Unidad III

 

Semana 9: Materiales de construcción. Materiales cerámicos. Propiedades, procesos de fabricación.

Materiales de construcción

1. Definición: Los materiales de construcción son sustancias naturales o productos manufacturados que se utilizan en la construcción de edificaciones, infraestructuras y otras obras de ingeniería civil. Estos materiales deben cumplir con ciertos criterios de resistencia, durabilidad y funcionalidad para asegurar la estabilidad y seguridad de las estructuras.

2. Propiedades de los materiales de construcción: Las propiedades de los materiales de construcción son características que determinan su comportamiento y adecuación para diferentes aplicaciones en la construcción.

2.1. Propiedades Físicas:

1. Densidad: Relación entre la masa y el volumen del material. Los materiales con mayor densidad suelen ser más resistentes, pero también más pesados.
2. Peso específico: Peso por unidad de volumen del material, similar a la densidad pero expresado en términos de peso.
3. Porosidad: Volumen de los poros o espacios vacíos en un material. Afecta la capacidad de absorción de agua y otros líquidos.
4. Absorción de agua: Capacidad del material para absorber agua. Materiales con alta absorción pueden ser menos adecuados en ambientes húmedos.
5. Permeabilidad: Capacidad del material para permitir el paso de líquidos o gases a través de él.

2.2. Propiedades Mecánicas:

1. Resistencia a la compresión: Capacidad del material para soportar fuerzas que intentan reducir su tamaño.
2. Resistencia a la tracción: Capacidad del material para soportar fuerzas que intentan estirarlo.
3. Resistencia a la flexión: Capacidad del material para soportar fuerzas que intentan doblarlo.
4. Elasticidad: Capacidad del material para volver a su forma original después de haber sido deformado por una fuerza.
5. Plasticidad: Capacidad del material para deformarse permanentemente sin romperse.
6. Dureza: Resistencia del material a ser rayado o penetrado.
7. Tenacidad: Capacidad del material para absorber energía y deformarse sin fracturarse.
8. Fragilidad: Propiedad de los materiales que se rompen sin deformarse significativamente.

2.3. Propiedades Térmicas:

1. Conductividad térmica: Capacidad del material para transmitir calor. Materiales con alta conductividad térmica son buenos conductores de calor.
2. Expansión térmica: Cambio de tamaño del material en respuesta a cambios de temperatura.
3. Resistencia al fuego: Capacidad del material para resistir altas temperaturas sin perder sus propiedades estructurales.

2.4. Propiedades Químicas:

1. Durabilidad: Capacidad del material para resistir el desgaste, la corrosión y otros tipos de deterioro a lo largo del tiempo.
2. Resistencia a la corrosión: Capacidad del material para resistir la degradación química, especialmente por oxidación.
3. Reactividad química: Capacidad del material para reaccionar químicamente con otros materiales o sustancias en su entorno.

2.5. Propiedades Acústicas:

1. Absorción acústica: Capacidad del material para absorber el sonido.
2. Aislamiento acústico: Capacidad del material para bloquear la transmisión del sonido.

2.6. Propiedades Ópticas:

1. Transparencia: Capacidad del material para permitir el paso de la luz.
2. Opacidad: Capacidad del material para bloquear la luz.

3. Proceso de fabricación de los materiales de construcción:

3.1. Piedra:

1. Extracción: Se extraen bloques de piedra de canteras mediante explosivos, sierras de hilo diamantado o perforación.
2. Corte y conformado: Los bloques se cortan y conforman en tamaños y formas específicas utilizando sierras, cortadoras y pulidoras.
3. Acabado: Las superficies se pueden pulir, texturizar o tratar según las necesidades del proyecto.

3.2. Madera:

1. Tala: Los árboles se talan en los bosques y se transportan a los aserraderos.
2. Desbaste: Los troncos se descortezan y se cortan en secciones grandes.
3. Aserrado: Las secciones grandes se cortan en tablas y otros productos de madera.
4. Secado: La madera se seca al aire o en hornos para reducir su contenido de humedad.
5. Tratamiento: Puede incluir tratamientos químicos para mejorar la resistencia a la humedad, insectos y hongos.

3.3. Ladrillo:

1. Preparación de la arcilla: La arcilla se excava y se mezcla con agua y otros aditivos.
2. Moldeado: La mezcla de arcilla se moldea en la forma de ladrillos.
3. Secado: Los ladrillos moldeados se secan para eliminar la humedad.
4. Cocción: Los ladrillos secos se cuecen en hornos a altas temperaturas para endurecerlos y aumentar su resistencia.

3.4. Hormigón (Concreto):

1. Mezcla de materiales: Se mezclan cemento, agua, arena y grava en proporciones específicas.
2. Transporte: La mezcla se transporta al sitio de construcción en camiones hormigonera.
3. Vertido y moldeo: La mezcla se vierte en encofrados o moldes para darle forma.
4. Curado: El hormigón se mantiene húmedo y a temperaturas adecuadas para permitir que el cemento fragüe y adquiera resistencia.

3.5. Acero:

1. Extracción de mineral de hierro: El mineral de hierro se extrae de minas.
2. Fundición: El mineral se funde en un alto horno para producir arrabio.
3. Refinación: El arrabio se convierte en acero mediante procesos de eliminación de impurezas.
4. Laminado y formado: El acero refinado se lamina y se forma en barras, vigas y otros productos estructurales.

3.6. Vidrio:

1. Mezcla de materias primas: Se mezclan arena de sílice, sosa, caliza y otros aditivos.
2. Fusión: La mezcla se funde en un horno a altas temperaturas.
3. Formado: El vidrio fundido se forma en hojas, botellas u otras formas mediante procesos como flotado o soplado.
4. Enfriamiento y templado: El vidrio formado se enfría de manera controlada y puede ser templado para aumentar su resistencia.

3.7. Cerámica:

1. Preparación de la arcilla: La arcilla se excava, se purifica y se mezcla con agua.
2. Moldeado: La mezcla de arcilla se moldea en la forma deseada.
3. Secado: Las piezas moldeadas se secan para eliminar la humedad.
4. Cocción: Las piezas secas se cuecen en hornos a altas temperaturas para endurecerlas.
5. Glaseado (opcional): Las piezas pueden ser recubiertas con esmalte y cocidas nuevamente para obtener un acabado brillante y resistente.

3.8. Plástico:

1. Polimerización: Los monómeros se combinan para formar polímeros mediante reacciones químicas.
2. Extrusión o moldeo: Los polímeros se funden y se forman en productos mediante procesos de extrusión, inyección, soplado u otros métodos.
3. Enfriamiento y solidificación: Los productos formados se enfrían y solidifican.
4. Acabado: Pueden incluirse procesos de corte, pulido y tratamiento superficial.

Materiales cerámicos

1. Definición: Los materiales cerámicos son compuestos inorgánicos no metálicos que se obtienen generalmente mediante la combinación de un metal con un no metal. Estos materiales se forman a altas temperaturas y se caracterizan por su dureza, resistencia al desgaste, baja conductividad térmica y eléctrica, y su capacidad para soportar altas temperaturas sin deformarse ni descomponerse.

2. Propiedades de los materiales cerámicos:

2.1. Propiedades Físicas:

1. Dureza: Los materiales cerámicos son extremadamente duros, lo que los hace resistentes al desgaste y al rayado.
2. Fragilidad: A pesar de su dureza, los materiales cerámicos tienden a ser frágiles y pueden romperse bajo tensiones de tracción o impactos bruscos.
3. Densidad: Varía según el tipo de cerámica, pero generalmente son más ligeros que los metales.
4. Porosidad: Los materiales cerámicos pueden tener una porosidad considerable, lo que afecta su absorción de agua y otras propiedades físicas.

2.2. Propiedades Mecánicas:

1. Resistencia a la compresión: Los materiales cerámicos tienen una alta resistencia a la compresión, lo que los hace adecuados para soportar grandes cargas.
2. Resistencia a la tracción: En general, tienen baja resistencia a la tracción debido a su fragilidad.
3. Resistencia a la flexión: Son resistentes a la flexión, pero pueden romperse si se someten a fuerzas de flexión excesivas.
4. Módulo de elasticidad: Tienen un alto módulo de elasticidad, lo que significa que son rígidos y no se deforman fácilmente bajo carga.

2.3. Propiedades Térmicas:

1. Conductividad térmica: Generalmente baja, lo que los hace buenos aislantes térmicos.
2. Resistencia a altas temperaturas: Pueden soportar temperaturas muy altas sin descomponerse ni perder sus propiedades mecánicas.
3. Expansión térmica: Tienen un coeficiente de expansión térmica bajo, lo que significa que no se expanden o contraen significativamente con los cambios de temperatura.

2.4. Propiedades Eléctricas:

1. Aislante eléctrico: Los materiales cerámicos son buenos aislantes eléctricos debido a su baja conductividad eléctrica.
2. Constante dieléctrica: Tienen una alta constante dieléctrica, lo que los hace útiles en aplicaciones de condensadores y aisladores.

2.5. Propiedades Químicas:

1. Resistencia a la corrosión: Los materiales cerámicos son altamente resistentes a la corrosión y a los ataques químicos, lo que los hace ideales para ambientes hostiles.
2. Estabilidad química: Mantienen sus propiedades químicas en condiciones extremas de pH, temperatura y humedad.

2.6. Propiedades Acústicas:

1. Absorción acústica: Pueden tener una buena capacidad de absorción acústica, lo que los hace útiles en aplicaciones de control de ruido.
2. Aislamiento acústico: Debido a su rigidez y baja densidad, también pueden ser buenos aislantes acústicos.

2.7. Propiedades Ópticas:

1. Transparencia: Algunos materiales cerámicos, como la alúmina y la zirconia, pueden ser transparentes y se utilizan en aplicaciones ópticas.
2. Opacidad: Otros cerámicos son opacos y se utilizan en aplicaciones que requieren bloqueo de luz.

3. Proceso de fabricación de los materiales cerámicos:

3.1. Preparación de Materias Primas:

1. Extracción y selección de materias primas: Las arcillas y otros minerales se extraen de yacimientos y se seleccionan para asegurar la calidad del producto final.
2. Trituración y molienda: Las materias primas se trituran y muelen hasta obtener un polvo fino, lo que facilita su mezcla y conformado.

3.2. Mezclado:

1. Mezclado en seco o en húmedo: Las materias primas en polvo se mezclan, a menudo con agua y aditivos, para formar una pasta homogénea. El mezclado en húmedo ayuda a obtener una mezcla más uniforme y facilita el proceso de conformado.
2. Aditivos: Se pueden añadir aditivos como agentes aglutinantes, plastificantes y defloculantes para mejorar las propiedades de la mezcla.

3.3. Conformado:

1. Extrusión: La pasta cerámica se fuerza a través de una boquilla para formar una forma continua que luego se corta en piezas individuales. Este método se usa comúnmente para fabricar ladrillos y tejas.
2. Prensado: La mezcla se coloca en moldes y se somete a alta presión para formar piezas con formas definidas, como baldosas y azulejos.
3. Moldeo: La mezcla líquida se vierte en moldes, donde se deja solidificar. Este método es útil para formas complejas y se utiliza en la fabricación de vajillas y objetos decorativos.
4. Colado: Similar al moldeo, pero generalmente se utiliza para producir objetos huecos o de paredes delgadas, como sanitarios y figuras decorativas.

3.4. Secado:

1. Secado natural: Las piezas conformadas se dejan secar al aire para eliminar la mayor parte de la humedad.
2. Secado controlado: Se utilizan hornos de secado para controlar la temperatura y la humedad, asegurando un secado uniforme y evitando deformaciones o grietas.

3.5. Cocción:

1. Cocción en horno: Las piezas secas se cuecen en hornos a temperaturas que oscilan entre 1000 y 1600 grados Celsius, dependiendo del tipo de cerámica. La cocción endurece las piezas y desarrolla sus propiedades mecánicas y químicas.
2. Sinterización: Durante la cocción, las partículas cerámicas se fusionan a nivel molecular, aumentando la densidad y resistencia del material.

3.6. Acabado:

1. Glaseado: Las piezas cerámicas pueden ser recubiertas con un esmalte que se cuece nuevamente para formar una superficie vítrea. Este proceso mejora la apariencia y proporciona resistencia a la corrosión y facilidad de limpieza.
2. Pulido y rectificado: Las piezas pueden ser pulidas o rectificadas para obtener dimensiones precisas y un acabado superficial deseado.
3. Decoración: Se pueden añadir decoraciones mediante técnicas como la serigrafía, la pintura a mano o la impresión por transferencia.

3.7. Inspección y Control de Calidad:

1. Inspección visual: Se revisan las piezas en busca de defectos visibles como grietas, deformaciones o imperfecciones en el glaseado.
2. Pruebas de calidad: Se realizan pruebas para evaluar propiedades mecánicas, térmicas y químicas, asegurando que las piezas cumplan con los estándares y especificaciones requeridos.

3.8. Empaque y Distribución:

1. Empaque: Las piezas cerámicas terminadas se empaquetan cuidadosamente para evitar daños durante el transporte.
2. Distribución: Los productos empaquetados se distribuyen a los mercados o clientes finales.

Semana 10: Materiales de construcción a utilizar en las obras civiles

Materiales utilizados en una construcción

Son las que se emplean en la edificación y viviendas, monumentos y obras públicas.

• Tipos de Materiales

   1. M. Pétreos

   2. M. Aglomerantes

   3. Hormigón

   4. M. Cerámicos

1. Materiales Pétreos

 1.a) Rocas compactas: Son bloques de piedra de roca caliza, mármol, granito, pizarra, etc. Recibiendo el nombre de sillares.

2.b) Rocas disgregadas: Son fragmentos de piedras de tamaño variable. Se dividen en:

   - Arcillas:
Se caracterizan por su 

capacidad de absorber agua

   - Áridos:

Pueden ser finos o 

gruesos. (arena, grava, 

gravilla,etc)

2. Materiales Aglomerantes

Son materiales que al mezclarse con agua se vuelven sólidos y al solidificarse adquieren gran rigidez. Se usan para unir materiales.

Los más importantes son:

 

 - Yeso

 - Cal

 - Cemento

3. Hormigón

Es una mezcla de áridos, aglomerantes y agua.

Los que más se utilizan son:

H. en masa: Mezcla de agua, cemento, grava y arena

H. Ciclópeo: Constituido por cemento y áridos

H. Celular: Antes que fragüe se le incorpora productos químicos que forman burbujas para mejorar el aislamiento.

H. Armado: En su interior contiene varillas de acero, ideal para columnas, zapatas, vigas.

4. Materiales Cerámicos

Son piezas fabricadas de arcilla moldeada y cocida en hornos.

Los más utilizado son:

 

 - Ladrillos: piezas de arcilla cocida de forma prismática agujereadas o macizas.

       

          • Ladrillos finos

          • Ladrillos ordinarios

 - Tejas: piezas de arcilla cocida empleada en cubiertas o tejados.

 - Azulejos: piezas cuadradas o rectangulares que se emplean para recubrimientos y alicatados de paredes.

 - Gres: Mezcla de arcilla, cuarzo y feldespato que se utiliza para recubrir suelos.

 - Porcelanas: Material cerámico recubierto de esmalte que se utiliza para fabricar bañeras, lavabos, etc.

Otros materiales:

Metales: acero, aluminio, cobre

Madera: Se usa para tejados, puertas, etc.

Plásticos: Se usa para desagüe, cableado eléctrico, aislante, etc.

Vidrios: Se usan para ventanas, decoración, etc.

CONSTRUCCIÓN

Construcción de edificios:

Proceso largo y complejo que comprenden varias fases, implica el trabajo de un numeroso grupo de profesionales.

Adecuación del terreno:

Se da mediante operaciones de demolición, desescombro y nivelación, realizada con maquinaria pesada.

Cimentación:

Es la colocación de los elemento que conforman la base del edificio. Esta parte se sitúa bajo tierra y su estructura y dimensiones dependen de las características del terreno.

  - Zapatas, pilones y losas

 

Estructura:

En esta fase se construyen los pilares y las placas que han de formar las plantas del edificio. Algunas estructuras son de acero pero normalmente de hormigón armado.

Instalaciones:

Se colocan instalaciones de fontanería para agua fría y caliente, eléctrica, gas, calefacción y aire acondicionado, televisión, radio teléfono, comunicaciones, alarmas y portero.

Acabados:

El edificio se adecua a su uso definitivo.

Para ello, diferentes equipos de profesionales hacen uso de materiales de lo más diversos.

   

   Acabados interiores: yeso, escayolas,             pinturas, etc.

   Acabados exteriores: piedras naturales, cemento, monocapa, etc.

Semana 11:  MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CIVIL : ACERO, ALUMINIO ,PINTURA

1. LOS METALES EN LA CONSTRUCCIÓN.

El hierro y sus aleaciones fue el primer metal que se usó industrialmente en la práctica para las estructuras sustentantes. Su llegada al campo estructural es bastante reciente porque el fatigoso trabajo necesario para producir el hierro soldable por fusión limitó su uso durante siglos a los productos de mayor precio y necesidad: las armas y los aperos agrícolas.

Poco a poco se fue introduciendo como material de construcción, primero con elementos de fundición y finalmente con los redondos y elementos tubulares que facilitan la esbeltez de las modernas estructuras metálicas.

Las primeras estructuras metálicas fueron puentes (en torno a 1800), posteriormente se empezaron a construir edificios, en 1887 se construyó un edificio de 12 plantas en Chicago y en 1931 se inauguró en Nueva York el Empire State Building de 85 plantas y 379 m de altura.  

El uso del acero se multiplicó gracias al avance de la metalurgia y a la soldadura eléctrica. La característica fundamental de las modernas estructuras de acero es la simplificación estructural y la esbeltez. Desde sus primeras aplicaciones en puentes y después en rascacielos, el acero ha ido ganando uso sobre todo en edificios de viviendas y oficinas, aunque el desarrollo de la técnica del hormigón armado lo ha limitado.  

 Otros metales con un uso más limitado son: 

Cobre: su uso es reducido debido a su elevado precio, pero sus buenas cualidades electroquímicas y su buena manejabilidad lo hacen necesario en ciertos casos. Es muy maleable y con tratamientos de laminado en frío puede alcanzar resistencias de hasta 1200 kg/cm2.  

Zinc: se suele usar como protector anticorrosivo (galvanizado). Una aleación de zinc muy usada es el zilloy, que se aplica en techos corrugados, con ventaja sobre la chapa galvanizada por su buena rigidez (σe ≈ 130 - 200 MPa) y resiste bien la corrosión. 

Aluminio: es ligero comparado con el acero, más resistente a la corrosión y con acabados muy decorativos. Es dúctil y maleable lo que lo hace fácilmente laminable y extrusionable. Se usa sobre todo en exteriores, cubiertas (laminado en chapa y pulido), carpintería de huecos, ETC.

     ACERO 

El acero está compuesto por hierro puro + metaloides (C, S, P, Si) + metales variables (Mn, Cr, Ni, ...). Éstos últimos son los que le dan sus grandes propiedades. La cantidad de carbono debe ser superior al 0.03 %, pero menor de 2 %. Las fundiciones son aleacciones hierro-carbono, en las que la proporción de carbono es superior al 2 %

    HIERRO

El hierro es un compuesto ferroso con menos del 0.03 % de carbono, se caracteriza por ser poco resistente

A partir del mineral de hierro bruto se obtiene la fundición en altos hornos. Puede ser blanca (muy frágil) o gris (σe ≈ 1200 kg/cm2). La fundición es frágil, y su resistencia a tracción es baja comparada con la del acero. Se usa sobre todo en piezas curvas poco solicitadas, marquesinas y elementos decorativos, o en piezas demasiado complicadas como para ejecutarlas mediante juntas.

ACERACION - PROCESOS 

El proceso de Aceración consiste en la transformación de los productos de reducción en acero líquido y consta principalmente de dos fases:

•      Afinación Primaria (Fusión)

•      Metalurgia Secundaria (Refinación)

Afinación Primaria

Es la etapa en donde se funde la carga metálica (materia prima), y se extraen las impurezas presentes en los materiales de la carga. Las operaciones a realizar en esta etapa varían dependiendo de la materia prima básica a utilizar:

A.     Arrabio

Si la materia prima es arrabio, se realiza en un convertidor (BOF) donde se inyecta oxígeno a presión y fundentes con el objeto de fundir la carga metálica y causar las reacciones químicas que separan las impurezas en forma de gases y escoria.

 

Primeramente, se le agrega al convertidor la chatarra que se encuentra muchas veces en cajas previamente pesadas. Por otra parte, el arrabio obtenido en los altos hornos es transportado a las acerías BOF por medio de carros termos, los que descargan en una olla midiendo el peso con el objeto de controlar la carga de metal caliente.

 Con ayuda de un puente grúa, la olla es vaciada al convertidor donde se lleva a cabo la refinación del arrabio; además se le adiciona una porción de la cantidad de fundentes necesarios para el proceso; con esto se da por terminada la carga. Se coloca la lanza de oxígeno en posición de trabajo, iniciando así el soplado principal del oxígeno que se lleva aproximadamente un tiempo de 15 minutos, durante el cual algunas veces conviene agregar más fundentes, según la cantidad de arrabio cargado y el grado de eliminación de elementos de escoria. 

B.     HRD: Si la materia prima es HRD (Hierro de Reducción Directa), se realiza en el Horno Eléctrico de Arco.

  

En la mayoría de las plantas de fabricación de acero, uno de los procesos críticos es soplar el gas argón en el acero fundido caliente. El propósito de hacer esto incluye tres funciones:

1.      Elimina el gas nocivo en el acero fundido como el nitrógeno, el hidrógeno para mejorar la pureza del acero.

2.      El acero fundido en el cucharón podría hacer el movimiento con la convección de modo que sea fácil liberar los residuos.

3.      Los elementos químicos y la temperatura del acero podrían promediarse rápidamente con el movimiento de agitación de la burbuja de argón. Este es un proceso muy importante para controlar la calidad del acero.

El gas que sopla en la cuchara es a través de los ladrillos ubicados en el interior del recipiente. El número de tuberías depende de la capacidad del cucharón. Normalmente se necesita de 10 a 20 tuberías con un cucharón de 200 a 800 toneladas.

Tipos de aceros para estructuras.

Los aceros considerados en el Código Técnico son los laminados en caliente (UNE EN 10025-2:2002, UNE EN 10210-1:1994) y los conformados en frío (UNE EN 10219 1:1998). En el Documento 0 de la Instrucción EAE se contempla una mayor variedad al considerar:

Aceros laminados en caliente. Se entiende por tales los aceros no aleados, sin características especiales de resistencia mecánica ni resistencia a la corrosión, y con una microestructura normal.

Aceros con características especiales:

1. aceros normalizados (N). Alta soldabilidad y alta resiliencia. 

 2. aceros de laminado termomecánico (M). Alta soldabilidad y alta resiliencia. 

 3. aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica (aceros autopatinables) (W). Son aceros aleados con cobre que al ser expuestos a la acción atmosférica forman en la superficie una película fina de óxido altamente adherente que impide la penetración de la corrosión. 

 4. aceros templados y revenidos (Q). Elevado límite elástico. 

 5. aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto (Z). Mejora el comportamiento frente al desgarro laminar. 

Ventajas de las construcciones metálicas:

• Alta resistencia mecánica y reducido peso propio: las secciones resistentes necesarias son reducidas, por lo que los elementos estructurales suelen ser ligeros. Este hecho hace a las estructuras metálicas insustituibles en aquellos casos en que el peso de la estructura es una parte sustancial de la carga total, como naves industriales, puentes de grandes luces, voladizos de cubiertas, etc.

• Facilidad de montaje y transporte debido a su ligereza.
•  Rapidez de ejecución, se elimina el tiempo necesario para el fraguado, colocación de encofrados... que exigen las estructuras de hormigón. 
•  Facilidad de refuerzos y/o reformas sobre la estructura ya construida. 
•  Ausencia de deformaciones diferidas en el acero estructural. 
•  Valor residual alto como chatarra. 
  

  
  
  
  
•  Ventajas de la prefabricación, los elementos se pueden fabricar en taller y unir posteriormente en obra de forma sencilla (tornillos o soldadura).
•  Buena resistencia al choque y solicitaciones dinámicas como los seísmos. 
• Las estructuras metálicas de edificios ocupan menos espacio en planta (estructuralmente) que las de hormigón, con lo que la superficie habitable es mayor. 

 El material es homogéneo y de calidad controlada (alta fiabilidad).

Inconvenientes de las construcciones metálicas: 

• Mayor coste que las de hormigón. 
• El precio de un hormigón HA 25 de central está en torno a 60 €/m3, y el de un acero laminado (S 275) de un perfil normalizado es de unos 0.60 €/kg. - - - - - - 
•  Sensibilidad ante la corrosión (galvanizado, autopatinado, ...). 
•  Sensibilidad frente al fuego. Las características mecánicas de un acero disminuyen rápidamente con la temperatura, por lo que las estructuras metálicas deben protegerse del fuego. 
•  Inestabilidad. Debido a su gran ligereza, un gran número de accidentes se han producido por inestabilidad local, sin haberse agotado la capacidad resistente. Si se coloca el arriostramiento debido (que suele ser bastante barato) son estables. 
•  Dificultades de adaptación a formas variadas.
•  Excesiva flexibilidad. El diseño de las estructuras metálicas suele estar muy limitado por las deformaciones, además de por las tensiones admisibles, lo que provoca una resistencia desaprovechada al limitar las deformaciones máximas para evitar vibraciones ... que provocan falta de confort.
•  Sensibilidad a la rotura frágil. Un inadecuado tipo de acero o una mala ejecución de las uniones soldadas pueden provocar la fragilización del material y la rotura brusca e inesperada. Proceso de fabricación.

Proceso de fabricación de acero 

A partir del mineral de hierro (formado por óxidos de Fe y ganga) se obtiene en los altos hornos el arrabio (hierro con un 4 % aproximadamente de carbono). El arrabio es duro pero muy frágil (interesa más un material dúctil, que “avisa” de su estado tensional), para reducir el % de carbono sin perder resistencia se afina el arrabio en convertidores (se quema el carbono sobrante), obteniéndose el acero en bruto con un % de carbono en torno al 2 %. Posteriormente se vierte en lingoteras para su enfriamiento y posterior acabado. El proceso de acabado puede ser por: forja, moldeo, trefilado o laminación; para ello se calienta previamente (o bien viene directamente del convertidor mediante un proceso de colada continua, con lo que se evitan las lingoteras, el desmoldeado y posterior calentamiento). Tras este proceso se pueden aplicar tratamientos térmicos (templado, recocido, revenido ...) para alcanzar las propiedades mecánicas y químicas deseadas. El acero más empleado en la construcción es el laminado (fig. 1). El laminado consiste en transformar el acero en bruto a alta temperatura en elementos de formas dadas usados en la construcción, para ello se usan laminadoras (máquinas herramienta de alta potencia) esencialmente formadas por cilindros paralelos. Las laminadoras se disponen en trenes de laminación, transformando el acero en forma progresiva con un cierto número de pasadas. Este proceso mejora sensiblemente las cualidades del acero (elimina imperfecciones del lingote, oquedades ...) alargando los cristales de acero en la dirección de la laminación. El acero resultante es bastante homogéneo, sin embargo tiene unas propiedades mecánicas inferiores en la dirección transversal a la laminación. Sus cualidades de resistencia a compresión, tracción y cizalladura son muy altas, con buenas cualidades de elasticidad y dilatación.

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Aplicaciones del acero: el material esencial en la industria moderna

Construcción de edificios e infraestructuras

El acero es un material comúnmente utilizado en la construcción de edificios y puentes debido a su alta resistencia y capacidad para soportar grandes cargas. En la construcción de edificios, el acero se utiliza en forma de vigas, columnas y estructuras de soporte, incluyendo los rascacielos y los edificios de gran altura, en los que el acero sirve para hacer marcos que proporcionan apoyo y estabilidad. Los puentes y otras estructuras de ingeniería civil también se construyen con acero debido a su capacidad para resistir cargas pesadas y altas tensiones.

Los puentes

En general, el acero suele ser un material importante en la construcción de puentes debido a su alta resistencia y capacidad para soportar cargas pesadas, pudiendo llegar a consistir en el 70 e incluso el 90% del material utilizado. El porcentaje puede variar significativamente dependiendo del tipo de puente: por ejemplo, los puentes colgantes suelen utilizar cables de acero de alta resistencia para soportar el peso del puente, mientras que los puentes de arco pueden requerir menos acero debido a su diseño curvo y autoportante.

Los puentes pueden estar compuestos de diferentes tipos de acero, desde acero estructural de baja aleación hasta acero de alta resistencia y acero inoxidable. En algunos casos, se pueden utilizar aleaciones de acero especiales para aumentar la resistencia y la durabilidad del puente.

Los edificios

El porcentaje de acero utilizado en la construcción de edificios también puede variar significativamente según el tipo y la altura del edificio, el diseño arquitectónico, el código de construcción y otros factores. Sin embargo, en general, el acero es uno de los materiales más comunes en la construcción de edificios debido a su alta resistencia y capacidad para soportar cargas pesadas, pudiendo oscilar entre un 20% y un 50% del peso total del edificio e incluso, en algunos casos, llegar hasta un 70% de acero en su estructura.

ALUMINIO

Aplicaciones del aluminio en la construcción 

El aluminio es un componente esencial en la construcción moderna por sus aplicaciones y beneficios. En Aluminios Franco los conocemos de cerca, por eso creamos nuestra marca Sistemas Continental. Con ella, nos especializamos en el sector de la construcción, con una amplia variedad de soluciones arquitectónicas de aluminio. 

Estructuras y perfiles  

El aluminio se usa para fabricar perfiles estructurales para ventanas, puertas, fachadas y sistemas de cerramientos. Su alta resistencia y ligereza permiten la creación de estructuras robustas que soportan cargas significativas sin agregar peso innecesario a la construcción. Nuestros sistemas de muro cortina son un perfecto ejemplo de esta aplicación. 

 Carpintería de aluminio 

 Las ventanas y puertas de aluminio son populares en la construcción debido a su durabilidad, resistencia a la corrosión y bajo mantenimiento.  

 Además, el aluminio ofrece flexibilidad en el diseño, lo que permite la creación de elementos arquitectónicos personalizados para satisfacer las necesidades estéticas y funcionales de cada proyecto. En Aluminios Franco, contamos tanto con sistemas de ventanas abatibles, como sistemas correderas. ¡Simplemente escoge la que más te guste! 

Revestimiento de exteriores  

El aluminio se usa en revestimientos exteriores de edificios por su capacidad para resistir la intemperie y los efectos del medio ambiente.  

Nuestras chapas decorativas para la edificación son una opción muy popular entre nuestros clientes. La chapa deployé, por ejemplo, consigue un acabado estético muy versátil, perfecto para la arquitectura y diseño de interiores. 

Techos y cubiertas 

Los techos y cubiertas de aluminio ofrecen una solución duradera y resistente para proteger los edificios de los elementos externos.  

Los paneles de techo de aluminio son ligeros, fáciles de instalar y proporcionan una excelente resistencia a la corrosión, lo que los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones, desde residenciales hasta comerciales e industriales. Nuestra Pérgola Bioclimática Continental es una excelente solución para aquellos que buscan combinar la durabilidad del aluminio con un diseño moderno y funcional. También puedes consultar los paneles de chapa trapezoidal

Composición

Ventajas del aluminio en la construcción  

Sus características técnicas lo hacen sin duda un material ideal para estas aplicaciones. Hagamos un breve repaso de los principales beneficios: 

• Ligereza: Facilita el transporte, manipulación e instalación, reduciendo costos y tiempos de construcción. 
• Resistencia a la corrosión: Ideal para ambientes exteriores y zonas con alta humedad, prolongando la vida útil de las estructuras. 
• Versatilidad: Se adapta a diversas formas y diseños, permitiendo la creación de estructuras y elementos arquitectónicos personalizados. 
• Bajo mantenimiento: Requiere poco o ningún mantenimiento, lo que reduce los costos a largo plazo y el tiempo dedicado a cuidados. 
• Reciclabilidad: Es un material totalmente reciclable, lo que lo convierte en una opción sostenible y respetuosa con el medio ambiente. 
• Buena relación resistencia-peso: Ofrece una alta resistencia estructural con un peso ligero, lo que facilita la construcción de edificaciones eficientes y duraderas. 

Las propiedades del aluminio

El aluminio se destaca especialmente por poseer excelentes propiedades. Estas lo convierten en un material especialmente apropiado y de excelencia para el ámbito de la construcción. Podemos mencionar las siguientes:

• Ligereza, fortaleza, maleabilidad, durabilidad y resistencia a la corrosión. Estas características aportan a los elementos construidos con aluminio grandes ventajas en la fabricación, como así también una infinidad de usos del producto terminado.
• Se generan por estas características productos que poseen amplias soluciones constructivas y que posibilitan la construcción de amplios acristalamientos y grandes fachadas estructurales.
• Son infinitas las posibilidades estéticas que el aluminio ofrece, como así también permanentes en el tiempo. Podemos destacar tratamientos mecánicos, anodizados, lacados color, lacados con imitación de madera; en otros términos, incontables posibilidades.
• Posee un ciclo de vida sostenible desde el principio hasta el fin. Por eso, se puede decir que el aluminio es u material 100% reciclable. Su tasa de recuperación en construcción llega al 95% y su reciclado permite ahorrar el 95% de la energía que es usada en su producción inicial.

Procesos de fabricación del aluminio​

PINTURAS 

La pintura forma parte de los revestimientos de protección de una edificación al mismo tiempo que sirve para darle color o un aspecto determinado. A la vez, determina la estética de la edificación por cuanto es la cara visible de la estructura.

Desde luego la pintura modifica la apreciación de los espacios; da luminosidad o bien oscurece los ambientes, puede dar sobriedad y, en resumen, influir en los estados emocionales de los usuarios. Debe tener ciertas características como durabilidad o poder cubridor, entre otras. 

Principales propiedades de las pinturas

A continuación detallamos cuáles son las propiedades de las pinturas en las que debemos  fijarnos por su importancia.

Rendimiento

Se denomina rendimiento a la cantidad de superficie que permite cubrir una cierta cantidad de pintura, una medida que suele darse en metros cuadrados por litro. Tanto el tipo de pintura como las condiciones en las que se encuentra la superficie a pintar determinan el rendimiento. Se estima que con esmalte se pueden cubrir 13m² por litro, y para la pintura al agua 10m² por litro. La cubrición es la posibilidad que ofrece una pintura de cubrir un espacio con una sola capa o con varias.

Viscosidad

La mayor o menor viscosidad de una pintura es algo especialmente importante cuando se pinta. De la viscosidad dependen características como el grosor de capa aplicado, la nivelación, el salpicado que se produce al aplicar, etc. La viscosidad sube a medida que baja la temperatura.

Resistencia

Podemos distinguir entre varios tipos de resistencia: a la intemperie y los fenómenos atmosféricos, a la abrasión y los roces, a las temperaturas elevadas, al tránsito (en especial cuando se trata de suelos) o a la limpieza en profundidad. La resistencia de una pintura está directamente relacionada con su durabilidad, que es la conservación de las propiedades de la pintura a lo largo del tiempo.

Tiempo de secado

Mientras que los esmaltes sintéticos suelen secarse al tacto en un periodo de tiempo que va desde las 4 hasta las 6 horas, y pueden volver a pintarse tras 12 horas; las pinturas al agua solo necesitan de una a dos horas para poder ser tocadas de nuevo y entre dos y cuatro para ser repintadas.

Lavabilidad

Se denomina pintura lavable a aquella que puede ser limpiada cada cierto tiempo con agua y elementos no abrasivos. Esto no significa que de manera permanente resista acciones de limpieza sin verse resentida, sino que en situaciones puntuales se puede retirar la suciedad adherida sobre ella. Otros aspectos importantes en toda pintura son la terminación, que es el aspecto que presentará una vez secada (suave, rugoso, etc.) y el acabado, que puede ir desde el muy brillante hasta el mate más profundo.

Los cuatro componentes de la pintura

Todas las pinturas tienen cuatro componentes. Cada elemento sirve para un propósito distinto y ofrece beneficios específicos.

Componente 1: Pigmentos

El color, el encubrimiento, la protección y el acabado de un revestimiento. Las funciones fundamentales de los pigmentos de la pintura incluyen:

• Color: las combinaciones de pigmentos en la pintura dan como resultado diversos tonos visibles para el ojo humano.
• Encubrimiento: la capacidad de la pintura de ocultar la superficie que cubre, en relación con la opacidad general de la pintura y la capacidad de cubrir la superficie.
• Protección: resguarda a las superficies de los daños.
• Acabado (brillo): la cualidad reflectante de la pintura, desde un brillo alto hasta sin brillo.

Componente 2: Resinas (aglutinantes)

La principal propiedad aglutinante y la base de una pintura.
Las funciones fundamentales de las resinas de la pintura incluyen:

• Adhieren la pintura a la superficie pintada.
• Mantienen unidas las partículas de pigmentos.
• Crean una película de pintura, la capa protectora que se forma sobre la superficie de la pintura cuando se seca.
• Fomentan la adhesión, la capacidad de adherirse a una superficie.

Componente 3: Solventes

La parte líquida que hace que la pintura sea más fácil de aplicar.
Las funciones fundamentales de los solventes de la pintura incluyen:

• Promueven la transferencia de la pintura del aplicador al sustrato.
• Controlan la viscosidad para que las pinturas sean más maleables y húmedas.
• Determinan cómo se seca el revestimiento.

Componente 4: Aditivos

Mejoran las propiedades específicas de una pintura. Los ejemplos incluyen:

• Resistencia al moho: la capacidad de combatir el moho.
• Fluidez y nivelación: fomentan la formación de una película uniforme, reduciendo las marcas de aplicación de un pincel o rodillo y brindando un acabado liso.
• Formación de una película de pintura: el proceso de formar una película delgada sobre una superficie.

Principales características de la pintura esmalte

La pintura esmalte se distingue por una serie de características que la hacen única y altamente deseable para una variedad de proyectos de bricolaje y decoración del hogar. A continuación, se presentan algunas de las principales características de este tipo de pintura:

• Durabilidad: una de las características más destacadas de la pintura esmalte es su excepcional durabilidad. La capa de esmalte que forma sobre la superficie pintada proporciona una protección robusta contra la abrasión, el desgaste y los daños causados por el uso diario.
• Resistencia: la pintura esmalte es altamente resistente a una amplia gama de factores externos, como la humedad, los productos químicos y la intemperie. Esta resistencia la hace ideal para su uso en interiores y exteriores, así como en áreas sujetas a condiciones adversas.
• Acabados versátiles: la pintura esmalte está disponible en una variedad de acabados, que van desde mate hasta brillante. Esto permite a los usuarios elegir el acabado que mejor se adapte a sus necesidades estéticas y funcionales, proporcionando opciones flexibles para una variedad de proyectos.
• Facilidad de limpieza: gracias a su capa protectora y resistente, la pintura esmalte es fácil de limpiar y mantener. Las manchas y la suciedad se pueden eliminar con facilidad, lo que facilita el mantenimiento de la apariencia fresca y nueva de la superficie pintada.
• Adherencia a diferentes superficies: la pintura esmalte tiene la capacidad de adherirse a una variedad de superficies, incluyendo madera, metal, plástico y yeso. Esto la hace versátil y adecuada para una amplia gama de aplicaciones en proyectos de bricolaje y decoración del hogar. 

Materias primas e insumos para el proceso de fabricación de pinturas

SEMANA 12

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CIVIL : PVC Y PLASTICOS

1. MATERIAS PRIMAS DEL PVC:

• El PVC contiene un 57% de cloro y 43% de hidrocarburos.
• El PVC toma entre el 0,3 y el 0,4% del total de petróleo obtenido en el mundo.
• Etileno y cloro: se combinan para producir etileno diclorado.
• Etileno diclorado: se transforma en cloruro de vinilo (VCM) el cual, por un proceso de polimerización y secado produce un polvo blanco inocuo, el policloruro de vinilo (PVC).

    2. TIPOS DE PVC

• PVC RÍGIDO: Se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes.
• PVC FLEXIBLE O PLASTIFICADO: El PVC tiene la ventaja de poder combinarse con plastificantes, como ningún otro plástico.
• PLASTISOL: El plastisol es la mezcla de una resina (PVC) de plastificante y otros aditivos que se encuentran en estado líquido.

    3. PROCESO QUÍMICO 

     ETAPAS PRINCIPALES 

• Obtención del cloro.
• Obtención del etileno.
• Obtención del dicloro etileno (EDC).
• Obtención del cloruro de vinilo (VCM) 
• Polimerización.
• Obtención del PVC.

    4. EXTRACCIÓN Y PRODUCCIÓN DE MATERIAL

     5. PROCESO DE CLORACIÓN 

Es un proceso en el cual el cloro está en estado líquido o gaseoso donde es adicionado al proceso.

• PROCESO ANHIDRO (masa)
• PROCESO POR SOLUCIÓN (con solvente)
• PROCESO SIN SOLVENTE (suspensión acuosa)

     6. REACCIONES TOTALES DEL PROCESO

       7. ESQUEMA DEL PVC

     8. ADITIVOS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DEL PVC

• Plastificantes.
• Estabilizantes.
• Lubricantes. 
• Pigmentos.
• Espumantes.
• Absorbedores de rayo ultravioleta.

     9. SOSTENIBILIDAD 

• El PVC contribuye al desarrollo sostenible de la sociedad moderna, donde el sector del transporte de agua tiene un peso determinado. 
• Es un proceso de producción que se emplea la última tecnología.
• su fabricación consume menos recursos que materiales alternativos.

    10. CARACTERÍSTICAS DEL PVC

• 
  Resistente y liviano.
  
• Versátil.
• Longevidad.
• Seguridad.
• Estabilidad.
• Reciclaje.
• Rentable

   11. DIFERENCIAS ENTRE PP,PE  Y  PVC

    12. CLASIFICACIÓN 

1. TERMOESTABLES O TERMOENDURENTES:

• Fenólicos.
• UREA - formaldehidos.
• Silicona.
• Epoxi.

    2.  TERMOPLÁSTICOS O TERMO MODIFICABLES:

• 
  Polietileno.
• Poliuretano.
• Acrílico.
• Resina acrílica.
• Poliamida.
• Poliéster.
• Metacrilato.

   

   13. TIPOS DE PLASTICOS:

• PET - POLIETILENO TEREFTALATO: Se produce a partir del ácido tereftalato y etilenglicol, por poli condensación; existiendo dos tipos: grado botella, para el grado botella se debe post condensar.

CARACTERÍSTICAS 

1. Resistencia a las radiaciones UV, el viento.
2. Transparente.
3. irrompible.
4. liviano.
5. Impermeable.

VENTAJAS O BENEFICIOS 

1. Material inerte.
2. Su termoformado ahorra tiempo, energía y dinero.
3. No tóxico.
4. Reduce el riesgo de accidentes.

• PEAD - POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD: Termoplástico fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas natural). Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas.

CARACTERÍSTICAS 

1. Resistente a las bajas temperaturas.
2. Irrompible.
3. Liviano.
4. Impermeable.
5. Fácil instalación
6. Económico

VENTAJAS O BENEFICIOS 

1. Material inerte 
2. Las geomembranas en los rellenos sanitarios impiden la contaminación.
3. Material no tóxico.
4. Reduce el riesgo de accidentes laborables durante su manipuleo e instalación.

• PVC - CLORURO DE POLIVINILO: Se produce a partir de dos materiales primas naturales: gas 43% y sal común 57%. Para su procesado es necesario fabricar componentes con aditivos especiales, que permiten obtener productos de varias propiedades para un gran número de uso.

CARACTERÍSTICAS 

1. Versatilidad.
2. Piezas rígidas y flexibles.
3. variedad de colores. 
4. Opacas o cristalinas.
5. Resistencia mecánica.
6. Fácil instalación.
7. Resistencia a la abrasión.

VENTAJAS O BENEFICIOS 

1. Consume bajas cantidades de recursos no renovables y energía en su proceso de fabricación.
2. Resistente de los ataques químicos.
3. resistente a la combustión, no propaga la llama y es auto extinguible, disminuye el riesgo de incendio accidental.
4. contribuye al ahorro de energía.

• PEBD - POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD: