesas a partir de un número de capas finas de termoplásticos calandrados, que se extraen de la prensa de platos múltiples calentados después del enfriamiento. Otro tipo de productos fabricados mediante prensado en caliente son los laminados fenólicos con superficie de melamina, descrita en la norma DIN 16926, en los que se suele utilizar como molde planchas metálicas pulidas que pueden tener una superficie grabada. Existen algunos termoplásticos que no pueden transformarse por los procedimientos habituales, como el PTFE, con una viscosidad muy elevada y una gran sensibilidad al cizallamiento. Al no ser viable el moldeo por inyección o extrusión, el PTFE en polvo se conforma a prensa a temperatura ambiente a 200-350 bar hasta logra una densidad de 2,1-3,2 gr/cm y se sinteriza luego a 370-380 C. 5.4.1.2. Inyección. Consiste en introducir el plástico granulado dentro de un cilindro, donde se calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo sinfín que actúa de igual manera que el émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se reblandece lo suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta a alta presión en el interior de un molde de acero para darle forma. El molde y el plástico inyectado se enfrían mediante unos canales interiores por los que circula agua. Este proceso está muy extendido, porque permite fabricar artículos moldeados de alta calidad, normalmente sin necesidad de ninguna operación posterior de acabado, incluso para piezas de formas complicadas que han de estar sometidas a tolerancias dimensionales estrictas. Se aplica, sobre todo, a los termoplásticos, y, en menor escala, a los elastómeros ya los termoestables.

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5.4.1.3. Extrusión. Consiste en moldear productos de manera continua, ya que el material es empujado por un tornillo sinfín a través de un cilindro que acaba en una boquilla, lo que produce una tira de longitud indefinida. Cambiando la forma de la boquilla se pueden obtener barras de distintos perfiles. También se emplea este procedimiento para la fabricación de tuberías, inyectando aire a presión a través de un orificio en la punta del cabezal. Regulando la presión del aire se pueden conseguir tubos de distintos espesores.

Es un proceso contínuo utilizado para la fabricación de productos semiacabados tales como perfiles, tuberías, planchas y hojas, que deben someterse a acabado antes de ser puestos en servicio.

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5.4.1.4. Soplado La fabricación de cuerpos huecos presenta problemas para la técnica de inyección de plásticos. Por ello, fuera de la técnica de moldeo rotacional que resulta lenta para la producción de envases y otros productos similares, se ha acudido a tecnologías multi-fase, en las que se fabrica primero un material tubular mediante extrusión o inyección y luego se modifica su forma bajo temperatura mediante la inyección de aire en un molde hueco cerrado frío, solidificándose el plástico en su forma definitiva al contacto con sus paredes.

La extrusión soplado

El uso de la extrusión para producir el elemento tubular a partir del que se forma el cuerpo hueco permite un mejor aprovechamiento de las posibilidades de los materiales multicapa, con lo que se consiguen envases en que la pared está compuesta por capas de distintos materiales que otorgan las características diferenciadas de barrera, resistencia a la radiación UV, características mecánicas o coloración.

La extrusión permite una gran versatilidad de formas. En formas simples, es posible producir envases con asa incorporada que se sopla conjuntamente con el cuerpo del envase mediante un pinzamiento parcial de la preforma.

Una extrusora sitúa un cuerpo tubular y plastificado entre las dos mitades abiertas de un molde.

El molde se cierra, soldando por pinzamiento uno de sus extremos y se insufla aire a presión por el otro, lo que le obliga a adaptarse a las paredes refrigeradas del molde, adoptando su figura y convirtiéndose en un cuerpo hueco.

Es el principal sistema para la fabricación de envases con plásticos biodegradables.

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La inyección-soplado

Primeramente se moldean por inyección las preformas con espesores de pared variables controlados. Posteriormente la preforma caliente es estirada de forma controlada y se inyecta finalmente aire para que el contacto con las paredes frías del molde endurezca el envase de modo casi instantáneo.

La inyección-estirado-soplado nació para fabricar envases para bebidas carbónicas en materiales transparentes.

5.4.2. Moldeo a Baja Presión. Se emplea para dar forma a láminas de plástico mediante la aplicación de calor y presión hasta adaptarlas a un molde. Se emplean, básicamente, dos procedimientos: - Se efectuar el vacío absorbiendo el aire que hay entre la lámina y el molde, de manera que

ésta se adapte a la forma del molde. Este tipo de moldeado se emplea para la obtención de envases de productos en moldes que reproducen la forma de los objetos que contienen.

- Se aplicar aire a presión contra la lámina de plástico hasta adaptarla al molde. Este procedimiento se denomina moldeo por soplado, como el caso de la extrusión, aunque se trata de dos técnicas totalmente diferentes. Se emplea para la fabricación de cúpulas, piezas huecas, etc.

5.4.2.1. Calandrado. Consiste en hacer pasar el material plástico a través de unos rodillos calientes que producen, mediante presión, láminas de plástico flexibles de diferente espesor. Estas láminas se utilizan para fabricar hules, impermeables o planchas de plástico de poco grosor. El plástico es calentado y laminado entre dos o varios cilindros hasta formar una lámina continua. Al salir de la calandra, la lámina puede recibir un acabado complementario por estampado, gofrado, flocaje, impresión o metalizado. Este proceso se utiliza, sobre todo, para la fabricación de láminas en PVC y de tejidos recubiertos. No es adecuado para los plásticos demasiado flúidos en estado fundido, como es, por ejemplo, el caso del Polietileno.

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6. PROPIEDADES. A pesar de la gran variedad en la composición y estructura que pueden presentar los distintos plásticos, hay una serie de propiedades comunes que poseen los plásticos y que los distinguen de otros materiales. 6.1. Propiedades mecánicas. Las propiedades mecánicas de los plásticos tienen una estrecha relación con la temperatura. Al aumentarse ésta, las resistencias disminuyen. Esto es particularmente cierto para los termoplásticos, que se reblandecen a eIevadas temperaturas y se endurecen y vuelven más rígidos al enfriarse. Cuando se emplean termoplásticos debe tenerse en cuenta las temperaturas de utilización. Aumentar la proporción de plastificante puede tener el mismo efecto que aumentar la temperatura. Los termoestables, debido a su estructura interconectada en retícula, son un poco menos afectados por los cambios de temperatura. si bien algunos pueden. reblandecerse y endurecerse moderadamente al aumentar y disminuir las temperaturas. Los plásticos laminados y reforzados con base termoestable son menos afectados debido a que están estabilizados por el material de refuerzo. La variación de carga afecta a la resistencia. Al igual que muchos otros materiales, tales como la madera y el hormigón armado, muchos plásticos pueden aguantar cargas más elevadas. en tiempos de carga cortos o rápidos, que cuando las cargas se aplican lentamente o se dejan en carga durante largos períodos de tiempo. plastificantes y variaciones de carga. Lo mismo que otros materiales, los plásticos pueden fluir, esto es, deformarse continuamente bajo tensión. Esto puede ser importante o apreciable, según el nivel de esfuerzo y de temperatura. A elevados niveles de esfuerzo, la fluencia al principio es también elevada. luego durante un tiempo disminuye, pero finalmente empieza un incremento de velocidad, terminando por fallar. Estos elevados niveles de esfuerzo deben evitarse. Los termoplásticos son más sensibles a la velocidad de carga ya la fluencia que los termoestables, laminados y plásticos reforzados. Sin embargo, niveles demasiado altos de esfuerzo, temperaturas elevadas, o ambas cosas a la vez, pueden conducir a fracasos, como en la posible deformación de las tuberías que conducen fluidos calientes bajo presión, cuando se utilizan materiales no adecuados en condiciones incorrectas. Fabricación: Los procesos de fabricación pueden tener una gran influencia en la resistencia. En los termoplásticos extruidos tal como en tuberías, por ejemplo, las moléculas están en su mayoría orientadas en la dirección de la extrusión, y la resistencia es, por tanto, mayor en esta dirección que en la perpendicular. El mismo efecto direccional puede ocurrir en el moldeo por inyección. En la fabricación de fibras sintéticas de alta resistencia se utiliza deliberadamente esta orientación y alineamiento de moléculas. Aquí, las moléculas se alinean durante el estirado del hilo. De esto resulta que si, por ejemplo, la resistencia a la rotura del nylon es aproximadamente 700 kg/cm2 para los productos moldeados, aumenta hasta 4200 kg/cm2 para la fibra de nylon. Lo mismo ocurre en otros plásticos que pueden utilizarse tanto moldeados como en fibras. Los films extruidos pueden hacerse más resistentes y tenaces por estirado después de la extrusión. La fabricación puede debilitar o reforzar, según los casos. En piezas grandes moldeadas por inyección, por ejemplo, el plástico puede fluir dentro del molde a través de varias entradas. Cuando las diversas masas fluyentes se encuentran, se deben unir o soldar. - Comportamiento a tracción:

- Diagramas de tensión-deformación. - Módulo de elasticidad inicial (Eo) en una o dos direcciones. - Deformación remanente. - Relajación de tensión a deformación constante. Tiempo de relajación.

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- Alargamiento de rotura y de fluencia. - Tracción bidimensional. - Resistencia a rotura por reventón.

- Comportamiento al esfuerzo tangencial.

- Diagramas de tensión tangencial-deformación angular. - Módulo de elasticidad tangencial inicial (Go). - Deformación viscosa y relajación.

- Resistencia al corte.

- Al desgarre no iniciado. - Al desgarro iniciado. - A la perforación brusca (ensayo de péndulo) o lenta.

- Comportamiento reológico:

- Tensión límite de fluencia. - Módulo de fluencia. - Curvas reológicas de resistencia extrapoladas hasta sobrepasar los 50 años (106 horas), a distintas temperaturas.

- Resistencia al punzamiento. - Resistencia a la fatiga. - Resistencia a la abrasión. 6.1.1. Resistencia a compresión. Según el tipo de plástico, la resistencia a compresión puede variar de 500 a 2.500 Kg/cm2. 6.1.2. Resistencia a tracción. En los plásticos la resistencia a tracción ( varía entre 350 y 550 Kg/cm2 ) es muy inferior a la resistencia a compresión, aunque en algunos casos, para filamentos extruidos en frio se puede llegar a cifras del orden de 4.500 Kg/cm2. Influye en este tipo de resistencia el sistema de moldeo del plástico, así como la temperatura ambiente y la humedad. 6.1.3. Deformabilidad. 6.2. Propiedades físicas Datos físicos constantes. - Peso específico (g/cm2). - Dureza (ensayo Shore en los polímeros blandos y en los elastómeros, y ensayo de penetración en los durómetros, Barcoll). - Punto de fusión (ºC) - Punto de reblandecimiento (ºC) - Temperatura crítica de trabajo (ºC) - Coeficiente de dilatación lineal y cúbica. - Estabilidad dimensional. - Conductividad térmica. - Absorción de agua. - Permeabilidad (coeficiente de Darcy K, o permanencia K/e, en el caso de elementos delgados de espesor e). - Permeabilidad al vapor. - Resistividad eléctrica (en casos especiales).

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6.2.1. Dureza. Los plásticos se comportan de forma muy variable al ser sometidos a ensayos en los cuales se mide la fuerza necesaria para introducir un identador en su superficie. Para otros ensayos se utiliza caída de objetos. Las comparaciones entre materiales son difíciles de hacer, pero es evidente que los plásticos no son tan duros como el acero o el vidrio, pero muchos son más duros que la madera, en el sentido normal a las fibras. Asimismo, la resistencia a ser rayado es difícil de medir y comparar con pleno sentido. Los plásticos se rayan más fácilmente que el vidrio, pero el acabado con melamina, en laminados a alta presión, es más resistente al rayado que las lacas y barnices corrientes. Las ralladuras en los materiales plásticos suelen ser menos irregulares que si se tratara de otros materiales más duros y quebradizos y generalmente pueden eliminarse con facilidad mediante un pulimento. 6.2.2. Tenacidad Las mediciones de la tenacidad son empíricas y los valores obtenidos son comparativos sólo de una manera aproximada. Además, las probetas de plástico para laboratorio pueden diferir ampliamente o de las piezas fabricadas, de la misma manera que el hormigón colocado en obra puede ser bastante diferente de las probetas de laboratorio. Los ensayos de tenacidad que se usan placas o láminas, o bien el impacto de un ~ péndulo pesado golpeando una barra con una pequeña entalla. El trabajo necesario para romper la probeta expresado en kilográmetros por centímetro de entalla se llama resistencia al impacto. Los resultados varían según la formulación química básica y las cargas y, en algún caso, como cuando se ensaya el polietileno, la probeta puede simplemente doblarse y dejar que el péndulo pase de largo. Podemos ver la variabilidad debida ala formulación, examinando lo que ocurre con policloruros de vinilo rígidos, en los que la resistencia al impacto puede variar de 0,4 a 20. Las cargas tienen un marcado efecto: el poliéster rígido de colada tiene una resistencia al impacto entre 0,2 a 0,4 pero cuando se refuerza con fibra de vidrio cortada se eleva a 10, y con un refuerzo de tejido de lana de vidrio, puede llegar hasta 30. El poliestireno normal tiene una resistencia entre 0,25 a 0,40, pero el copolímero ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno) llega hasta 10. Los plásticos acrílicos fundidos tienen su resistencia al impacto alrededor de 0,4 a 0.5, siendo de los más quebradizos. Sin embargo, su tenacidad es tal que se usan mucho para acristalar. En un ensayo por caída de bola, una lámina acrílica de 3 mm resiste al impacto de 25 a 30 veces más que un cristal de ventana de 6 mm. Las luces callejeras: de acrílico son otro ejemplo. Para la misma aplicación se utilizan también policarbonatos y plásticos de acetato-butirato de celulosa. En cristales de seguridad, la capa interna de alta tenacidad es de butirato de polivinilo. Junto con el cloruro de polivinilo flexible se utiliza mucho para tapicerías resistentes al desgaste. 6.2.3. Densidad. El rango de densidades de los plásticos es relativamente bajo y se varía entre 0.9 y 2.3 g/cm3. Entre los plásticos de mayor consumo se encuentran el PE y el PP, ambos materiales con densidad inferior a la del agua. La densidad de otros materiales es varias veces mayor, como el aluminio con densidad 2.7 g/cm 3 o el acero con 7.8 g/cm 3 . Esta densidad tan baja se debe fundamentalmente a dos motivos; por un lado los átomos que componen los plásticos como C, H, O y N son ligeros, y por otro, las distancias medias de los átomos dentro de los plásticos son relativamente grandes.

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Material Densidad

ABS Acetato de Celulosa Copolímero Estireno Acrilonitrilo SAN PA 6 PA 66 PAN PEBD PEMD PEAD PET PP PS PTFE PVC Rígido PVC ( 40% plastificante ) PMMA Policarbonato de Bisfenol A

1.04 - 1' 06 1.25 - 1' 35 1.06 - 1' 10 1.12 - 1´15 1.13 - 1' 16 1.14 – 1.17 0.89 – 0.93 0.93 – 0.94 0.94 – 0.98 1.38 – 1.41 0.85 - 0.92 1.04 - 1.08 2.10 - 2.30 1.38 – 1.41 1.19 – 1.35 1.16 – 1.20 1.20 – 1.22

6.2.3. Permeabilidad. Permeabilidad: Los films de plástico se emplean extensamente como barreras de vapor, como capas superpuestas en una gran variedad de estratificados y para otras muchas aplicaciones similares. También es importante su permeabilidad al vapor de agua. En algunas circunstancias, tales como, en barreras de vapor, se desea una baja permeabilidad, mientras que en otras, la permeabilidad debe ser alta. Algunas formulaciones de fluorcabonos, cloruros de polivinilo y poliolefinas tienen una permeabilidad sumamente baja, así como los plásticos, acrílicos y poliésteres. El elastómero de poliuretano y él poliestireno lo tienen alto, mientras que el nylon y los plásticos vinílicos cubren un amplio rango. 6.2.4. Transparencia. La transparencia de los plásticos es una característica que viene dada por el modo en que se estructuran a nivel molecular. Los plásticos pueden dividirse en cristalinos y amorfos:

- Cristalinos. Se agrupan a nivel molecular en una estructura parecida a la de los cristales

geológicos; en condiciones de enfriamiento normal se van formando unos glomérulos denominados esferolitos o cristalitas que se reticulan unos con otros. Estos esferolitos refractan la luz de forma individual, con lo que no se obtiene una transparencia del material, que es simplemente translúcido; muy pocas moléculas poliméricas son totalmente opacas, por lo que la opacidad debe conseguirse, cuando es necesaria, por mediación de cargas o pigmentos. De todos modos, algunos plásticos como el ASA, el POM, el PPE, el PPS o el PTFE pueden considerarse opacos en la práctica.

- Amorfos. La transparencia va ligada a la cualidad amorfa del polímero. Entre los polímeros

de mayor transparencia cabe citar los siguientes: o el ETFE, con con una transmisión de la luz del 95% o el polimetil metacrilato, con un índice del orden del 92%; o el polistireno, con un índice igual o mayor del 90%; o el policarbonato, que va desde el 80% al 90%; o los celulósicos, con índices del orden del 85%; o el estireno-acrilo-nitrilo, las poliamidas amorfas, las resinas UP, epoxis y fenólicas y

algunos otros plásticos fluorados.

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En cada aplicación son necesarias, además de la transparencia, otras cualidades o características que pueden no poseer los plásticos amorfos. Una de ellas es el coste, por lo que se ha recurrido a medios para hacer transparentes plásticos cristalinos con mejores características mecánicas a un nivel de precio dado.

Plásticos con transparencia inducida Aunque muchos plásticos cristalinos son más o menos transparentes en lámina delgada, puede aprovecharse la lentitud de formación de las cristalitas en muchos polímeros para conseguir una elevada transparencia mediante un rápido enfriamiento. El ejemplo más conocido es el del PET, con el que se producen láminas de alta calidad óptica con este procedimiento y para el que, precisamente, la introducción en el campo de los moldeados se produjo con el objeto de fabricar botellas para bebidas gaseosas.

Actualmente existen potentes mercados en los que la transparencia es una condición básica. En el campo de los discos compactos se están introduciendo plásticos cristalinos como el PP y en el de acristalamientos para el automóvil se intenta reducir el peso mediante la substitución del vidrio por plásticos. El ejemplo más sobresaliente es el del policarbonato, cuyas cualidades ópticas y térmicas se aprovechan ampliamente para la fabricación de conjuntos de faro, que reducen el coste de montaje debido a la mayor precisión de cotas del producto. En las lunas laterales y la posterior se está introduciendo también el PC con un tratamiento superficial que mejora su resistencia al rayado. Entretanto, se están desarrollando técnicas de extrusión de boquilla plana que permitirán introducir otros polímeros en este campo de aplicación, especialmente olefinas. Otro aspecto de la transparencia de los plásticos es su duración. En general, los polímeros tienden a amarillear por la acción de la radiación ultravioleta, por lo que en la mayoría de los casos es necesario adicionar absorbentes de UV para evitar una degradación fácilmente visible. Transmisión de la luz: Tanto los termoplásticos como los termoestables pueden ser muy transparentes, opacos o tener todos los grados de transparencia y transmisión de la luz intermedios. Un plástico como el metacrilato de metilo está -entre los materiales disponibles más transparentes, con una transmisión de la luz visible del 93% o mejor -casi tan elevado como la teóricamente posible en función del índice de refracción. Otros, tales como ciertos tipos de poliestireno, cloruro de vinilo y plásticos alílicos fundidos se alinean cerca y por debajo, con valores del 88 a 92%, lo que los pone en la misma categoría que los vidrios claros. Colores: Si se añaden pigmentos a la composición, se pierde la claridad, el material se vuelve translúcido en vez de transparente, pudiendo reducirse la transmisión luminosa hasta un punto de total opacidad. En una clase típica de material translúcido blanco, la transmisión de la luz visible puede variar desde un valor tan elevado como el 80% a- uno tan bajo como el 4%. Los colores transparentes se consiguen añadiendo colorantes que absorben determinadas longitudes de onda y transmiten otras; los colores translúcidos, añadiendo pigmentos o pigmentos y colorantes a la vez. Los colores formulados debidamente son permanentes, pero la permanencia, al igual que ocurre con otros materiales, depende de la composición de los colorantes y pigmentos así como de su compatibilidad con el plástico. Algunos plásticos transparentes conservan su transparencia más o menos indefinidamente, mientras que otros, después de una exposición prolongada, se van volviendo amarillos y, progresivamente, oscuros. Los mejores plásticos acrílicos tienen excelentes historias de longevidad. El cloruro de polivinilo y el poliestireno estabilizado, tienen también buenas historias, así como el policarbonato. El acetato y acetato-butirato de celulosa, cuando se exponen a la luz solar muestran ligeros cambios o bien ninguno. Otros plásticos transparentes son los poliésteres y epoxis fundidos, algunos fluorcarbonos, fenólicos moldeados, y alguno de los poliolefinos (polietileno y polipropileno).

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Refracción: El índice de refracción de la mayoría de los plásticos transparentes está alrededor de 1,5, no muy diferente de la mayoría de cristales utilizados en la construcción. Para unos cuantos plásticos el índice de refracción es 1,35 o aun algo por debajo, y para otros es tan alto como 1,60 a 1,70. Se pueden hacer lentes, fácilmente, por moldeo u otro tipo de fabricación.. Es posible conducir la luz a lo largo dé una varilla curvada, pulimentada, siempre que el radio de curvatura sea lo suficientemente grande para permitir que todas las reflexiones internas lo hagan según ángulos de incidencia mayores que el crítico, en el que la luz atraviesa la superficie. Se pueden esculpir formas dentro de un bloque transparente e iluminar desde el borde, penetrando la luz en el objeto o forma esculpidos y siendo dispersada desde allí. Características ópticas. - Se considerarán: - Transparencia. - Color. - Brillo. - Turbidez. - Transmitancia. - Reflactancia. 6.2.3. Propiedades eléctricas. Los plásticos conducen muy mal la corriente eléctrica. Presentan resistencias muy elevadas, y por tanto, bajas conductividades. La resistencia eléctrica es función de la temperatura, y a elevadas temperaturas conducen mejor. Gracias a su elevada resistencia eléctrica los plásticos se utilizan frecuentemente como aislantes eléctricos de aparatos y conducciones que funcionan con corriente o la transportan. 6.2.4. Propiedades térmicas. Los metales, por ejemplo, presentan conductividades térmicas 2000 veces mayores que los plásticos; esto se debe a la ausencia de electrones libres en el material. Un inconveniente de la baja conductividad aparece durante la2 transformación de los plásticos. El calor necesario para transformar los plásticos se absorbe de manera muy lenta y, por otra parte la eliminación del calor resulta igualmente costosa. Durante el uso de los plásticos, la baja conductividad térmica aparece como una ventaja, pues permite el empleo de estos materiales como aislantes. Dilatación y contracción Como todos los materiales para Ia construcción, los plásticos se dilatan y contraen al aumentar y disminuir la temperatura, mas para muchos plásticos la magnitud del cambio es apreciablemente mayor que para muchos otros materiales de construcción. Para estos cambios dimensionales deben preverse tolerancias en el proyecto, ya absorbiéndolas por la forma del elemento o bien disponiendo juntas de dilatación. Por ejemplo, una sección curvada puede alabearse o aplanarse ligeramente sin afectar su utilidad. Los marcos para acristalamientos deben dejar espacio para las contracciones y las dilataciones, y las masillas o sellantes empleados deben admitir este movimiento. Transmisión del calor Comparados con los SI metales, los plásticos son aislantes del a calor. La mayoría de los plásticos sólidos no modificados tienen coeficientes de transmisión del calor más altos que la madera en dirección perpendicular a la fibra, pero inferiores a los del cristal, ladrillos u

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hormigón. Los coeficientes de los plásticos reforzados, laminados o con cargas, dependen de la naturaleza de los aditivos. Espumas: Los plásticos espumados están entre los mayores aislantes disponibles, La conductividad térmica de las espumas depende de la densidad, de si las celdas son abiertas o cerradas, del agente de soplado utilizado, y de si el material consistente en granos expansionados o planchas y tableros prefabricados o bien si es espumado en la misma obra. En general, cuanto menor es la densidad, menor es la conductividad térmica K, pero si la densidad resulta demasiado baja, el tamaño de las celdas aumenta aun punto en el que pueden establecerse dentro de las celdillas apreciables corrientes de convección, y la conductividad aumenta. La mayoría de los plásticos utilizados en los aislamientos de edificios tienen densidades comprendidas entre 10 y 35 kg/m'; pero si debe la espuma resistir esfuerzos apreciables, tal como en bloques de soporte o en laminados compuestos (sandwiches) estructurales, la densidad deberá aumentarse. En las espumas de poliuretano el gas englobado en las celdillas puede ser di óxido de carbono O' uno de loS gases fluorcarbonados más pesados, estos últimos, para la misma densidad, proporcionan coeficientes de transmisión de calor apreciablemente menores y se utilizan normalmente en las neveras de paredes delgadas. Temperaturas de servicio: Todos los termoplásticos se reblandecen a temperaturas elevadas y se vuelven más duros cuando la temperatura disminuye. Los termoestables son menos afectados, pero pueden también ablandarse algo cuando aumenta la temperatura. Es importante conocer las máximas temperaturas a las que pueden usarse los plásticos. Las temperaturas que se encuentran en las estructuras de edificación, incluyendo paredes y cubiertas expuestas al sol están, generalmente, por debajo de las temperaturas máximas recomendadas para uso continuo. Unos pocos materiales, tales como el polietileno, de baja densidad, están al margen en este aspecto. Para la madera es limitante la temperatura de carbonización incipiente o de oscurecimiento por el calor; para los metales y el hormigón es la temperatura a la cual se ha perdido el 50% de la resistencia. Dependencia de la temperatura: Los termoplásticos aumentan algunas propiedades al elevar la temperatura, otras disminuyen y aun otras no resultan afectadas. La misma observación es válida para los termoestables, aunque en menor escala. Fuego; Como otros materiales orgánicos, todos los plásticos pueden ser destruidos. Algunos plásticos no se encienden, otros son auto-extinguibles, y otros queman lenta o rápidamente. En la inflamabilidad tienen un efecto importante las cargas, plastificantes y otros constituyentes. Dado que los constituyentes químicos de los plásticos son similares a los de la madera, papel y tejidos, los productos de la combustión son también similares. 6.2.5. Durabilidad. Debido a su novedad en la construcción, en comparación con la madera, vidrio, metales... todavía hay muchas preguntas no totalmente contestadas con relación a la durabilidad de los plásticos bajo distintas condiciones de exposición. La resistencia a la corrosión es excelente. Igual que otros materiales orgánicos, los plásticos no se enmohecen. La resistencia a la putrefacción es también excelente. Los insectos y los gusanos pueden atacar, a veces, a los plásticos. Es evidente que los plásticos no les proporcionan alimento, pero los insectos pueden atacar por el olor a los plásticos que encuentran en su camino. Todos los plásticos son resistentes a una gran variedad de disolventes, pero no todos a los mismos. Algunos, como el PTFE, son inmunes a prácticamente todos los reactivos químicos.

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La mayoría de los plásticos son resistentes a los disolventes que con más frecuencia podemos encontrar en las viviendas y en las condiciones de uso normal. Resistencia al medio y envejecimiento. - Efecto de los ciclos de hielo y deshielo. - Resistencia a los rayos ultravioletas y a la intemperie (especialmente a la helada). - Resistencia al ozono. - Resistencia química y a los productos almacenados: agua, detergentes, sales, hidrocarburos, alcoholes, ácidos diluidos, ácidos concentrados, etc. - Resistencia a los microorganismos. - Resistencia a las raíces y brotes. - Resistencia a los roedores. - Efecto a las temperaturas (altas y bajas)

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7. APLICACIONES 7.2. Los plásticos reforzados Los composites o plásticos compuestos, están formados por dos componentes inmiscibles que forman dos fases separadas, lo que les confieren propiedades diferentes. Constan de: - Una matriz, generalmente un polímero termoplástico, aunque ocasionalmente pueden ser

termoestables.

- Una carga, normalmente una fibra, por lo general de vidrio o de carbón. Las propiedades de los composites no solo dependerán de las características de cada componente, sino también de la naturaleza de la interfase. En estos materiales la carga o refuerzo mejora las propiedades de la matriz polimérica, de modo que combinan todas las ventajas de los termoplásticos o termoestables, según se trate, con las del refuerzo, lo que supone muy buenas propiedades mecánicas. 7.3. Plásticos espumados Son plásticos con una estructura celular, que contienen grandes proporciones de celdillas finas llenas de gas. Estas celdillas pueden ser cerradas o abiertas. Las propiedades físicas de los compuestos resultantes serán intermedias entre las del sólido y las del gas. En los plásticos espumados se consiguen importantes modificaciones en la densidad, conductividad térmica, propiedades dieléctricas y disipación de energía acústica y mecánica. Los agentes de espumación usados en la producción de plásticos celulares se dividen en físicos y químicos, de acuerdo a si el gas se genera por un proceso físico (evaporación, sublimación) o por uno químico (rotura de la estructura química o por otras reacciones químicas). En cuanto a las variaciones de la densidad en los plásticos espumados (o celulares), se cumple exactamente la ley de mezclas; por tanto la densidad del material celular disminuye proporcionalmente a la fracción volumétrica de la fase gaseosa. La conductividad térmica de los gases es muy inferior a la de los sólidos; si las celdillas son cerradas y pequeñas se pueden eliminar dentro de los productos celulares las corrientes de convección. La transferencia de calor por conducción aumenta linealmente con la densidad de la espuma. Por otro lado, el calor radiante se transfiere rápidamente a través de los gases y, por consiguiente, es la fase sólida la que determina la resistencia al flujo de calor por irradiación a través de los productos celulares. En productos celulares, la constante dieléctrica y las pérdidas dieléctricas disminuirán proporcionalmente a la disminución de la densidad. Por ejemplo, si la densidad del PE disminuye de 0,92 a 0,4 g/cm3, la correspondiente disminución de la constante dieléctrica es de 2,29 a 1,4. En cuanto a las propiedades mecánicas el efecto de los agentes espumantes se pone claramente de manifiesto en la rigidez y la absorción de impactos de las piezas.

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La rigidez de un producto celular aumenta ostensiblemente. Por ejemplo, en una viga rectangular, a igualdad de peso de un material sólido y uno espumado, la flexión máxima sería ¼ de la del material sólido. Los productos celulares son capaces de absorber una cantidad considerable energía de impacto, debido a los efecto disipativos de la energía a través de la fase gas. Para evitar el daño de los productos celulares, sin embargo, la fase sólida debe tender a deformarse sin rotura y, consiguientemente, los mejores efectos de amortiguamiento se logran con polímeros elásticos. En cuanto a las propiedades acústicas, en el aislamiento del sonido hay que tener en cuenta dos aspectos: - Aislamiento del sonido generado directamente en el aire. - Sonido resultante de vibraciones resonantes de las estructuras. Los materiales celulares pueden usarse para ambos fines. En el primer caso, la energía de las ondas sonoras es disipada dentro del material celular por un mecanismo de amortiguamiento viscoso del aire, que se comprime o mueve a través de las células intercomunicadas. Por otro lado, la reducción del sonido resultante de las vibraciones de las estructuras, puede lograrse sólo aumentando la rigidez de la propia estructura. Por tanto, tomando como base el peso, los productos celulares son intrínsecamente más rígidos que los materiales sólidos de los que provienen y puede decirse que una reducción de los ruidos por vibraciones puede lograrse también por espumación. 8. BIBLIOGRAFIA. - Albert G.H. Dietz. “Plásticos para arquitectos y constructores”. Editorial Reverté, S.A.,

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Manual completo de materiales de construcción [Ing. María González]

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