REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

ALDEA UNIVERSITARIA ALDEA BELLA VISTA

PNF: 104 CONSTRUCCIONES CIVILES

UNIDAD CURRICULAR: PROYECTO

SAN FELIX ESTADO BOLVAR

Ciudad Guayana; Marzo del 2015

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAALDEA UNIVERSITARIA ALDEA BELLA VISTAPNF: 104 CONSTRUCCIONES CIVILESUNIDAD CURRICULAR: PROYECTOSAN FELIX ESTADO BOLVAR

Ciudad Guayana; Marzo del 2015

Tema 7 No Ferroso7.1 Aluminio

El aluminio es un elemento qumico, de smbolo Al y nmero atmico 13. Se trata de un metal no ferromagntico. Es el tercer elemento ms comn encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae nicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformacin primero en almina mediante el proceso Bayer y a continuacin en aluminio metlico mediante electrlisis. Este metal posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til en ingeniera de materiales, tales como su baja densidad (2700 kg/m) y su alta resistencia a la corrosin. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecnica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que ms se utiliza despus del acero.

Fue aislado por primera vez en 1825 por el fsico dans H. C. Oersted. El principal inconveniente para su obtencin reside en la elevada cantidad de energa elctrica que requiere su produccin. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su extendida vida til y la estabilidad de su precio.

7.2 ObtencinLa obtencin del aluminio se realiza en dos fases: la extraccin de la almina a partir de la bauxita (proceso Bayer) y la extraccin del aluminio a partir de esta ltima mediante electrolisis. Cuatro toneladas de bauxita producen dos toneladas de almina y, finalmente, una de aluminio. El proceso Bayer comienza con el triturado de la bauxita y su lavado con una solucin caliente de hidrxido de sodio a alta presin y temperatura. La sosa disuelve los compuestos del aluminio, que al encontrarse en un medio fuertemente bsico, se hidratan:

Al(OH)3 + OH- + Na* Al(OH)4- + Na*

AlO(OH)2 + OH- + H2O + Na* Al(OH)4- + Na*

Los materiales no alumnicos se separan por decantacin. La solucin custica del aluminio se enfra luego para recristalizar el hidrxido y separarlo de la sosa, que se recupera para su ulterior uso. Finalmente, se calcina el hidrxido de aluminio a temperaturas cercanas a 1000 C, para formar la almina.

2 Al(OH)3 Al2O3 + 3 H2O

El xido de aluminio as obtenido tiene un punto de fusin muy alto (2000 C) que hace imposible someterlo a un proceso de electrolisis. Para salvar este escollo se disuelve en un bao de criolita, obteniendo una mezcla eutctica con un punto de fusin de 900 C. A continuacin se procede a la electrlisis, que se realiza sumergiendo en la cuba unos electrodos de carbono (tanto el nodo como el ctodo), dispuestos en horizontal. Cada tonelada de aluminio requiere entre 17 y 20 MWh de energa para su obtencin, y consume en el proceso 460 kg de carbono, lo que supone entre un 25 % y un 30 % del precio final del producto, convirtiendo al aluminio en uno de los metales ms caros de obtener. De hecho, se estn buscando procesos alternativos menos costosos que el proceso electroltico. El aluminio obtenido tiene un pureza del 99,5 % al 99,9 %, siendo las impurezas de hierro y silicio principalmente. De las cubas pasa al horno donde es purificado mediante la adicin de un fundente o se alea con otros metales con objeto de obtener materiales con propiedades especficas. Despus se vierte en moldes o se hacen lingotes o chapas.7.2.1 Transformacin y Aplicacin

La utilizacin industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los ms importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, siendo hoy un material polivalente que se aplica en mbitos econmicos muy diversos y que resulta estratgico en situaciones de conflicto. Hoy en da, tan solo superado por el hierro/acero. El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metlicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades pticas para fabricar espejos domsticos e industriales, como pueden ser los de los telescopios reflectores. Su uso ms popular, sin embargo, es como papel aluminio, que consiste en lminas de material con un espesor tan pequeo que resulta fcilmente maleable y apto por tanto para embalaje alimentario. Tambin se usa en la fabricacin de latas y tetrabriks.

Por sus propiedades elctricas es un buen conductor, capaz de competir en coste y prestaciones con el cobre tradicional. Dado que, a igual longitud y masa, el conductor de aluminio tiene poco menos conductividad, resulta un componente til para utilidades donde el exceso de peso es importante. Es el caso de la aeronutica y de los tendidos elctricos donde el menor peso implica en un caso menos gasto de combustible y mayor autonoma, y en el otro la posibilidad de separar las torres de alta tensin.

Adems de eso, aleado con otros metales, se utiliza para la creacin de estructuras portantes en la arquitectura y para fabricar piezas industriales de todo tipo de vehculos y calderera. Tambin est presente en enseres domsticos tales como utensilios de cocina y herramientas. Se utiliza asimismo en la soldadura aluminotrmica y como combustible qumico y explosivo por su alta reactividad. Como presenta un buen comportamiento a bajas temperaturas, se utiliza para fabricar contenedores criognicos. Cuanto ms puro, ser ms liviano y en algunas piezas de aviacin, tendr una alta resistencia gracias al oxgeno que lo compone. Es conocido como "Aluminio oxigenado o Acero Aluminio".

El uso del aluminio tambin se realiza a travs de compuestos que forma. La misma almina, el xido de aluminio que se obtiene de la bauxita, se usa tanto en forma cristalina como amorfa. En el primer caso forma el corindn, una gema utilizada en joyera que puede adquirir coloracin roja o azul, llamndose entonces rub o zafiro, respectivamente.

Ambas formas se pueden fabricar artificialmente, y se utilizan como el medio activo para producir la inversin de poblacin en el lser. Asimismo, la dureza del corindn permite su uso como abrasivo para pulir metales. Los medios arcillosos con los cuales se fabrican las cermicas son ricos en aluminosilicatos. Tambin los vidrios participan de estos compuestos. Su alta reactividad hace que los haluros, sulfatos, hidruros de aluminio y la forma hidrxido se utilicen en diversos procesos industriales tales como mordientes, catlisis, depuracin de aguas, produccin de papel o curtido de cueros. Otros compuestos del aluminio se utilizan en la fabricacin de explosivos.

7.3 Caractersticas del Comportamiento Mecnicas

Es un material blando (escala de Mohs: 2-3-4) y maleable. En estado puro tiene un lmite de resistencia en traccin de 160-200 N/mm (160-200 MPa). Todo ello le hace adecuado para la fabricacin de cables elctricos y lminas delgadas, pero no como elemento estructural. Para mejorar estas propiedades se alea con otros metales, lo que permite realizar sobre l operaciones de fundicin y forja, as como la extrusin del material. Tambin de esta forma se utiliza como soldadura.7.4 Perfiles abiertos y cerrados del Aluminio

El procedimiento para la fabricacin de los perfiles de aluminio consta de dos operaciones: FUNDICION del material base, y EXTRUSION DEL MISMO.

Fundicin

LOS LIMGOTES DE ALUMINIO PURO SE FUNDEN CON OTROS MINERALES, GENERALMENTE Silicio, Magnesio, Manganeso, Cobre y Hierro, esto en pequeas proporciones, homogeneizndose esta aleacin. Una vez comprobada la composicin qumica de la misma, lo que se realiza por un anlisis espectrografico, se solidifica en barras cilndricas llamadas tochas.

El tocho tiene normalmente unos 400mm. De largo y unos 150 mm. De dimetro, y pesa alrededor de 14 kg., pero pueden ser tambin de otras dimensiones. La aleacin ms corriente es la que responde a la norma AA 6063, ( Aluminium Association ), y cuya composicin qumica es la siguiente: silicio, 0,2 a 0,6 % Magnesio 0,45 a 0,90 % Manganeso 0,1 % Hierro 0,35 % y Aluminio el resto hasta completar 100

Extrusin

Es el proceso por el que fabrica el perfil propiamente dicho.

El tocho se calienta en horno aproximadamente a unos 500C y una vez dicha temperatura est estabilizada, pasa a la extorsionadora donde, empujado por un cilindro hidrulico de capacidad de empuje que vara entre 900 y 2.500 toneladas, pasa a la matriz apropiada dicha.Como el material a esa temperatura est en estado semi liquido, adopta la forma de la matriz, dando origen al perfil.

El perfil es tomado por un estirador, que lo Endesa y lo mantiene a su medida.

De un tocho de dimensiones standard sale unos 16 metros de perfil. Posteriormente el perfil es cortado en los largos requeridos para el envejecimiento. El envejecimiento es un tratamiento trmico en el que el perfil se pone rgido, y dicho tratamiento se realiza en hornos apropiados a unas temperaturas de 270300C durante aproximadamente unas 6 horas.

Es te perfil puede ser usado tal como sale del horno de envejecimiento ( en laminacin), o puede ser tratado con otros procedimientos de acabado: anodizado, lacado o electrolacado.

Tema 8 Madera

La madera es un material orttropo, con distinta elasticidad segn la direccin de deformacin, encontrado como principal contenido del tronco de un rbol. Los rboles se caracterizan por tener troncos que crecen ao tras ao, formando anillos concntricos correspondientes al diferente crecimiento de la biomasa segn las estaciones, y que estn compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbceas.

8.1 Obtencin

La madera llega y es descortezada y astillada, y echada a la caldera de acopio y de all a una clasificacin de lavado donde se selecciona y blanquea, ms tarde se seca y embala. Los sobrantes van a silos que despus se usarn para dar energa.

Segn el fin del papel se utilizan distintos mtodos de obtencin de la pulpa para su fabricacin:

Proceso de Kraft

En el proceso Kraft, o pulpeo Kraft, se trata con solucin de sulfuro sdico e hidrxido sdico en relacin 1:3 durante 2-6 h a temperaturas de 160-170 C. Despus, en ebullicin, se aade sulfato sdico que posteriormente pasa a sulfuro sdico y se elimina.

Mtodo de la sosa

Se usa hidrxido sdico para digerir el material.

Mtodo del sulfito

Se digiere con solucin de bisulfito clcico con dixido de azufre libre, y las ligninas se transforman en lignosulfonatos solubles.

8.1.1 Transformacin Y Aplicacin

Apeo, corte o tala: leadores con hachas o sierras elctricas o de gasolina cortan el rbol, le quitan las ramas, races y corteza para que empiece a secarse. Se suele recomendar que los rboles se corten en invierno u otoo. Es obligatorio replantar ms rboles que los que se cortaron.

Transporte: es la segunda fase y es en la que la madera es transportada desde su lugar de corte al aserradero y en esta fase influyen muchas cosas como la orografa y la infraestructura que haya. Normalmente se hace tirando con animales o maquinaria pero hay casos en que hay un ro cerca y se aprovecha para que los lleve, si hay buena corriente de agua se sueltan los troncos con cuidado de que no se atasquen pero si hay poca corriente se atan haciendo balsas que se guan hasta donde haga falta.

Aserrado: en esta fase la madera es llevada a unos aserraderos. El aserradero divide en trozos el tronco, segn el uso que se le vaya a dar despus. Suelen usar diferentes tipos de sierra como por ejemplo, la sierra alternativa, de cinta, circular o con rodillos. Algunos aserraderos combinan varias de estas tcnicas para mejorar la produccin. Secado: este es el proceso ms importante para que la madera est en buen estado. Secado natural: se colocan los maderos en pilas separadas del suelo, con huecos para que corra el aire entre ellos, protegidos del agua y el sol para que as se vayan secando. Este sistema tarda mucho tiempo y eso no es rentable al del aserradero que demanda tiempos de secados ms cortos.

Secado artificial:

Secado por inmersin: en este proceso se mete al tronco o el madero en una piscina, y debido al empuje del agua por uno de los lados del madero la savia sale empujada por el lado opuesto, consiguiendo eliminar la savia interior, evitando que el tronco se pudra. Esto priva a la madera de algo de dureza y consistencia, pero lo compensa en longevidad. El proceso dura varios meses, tras los cuales, la madera secar ms deprisa debido a la ausencia de savia. Secado al vaco: en este proceso la madera es introducida en unas mquinas de vaco. Es el ms seguro y permite conciliar tiempos extremadamente breves de secado con adems:

bajas temperaturas de la madera en secado;

limitados gradientes de humedad entre el exterior y la superficie;

eliminacin del riesgo de fisuras, hundimiento o alteracin del color;

fcil utilizacin;

mantenimiento reducido de la instalacin.

Secado por vaporizacin: se meten los maderos en una nave cerrada a cierta altura del suelo por la que corre una nube de vapor de 80 a 100 C; con este proceso se consigue que la madera pierda un 25% de su peso en agua, a continuacin, se hace circular por la madera, una corriente de vapor de aceite de alquitrn, impermeabilizndola y favoreciendo su conservacin. Es costoso pero eficaz. Secado mixto: en este proceso se juntan el natural y el artificial: se empieza con un secado natural que elimina la humedad en un 20-25% para proseguir con el secado artificial hasta llegar al punto de secado o de eliminacin de humedad deseado. Secado por bomba de calor: este proceso es otra aplicacin del sistema de secado por vaporizacin, con la a aplicacin de la tecnologa de bomba de calor al secado de la madera permite la utilizacin de un circuito cerrado de aire en el proceso, ya que al aprovecharse la posibilidad de condensacin de agua por parte de la bomba de calor, de manera que no es necesaria la entrada de aire exterior para mantener la humedad relativa de la cmara de la nave ya que si no habra desfases de temperatura y humedad.La gran importancia de este ciclo se debe a que al no hacer que entren grandes cantidades de aire exterior, no se rompa el equilibrio logrado por la madera, y no se producen tensiones, de manera que se logra un secado de alta calidad logrando como producto una madera maciza de alta calidad.

8.2 Clasificacin de la Madera Estructural. Dureza y Coeficiente de Rotura a Flexin. Segn su dureza, la madera se clasifica en:

Maderas duras: son aquellas que proceden de rboles de un crecimiento lento, por lo que son ms densas y soportan mejor las inclemencias del tiempo que las blandas. Estas maderas proceden, por lo general, de rboles de hoja caduca, pero tambin pueden ser de hoja perenne, que tardan dcadas, e incluso siglos, en alcanzar el grado de madurez suficiente para ser cortadas y poder ser empleadas en la elaboracin de muebles o vigas de los caseros o viviendas unifamiliares. Son mucho ms caras que las blandas, debido a que su lento crecimiento provoca su escasez, pero son mucho ms atractivas para construir muebles con ellas. Tambin son muy empleadas para realizar tallas de madera o todo producto en el cual las maderas macizas de calidad son necesarias. rboles que se catalogan dentro de este tipo son: haya, castao, roble, etc.

Maderas blandas: engloba a la madera de los rboles pertenecientes a la orden de las conferas y otros de crecimiento rpido. La gran ventaja que tienen respecto a las maderas duras, es su ligereza y su precio mucho menor. No tiene una vida tan larga como las duras. La manipulacin de las maderas blandas es mucho ms sencilla, aunque tiene la desventaja de producir mayor cantidad de astillas. La carencia de veteado de esta madera le resta atractivo, por lo que casi siempre es necesario pintarla, barnizarla o teirla. Algunas maderas blandas de amplio uso son: pino, balso, olmo, etc.8.3 Caractersticas Anisotrpicas del Material Las caractersticas de la madera varan segn la especie del rbol origen e incluso dentro de la misma especie por las condiciones del lugar de crecimiento. Aun as hay algunas caractersticas cualitativas comunes a casi todas las maderas.

La madera es un material anistropo en muchas de sus caractersticas, por ejemplo en su resistencia o elasticidad.

Si al eje coincidente con la longitud del tronco le nombramos como axial y al eje que pasa por el centro del tronco (mdula vegetal) y sale perpendicular a la corteza le llamamos transversal, podemos decir que la resistencia de la madera en el eje axial es de 20 a 200 veces mayor que en el eje transversal.

La madera es un material orttropo ya que su elasticidad depende de la direccin de deformacin.

Tiene un comportamiento higroscpico, pudiendo absorber humedad tanto del ambiente como en caso de inmersin en agua, si bien de forma y en cantidades distintas.

La polaridad de la madera le hace afn con otros productos polares como agua, barnices, pegamentos con base de agua, etc.

La densidad de la madera vara notablemente entre especies. Una vez secas, hay especies que apenas alcanzan los 300 kg/m (Cecropia adenopus) mientras que otras pueden llegar a superar los 1200 kg/m (Schinopsis balansae).

No obstante la densidad habitual de la mayora de especies se encuentra entre los 500 y los 800 kg/m (peso seco). La densidad tambin puede variar significativamente en una misma especie, o incluso en un mismo rbol, en funcin de la altura del fuste y de la distancia al centro del tronco.

8.4 Factores que Determinan la Resistencia Mecnica

Los rboles se caracterizan por tener troncos que crecen ao tras ao, formando anillos concntricos correspondientes al diferente crecimiento de la biomasa segn las estaciones, y que estn compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbceas.Teniendo en cuentas los siguientes factores para determinar la resistencia:

Analizando un tronco desde el exterior hasta el centro se encuentran distintas estructuras con distinta funcin y caractersticas.

Corteza externa: es la capa ms externa del rbol. Est formada por clulas muertas del mismo rbol. Esta capa sirve de proteccin contra los agentes atmosfricos.

Cmbium: es la capa que sigue a la corteza y da origen a otras dos capas: la capa interior o capa de xilema, que forma la madera, y una capa exterior o capa de floema, que forma parte de la corteza.

Albura: es la madera de ms reciente formacin y por ella viajan la mayora de los compuestos de la savia. Las clulas transportan la savia, que es una sustancia azucarada con la que algunos insectos se pueden alimentar. Es una capa ms blanca porque por ah viaja ms sabia que por el resto del tronco.

Duramen (o corazn): es la madera dura y consistente. Est formada por clulas fisiolgicamente inactivas y se encuentra en el centro del rbol. Es ms oscura que la albura y la savia ya no fluye por ella.

Mdula vegetal: es la zona central del tronco, que posee escasa resistencia, por lo que, generalmente no se utiliza.

8.5 Comportamiento Constructivo y Estructural Una vez cortada y seca, la madera se utiliza para distintas finalidades y distintas reas:

Fabricacin de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel.

Alimentar el fuego, en este caso se denomina lea y es una de las formas ms simples de uso de la biomasa.

Menaje: vajillas, cuberteras.

Ingeniera, construccin y carpintera.

Medicina.

Medios de transporte: barcos, carruajes.

Estructuras El edificio ms antiguo de madera en pie esHry-ji(Templo de la Ley Floreciente) enJapn, y tiene unos 1400 aos. Aunque se han encontrado estructuras de madera por todo el globo desde elNeoltico. Pavimentos La madera se ha usado como material en pavimentos de madera desde tiempos antiguos, debido a su ductilidad y aislamiento, pero no es hasta el siglo XVII cuando se extiende a travs de Europa. Ejemplos incluyen latarima, latarima flotantey el parqu. Aglomerados o conglomerados son materiales estables y de consistencia uniforme, tienen superficies totalmente lisas y resultan aptos como bases para enchapados. Existe una amplia gama de estos tableros que van desde los de base de madera, papel o laminados plsticos. La mayora de los tableros aglomerados son relativamente frgiles y presentan menor resistencia a la traccin que los contrachapados debido a que los otros tienen capas superpuestas perpendicularmente de chapa que ofrecen ms aguante. Aglomerados de fibras orientadas Material de tres capas fabricado a base de virutas de gran tamao, colocadas en direcciones transversales, simulando el efecto estructural del contrachapado. Es conocido por uno de sus nombre comerciales Aspenite. Aglomerado decorativo Se fabrica con caras de madera seleccionada, laminados plsticos o melamnicos. Para darle acabado a los cantos de estas lminas se comercializan cubrecantos que vienen con el mismo acabado de las caras.Aglomerado de tres capas Tiene una placa ncleo formada por partculas grandes que van dispuestas entre dos capas de partculas ms finas de alta densidad. Su superficie es ms suave y recomendada para recibir pinturas. Aglomerado de una capa Se realiza a partir de partculas de tamao semejante distribuidas de manera uniforme. Su superficie es relativamente basta. Es recomendable para enchapar pero no para pintar directamente sobre l. Contrachapado Un tablero o lmina de madera maciza es relativamente inestable y experimentar movimientos de contraccin y dilatacin, de mayor manera en el sentido de las fibras de la madera, por esta razn es probable que sufra distorsiones. Para contrarrestar este efecto los contrachapados se construyen pegando las capas con las fibras transversalmente una sobre la otra, alternamente. La mayora de los contrachapados estn formados por un nmero impar de capas para formar una construccin equilibrada. Las capas exteriores de un tablero se denominan caras y la calidad de stas se califica por un cdigo de letras que utiliza la A como la de mejor calidad, la B como intermedia y la C como la de menor calidad. La cara de mejor calidad de un tablero se conoce como cara anterior y la de menor como cara posterior o reverso. Por otra parte la capa central se denomina alma. Esto se hace para aumentar la resistencia del tablero o de la pieza que se est haciendo. Tableros de fibras Los tableros de fibras se construyen a partir de maderas que han sido reducidas a sus elementos fibrosos bsicos y posteriormente reconstituidas para formar un material estable y homogneo. Se fabrican de diferente densidad en funcin de la presin aplicada y el aglutinante empleado en su fabricacin. Chapas Se denomina chapa precompuesta a una lmina delgada de madera que se obtiene mediante la laminacin de un bloque de chapas a partir del borde del bloque, es decir, a travs de las capas de madera prensadas juntas. Las tiras de las chapas originales se convierten en el grano de la chapa precompuesta, obtenindose un grano que es perfectamente recto u homogneo.8.6 Medios de Preservacin En la mayora de los casos, el deterioro de la madera es una serie continua, donde las acciones de degradacin son uno o ms agentes que alteran las caractersticas de la madera al grado requerido para que otros agentes ataquen. La familiaridad del inspector con los agentes de deterioro es una de las ayudas ms importantes para la inspeccin eficaz. Con este conocimiento, la inspeccin se puede acercar con una visin cuidadosa de los procesos implicados en el dao y los factores que favorecen o inhiben su desarrollo.

Por lo tanto la madera al ser procesada debe de ser cuidada ya que esta sufre un gran deterioro rpidamente si no se preserva en ambientes de sumo cuidado.

Tema 9 Materiales alternativos

DOCENTE COLABORADOR;TRIUNFADORA:

Prez RossoAixa Silva C.I: 20.299.655

DOCENTE COLABORADORTRIUNFADOR:

Prez RossoMarcos Pealver C.I:24.969.627