Category Archives: Materiales de construcción

La era de los metales, Acero de Damasco

El hierro esponja son pellets de hierro con cierta cantidad de aire, que se vuelve más manejable y transportable en comparación a lingotes sólidos. Es la materia prima para formar piezas de hierro. Una vez creado el hierro esponja se martilleaba para eliminar las impurezas, una vez purificado se metía en un crisol con polvo de carbón de leña. El crisol se volvía a poner en el horno y se elevaba la temperatura a unos 1200 grados centígrados. Así se formaba el wootz.

Pero, ¿Porque funcionaba tan bien el acero de Damasco y los europeos fracasaron en el uso del wootz? La clave esta en la forja, que es el manejo del acero a base de calor y golpes. Los herreros sirios utilizaban el wootz y forjaban sus aceros a temperaturas de aproximadamente 700 grados centígrados. A esta temperatura este tipo de aleación se vuelve extraordinariamente dúctil, una súper elasticidad para deformarse sin romperse, esta capacidad la aprovechaban para formas sus espadas y utensilios. Los europeos en cambio trataban de manejar el wootz a 1200 grados, a esta temperatura, que era a la que forjaban sus espadas, el wootz se volvía quebradizo y se desintegraba al primer golpe.

Este tipo de espadas de aleación se convirtieron en leyenda, a pesar de que a ciencia cierta, hoy en día no estamos absolutamente seguros de cómo se forjaban. Eran de calidad tan impresionante, que en enfrentamientos con otras civilizaciones como las europeas o mongolas, las espadas de acero de Damasco cortaban y rompían a sus contrapartes. Esto propició que durante la edad media estas piezas de acero se cotizaran altamente entre los nobles europeos y generales de la zona generando historias que se convertirían en la leyenda del acero de Damasco.

imágenes: armasblancas.com.ar pictures2.todocoleccion.net

Creación del Acero Pt.2

En el lugar de tratamiento se añadirán aditivos químicos que producen y aceleran cierto tipo específico de reacciones que logran mantener el acero con la cantidad perfecta de carbono y la consistencia deseada. El tipo de acero depende de la “contaminación” adecuada de carbono, esto es lo que lo diferencia del hierro común y también lo que le da su rigidez y flexibilidad.

De aquí se tiene que transportar a los moldes, principalmente con métodos de extrusión que les dan la forma de lingotes que también los enfrían y los endurecen. Estos lingotes cuadrados tienen aproximadamente diez metros de largo y quince o veinte centímetros de ancho. Como no se pueden utilizar de esta manera se requiere que se modifiquen, esto también se hace en la planta, donde se recalientan los lingotes metiendolos a un horno a casi 2000 grados centígrados por un par de horas para que se vuelva maleable el material.

De ahí los lingotes se meten a los formadores que son rodillos que presionan y modifican el acero, algunos rodillos especiales son tan poderosos que pueden reducir los lingotes de 15 centímetros a llegar hasta los 14 milímetros. También en este proceso se le puede cambiar la forma de la sección transversal, ya sea para volverlas barras cilíndricas o cuadradas o en hojas anchas y largas. El acero es tan maleable que se utiliza para muchos fines, como para carrocerías, varillas, columnas o tornillos. Las barras finalizadas se deben de poner a enfriar en camas de enfriamiento que permite que el enfriamiento se produzca de manera uniforme, ya que si no podría generar torsiones o malformaciones en los materiales.

fuentes: youtube.com

imágenes: 2.fimagenes.com 0.static.wix.com

Creación del Acero

El Acero, una aleación de hierro y carbón que sirve para hacer rascacielos, puentes o incluso navajas para afeitar es sin duda la columna vertebral de la industria, gracias a su increíble resistencia, maleabilidad y dureza.

Para producir acero se requiere hierro, que normalmente se extrae de una mina, pero también se puede obtener al reciclar el hierro que se recoge de chatarra de autos o latas de desecho. En las plantas de reciclaje se utilizan electroimanes, que pueden cargar hasta cinco toneladas de peso para transportar todos estos pedazos a la planta fundidora. De ahí la chatarra se coloca en cestos de metal que pueden llegar a cargar hasta sesenta toneladas, para transportarlos a hornos siderurgicos especiales. Estos hornos pueden ser de gas o eléctricos y llegan a temperaturas de hasta 1600 grados centígrados. Aquí es donde se vacían los cestos llenos de chatarra que se fundirán en unos sesenta minutos, una vez licuado el metal se recogen muestras que serán analizadas para calcular las impurezas y los posibles tratamientos que se le deban hacer.

A la mezcla ya derretida se le coloca un tubo que le inyecta oxígeno, para homogeneizar el hierro y liberar carbono, así como se hacía en el alto horno, además de que también acelera el proceso. El acero fundido se transporta en unos cucharones que pueden llegar a pesar más de sesenta toneladas y con una capacidad de más de cien toneladas de hierro, estos cucharones lo transportaran con el uso de grúas aéreas a otra zona donde serán tratados.

Imágenes: upload.wikimedia.org nostalgica.cl

El precio del acero

A los productores de acero se les dio un poco de espacio para respirar el año pasado cuando el precio que pagaron por sus dos entradas principales de materias primas cayeron en comparación con el año anterior .

El acero es una aleación entre hierro con una cantidad pequeña de carbono, que varía entre el .03% y el 1.075%, dependiendo el grado del acero. Si el porcentaje es mayor al 2% el producto resultante es frágil.

El precio del mineral de hierro el 31 de diciembre del 2013 fue de un 8% menos de lo que los fabricantes de acero tenían que pagar al año anterior, según datos del banco australiano Macquarie. Mientras tanto , los precios del carbón de coque, el que se usa para la aleación, habían caído 17 % en la misma comparación .

Cuando se desglosan los precios, el mineral de hierro cayó de. $ 145 dólares por tonelada incluyendo costo y flete  desde China el 31 de diciembre de 2012 hasta $134 dólares por tonelada el 31 de diciembre de 2013; el carbón de coque se redujo de  $ 160 de Australia hasta  $ 133 por tonelada en las mismas fechas en comparación.

Ya calculando esto , los márgenes de las siderúrgicas se habrían incrementado en EE.UU. en $ 42 dólares por tonelada ( excluido el transporte de mercancías que podrían estar pagando para obtener su carbón de Australia, u otros costos incurridos como la energía ) , un cambio sorprendente para una industria que ha luchado con el exceso de capacidad y el aumento de los gastos generales durante los últimos tres o cuatro años .

Aunque esta comparación no tener relevancia , Macquarie admitió que el precio medio anual durante el año para HRC (siglas para hot rod coil, la presentación en la que se vende los cables de acero) cayó 6 % con la fluctuación de la oferta y la demanda. Una caída anual promedio de 22 % en los precios del carbón de coque , a la par contra una subida media del 4% en los precios del mineral de hierro aún ofrece algo de alivio.

imágenes:  upload.wikimedia.org – sd.keepcalm-o-matic.co.uk

Fuentes: mining-journal.com – museo-maquina-herramienta.com

El Grafeno, el material que nos cambiará la vida

El material que podría cambiar nuestras vidas es, por segunda vez el carbono, desde sus usos en la revolución industrial como combustible que cambió el rumbo de la historia, el carbono tiene otra sorpresa nueva que darnos. Al menos esta es la idea que tienen los ganadores del premio nobel de física en el 2012, Geim Andrei y su discípulo Konstantin Novoselov, con nacionalidades holandesa y ruso-británica respectivamente.

El material que se usa en las puntas de los lápices, un compuesto del carbono se puede utilizar para crear uno de los materiales más novedosos del siglo, el grafeno. De hecho es tan sencillo de hacer que parece juego de niños, basta con rayar una hoja de lápiz y luego pasar una cinta adhesiva por encima, después hacer esto otra vez sobre la misma cinta hasta que quede lo mínimo de carbono en ella. Esta diminuta capa de carbonos idealmente tiene un sólo átomo de espesor y está acomodado en una configuración especial, se forma en patrones hexagonales regulares.

El grafeno, formalmente es un alótropo del carbono, con un teselado hexagonal, plano formado con enlaces covalentes. Pero esto explica poco de las cualidades que puede alcanzar este material, en primera, es muy flexible ya que como es únicamente bidimensional, se puede doblar sobre sí mismo para formar tubos, a estos se les conoce como nanotubos de carbono y se les han encontrado un sin fin de aplicaciones teóricas.

Como es tan delgado esto lo vuelve transparente, pero su principal característica es que es un excelente conductor del calor y la electricidad, más importante tiene un bajo efecto Joule, esto es que se calienta muy poco al conducir la electricidad y en algunos experimentos se le ha visto que tiene ciertas propiedades similares a las fotovoltaicas, esto es que puede utilizarse para producir electricidad a partir de la luz.

 

vía: mit.eduabc.es

imágenes vía: http://upload.wikimedia.org – img.mit.edu

Hormigón Proyectado

El hormigón proyectado es un proceso en el que una mezcla de concreto es impulsada neumáticamente a altas velocidades contra una superficie. Este proceso se utiliza como un método de construcción en lugares donde las superficies no son aptas para otro tipo más específico de construcción. En la construcción de minas, se puede utilizar el hormigón proyectado para darle acabado a las superficies de los túneles excavados, además con este proceso se refuerza la estructura y se evitan los colapsos. Muchos aditamentos se pueden agregar al hormigón para mejorar su propiedades, principalmente adhesivos y polímeros flexibles. La flexibilidad de esta clase de materiales permite que en lugar de un colapso súbito el material se deforme en los lugares donde se encuentra más débil, consiguiendo así una última medida de seguridad antes de un colapso. Por lo que puede ser arreglado y cubierto con otra capa de hormigón proyectado con características más rígidas.

Las ventajas del hormigón proyectado con aditivos son:

  • Es un excelente material de fijación
  • Mantiene en contacto y repara las fisuras en los materiales
  • Protege a la roca interior de exposición a la atmósfera, reduciendo así el rozamiento, la oxidación y la humedad.
  • Sella el carbono y el gas para evitar gases en las minas.
  • Ayuda a prevenir filtraciones de agua.
  • Es extremadamente fácil de aplicar.

Para aplicar el producto se hace una mezcla de materiales húmeda o seca de acuerdo al tipo de hormigón que se vaya a proyectar. Esta mezcla se presuriza y se expele sobre la pared o en el lugar en el que se vaya a aplicar. De acuerdo a la cantidad de fisuras y al material al que se vaya adherir los aditamentos que se le tienen que poner a la mezcla, en especial cuando se necesita adherir a tierra en las paredes de una mina.

Vía: rstsolutions.coml.au
Imágenes vía: ich.cl
anmopyc.com

Construcción con Rocas

Desde los inicios de la humanidad las rocas han sido empleadas como armas, herramientas y como materia prima para la construcción de sus primeros refugios y monumentos. Gracias a la resistencia y durabilidad de este material, muchas de estas construcciones y objetos primitivos han perdurado hasta nuestros días.

La roca es el principal componente de la parte solida de la corteza terrestre, es por ellos que se le puede encontrar en abundantes cantidades, con diferentes dimensiones y formas indefinidas.

Actualmente el empleo de la roca sólo se limita a su extracción y transformación en elementos de formas necesarias. Sin embargo, debe reunir ciertas cualidades que garanticen su aptitud para el empleo al que se le destine:

  • Estructura
  • Densidad
  • Compacidad
  • Porosidad
  • Dureza
  • Composición
  • Durabilidad
  • Resistencia, etc.

Son tres principales usos que se le da a la piedra en la construcción, como:

  • Elemento resistente
  • Elemento decorativo
  • Materia prima para la fabricación de otros materiales.

De las canteras es de donde se extraen los bloques de piedra para posteriormente labrarlos y darles la forma en que han de ser colocadas en la obra. El desbaste es el proceso mediante el cual se separa un bloque de roca con dimensiones que excedan a la de su forma definitiva. Estos excesos llamados creces de cantera, tiene por objeto prevenir los posibles desperfectos que pueden producirse en el transporte y manipulación; así se asegura el trabajo de la labra.

Imagen vía. sekano.es

Vía. arqhys.com

Materiales Refractarios en la Construcción

Algunos materiales refractarios son utilizados dentro de la construcción gracias a sus cualidades físicas y a su resistencia.

Algunos de estos materiales son:

- El cemento refractario es utilizado en el área de la construcción e ingeniería civil y su principal función la de aglutinante.

- El ladrillo refractario es muy resistente a las altas temperaturas y a los casos de abrasión, por eso es otro material muy utilizado en la construcción, además de que es un muy buen aislante térmico.

- El mortero refractario es utilizado como material de agarre, revestimiento de paredes, y para tomar las juntas entre hiladas de ladrillo refractario.

Materiales Refractarios Cerámicos

Ya hemos mencionado que la cualidad más importante de los refractarios en general, es su resistencia a las bajas y altas temperaturas; pero los refractarios cerámicos poseen un punto de fusión mayor a 1700 grados Celsius. Otra propiedad muy importante es su densidad, ya que los refractarios densos con baja porosidad tienen mayor resistencia a la corrosión y a la erosión. Estas cualidades le otorgan un amplio rango de resistencia y calidad, lo cual lo hace el material refractario más conocido y utilizado.

Imagen Vía: arqhys.com

Vía: arqhys.com

Los Áridos y sus Clasificaciones

Clasificación por procedencia y método de obtención

  • Áridos naturales:

Provienen de yacimientos naturales y obtenidos por método mecánico tienen formas redondeadas con superficie lisa y arenas. Se obtienen por trituración de rocas

  • Áridos artificiales:

Subproductos o residuos de procesos industriales . Escorias siderúrgicas, cenizas volantes.

  • Áridos reciclados:

Provienen del aprovechamiento, mediante tratamientos de materiales inorgánicos que se han utilizado previamente en construcción. Derribos de edificios, estructuras, etc.

Clasificación según su contenido en agua:

Es decir, si tienen agua, no llevará tanta agua de amasado. Su cantidad de a agua debe conocerse previamente a la dosificación de la piedra artificial a fabricar (ajustar el agua de amasado a la mínima necesaria)

  • Seco:

El contenido de vapor de agua es igual que el ambiente.

  • Mojado:

Con mayor contenido de vapor de agua que el ambiente.

  • Húmedo:

Con algo de agua líquida

  • Saturado:

A tope de agua.

Clasificación de los áridos por su forma.

  • Redondeados (áridos rodados)

Dependiendo de su utilización, los áridos redondeados, llevan menos agua de amasado y son más manejables (aumenta la compresión admisible)

  • De aristas angulares.

Los áridos con aristas angulares, se utilizan para piedras artificiales de mayor resistencia mecánica por el rozamiento entre las caras. (Ofrecen mayor resistencia a tracción y a esfuerzo cortante)

Imagen Vía: edu.jccm.es

Vía: civilgeeks.com

Materias Primas Minerales: Áridos

Los áridos son todas aquellas materias primas minerales extraídas de la tierra, que previamente han sido sometidas a procesos de trituración y clasificación, para su posterior uso en la construcción y en el sector industrial.  Los áridos están formados por fragmentos de rocas o arenas. Fundamentalmente proceden de rocas calizas, silíceas, granito, cuarcita, dolomías, margas, basalto y ofitas. Se definen como materiales granulados inertes que se utilizan como materia prima en la fabricación de cemento, hormigón, morteros, prefabricados, etc.,  y numerosas aplicaciones industriales como en cerámicas, vidrio, pinturas, tratamientos de agua, alimentación.

Los áridos tienen dos funciones específicas:

  • Son estabilizadores de volumen de la pieza artificial conglomerada de forma que a más áridos más estabilidad.
  • Hacer el conglomerado más económico, de forma que a más áridos, menor precio.

Para poder elegir el tipo más idóneo, esta materia prima debe de ser estudiada, analizando detenidamente sus principales cualidades. Según el elemento que se vaya a conformar se necesitará de uno u otro, pudiendo variar en su tamaño máximo nominal, en su geometría, pureza, granulometría, resistencia al desgaste, capacidad de reaccionar con otros elementos, etc. Se pueden usar todo tipo de áridos, arenas y gravas naturales machacadas o escorias siderúrgicas, etc, siempre y cuando estén sancionadas por la práctica y su elección deriven de un estudio previo realizado en laboratorio.

Es importante tener en cuenta que los áridos se almacenan de forma que queden protegidos por una posible contaminación del ambiente, del terreno y del sol. Se debe evitar en su almacenamiento y en su transporte la segregación.

Imagen Vía:edu.jccm.es

Vía:civilgeeks.com