HIDRAULICA BASICA - UNIDAD 1 HIDROSTATICA (EQUIPO 1)

TEMA 1.- INTRODUCCIN A LOS MATERIALES DE CONSTRUCCINCONTENIDOINTRODUCCIN31.1 TIPOS DE MATERIALES DE CONSTRUCCION41.1.1.- CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIN41.1.2.- MATERIALES PTREOS41.1.3.- ROCAS Y PIEDRAS41.1.3.1.- ROCAS SEDIMENTARIAS51.1.3.2- RIDOS, ARENAS Y ARENISCAS61.1.3.3.- ROCAS METAMRFICAS61.1.4.- MATERIALES CERMICOS71.1.4.1.- PROPIEDADES, FABRICACIN Y CONFORMADO71.1.4.2.- AZULEJOS81.1.4.3.- PORCELANAS Y LOZAS91.1.5.- VIDRIOS91.1.5.1.- FABRICACIN Y TIPOS DE VIDRIOS91.1.6.- MATERIALES AGLOMERANTES101.1.6.1.- YESO111.1.6.2.- CAL.111.1.6.3.- CEMENTOS121.1.7.- MATERIALES COMPUESTOS121.1.7.1.- MORTEROS121.1.7.2.- HORMIGONES131.2 RELACIN ENTRE ESTRUCTURAS, PROPIEDADES Y PROCEDIMIENTO141.2.1.- SOLICITACIONES EXTERIORES141.2.2.- SOLICITACIONES INTERIORES151.2.3.- ESTRUCTURAS Y LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES USADOS EN SU CONSTRUCCION151.3 EFECTOS AMBIENTALES EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES171.3.1.- TEMPERATURA171.3.2.- CORROSIN171.3.2.1.- OXIDACIN O CORROSIN EN SECO171.3.2.2.- CORROSIN ELECTROLTICA O CORROSIN EN HMEDO181.3.3.- RADIACIN18CONCLUSIN19

INTRODUCCIN

Construccin es el arte de construir, es decir, realizar con los elementos y maquinaria necesarios, y siguiendo un plan previamente establecido, las obras requeridas para la ejecucin de una edificacin, una infraestructura (puente, presa, etc), una mquina, etc, empleando los materiales adecuados y las correspondientes normas tcnicas segn el caso.

Partiendo de elementos simples como ladrillos, cemento, ridos, vidrio, madera, acero, plsticos, etc, y utilizando combinaciones adecuadas de los mismos, se proyectan otros conjuntos parciales como cimentaciones, muros, pilares, vigas, forjados, etc, que en su totalidad completarn el conjunto final que no ser sino el edificio que se pretende construir.

El presente documento trata sobre los materiales que se utilizan en la realizacin de los trabajos constructivos llevados a cabo con mayor asiduidad, con el fin de elegir aquellos que por sus caractersticas renan las mejores condiciones tcnicas y econmicas.

A la hora de disear una estructura o dispositivo, el ingeniero dispone de una amplia gama de materiales a su disposicin, por lo que debe conocer como seleccionar los materiales o combinacin de ellos, que mejor se ajusten a las demandas de su diseo o a su propsito, proporcionndole las propiedades que l requiere. Los errores pueden causar desastres.

1.1 TIPOS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIONLos llamados materiales de construccin engloban a aquellos materiales que entran a formar parte de los distintos tipos de obras arquitectnicas o de ingeniera, cualquiera que sea su naturaleza, composicin o forma. Los materiales de construccin abarcan un gran nmero y de orgenes muy diversos, pudindose clasificar para su estudio en base a diferentes criterios, siendo los ms habituales su funcin en la obra, su intervencin y su origen.

1.1.1.- CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCINSegn su funcin en la obra, los materiales de construccin se clasifican en: resistentes, aglomerantes y auxiliares. Los materiales resistentes son los que soportan el peso de la obra y los ataques meteorolgicos o los provocados por el uso (piedras, ladrillos, hormign, hierro, etc.). Los materiales aglomerantes son los que sirven de ligazn entre los resistentes para unirlos en formaciones adecuadas a su funcin (cemento, yeso, cal, etc.). Por ltimo, los materiales auxiliares son aquellos que tienen una funcin de remate y acabado (maderas, vidrios, pinturas, etc).Por su intervencin en la obra, los materiales se clasifican en: de cimentacin, de estructura, de cobertura y de cerramiento. Los de cimentacin son fundamentalmente los hormigones, en particular, el hormign armado. Las estructuras pueden ser de hormign, metlicos, de madera o mixtas. Las coberturas pueden ser de prefabricadas, metlicas, de materiales cermicos o ptreos. Por ltimo, los cerramientos pueden ser ladrillos, acristalados, prefabricados, etc.En funcin de su origen los materiales de construccin se pueden dividir en funcin de su origen, siendo este criterio el ms adecuado para el estudio de las propiedades caractersticas de los mismos, y ser el que se seguir en el desarrollo del presente tema. Presenta adems la ventaja de que, a diferencia de las otras clasificaciones, no hay materiales que se repiten en los diferentes apartados. Segn este criterio, los materiales se dividen en:

1.1.2.- MATERIALES PTREOSLos materiales ptreos utilizados en construccin son las rocas, que son agregados de partculas minerales de dimensiones apreciables y de forma indeterminada, mientras que los materiales derivados de las rocas, y que se emplean habitualmente en la construccin, reciben el nombre genrico de piedra.Las rocas naturales han sido, y todava lo siguen siendo, muy apreciadas en la construccin. Tienen, en general, la ventaja de ser muy resistentes a las condiciones medioambientales y a los golpes. En relacin con las condiciones medioambientales, es de especial inters la resistencia a la rotura por efecto de la dilatacin del agua que penetra en la roca al helarse; en la actualidad tambin es importante considerar la resistencia a los factores contaminantes como la lluvia cida, humos, etc. Sin embargo ofrecen una serie de inconvenientes que hace que hayan sido relegadas por otros materiales de procedencia artificial. Entre estos cabe destacar el alto coste; su poca plasticidad y alta fragilidad, su poca resistencia a la traccin, aunque poseen elevada resistencia a la compresin, y su elevado peso especfico.En la actualidad, las rocas se emplean en la construccin como elemento resistente, decorativo en el recubrimiento de paredes y suelos, y como materia prima para la fabricacin de otros materiales como cementos, piezas de cermicas, etc., siendo este ltimo su principal aplicacin.

1.1.3.- ROCAS Y PIEDRASLas rocas se extraen de las canteras o excavaciones, arrancndolas por medio de mquinas (piedras blandas), o por voladuras (piedras duras). En ambos casos se obtienen grandes bloques de roca sin una forma determinada. Para su uso en construccin es necesario realizar en primer lugar un desbaste, que consiste en eliminar las partes ms bastas de los bloques y prepararlas para la labra, que consiste en darles las dimensiones y formas requeridas. Rocas gneas o eruptivas. Son rocas formadas por enfriamiento y solidificacin de las masas fundidas de magma, del interior de la corteza terrestre, al salir al exterior. Las rocas gneas estn compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos, y suelen clasificarse segn su contenido de slice. Las principales categoras son cidas o bsicas, siendo el granito ejemplo del primer grupo, y el basalto del segundo. Granito. El granito es una roca que cristaliza a partir de magma enfriado de forma lenta a grandes profundidades bajo la superficie terrestre. Est compuesto por feldespato, cuarzo y mica, y de algunos otros minerales accesorios. Presentan una estructura granular cristalina, con grano grueso, mediano o fino segn las condiciones de enfriamiento (velocidades rpidas favorecen el grano fino y las muy lenta el grano grueso). La coloracin vara segn abunde una clase de mineral u otra, siendo generalmente de color grisceo, aunque podemos encontrar granitos negros, blancos, rojizos, etc. Entre sus propiedades destaca su gran resistencia a las cargas, siendo un material muy duro, lo que dificulta su extraccin; se labra mal, pero en cambio se pulen muy bien; presenta una resistencia a la helacidad baja, agrietndose tambin por la accin del fuego. Se emplea en toda clase de obras como pavimentos, zcalos, escalones, revestimiento de fachadas y ornamentaciones, etc. Tambin se emplea para la obtencin de gravas para la elaboracin de hormigones. Basaltos. El basalto es la variedad ms comn de roca volcnica. Se compone casi en su totalidad de silicatos oscuros de grano fino. Suele ser de color gris oscuro, muy duro pero frgil, de elevada resistencia a la compresin. Es una piedra menos resistente a los agentes atmosfricos que el granito, siendo atacada por el agua carbonatada, que es capaz de disolverla dando lugar a terrenos sedimentarios. El basalto se emplea en pavimentos (pequeos adoquines), bordillos de aceras, construccin de diques, etc.

1.1.3.1.- ROCAS SEDIMENTARIASLas rocas sedimentarias estn formadas por fragmentos pertenecientes a otras rocas ms antiguas, y que han que han sido transformadas y erosionadas por la accin del agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. Estos fragmentos se presentan en depsitos o sedimentos que forman capas o estratos superpuestos, separados por superficies paralelas, representando cada capa un periodo de sedimento. Las rocas sedimentarias se clasifican segn su origen en mecnicas y qumicas. Las rocas mecnicas se componen de partculas minerales producidas por la desintegracin mecnica de otras rocas y transportadas hasta el lugar de depsito, sin deterioro qumico. Las rocas mecnicas pueden a su vez dividirse en rocas incoherentes y rocas compactas. Las rocas incoherentes se originan al resquebrajarse las rocas, dando fragmentos que sucesivamente, por la accin de los agentes externos y/o el propio choque entre ellas, se van reduciendo y redondeando. Segn el dimetro de estos fragmentos tenemos diferentes tipos de materiales: bloques > 500mm, cantos o guijarros 500-100mm, gravas 100-30mm, gravilla 3015mm, garbancillo 15-5mm, arena 5-0.2mm, polvo y limo 0.2-0.002mm y arcillas 0.0020.0001mm. Por su parte, las rocas compactas se forman a partir de las incoherentes por compresin o aglomeradas por una pasta o cemento. Se dividen segn el tamao de los fragmentos que se han compactado, as tenemos los conglomerados que estn formados por cantos, gravas, gravillas o garbancillos, areniscas cuando se compactan arenas y pizarras cuando se compactan arcillas y limo.Las rocas qumicas pueden formarse por precipitacin de sales disueltas o por la acumulacin de restos orgnicos. Las rocas por precipitacin proceden de la acumulacin de las sales disueltas en agua, al evaporarse sta, en lugares secos y clidos. Dentro de este tipo destaca en sobremanera el yeso que es sulfato clcico dihidratado. Las rocas de origen orgnicos proceden de la acumulacin de restos de animales y plantas, destacando dentro de este grupo la caliza.

1.1.3.2- RIDOS, ARENAS Y ARENISCASLos ridos o gravas son fragmentos de roca de dimetro medio, entre 100 y 30mm, procedentes de la trituracin de rocas, ya sea de forma natural o artificial. Se emplean en mampostera, en pavimentos, para la elaboracin de hormigones, etc.Las arenas son fragmentos producidos por de la desintegracin qumica y mecnica de la rocas bajo meteorizacin y abrasin, de dimetro entre 5 y 0.2mm. Su composicin es variada, pero las ms frecuentes estn formadas de cuarzo (slice) con una pequea proporcin de mica, feldespato, magnetita y otros minerales resistentes. Cuando las partculas acaban de formarse suelen ser angulosas y puntiagudas, hacindose ms pequeas y redondeadas por la friccin provocada por el viento y el agua. Desempean un importante papel al ser parte esencial en la elaboracin de morteros y hormigones, emplendose tambin en el acondicionamiento del lecho para conducciones subterrneas. Se subdividen en gruesas (5-2mm), medias (2-1mm) y finas (> a 1mm). Por su origen se dividen en arenas de mina, de ro, marinas y artificiales.Las areniscas son rocas resultantes de la compactacin de arenas de cantos vivos unidos por cementos naturales. Su composicin qumica es la misma que la de la arena, y el cemento suele estar compuesto por slice, carbonato de calcio u xido de hierro. El color de la roca viene determinado por el material cimentador. Son rocas que se labran muy bien, usndose como revestimientos y en la fabricacin de piedras de afilar y de moler.Arcillas. La arcilla se compone de un grupo de minerales aluminosilicatos formados por la meteorizacin de rocas feldespticas, como el granito. El grano es de tamao microscpico (> de 0.002mm), y con forma de escamas. Esto hace que la superficie de agregacin sea mucho mayor que su espesor, lo que permite un gran almacenamiento de agua por adherencia, dando plasticidad a la arcilla. Las variedades ms comunes de arcilla son: la arcilla china o caoln; la arcilla de pipa, similar al caoln pero con un contenido mayor de slice; la arcilla de alfarera, no tan pura como la arcilla de pipa; la arcilla de escultura o arcilla plstica, una arcilla fina de alfarera mezclada, a veces, con arena fina; arcilla para ladrillos, una mezcla de arcilla y arena con algo de materia ferruginosa (con hierro); la arcilla refractaria, con pequeo o nulo contenido de caliza, tierra alcalina o hierro (que actan como flujos), por tanto, es infusible y muy refractaria; el esquisto y la marga. Las arcillas plsticas se usan en todos los tipos de alfarera, en ladrillos, baldosas, ladrillos refractarios y otros productos, que sern abordados en el apartado de materiales cermicos.

1.1.3.3.- ROCAS METAMRFICASLas rocas metamrficas proceden de la transformacin, en su composicin mineralgica y estructural, de las rocas gneas o sedimentarias debido a grandes presiones y/o temperaturas, producidas en el interior de la Tierra. Las rocas ms importantes son el mrmol y la pizarra.Mrmol. Los mrmoles son una variedad cristalina y compacta de caliza metamrfica, que puede contener minerales accesorios como mica, serpentina, grafito, xidos de hierro, etc. Estas impurezas proporcionan a los mrmoles una amplia variedad de colores, que junto a la estructura del mismo, producen diferentes efectos y que sirven para su clasificacin. Segn esta clasificacin, los mrmoles se dividen en: sencillos, que poseen un solo color uniforme; policromos, que presentan diferentes colores; veteados, que presentan listas de color diferente al del fondo; arborescentes, si tienen dibujos veteados; lumaquetas, si contienen caracoles y conchas (proceden de las calizas lumaquelas); y brechas, formados por fragmentos angulosos de diferente coloracin. Tambin es posible clasificar a los mrmoles por el uso a que destinen, tenemos entonces: mrmoles estatutarios, que son de color uniforme, compactos, traslcidos y de fcil labra; y mrmoles arquitectnicos, que son resistentes y de bellas coloraciones, empleados en pavimentos y decoracin.Una de las principales propiedades que caracterizan a los mrmoles es el que se pueden pulir hasta obtener un gran brillo. Es adems un material poco poroso, de dureza media-baja (dureza 3 en la escala de Mohs), que resiste bien el hielo pero poco el desgaste por rozamiento.Pizarra. La pizarra es una roca densa con grano fino, formada por el metamorfismo de esquisto micceo y arcilla. El esquisto micceo es el trmino comn aplicado a las variedades de grano fino de roca sedimentaria formadas por consolidacin de lechos de arcilla, mostrando laminaciones finas, paralelas a los planos de los lechos y a lo largo de las cuales la roca se rompe con fractura curva e irregular. El proceso de metamorfismo produce la consolidacin de la roca original y la formacin de nuevos planos de exfoliacin en los que la pizarra se divide en lminas caractersticas, finas y extensas. Aunque muchas rocas que muestran esta exfoliacin se llaman tambin, por extensin, pizarras, la pizarra autntica es dura y compacta y no sufre meteorizacin apreciable. La pizarra suele ser de color negro azulado o negro grisceo, pero se conocen variedades rojas, verdes, moradas, etc.; son bastante blandas, pudiendo ser rayadas con un cuchillo y su tacto es suave, casi graso; son muy refractarias e impermeables, siendo estables al hielo. La pizarra se emplea en la construccin de tejados, como piedra de pavimentacin y como "pizarras" o "pizarrones" tradicionales para escuela.

1.1.4.- MATERIALES CERMICOSSe obtienen a partir de arcillas, que por la gran plasticidad que presentan en estado hmedo, son fcilmente moldeables. La plasticidad de las arcillas depende fundamentalmente del contenido en agua que posean, y de las sustancias que la acompaan como carbonatos, micas, cuarzo, etc.Las arcillas que se utilizan habitualmente para fabricar piezas de uso industrial estn compuestas por una mezcla de arcilla comn y caoln, que constituyen la materia plstica, junto con otros componentes no plsticos y que se aaden con diferentes objetivos. En cuanto a las materias plsticas, tanto la arcilla comn como el caoln son silicatos alumnicos hidratado, puro en el caso del caoln, e impuro por diversos minerales procedentes de las rocas que la originaron en el caso de la arcilla. En lo que se refiere a los componentes no plsticos, stos se clasifican segn su funcin en: desgrasantes, cuya misin es disminuir la plasticidad de la masa evitando el agrietamiento y contraccin, siendo los ms importantes la slice, feldespatos y la chamota, que son restos cermicos pulverizados; fundentes, que se agregan para aumentar la plasticidad y disminuir el punto de fusin de las arcillas con objeto de lograr durante la coccin el vitrificado de la pieza, lo que le confiere mayor resistencia e impermeabilidad, siendo los ms importantes las micas, fosfato triclcico y feldespatos; por ltimo, tenemos los accesorios, que no son fundamentales para la fabricacin, sino que sirven para dar caractersticas especiales como los vitrificantes, slice, cido brico, borax, etc., y los colores de decoracin, xidos y sales metlicas.

1.1.4.1.- PROPIEDADES, FABRICACIN Y CONFORMADOLa accin del calor sobre la arcilla hace que sta pierda su plasticidad y experimente cambios en sus propiedades, las cuales dependern del tiempo y temperatura de coccin, as como de las sustancias aadidas. En general, las propiedades ms caractersticas de los materiales cermicos son: elevado punto de fusin, mayor que el de los metales; baja conductividad trmica, en general son duros pero frgiles; resistentes al desgaste, sirviendo como materiales abrasivos; poseen una gran estabilidad qumica y frente a los agentes medioambientales. Dentro de las propiedades, la concentracin de poros es especialmente importante ya que, adems de influir sobre las propiedades mecnicas y en la permeabilidad, sirve como criterio de clasificacin de los materiales cermicos. Segn esta clasificacin, los materiales cermicos se dividen en: porosos, ladrillos, tejas, bovedillas, y lozas; compactos, porcelana, gres; y vitrificados, vidrio (que ser estudiado en otro apartado). Otra clasificacin de los materiales cermicos los divide en: permeables, que coinciden con los porosos; impermeables, que coinciden con los compactos y vitrificados; y refractarios, que se encuentran dentro de los porosos.El proceso de fabricacin de los diferentes materiales cermicos puede variar de unos a otros, sin embargo, todos ellos constan de una serie de pasos comunes. En primer lugar se deben preparar las materias primas mediante una serie de procesos mecnicos, como la molienda, y de depuracin como la limpieza y eliminacin de elementos extraos.A continuacin se realiza la mezcla de las materias primas, plsticas y no plsticas, junto con la cantidad adecuada de agua a fin de dotar a la mezcla de la plasticidad idnea. Tras realizar la mezcla, sta se deja reposar para que sufra una especie de fermentacin, mejorando la calidad de la misma. Seguidamente se procede al moldeo de las piezas, que puede realizarse de diferentes formas segn la pieza deseada y el grado de plasticidad de la mezcla. Dentro de las tcnicas de moldeo tenemos las tcnicas manuales mediante tornos o gradillas. Moldeado mediante torno es quizs la tcnica ms compleja, y se emplea hoy en da slo para la elaboracin de piezas huecas de artesana (platos, botijos, jarrones, etc.). El moldeado en gradilla se emplea fundamentalmente para la fabricacin de ladrillos macizos, y consiste en comprimir la pasta dentro de gradillas, pasando posteriormente un listo para alisar la superficie, y dejar secar en superficies planas. En la actualidad, la mayora de las piezas cermicas se moldean mediante tcnicas mecnicas como extrusin a travs de boquillas que le dan la forma de la seccin y cortados por alambres, por prensado sobre moldes, por colada sobre moldes, para lo que la pasta debe estar licuada, etc.Las piezas moldeadas contienen cantidades de agua que oscilan entre el 15 y el 50% en peso, cantidad que debe de reducirse lo ms posible (hasta ~5%). Este proceso de secado debe llevarse a cabo de forma gradual y lenta a fin de evitar la aparicin de grietas y contracciones. El secado se puede llevar a cabo de forma natural, depositando las piezas moldeadas en lugares aireados y clidos, o bien de forma artificial en cmaras cerradas por donde circulan las piezas a contracorriente de aire aliente forzado por ventiladores.Despus del secado se procede a la coccin de las piezas, durante la cual adquieren la consistencia ptrea y la inalterabilidad de su forma. La temperatura y tiempo de coccin determinan la resistencia del material. As, un material poco cocido ser menos frgil, menos resistente pero ms permeable que uno muy cocido, que ser ms frgil, ms resistente pero menos permeable.Finalmente, los objetos cocidos pueden recibir diferentes tratamientos superficiales como vidriado, esmaltado, pintado, etc.1.1.4.2.- AZULEJOSLos azulejos son materiales cermicos que constan de dos capas: una gruesa de arcilla denominada galleta, y otra fina de esmalte vitrificado, que le proporciona impermeabilidad, resistencia al desgaste y una buena adherencia. Las galletas se fabrican introduciendo a presin arcilla fresca dentro de un molde, o mediante vaciado de barbotina, proceso que consiste en verter barbotina (arcilla lquida) dentro de un molde poroso y dejar que seque. Si las galletas no se recubren de la capa vitrificada se comercializan como baldosas cermicas. Una vez que se tiene la baldosa, si el esmalte es de un solo color se aplica sobre la baldosa, con silicato diluido en agua al que se agregan los xidos que le darn color. Si tiene diversos colores o dibujos se emplean plantillas que van tapando las diferentes partes para ir aplicando los diferentes colores. Los azulejos se emplean para el revestimiento de paredes, adhirindose con mortero de cemento.

1.1.4.3.- PORCELANAS Y LOZASLa loza es un material de fractura blanquecina despus de cocidos, ligero, poroso y absorbente, teniendo que ser recubierta con un esmalte para hacerlas impermeables y duraderas. La loza ms importante en construccin es la loza sanitaria, que se fabrica con una pasta formada por un 40-50% de arcilla, 32-54% de cuarzo y 8-15% de feldespato. Se trata de una loza muy compacta, que se recubre de un grueso esmalte, constituyendo un producto parecido a la porcelana que se denomina semiporcelana.La porcelana se obtiene a partir de arcillas muy puras, en especial caoln, a la que se aade cuarzo como desgrasante y feldespato como fundente. Se trata de un material muy duro pero frgil, de color blanco o traslcido. Para que un producto pueda considerarse como porcelana es necesario que haya sufrido dos procesos de coccin, uno primero a unos 1.000-1.200, y un segundo a temperatura ms alta, que puede alcanzar varios miles de grados. Realmente no se suele emplear en construccin, salvo en la industria qumica por su gran resistencia a los cidos o en aislantes elctricos, dedicndose fundamentalmente a la fabricacin de vajillas y objetos decorativos

1.1.5.- VIDRIOSEl vidrio es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de slice fundida a altas temperaturas. El vidrio es una sustancia amorfa, se enfra hasta solidificarse sin que se produzca cristalizacin, que se halla en un estado vtreo en el que las unidades moleculares, aunque estn dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesin para presentar rigidez mecnica.

1.1.5.1.- FABRICACIN Y TIPOS DE VIDRIOSExiste una gran variedad de tipos de vidrio, que estn ntimamente relacionados con sus respectivos procesos de fabricacin. Segn el proceso, los vidrios se clasifican en vidrios huecos, vidrios planos, vidrios colados, vidrios prensados y fibra de vidrio.El paso previo a cualquier de los procesos de fabricacin es la obtencin de la pasta de vidrio. Para ello se prepara la mezcla de las materias primas finamente molida. Luego se funde la mezcla en crisoles o cubetas; una vez fundida se eleva la temperatura unos 100 para eliminar las burbujas, para a continuacin disminuir la temperatura hasta que la masa fundida tenga la pastosidad adecuada para la elaboracin. La temperatura necesaria suele ser de unos 1.250, si bien puede variar en funcin de la composicin del vidrio.El vidrio hueco no tiene especiales aplicaciones en construccin, y se emplea fundamentalmente para fabricar recipientes como vasos, botellas, etc. Se puede trabajar de forma artesanal o mecnica. En la forma artesanal, se introduce un tubo de soplado en el interior de la masa de vidrio fundido y se toma una porcin. A continuacin, soplando por el extremo opuesto y mediante movimientos de rotacin y balanceo se da la forma deseada. La forma mecnica es similar, slo que ahora se hace uso un molde en el que se introduce la porcin de vidrio fundido, y mediante mquinas sopladoras, se obliga a sta a adherirse a las paredes del molde, el cual se abre tras enfriarse el vidrio para extraer la pieza.El vidrio plano se trata del vidrio ms empleado en la construccin, y para su elaboracin se emplea una mezcla de 72% de slice, 14% de carbonato sdico y un 9% de cal, correspondiendo el resto hasta el 100% a diversos aditivos. Para su fabricacin existen dos mtodos: el de flotacin y el de estirado, siendo el primero quizs el ms empleado.En el mtodo de flotacin, una vez obtenida la masa de vidrio fundido, se extrae del horno de fusin a travs de una abertura denominada garganta, que proporciona una lmina del espesor adecuado. La lmina se desplaza a continuacin sobre un bao de estao fundido, flotando sta al ser tres veces menos densa que el estao. De esta forma, y gracias a procesos de refusin, se logra que ambas caras de la lmina queden perfectamente lisas y pulidas. El bao de estao tiene una longitud en torno a los 80m, y al largo del mismo una serie de rodillos arrastran la lmina, a la vez que le confieren el espesor deseado. Al final del proceso, el vidrio todava caliente, se somete a un proceso de recocido en el interior de un tnel de temperatura decreciente, a fin de que se enfre sin tensiones internas que lo volveran demasiado frgil. El otro mtodo de obtencin es el mtodo de estirado, que puede llevarse a cabo en horizontal, mtodo Colburn, o en vertical, mtodo Fourcault. En ambos casos, se aproxima una lmina metlica, denominada cebo, a la masa de vidrio fundido para despus levantarla y hacerla pasar a travs de unos rodillos que conforman la lmina al espesor deseado. Mediante el mtodo Colburn se logran espesores de hasta 30mm, mientras que con el segundo los espesores son menores, entre 0.5 y 10mm. Mediante estos mtodos, especialmente con el de Fourcault, se obtienen lminas con algunas ondulaciones que posteriormente hay que eliminar por esmerilado o pulido.En el procedimiento de vidrio colado se obtienen lminas de diferente espesor y con diversas texturas en sus superficies. Para su fabricacin podemos seguir dos mtodos, el de colada y el de laminado. En el mtodo de colada, el vidrio fundido se almacena en una cubeta giratoria, saliendo el vidrio por una abertura inferior. Al salir el vidrio, ste se vierte sobre una mesa de colada provista de un rodillo laminador refrigerado internamente por agua, que, por regulacin de su altura respecto a la mesa, proporcionar a la lmina el espesor deseado. En el mtodo de laminado, el vidrio se almacena igualmente en una cubeta giratoria, pero en este caso, a la salida existen dos rodillos laminadores refrigerados, separados entre s por la distancia que se desea para el espesor. En ambos el o los rodillos pueden estar grabados con objeto de marcar la huella en el vidrio. El vidrio colado presenta mltiples aplicaciones, emplendose en suelos, planchas de mesa, etc.El vidrio prensado se obtiene vertiendo el vidrio fundido en el interior de un molde metlico, y comprimindolo mediante una estampa con el contra molde. Mediante este procedimiento se obtiene objetos macizos, huecos o planos, como ladrillos, baldosas, etc., con gran resistencia a la compresin, flexin y choques, no pudiendo ser cortados por el diamante.Por ltimo, la fibra de vidrio se obtiene mediante extrusin de la masa de vidrio a travs de unas boquillas o hileras con dimetro inferior a 0.1mm. Los hilos obtenidos se deshilachan con vapor recalentado y posteriormente se secan. Unos rodillos se encargan de estirarlos para dotarlos de mayor resistencia, y finalmente, tras una ligera torsin, se enrollan en bobinas. Con las fibras de vidrio se elaboran tejidos y fieltros que se emplean posteriormente en la fabricacin de aislantes trmicos y acsticos, y para la obtencin de paneles de yeso o escayola y de plstico reforzados.1.1.6.- MATERIALES AGLOMERANTESLos materiales aglomerantes son aquellos materiales que, mezclados con agua, forman una masa plstica capaz de adherirse a otros materiales, y que al cabo del tiempo, por efectos de transformaciones qumicas, fraguan, es decir, se endurecen reduciendo su volumen y adquiriendo una resistencia mecnica.Los materiales aglomerantes se suelen clasificar en areos e hidrulicos. Los aglomerantes areos son los que fraguan y endurecen en el aire, siendo incapaces de adquirir cohesin en un medio hmedo. Dentro de este grupo se encuentran el yeso y la cal grasa o area. Por su parte, los aglomerantes hidrulicos son aquellos que fraguan y endurecen en el aire y en un medio hmedo. Dentro de este grupo estn el cemento y la cal hidrulica, as como los morteros y hormigones.

1.1.6.1.- YESOSe trata de uno de los aglomerantes ms conocidos y utilizados desde la antigedad. Se obtiene por la deshidratacin parcial o total de la piedra de yeso o algez, que es un mineral cuya composicin qumica es sulfato clcico dihidratado, y tambin de la anhidrita, que es el sulfato clcico anhidro, aunque este mineral absorbe rpidamente agua convirtindose en algez. Para obtener el yeso, se tritura el mineral y se somete a una temperatura de 180C. Una vez deshidratado se muele hasta reducirlo a polvo. Tal y como se ha indicado, la deshidratacin puede ser parcial o total, hecho que se emplea para clasificar a los yesos. As, tendremos yesos semihidratados, que contienen media molcula de agua, y los yesos anhidros. Dentro de los yesos semihidratados, que son los ms empleados en la construccin tenemos tres variantes: yeso negro, yeso blanco y escayola. El yeso negro es el que se obtiene con el algez impuro directamente calcinado, con una pureza en yeso semihidratado del 60%, siendo de baja calidad y slo se emplea cuando no va a quedar a la vista. El yeso blanco se obtiene del algez purificado y contiene un 80% de yeso semihidratado, es de color blanco y es el empleado para enlucir paredes interiores, en estucos y en blanqueos. La escayola es un yeso blanco de mejor calidad, contiene un 90% de yeso semihidratado, finamente molido, emplendose en la elaboracin de elementos decorativos como cenefas, falsos techos, y tambin en molduras y vaciados.Los yesos anhidros son, en general, poco empleados y se obtienen al someter el algez a temperaturas ms elevadas. As, tenemos diferentes tipos segn la temperatura de deshidratacin: Anhidrita soluble que se obtiene a 180-300C, es muy higroscpica formando yeso semihidratado rpidamente; Anhidrita insoluble que se obtiene a 300-600, tambin denominada yeso muerto porque reacciona tan lentamente con el agua que sta se evapora antes; Yeso hidrulico, tambin llamado yeso de pavimento, se forma a 900-1000, y fragua muy lentamente bajo agua (2448h), pero al aire lo hace slo en 5 h; Yeso almbrico, tambin llamado cemento keenes, se obtiene a partir del yeso semihidratado sumergindolo en una solucin al 12% de alumbre a una temperatura de 35. Es de fraguado lento (1-4h), no presentando expansin ni contraccin, pudiendo ser pulido asemejndose al mrmol.

1.1.6.2.- CAL.La cal se obtiene por la calcinacin de rocas calizas trituras, a temperaturas superiores a los 900C, formndose la denominada cal viva que es xido clcico. Para usar la cal viva es necesario aadirle agua, operacin que se denomina apagado de la cal, y en la que el xido de calcio se convierte en hidrxido clcico, que es la denominada cal apagada. Esta operacin debe realizarse con precaucin ya que la reaccin qumica que tiene lugar es fuertemente exotrmica, y puede realizarse de diversa formas como son: Apagado espontneo, que consiste simplemente en dejar los terrones de cal viva al aire, siendo el proceso lento adems de absorber CO2; Apagado por aspersin, en el que se riega con aproximadamente un 25-50% de agua la cal viva, tapndose posteriormente con arena, de forma que puede conservarse durante algn tiempo; Apagado por inmersin de los fragmentos de cal viva en agua durante un minuto, depositndolos posteriormente en cajas para que se disgreguen; Apagado por fusin, que es el empleado normalmente en la obra y que consiste en mezclar la cal viva con arena y agua; Apagado en autoclave con vapor de agua inyectado a presin, se trata de un mtodo rpido que da pastas ms plsticas, lo que permite enlucidos ms fciles de extender con la llana.

1.1.6.3.- CEMENTOSEl trmino cemento se aplica, con carcter general, a cualquier producto que presente propiedades adhesivas y sea capaz de unir partes o piezas de un objeto o construccin. As, con esta denominacin se engloban productos de muy diversa ndole constituidos por slice, almina, resinas sintticas, etc. Tal y como se seal anteriormente, los cementos empleados en construccin son aglomerantes hidrulicos formados por una mezcla de caliza, arcilla y otras sustancias, que cuando se les aade agua forman una masa de elevada plasticidad, y al perderla sufren un proceso de fraguado y endurecimiento, permaneciendo prcticamente estables.A lo largo de la historia se han empleado diversos tipos de cementos, que actualmente han cado en desuso. Uno de los ms conocidos es el denominado cemento natural o romanos, que se obtenan por calcinacin en horno de las margas, que son depsitos de carbonato de calcio amorfo, arcilla y arena en diversas proporciones. En la actualidad se emplean diferentes tipos de cementos, que sern abordados brevemente, siendo el ms importante por su uso el llamado cemento Portland, y en el cual centraremos nuestro estudio.

1.1.7.- MATERIALES COMPUESTOS

1.1.7.1.- MORTEROSEl mortero es la mezcla de uno o ms aglomerantes junto con agua y arena, pudindose aadir tambin otros componentes o aditivos para mejorar las propiedades, y que sirve como elemento de unin entre materiales, y como revestimientos en enlucidos o enfoscados. Cada tipo de mortero se nombra con el nombre del aglomerante empleado en su elaboracin, hablndose de mortero de yeso, de cemento, etc., y cuando hay dos aglomerantes se denominan morteros bastardos.La arena empleada puede ser de grano fino, medio o grueso, y su naturaleza geolgica no afectar a la resistencia del mortero, siempre que sean duras y no reacciones con el aglomerante de forma desfavorable, como ocurre con las arcillas, escorias, carbones, limos y materia orgnica, sustancias que slo se admiten en porcentajes inferiores al 3%. Sin embargo, si afectar a la resistencia la forma de los granos de arena, produciendo morteros ms resistentes las arenas de grano anguloso que las de grano redondeado. Por su parte, el agua ha de ser limpia, sin aceites, cidos, lcalis o materia orgnica, ya que estas sustancias pueden alterar el fraguado del aglomerante. En la dosificacin de los diferentes ingredientes slo se seala la relacin de aglomerante: arena (en volumen), ya que la cantidad de agua vara.El mortero de yeso admite poca arena, no ms de un tercio del volumen de la pasta. La cantidad de agua a aadir vara segn el trabajo a realizar, entre un 50% para los trabajos corrientes y un 70% para moldeo. El mortero de cal se prepara en relaciones de 1:2 a 1:4, emplendose generalmente cal grasa para su elaboracin. El mortero bastardo de yeso y cal se emplea en enlucidos en proporciones variables segn se trate de paredes (1:3:1) o techos (2:3:1). Los morteros de cemento se preparan en relacin 1:3 1:5, pudindose aadir una pequea cantidad de cal, y puede considerarse una variante de hormign que carece de grava.

1.1.7.2.- HORMIGONESEn la actualidad, la mayor parte del cemento que se produce se emplea en la fabricacin de hormign por el gran nmero de aplicaciones que tiene, emplendose en cimientos, forjados, columnas, etc., etc.Los componentes del hormign son cemento, arena y grava, y agua en diferentes proporciones, segn el tipo de hormign que se desee obtener, es decir, segn sus condiciones de dureza, tiempo de fraguado y resistencia a los agentes medioambientales.

1.1.7.2.1.- TIPOS DE HORMIGNLos diferentes de hormign ms importantes son:Hormign armado: Se trata de un hormign al que se le introducido una armadura de varillas o barras de acero. De esta forma se logra un material resistente tanto a la compresin, aportada por el hormign, como a la traccin, aportada por la estructura metlica. Para la construccin de elementos con hormign armado, se introduce la armadura en el interior del encofrado y a continuacin se vierte el hormign. Si se trata de un elemento horizontal como una viga, la armadura metlica se sita en la parte inferior del elemento, que es la sometida a traccin al aplicar un esfuerzo de flexin.Hormign pretensado: Es una variedad de hormign armado, cuyas barras metlicas han sido tensadas antes de que se produzca el fraguado del hormign, mantenindolas tensadas hasta el endurecimiento del hormign. De este modo, se crea una compresin previa del hormign, de forma que, adems de las caractersticas mecnicas del hormign armado, se logra mejorar sustancialmente la resistencia a la traccin. Hormign ciclpeo: Es un hormign en el que se introducen mampuestos o bloques de piedra, emplendose slo en obras de poca importancia. Hormign de cascotes: Es el elaborado con restos de ladrillos y hormigones como ridos. Hormign ligero: Se prepara empleando rocas volcnicas, piedra pmez o grava volcnica, como rido. Su densidad es menor, pero poco resistente aunque es buen aislante trmico. Hormign percolado: Se elabora colocando primero la grava en la obra, y a continuacin se vierte o inyecta el mortero de cemento.

1.2 RELACIN ENTRE ESTRUCTURAS, PROPIEDADES Y PROCEDIMIENTOHay tantas propiedades de los materiales como solicitaciones a las que se ven sometidos. Todos los materiales dan respuesta en mayor o menor grado a las distintas solicitaciones. En un mismo material, hay predominio de algunas propiedades sobre otras. Algunas propiedades inciden sobre otras.

1.2.1.- SOLICITACIONES EXTERIORES

1.2.2.- SOLICITACIONES INTERIORES

1.2.3.- ESTRUCTURAS Y LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES USADOS EN SU CONSTRUCCION

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS:

PROPIEDADES MECANICAS:

PROPIEDADES TECNOLOGICAS:Aptitud para operaciones de: Separacin y corte: para realizar la forma y tamao deseado de un material, cortndolo, separndolo. Ej.: maderas. Agregacin. Ej.: aglomerados Transformacin. Ej.: plsticos

1.3 EFECTOS AMBIENTALES EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALESLa mayora de los materiales se encuentran expuestos a diferentes cambios ambientales y climticos como lo son: cambios en la temperatura, y cambios de las condiciones atmosfricas; pero en algunos caso las mismas condiciones de servicio requieren materiales expuestos a condiciones extremas como es el caso particular de las labes de turbinas de avin.

1.3.1.- TEMPERATURALos cambios en la temperatura pueden causar alteraciones considerables de las propiedades de los materiales, debidos principalmente a:

Reblandecimiento Degradacin Transformaciones de fases Fragilizacin

1.3.2.- CORROSINReaccin de un material con el oxgeno u otros gases, particularmente a alta temperatura. Los lquidos corrosivos tambin atacan a algunos materiales. De todos los problemas metalrgicos que conciernen a un ingeniero, el ms importante desde el punto de vista econmico es la corrosin. Los metales no se corroen en lugares donde no hay atmsferas. La cmara Hasselblad que dejaron los astronautas estadounidenses en La Luna permanece en perfectas condiciones en lo que a partes metlicas concierne, ya que debido a efectos de la radiacin algunos de sus componentes no metlicos pueden daarse.

1.3.2.1.- OXIDACIN O CORROSIN EN SECOLos metales del grupo I y II de la Tabla Peridica reaccionan inmediatamente con el oxgeno por lo que tienen un uso muy limitado en el rea de la construccin. As, la mayora de los metales que se utilizan son aquellos que se encuentran en la denominada zona de transicin y se caracterizan por tener menor afinidad por el oxgeno. La oxidacin es muy lenta en estos metales a temperatura ambiente, pero se ve incrementada con el aumento de la temperatura.Cuando el Fierro se calienta en una atmsfera rica en oxgeno, es cubierto por una capa negra de FeO:2Fe + O2 2FeO

1.3.2.2.- CORROSIN ELECTROLTICA O CORROSIN EN HMEDOLa corrosin electroltica es de alguna manera la responsable de la mayora de la corrosin, que ocurre en los metales a temperatura ambiente. Este tipo de corrosin ocurre cuando dos metales con diferentes potenciales de electrodo, que estn en contacto elctrico uno con otro y en presencia de un electrlito.

Este tipo de corrosin es muy parecida a lo que ocurre en una celda galvnica, que consiste en una placa de cobre (Cu) y una de zinc (Zn), inmersas en una solucin de cido sulfrico (electrlito). Cuando el circuito es cerrado la corriente empieza a fluir en el ampermetro, sta corriente est compuesta de los electrones que se producen en la placa de Zn, como su concentracin se ve aumentada ah, los iones Zn++ tienden a fluir hacia la placa de Cu. Los electrones que fluyen hacia la placa de Cu reducen a los iones H+ produciendo gas H2.

1.3.3.- RADIACIN

La radiacin nuclear puede afectar la estructura interna de todos los materiales. Puede ocasionar prdida de resistencia, fragilidad o alteracin crtica de las propiedades fsicas. La dilatacin, producida por cavidades y burbujas de origen radiactivo, pueden causar cambios en las dimensiones externas y aun agrietamiento.

CONCLUSIN

En cualquier material, el hecho de que tengan una determinada composicin qumica y unas caractersticas fsicas determinadas, con dimensiones finitas y la posibilidad de transformar tanto unas como otras, nos permite la adaptacin de los materiales para el uso especfico que se le requiere en la obra, mediante distintos procesos de fabricacin. Por lo que es importante conocer cada una de las propiedades de los distintos materiales usados en la construccin y as usar los materiales adecuados. 6