Materiales de construcción

Arquitectura. Caracteres. Clasificación. Materias primas. Rocas. Piedras artificiales. Cemento portland. Madera

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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN:

Tema 1: Introducción

Todo material goza de las propiedades de la materia:

-Extensión: Es la propiedad por la cual un cuerpo ocupa un volumen impenetrable por otro.

-Inercia: en virtud de la cual un cuerpo permanece en su mismo estado, ya sea reposo o movimiento, mientras no se oponga ninguna causa.

-Divisibilidad: cualidad que permite reducir a un material a proporciones de menor volumen.

-Masa: Cantidad de materia que contiene el material, medida como el cociente entre la fuerza constante que actúa sobre él y la aceleración producida, siendo este resultado un coeficiente invariable para cada materia en condiciones normales de presión y temperatura, si la fuerza elegida es la de la gravitación universal, el cociente expresará el Peso.

Existe una 5ª propiedad, la forma o conjunto de superficies que limitan el cuerpo en el espacio.

Elección de los materiales.

Esta elección nunca debe ser arbitraria, hemos de conocer bien los resultados que queremos obtener, así como las limitaciones que tenemos, no siempre es necesario o conveniente utilizar el mejor material desde el punto de vista mecánico.

Una vez que se conocen las cualidades, calidades y exigencias de la obra, el técnico debe elegir los materiales que más convengan atendiendo a unos factores, finalidad utilitaria, función estructural, exigencia estética y limitación económica.

Solamente con un profundo conocimiento de los materiales, las técnicas constructivas y un cierto grado de experiencia podremos atinar en la correcta elección, de modo que en vez de hacer una disociación de cualidades incompatibles, logremos un todo homogéneo y en armonía.

Tema 2: Caracteres generales de la materia

Generalidades:

Definimos las propiedades de un material como las características de las reacciones ante las acciones exteriores. Realmente todos los materiales gozan de todas las propiedades, pero solemos decir que un material tiene una propiedad cuando supera un cierto valor fijado. Las características de los materiales pueden manifestarse espontáneamente, es decir, sin intervención de los agentes exteriores, o por la actuación de dichos agentes.

Caracteres:

-Organolépticos: Se refieren al aspecto, color, tamaño y demás circunstancias apreciadas por el ejercicio de los sentidos o con la utilización de sencillos útiles, los más importantes son:

-Aspecto exterior: primera impresión, forma, dimensiones, imperfecciones, huecos y superficies, abertura de sus ángulos, para aceptar o rechazar según el cumplimiento o no de la normativa.

-Color: Es la capacidad de los materiales de reflexión de uno o varios colores del espectro solar, el color corresponde con el de sus materias primas, aunque a veces no ocurre debido a reacciones químicas durante la fabricación, la uniformidad nos da idea de su bondad para la construcción y la falta de ella puede indicar una fabricación defectuosa en alguna de sus fases, en los materiales vistos tiene más importancia.

-Fractura: Al observar un material roto nos da una idea primaria de su uniformidad y cohesión, el aspecto de la fractura y de sus bordes está ligado a la estructura y homogeneidad. Plana, astillosa, ondulada, hojosa...

-Homogeneidad: se dice cuando un material tiene color uniforme, es importante para decidir el empleo de un material en la construcción, aunque no lo podamos llamar cualidad primordial. Hay una serie de defectos: Grietas o pelos (fisuras pequeñas huecas o con material blando), coqueras o cavidades (llenas de aire o material blando) y nódulos o granos (de material duro en la masa).

-Físicos: Se relacionan con la acción de agentes físicos, son el peso, volumen..., requieren especial mención los que se refieren a la capacidad de resistencia del cuerpo a las fuerzas, estudiándose por separado como caracteres mecánicos:

-Estructura: dependiendo de la ordenación de las moléculas se producen diferentes estructuras, hay dos grandes grupos, las cristalinas, y las vítreas o amorfas. Según el tamaño de los cristales, la cristalina puede ser macrocristalina (granos grandes), microcristalina ( granos pequeños) y criptocristalina (granos microscópicos).

La estructura vítrea o amorfa es aquella en la que no existe ordenación del edificio molecular, aun pudiendo existir algún cristal, la mayoría de los componentes son amorfos. Las estructuras más importantes (cristalinas o amorfas) son: Compacta (masa homogénea), granular (granos adheridos entre sí), porfídica (en la masa uniforme destacan granos mayores), Estratificada (dispuesta en capas), esquistosa (estratificada delgada), clástica (brechofirme, angulosos; pudingiforme, redondeados; amigdaloidea, forma de almendra; todos son de sedimentación de piezas grandes), laminar (se puede exfoliar en capas finas), escamosa (laminar de pequeñas dimensiones), sacaroidea (laminillas brillantes entremezcladas), fibrosa (fibras, según tamaño; bacilares, grandes; aciculares, en forma de aguja; capilares, en forma de hilos), porosa (con huecos o coqueras; cavernosas, de gran tamaño; celulares, pequeños y esponjosos).

-Peso específico: Cociente entre su peso y el volumen que ocupa, también llamado densidad.

Los gases han de medirse en un recipiente a una presión de 7Atm. Con los líquidos no hay problemas, pero con los sólidos, al no ser totalmente compactos, sino con huecos más o menos grandes, es diferente. Los huecos pueden ser accesibles (ha), si se llenan de agua a las 24h. de estar sumergidos, o inaccesibles (hi). Esto da lugar a tres volúmenes, el aparente o envolvente (va), el relativo o impermeable (vr) formado por la parte sólida y los huecos inaccesibles, y el real o absoluto (vR) formado por la parte sólida solamente. Según el volumen que se tome, habrá un peso específico diferente (da), (dr) y (dR). . Por último, en los materiales granulares, es preciso diferenciar un nuevo peso específico, el de conjunto, que es el peso total del material y el volumen que ocupa en el espacio, es decir, el volumen envolvente, mas el de los huecos que quedan entre ellos.

-Porosidad y compacidad: Es la relación entre el volumen de los poros y el total envolvente, pudiendo ser absoluta o relativa según tengamos o no en cuenta los poros totales o los accesibles, la compacidad, es el complemento a uno de la porosidad.

-Absorción y permeabilidad: Todo material poroso puede llegar a llenar todos sus poros de un líquido en que se encuentra inmerso. El contenido de humedad se expresa en % respecto al material seco a peso constante. H=((ph-ps)/ps), (Humedad, peso de la muestra, y peso seco del material). El coeficiente de absorción es la capacidad de un líquido de absorber un líquido C=((Ps-Pc9/Pc)%. Puede ocurrir también que el material absorba solo por una de sus caras y ascienda por la red capilar. Esta propiedad tiene especial importancia en las arcillas, piedras, ladrillos, etc.

Los materiales insolubles se dividen en permeables e impermeables, según permitan o no el paso de agua a su través, pudiendo hacerlo en ambos casos con o sin inhibición. La permeabilidad de un material crece al aumentar la temperatura así como la diferencia de presión, y decrece con el espesor y al disminuir el radio medio de la red capilar. La capacidad de absorción de agua tiene gran importancia en la resistencia del material sometido a bajas temperaturas ya que el agua que se encuentra en el interior de los poros se transformará en hielo, con el consiguiente aumento de volumen y el deterioro que ello conlleva para el material.

Los materiales compactos o sin poros accesibles, resisten bien al hielo, el poroso no resistirá bien las heladas si el agua alojada supera el 90% (teóricamente) del volumen de sus poros accesibles, en la practica el volumen de agua debe ser menor que el 0.8 del de los poros accesibles. Los ensayos se hacen sometiendo a la pieza a ciclos de hielo-deshielo o sometiendo al material en una probeta a una solución saturada de sulfato sódico o de magnesio.

-Propiedades térmicas: Al poner en contacto dos cuerpos a diferente temperatura acaban alcanzando un equilibrio térmico, cediendo calor el que tiene temperatura más elevada y tomándolo el otro. Para poder representar el nivel térmico es necesario crear una escala y un cero relativo en ella, éste se ha tomado como la temperatura de fusión del hielo, para establecer la unidad se fija el nivel de ebullición del agua (ambos a 1Atm. de presión).

Cuando un cuerpo absorbe calor, su temperatura aumenta a menos que se produzca en el mismo alguna transformación. Éste fenómeno se mide por medio de la caloría, que es la cantidad de agua necesaria para pasar un gramo de agua de 14,5 a 15,5 grados centígrados. La constante de proporcionalidad se llama calor específico y es la cantidad de calor mínima para elevar un grado un gramo de materia, expresado en calorías.

Al aplicar calor a una masa el calor se transmite a través de toda ella y al cabo de un tiempo adquiere una temperatura uniforme, lo cual se consigue por la conductividad térmica del material. Esta propiedad tiene especial importancia en los materiales de recubrimiento y aislamiento. La cantidad de calor que atraviesa un cuerpo es proporcional a su superficie e inversamente proporcional a su espesor, a esto se le llama coeficiente de conductividad térmica. Éste depende de su porosidad, carácter de los poros, de la naturaleza de la masa sólida, de la humedad, del peso específico del cuerpo y de la temperatura media de transmisión. Los materiales capaces de resistir elevadas temperaturas y cambios bruscos de temperatura sin sufrir transformaciones ni descomposiciones se denominan refractarios, su composición química es muy variable y depende del medio en el que va a estar situado y las reacciones a las que se enfrenta. Si es ácido el refractario se fabricará de sílice, si por el contrario fuera básico, el refractario tendrá un alto porcentaje de alúmina, si es neutra se fabricará de cromita. Los productos refractarios están constituidos en dos fases normalmente, una cristalina y otra vítrea, por eso no tiene punto de fusión determinado, tiene vital importancia en su comportamiento su composición, la forma y tamaño de los cristales, siendo el mejor el que más fase vítrea contenga.

Por su comportamiento ante el fuego los materiales se pueden clasificar en:

Incombustibles: Sometidos al fuego o elevadas temperaturas no se descomponen ni se inflaman, como el ladrillo y el hormigón.

Autoextinguibles: (o difícilmente combustibles): Son aquellos materiales que se inflaman muy difícilmente pero que se consumen mientras exista llama y cesando cuando se retira, por ejemplo la resina.

Combustibles: se denominan combustibles aquellos materiales que sometidos a fuego o a temperaturas muy elevadas arden lentamente una vez que se ha retirado la llama que provocó la ignición, como la madera.

Inflamables: Cuando la llama se propaga muy rápidamente por toda la masa de los materiales combustibles, por ejemplo el papel y el celuloide.

-Propiedades eléctricas: los materiales son un conjunto de partículas cargadas que se encuentran atraídas por la acción de campos que les producen: Polarización eléctrica, conductividad y efectos magnéticos. La conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales de dejar pasar la electricidad. La resistencia eléctrica es proporcional directamente a su longitud, e inversa a su sección. Conductores son los metales y sus aleaciones, semi son los que se comportan como aislantes pero a veces dejen de serlo (madera), y aislantes los que no dejan pasar electricidad a través de ellos.

-Mecánicos: Se llama solicitud mecánica a cada uno de los modos de actuar las fuerzas sobre los materiales. La intensidad unitaria de una fuerza que actúa sobre una superficie se mide en tensión, que es el cociente de dividir la intensidad de la fuerza por la superficie de dicha sección. La tensión capaz de producir destrucción o desintegración se denomina de rotura. Nunca se hace trabajar al material a la máxima tensión debido a motivos de seguridad y durabilidad de la obra. Para ello adoptamos el coeficiente de trabajo, que es dividir el coeficiente admisible del material entre el de seguridad.

Las solicitudes primarias son cinco: compresión, tracción cortadura, flexión y torsión.

-Químicos: Dependientes de la composición íntima del material, se refieren a su reacción con el medio que los rodea.

Ensayos:

Los ensayos son procesos experimentales que permiten realizar la medición de valores proporcionales a los caracteres de un material, se realiza sobre pequeñas muestras o probetas que sirven para deducir con aproximación suficiente el comportamiento del material. Los tipos de ensayo son:

-Organolépticos: Son aquellos esencialmente estáticos, estudian los caracteres del mismo nombre, son esencialmente estáticos, se reducen a la comprobación del aspecto.

-Tecnológicos: Son el resultado de una investigación experimental y normalizada de los caracteres físicos y químicos o mecánicos sujetándose a unas normas de ejecución para obtener unos valores comparativos, los ensayos físicos y químicos son estáticos, los mecánicos son dinámicos, Pueden servir para la elección del material, o para comprobar que se ajustan a la calidad solicitada por las disposiciones legales vigentes.

Tema 3: Materias Primas

Estado natural: Casi Todos los materiales proceden de transformaciones, mediante calor, de minerales o rocas que se encuentran en la naturaleza en forma de materiales sueltos o masas de forma y tamaño variables.

Se pueden disponer en capas finas o estratos, si estas son gruesas hablaremos de masas estratificadas. Si las rocas se encuentran agrupadas en un entorno y se han formado en épocas diferentes a las rocas de su alrededor se llaman filones ( lecho: cara superior, piso: cara inferior, salbandas: laterales), si el filón asoma a la superficie se le denomina afloramiento. Cuando los depósitos tienen forma irregular y gran extensión se llaman masas, si tienen poca extensión se llamarán baldasas, y si son formados por la sedimentación en zonas tranquilas de ríos de llaman placeres.

En conjunto las podemos agrupar según de encuentren bajo tierra (minas) o en la superficie (canteras). Nosotros nos referiremos a las canteras como agrupaciones de materiales duros y compactos; gravera es la agrupación de materiales duros y sueltos; el barrero consta de material blando y compacto.

En cualquier yacimiento se llama potencia al espesor y sirve junto a la extensión para su definición cuantitativa.

Criterios de selección:

Para decidir si emplear una materia prima en la fabricación de un material hay que valorar diferentes aspectos físicos, químicos y económicos de modo que siempre se busque un producto de calidad a precios económicos. Las características del material han de permitir un aprovechamiento a bajo coste. Factores:

-Fácil explotación del yacimiento.

-Fácil trituración y posterior molienda del material.

-Baja retención de humedad (poco higroscópico).

-Material con bajas temperaturas de reacción.

-Uniformidad en la calidad y composición del material.

-Facilidad en la homogeneización.

Estos factores persiguen un ahorro de combustible en cada una de las fases, que al hacerse más fácilmente, reducen consumos y hacen posible manipular más cantidad de materia.

La composición química del yacimiento ha de ser la indicada para el material a fabricar o para otras materias a combinar antes de la fabricación. Se necesita saber cual es la cantidad de material que necesitamos para calcular la rentabilidad de la explotación. La extracción del material es vital que sea económica debido a las elevadas cantidades de material que se mueven. No se aceptarán yacimientos con grandes cantidades de material inservible, además hay partes no aprovechables en su totalidad, por lo que se estudia la viabilidad por tonelada fabricada, no por tonelada extraída.

La materia prima debe llegar con una granulometría y tamaño determinados, es preciso estudiar la necesidad de fuentes para ajustar la granulometría. Otro aspecto es la previsión de salida de los materiales, con lo que hemos de dotar al yacimiento de una infraestructura vial necesaria sea cual sea el medio de transporte elegido (por carretera, ferroviario, en teleférico...). Los productos a fabricar suelen ser de bajo precio y el montaje de factorías requiere grandes cantidades de capital inmovilizado, para rentabilizar, necesitamos que todas las fases sean muy económicas.

Prospección de yacimientos:

Una vez fijadas las características de calidad, cantidad y presentación del material hemos de localizar un yacimiento que reúna las cualidades necesarias. La mayoría están ocultos por una capa de vegetación (montera). Se comienza por estudiar el mapa geológico de la región y situar el emplazamiento idóneo para la instalación, una vez que tenemos las zonas interesantes a priori necesitamos delimitar su extensión, por medio de fotografías aéreas verticales, que permiten averiguar la posible potencia así como las posibilidades de acceso y explotación económica. El empleo de la fotografía no exime de la investigación in-situ para valorar por medio de calicatas y sondeos o por procedimientos geofísicos de sondeo eléctrico o sísmico.

Las calicatas y sondeos son perforaciones en el suelo para obtener muestras directas de material y conocer la disposición y profundidad de las capas, según se hagan más o menos, se aproximará más a la realidad del subsuelo.

Explotación de graveras:

La extracción no presenta problemas al ser material suelto, se utilizan palas retroexcavadoras o dragalinas, luego van a ser clasificadas y demás procesos industriales.

Los cantos rodados tienen la superficie lisa y redondeada, tanto en gravas como en arenas, son de composición heterogénea, por lo que pueden estar formadas por la mezcla de un material sedimentario con otro hipogénico.

Explotación de barreros:

Los barreros al ser de material blando, no precisan voladuras para su extracción, la cual se hace a cielo abierto una vez retirada la montera, Las arcillas son los materiales de este tipo más comúnmente empleados. La excavación puede hacerse a mano o a máquina, el primer método no está indicado en explotaciones de importancia debido al encarecimiento que supone la elevada mano de obra. Las herramientas empleadas son el pico, zapapico y los martillos neumáticos, por lo único que elegiríamos este método sería en el caso de espesores débiles, en los que la maquinaria arrastraría demasiados desperdicios. Esta operación se puede realizar a pecho o a tumba, la tierra una vez movida y desmenuzada se lanza fuera de la excavación, si la altura es mayor de 1,80 m recurriremos al sistema de paleo en banquetas.

La explotación mecánica se puede hacer por medio de cuchara o de cangilones, retroexcavadora y dragalina. Estas máquinas se montan sobre orugas para facilitar la circulación sobre el terreno. Cualquier sistema que se utilice, ha de tener cuidado de que el talud del frente de cantera no sea superior a 45º en materiales flojos o 60º en materiales compactos. La altura de estos frentes no debe ser demasiada por lo que si el espesor fuera muy fuerte se deberían hacer escalones apropiados para que no hubiese riesgo de desprendimientos de terreno.

Explotación de canteras:

Al ser yacimientos de materiales duros y compactos necesitamos medios especiales de explotación, como los barrenos, en cuyo interior se sitúan cargas explosivas. El procedimiento de explotación de una cantera a grandes rasgos se hace de la siguiente manera:

-Se perfora en barreno de forma manual o mecánica, esto no es más que un agujero, en cuyo final se hace una cuevita por medio de algún reactivo químico que lo disuelva o con una pequeña carga explosiva.

-Una vez perforado el barreno se procede a la colocación del explosivo, que por seguridad nunca pasará del 20% del volumen de perforación. Éste consta de tres elementos: la masa explosiva, el detonador, y la mecha. Tras descenderlos lentamente por el barreno, se realiza el atacamiento, es decir que se va introduciendo arena por el agujero y compactando con mucho cuidado para cerrarlo de modo que solamente asome la mecha.

-Con todo lo anterior se dispone la voladura con una mecha individual para cada barreno, o con una común a todos ellos. En caso de que alguno no explotase, el cabuquero debería entrar pasada media hora localizar el elemento que no hubiera hecho y, colocando otro forzar su explosión.

-Tras esto, si hiciera falta por ser los fragmentos demasiado grandes, se realizaría otra voladura secundaria o taqueo, en el cual se fragmentarían estos.

-La trituración previa, tras la voladura y el taqueo, se realiza para que llegue a la fábrica con un tamaño y granulometría adecuados. Generalmente en la cantera solo se realiza una primera fase y otra en la fábrica.

Explosivos:

Se desconoce quién inventó los explosivos, el primero fue la pólvora negra, utilizada con fines militares al principio. Luego llegó la nitroglicerina y sus aplicaciones en la construcción, pero presentaba muchos riesgos al manipularla, que se eliminaron 20 años después de su descubrimiento. La solución fue sencilla, mezclar al 50% nitroglicerina con tierra de diatomeas. Los explosivos pueden incluirse en los generadores de energía, pero se diferencian de los combustibles en la rapidez con que la liberan, a pesar de poder tener menos que los combustibles. Los gases generados en la combustión pueden aumentar 10000 veces su tamaño en un tiempo muy breve, por ello sus efectos demoledores. A los fenómenos de la velocidad de combustión, hay que sumarles otros físico-químicos. Entendiendo por combustión reacción en la que se desprende calor, la deflagración será una combustión ultrarrápida que forma capas paralelas. La detonación es puramente mecánica y rápida generando la onda expansiva.

Para que una sustancia que cumple la condición de transformarse en gases a alta presión pase a fabricarse industrialmente, además debe cumplir una serie de condiciones:

-Su sensibilidad al choque ha de ser tal que permita su manipulación sin riesgo, pero que se pueda explosionar por medios sencillos.

-Su estabilidad química permitirá su almacenaje sin alteraciones.

-Su fabricación será fácil y barata.

Con todas estas limitaciones quedan bastante reducidas las posibilidades de elección de los explosivos.

Trituración previa:

Una vez que el material se puede cargar en la pala, se somete a un desmenuzamiento orientado a optimizar su tamaño y granulometría para los posteriores procesos a los que vaya a ser sometido en la fábrica. Esta operación se hace en dos etapas, de las cuales solo la primera se realiza en la cantera. El material se transporta a la tolva de alimentación de la trituradora, siendo preciso dimensionar la boca de salida de ésta para evitar el acodalamiento de las piedras de gran tamaño, pero a la vez cuidando por una regulación de dispositivos la salida hacia la máquina para conseguir una continua y uniforme alimentación, la forma más corriente es un distribuidor de cadenas regulado con un peso (calculando el peso de las cadenas para que durante las paradas soporten el empuje de la piedra), y el movimiento lento del tambor para la salida de la máquina.

Elección de la maquinaria:

Se ha de prestar especial cuidado en el tipo de trituradora a instalar, de acuerdo con:

-La naturaleza y condición de los materiales en lo referente a su dureza y poder abrasivo.

-El estado de la roca en la cantera, que hace prever la forma del material extraído y esta forma determina el tipo de trituradora.

-El tamaño máximo de alimentación, que deberá ser del 70-75% de la boca de entrada. Este tamaño junto con el grado de reducción regula la necesidad de realizar o no sucesivas etapas de trituración.

-Grado de reducción o relación entre los diámetros medios del material a la entrada y salida de la machacadora.

-La capacidad de trituración primaria, que ha de ser del orden del 30-35% más elevado que la del resto de las instalaciones por razón de la intermitencia de su trabajo, por los retrasos de las palas, dificultades del taqueo o condiciones atmosféricas que pueden paralizar el trabajo.

Máquinas trituradoras:

La operación de trituración se basa en someter al material a tensiones superiores a su límite elástico de manera que se rompa. Hay dos maneras de romper, por compresión o por golpe, existiendo un tercer tipo combinación de los dos anteriores.

Dentro del grupo de las de compresión están:

-Machacadoras de mandíbula: Una cámara de fracturación de cuatro paredes de las que una es móvil y está provista de un movimiento que la acerca y aleja alternativamente de ella, la boca de llenado puede llegar a medir 1,50 m.

-Machacadora giratoria: Consta de una superficie fija en forma troncocónica invertida, alrededor de cuyo eje girará la superficie de machaqueo móvil en forma troncocónica normal, al entrar material entre las dos superficies, rellenando el espacio en el cual se producirá la trituración por acercamiento del tronco móvil, tras la cual cae el material al retirarse dicho tronco, muy similar a la de mandíbula pero con menor tamaño de recepción.

-Trituradora de rodillo: Es adecuada para materiales blandos. La trituración se produce al pasar los materiales entre unos cilindros lisos o corrugados, que giran a igual o distintas velocidad. Su grado de reducción es menor que el de otras.

Las máquinas de trituración por impacto fragmentan por un golpe rápido impartido por los elementos móviles sobre las piedras o por choque de las piedras contra superficies rompedoras, dentro de ellas están:

-Machacadora de martillos oscilantes: Constan de una placa rompedora y una serie de martillos en aspa que en su giro golpean las piedras, quedando el tamaño máximo limitado a la distancia entre la placa y los martillos.

-Machacadora de martillos fijos: Consta de dos rotores provistos de martillos que giran y lanzan las piedras contra unas rejillas, donde las pequeñas pasan y las grandes se fragmentan.

Combustibles:

Las materias primas, el horno y el combustible son los tres factores más importantes que intervienen en el proceso térmico. La materia prima es sin duda el más importante, los otros dos habrán de elegirse de modo que el conjunto horno-combustible sea el más adecuado, aprovechándose en el horno al máximo las propiedades del combustible. Se entiende por combustible a cualquier sustancia capaz de liberar energía en forma de calor aprovechable en aplicaciones prácticas. El primer combustible empleado fue la madera, la cual todavía tiene importancia en algunos países ricos en este vegetal. A finales del siglo XIX, con la Revolución Industrial, el carbón pasó a ocupar el primer puesto en consumo. Su importancia no solo radica como fuente calorífica, sino también como origen de otros combustibles, como el coque y gran parte de los combustibles gaseosos artificiales.

La calidad de los combustibles depende de las cantidades de carbono e hidrógeno que contengan al ser éstos los componentes termógenos por excelencia.

Los combustibles se pueden dividir según su estado y si son naturales o preparados:

-Sólidos: Naturales (madera, turba, hulla, lignito y antracita). Artificiales: (carbón de madera, briquetas y coque).

-Líquidos: Naturales (petróleo y gasolina natural). Artificiales (destilados del petróleo, residuos y alquitranes).

-Gaseosos: Naturales (gas natural). Artificiales (gases de madera, de turba, de hulla, de petróleo y de carburo).

El agua:

El agua es una de las sustancias más importantes utilizadas en la técnica. Dentro sus aplicaciones, las más extendida es la de generación de energía.

En la industria y en la fabricación de materiales de construcción tiene aplicación como materia prima principal o auxiliar. La necesidad de agua en la fabricación de materiales de construcción es vital, por ejemplo en la elaboración del clínker del cemento Portland.

Clases de agua:

-Agua químicamente pura: Se obtiene por destilación en laboratorios.

-Agua destilada: Se emplea en los laboratorios, aunque no es químicamente pura, el porcentaje de impurezas es insignificante y a su efecto será inapreciable.

-Agua de lluvia: Es la forma más pura de agua natural cuando se ha recogido tiempo después de llover, para eliminar la mayor parte de las sustancias que tiene la atmósfera en suspensión.

-Agua de río: Contiene una mayor proporción de materia disuelta (0.006-0.03) dependiendo de la solubilidad de la roca por donde transcurre.

-Agua de mar: Al recibir el agua de los ríos y sufrir la evaporación, se carga más de sustancias disueltas, llegando a alcanzar un porcentaje del 3.50% de materia mineral.

-Agua de lago y mar interior: tiene mayor proporción de materia disuelta, ya que se comportan como grandes cristalizadores, llegándose a alcanzar grandes cantidades de materia mineral disuelta.

-Agua de manantial: Contiene sales y materia orgánica en disolución y arcilla fina o microorganismos en suspensión. Cuando contiene cantidades desacostumbradas de alguna sustancia que les da alguna propiedad se llama agua mineral. Si contiene grandes cantidades de calcio o magnesio se llama agua dura. La combinación del oxígeno con el deuterio se llama agua pesada, y si el oxígeno y el hidrógeno forman una proporción de 32 partes de O por 2 de H se llama agua oxigenada.

Tema 4: Las rocas en la naturaleza

La envolvente exterior de la Tierra se llama litosfera, vulgarmente “tierra”, se debe a la sedimentación o modificación por plegamientos de las capas. Dentro de ella existen periodos geológicos. La geología no hace distinción entre rocas y suelos; la geotecnia por el contrario sí la hace: Rocas (materiales compactos homogéneos) y Suelos (Compuestos por partículas procedentes de rocas disgregadas).

Es preciso no confundir suelo con tierra vegetal porque ésta última tiene material orgánico que lo hace activo. Las partículas de una roca pueden ser de igual composición (como ocurre en los minerales), o diferente. A parte de las dimensiones considerables y la ausencia de conformación externa de las rocas, que las diferencia de los minerales, se comprueba en el microscopio que las partículas de la roca no están orientadas de igual manera.

Los minerales se caracterizan por su composición química y por el sistema de cristalización, pues las rocas encuentran sus equivalentes en la composición mineralógica y textura respectivamente.

Las rocas son el material por excelencia en la construcción, comenzando por obras de piedra que perduran hasta nuestros días y por los materiales que de ellas obtenemos (cementos, yesos, cerámicas...), además han sido utilizadas desde siempre como elemento de ornamentación y decoración, jugando el papel de material noble.

Mineralogía de las rocas:

Las rocas están formadas por un grupo de minerales, solamente unos pocos entran a formar parte como determinantes (minerales esenciales), los otros pueden estar o no en la roca (secundarios o accesorios). Cuando la roca tiene un único mineral se le llama simple, si contiene más de uno, compuesta. Vamos a hacer un estudio de los minerales esenciales de las rocas:

  • Grupo de los óxidos: Cuarzo o sílice.

  • Grupo de los silicatos: Ortosa, piroxeno, diáloga, anfíbol u hornblenda, granate, feldespato y mica.

  • Grupo de los carbonos: Caltita, aragonito, Caliza o creta.

  • Grupo de los sulfatos: Aljez o piedra de yeso.

  • Clasificación de las rocas:

    Existen una gran variedad de clasificaciones pero nosotros utilizaremos la que las divide en Eruptivas, Sedimentarias y Metamórficas:

    -Rocas eruptivas:

    -De profundidad o plutónicas (batolitos):Granito, sienita, diorita, gabro, peridoto, serpentina.

    -Efusivas o volcánicas (mantos eruptivos): Pórfido, traquita, diabasa, basalto, tobas volcánicas.

    -Filoneanas (lacolitos): Pórfido (granítico, cinético y diorítico), aplita, pegmatita, felsita.

    -Rocas sedimentarias:

    -De sedimentación mecánica: Areniscas, conglomerados y brechas.

    -De sedimentación por desecación: Algez.

    -De sedimentación por insolubilización: Dolomía, caliza química, marga.

    -De sedimentación biológica: Caliza biológica, kieselgur, trípoli, carbón mineral.

    -Rocas metamórficas:

    -Gneis.

    -Serpentina.

    -Micacita o pizarra micácea.

    -Pizarra común, regular o arcillosa.

    -Mármol.

    Alteración de las rocas:

    Es frecuente encontrar rocas en la naturaleza con alteraciones sobre su formación originaria, bien sean producidas por vía química o por alteraciones mecánicas originadas por la erosión.

    -Alteraciones por vía química: El agua de lluvia lleva disueltos oxígeno y gas carbónico, que disuelve ácidos de la tierra vegetal, la mayoría orgánicos. Con todos estos agentes, entra en contacto con la roca, y la puede afectar de diversas maneras (oxidación, disolución hidratación...)

    -Alteraciones mecánicas originadas por la erosión: Es el fenómeno originado por los agentes exteriores, principalmente atmosféricos e hidráulicos. La erosión por agua de lluvia es poco importante, siéndolo mucho más la producida por aguas fluviales, las costas son fuertemente erosionadas por el agua del mar, por las mareas, olas y corrientes. Los glaciares no son inmóviles, se desplazan con velocidades entre 10 y 100m. por año, en esta avance arrastran fragmentos de rocas y depósitos de materiales (morrenas).

    Las rocas son más o menos porosas, y al rellenarse éstos de agua y helarse, se disgregan cada vez más en los sucesivos ciclos de hielo / deshielo.

    La acción del viento es relativamente débil en nuestros climas, manifestándose en terrenos arenosos en forma de dunas.

    Propiedades de las rocas:

    El color de las rocas corresponde al de sus minerales esenciales y a la proporción en la que entra cada uno de ellos, variando con la finura de labra. Las rocas presentan unas estructuras muy variadas, por consiguiente diferentes planos de fractura, lo cual nos da una idea de su aptitud para la labra y para su identificación. La densidad real y aparente, su porosidad y compacidad varían de una variedad a otra, e incluso dentro de una misma variedad por las alteraciones sufridas. Su conductividad térmica es muy baja, al contrario que su calor específico. Como todos los materiales se dilatan al cantar y contraen al enfriar. Su resistencia al fuego es generalmente mala y su flexibilidad pequeña. Su mayor resistencia la presentan sin duda a compresión, cuyo valor varía enormemente entre rocas. Atendiendo a su dureza se clasifican en blandas, semiduras, duras y muy duras. En cuanto a su cohesión, coherentes, friables, sueltas y agrias. La durabilidad se relaciona con la textura, estructura y composición.

    La labra de las piedras:

    Cuando se trata de obtener piezas de labra sencilla se ejecuta a mano, en ocasiones se hace a máquina. Para labrar hay que conducir las herramientas de modo que sus filos formen ángulo agudo con las piezas para que sus superficie sufra acción de cortadura, para evitar que las aristas se descantillen se dirigen al centro de la pieza.

    La labra comprende las siguientes operaciones:

    -División: Consiste en cortar el bloque de cantera en otros más pequeños. La dificultad es proporcional a la dureza del material, se realiza con cuñas o sierras de diversos tipos, introduciéndose a golpe de macetas o porrillos de mano. Las sierras de mano sirven para calizas blandas o rocas de dureza análoga, si la roca fuera más dura se utilizarían sierras múltiples o de peines, siendo su hoja de hierro forjado para materiales blandos, de acero para las semiduras y con pequeños diamantes para las duras. El aserrado se acompaña normalmente con polvo esmerilante y se rocía con agua para enfriar la hoja y evacuar el fango que forma.

    -Desbaste: Partiendo de bloques aproximadamente rectangulares aumentadas con los creces de cantera (3 cms), se procede al desbaste, comenzando por un escuadrado de los carretales, que consiste en trazar lar aristas de una de las superficies y dejarlas limpias, con unas fajas o maestras. Quitando el material que queda entre las fajas se delimita una de las caras y de idéntica forma se obtienen las demás caras del sillar. Las herramientas utilizadas son, la maceta, el porrillo de mano y la almádena, que actúan sobre escoplos, uñetas, cinceles y rasquetas, también se emplea el pico y la escoda, dentada, lisa o de elementos sueltos.

    -Acabado: Consiste en igualar las superficies desbastadas, quitando toda irregularidad que hubiera quedado, según la perfección será basta o tosca, media o fina. Esta operación se realiza generalmente a mano con almohazas, martellines o bujardos, y las macetas apoyadas sobre punteros, cinceles, gradinas, gubias o trinchantes. Para dividir las piedras en lajas se recurre al empleo de los martillos de tejar, los cuales se introducen en los planos del material para producir la separación de las láminas, Los taladros se hacen con el berbiquí o el violín en las rocas blandas y con el pistolete golpeando con una maza para las duras.

    -Pulimentado: Consiste en alisar la superficie de las piedras de labra, consta de varias fases:

    A) Asperonado: Frotamiento con grandes discos de acero, interponiendo un abrasivo por vía húmeda hasta desaparecer toda huella de las herramientas de labra.

    B) Apomazado: Continuación del asperonado en el que se sustituye el asperón por Piedra Pómez, la cual deja la cara sin asperezas.

    C) Suavizado: Ejecutado con el disco de plomo y abrasivos de óxidos metálicos de igual color que la piedra, con lo que el paramento sale sedoso y fino pero mate.

    D) Abrillantado: Se obtiene frotando con bayetas o discos de fieltro o barnices.

    Dentro de las máquinas que existen para realizar estas operaciones, podemos distinguir las de disco giratorio, las de vaivén, y las combinadas.

    Forma de las piedras:

    -Piedras en bloques:

    -El Sillar: Es un bloque de piedra cuyo peso y dimensiones requieren dispositivos especiales para su manejo y cuyo volumen aparente no baje de 50 dm3, siendo sus tres dimensiones del mismo orden, no pudiendo bajar dos de ellas de 40 cms, debiendo ser fina en los parámetros vistos y basta en las superficies ocultas, siempre sin resaltes superiores a 4 cms-

    -El Sillarejo: Es un diminutivo despectivo del sillar y consiste en una pieza de pequeña talla sin molduras ni ornamentos con forma de prisma recto.

    -El mampuesto: Piedra sin o con muy poca labra de peso inferior a 25 Kg, el de pequeño tamaño se llama ripio y se utiliza para estabilizar piedras de mayor tamaño, (enripiado).

    -Piedra para escollera: De grandes dimensiones y peso entre 5 y 25 Tm. Que debe manejarse con máquinas especiales.

    -Losa y chapa: Tienen menores dimensiones que otras obras de fábrica, se destinan en pavimentos y cubiertas. La chapa se coloca en horizontal, en pavimentos se llama losa. Las chapas utilizadas en cubiertas suelen ser de pizarra.

    -El adoquín: pieza troncopiramidal de dimensiones y labra análogos al sillarejo, empleado en pavimentaciones, por lo que ha de tener resistencia al desgaste y a compresión.

    -El bordillo y el encintado: Es una piedra en la que una dimensión es mayor que las otras dos. El encintado se utiliza para la separación de pavimentos de tipo diferente o para la señalización de tráficos a nivel, mientras que el bordillo separa pavimentos a distinto nivel.

    -El peldaño: Son piezas largas empleadas para formar los pasos de una escalera, pudiendo ser de una pieza o despiezado en losa y chapa (huella y contrahuella o tabica).

    -Piedras sueltas: conjunto de piedras de muy diversos tamaños que puede proceder de una cantera o gravera. En el primer caso no ha experimentado más trato que el del machaqueo para llegar a las dimensiones máximas fijadas.

    -Balasto: Conjunto de piedras sueltas procedentes de machaqueo de tamaño elevado y poca proporción de finos. Tienen aplicación en el reparto de cargas concentradas a un terreno.

    -Los áridos: Piedras clasificadas en tamaños bien definidos que se emplean en la fabricación de hormigones hidráulicos y bituminosos. Según su tamaño se pueden diferenciar:

    -Morro: 80-150 mm.

    -Grava gruesa: 50-80 mm.

    -Grava fina: 40-50 mm.

    -Grava menuda: 30-40 mm.

    -Gravilla: 20-30 mm.

    -Garbancillo: 5-20 mm.

    -Arena gruesa: 2-5 mm.

    -Arena fina: 0.05-2 mm.

    -Polvo: 0-0.05 mm.

    Tema 5: Piedras artificiales cerámicas

    Naturaleza y clasificación:

    Los materiales cerámicos tienen numerosas aplicaciones en la industria y como expresión del gusto humano, debido al aprovechamiento de las propiedades de plasticidad y endurecimiento mediante cocción.

    La complejidad de los materiales de la industria exigen una clasificación especial de los mismos:

    -Productos porosos: de fractura térrea, grano grueso, opacos y adherentes a la lengua. Destacan los ladrillos, tejas bloques y baldosas de alfarería.

    -Productos semicompactos: de grano fino, muy poco permeables y no absorbentes de la humedad, como el gres.

    -Productos compactos: como la loza fina y la porcelana, de estructura microcristalina, translúcidos e impermeables.

    -Productos vitrificados: de fractura criptocristalina, en estado vítreo, transparentes, brillantes e impermeables. El vidrio es su representante.

    Materias primas:

    Las materias esenciales son la arcilla y el agua, aunque con objeto de mejorar su calidad se le suelen añadir otros materiales conocidos como desgrasantes y para mejorar la vitrificación se le añaden otros llamados fundentes.

    La arcilla:

    La arcilla es una roca fragmentaria disgregada, que procede de la desintegración de otras rocas de alto contenido en feldespato, alteradas por las acciones ejercidas sobre ellas durante la consolidación. Su mineral esencial es el caolín (Sio2 Al2O3 2H2O) y casi siempre está acompañado de numerosos minerales secundarios, como la sílice, caliza, limonita, oligisto y otros. De aquí viene la gran variedad de arcillas existentes, y con ello las diferencias de plasticidad y coloración entre ellas. Todas se diferenciarán por la relación sílice-alúmina, por la cantidad de agua de constitución y por su estructura.

    De toda esta variedad solo tres materiales arcillosos gozan de interés para la industria cerámica: la caolinita, la montmorillonita y la ilita, las cuales tienen en común su estructura hojosa. No se encuentran arcillas puras de cada tipo sino mezcladas entre sí, destacando uno de los tipos. La más pura es la caolinita, con un elevado porcentaje de alúmina posee un elevado punto de fusión y son muy apreciadas a la hora de fabricar los materiales refractarios. Las montmorillonitas son las que menos se emplean en cerámica, siendo las más comunes las ilitas y presentando una estructura y textura laminar muy similar a las de las caolinítas.

    La principal cualidad es su plasticidad, la deformabilidad que tienen bajo la acción de un esfuerzo y la permanencia de la deformación una vez retirada la fuerza causante. Ésta es proporcional al agua contenida hasta un porcentaje máximo en el cual comienza a diluirse y a perder su cohesión interna, adquiriendo comportamiento de líquido. Por el contrario cuando se seca pierde su plasticidad.

    Si la plasticidad es la razón por la que se pueden moldear las arcillas, su comportamiento ante el calor es la base de las industria cerámica, pues bajo la acción de este elemento experimenta una serie de cambios que la convierten en un material resistente y con cierta impermeabilidad. Unos cambios son de naturaleza física y otros esencialmente químicos, entre los que se encuentran las deshidrataciones y descomposiciones para formar nuevas sustancias.

    El agua puede estar presente de tres formas diferentes: como agua de moldeo, que es la añadida en el momento del amasado y está unida a la superficie de las partículas por absorción. El agua zeolítica es el agua intercalada en los vacíos de la red cristalina de la arcilla. El agua de constitución es la que forma parte de la estructura de la arcilla.

    En la cocción de las arcillas se verifica una pérdida del agua existente en la piezas. Se inicia en torno a los 1000 con la eliminación del agua de moldeo, cuya pérdida convierte a la arcilla en rígida y no deformándose ya por la presión de los dedos, permaneciendo frágil pero pudiendo recuperar su plasticidad al añadir agua de nuevo. Elevando la temperatura a 300/4000 se pierde el agua zeolítica, con lo que queda un material poroso con la red cristalina propia de la arcilla, aún es posible tornarla plástica añadiéndole nuevas cantidades de agua. Por encima de los 4000 (dependiendo del tipo) ya se rompe la estructura al perder el agua de constitución y se modifican sus propiedades de forma radical, adquiriendo dureza, cohesión y sonoridad a la percusión. Se estabiliza por completo y no es posible convertirla en masa plástica ni siquiera previa molturación, encontrándonos así la arcilla cocida.

    En la práctica el agua se elimina en dos etapas: la de secado, en la que se eliminan el agua de moldeo, y la cocción en la que desaparece el agua zeolítica y la de constitución.

    Las arcillas se denominan grasas si son pobres en sílice y ricas en alúmina, las cuales poseen gran plasticidad si están suficientemente húmedas y se adhieren a los objetos en contacto con ellas, y las arcillas magras son ricas en esqueleto arenoso y por tanto, poco plásticas.

    El agua:

    El agua a emplear en el amasado ha de estar exenta de sales solubles que quedarían en el interior de la pieza y podrían salir a la superficie en forma de eflorescencias.

    Desgrasantes:

    Las arcillas muy grasas presentan una gran dificultad de moldeo, manejo y tienen un secado defectuoso. Para evitarlo se le añaden unos materiales no plásticos que reduzcan la plasticidad de las arcillas y permitan así un perfecto moldeo. Existen dos tipos: Unos que tienden a mantener constante el volumen durante el secado y que al aumentar la temperatura arden y dejan la pasta porosa y ligera, tales como la paja, las virutas de madera, la granilla de corcho o el carbón vegetal. Otros no experimentan alteraciones térmicas a temperaturas cerámicas, y actúan como estabilizadores de volumen, como los feldespatos, la sílice, el ladrillo molido y las cenizas de los hornos.

    Fundentes:

    Son materiales que favorecen la cocción y vitrificación de la pasta cerámica. Los más utilizados son los álcalis (sosa y potasa), las bases alcalinotérreas (caliza y barita), además de algunos óxidos metálicos.

    Proceso general de fabricación:

    Tanto en industria artesanal como en la mecanizada se requieren unas manipulaciones fundamentales, agrupadas en los siguientes apartados:

    -Preparación de las arcillas: Esta etapa consiste en la retirada de guijarros, nódulos de cal y sales solubles, seguido de la separación de la arcilla en pequeños trozos y de la trituración del desgrasante.

    Para llevar a cabo esta operación hay varios procedimientos:

    -Meteorización: consiste en someter a la arcilla a los agentes atmosféricos para que sea lavada por el agua de lluvia y así sean eliminadas las sales solubles a la vez que el oxígeno puede ir oxidando lentamente las piritas, esta operación se llama invernada y con ella se logra mejorar las cualidades de las tierras.

    -Maduración: Cuando el producto a obtener es un poco delicado debe cuidarse la confección de la pasta requiriendo un perfecto reparto de la humedad en las tierras, lográndose haciéndola reposar en una nave aislada de la intemperie durante un tiempo.

    -Podrido: Consiste en conservar la pasta amontonada en naves frías, con poca luz y sin circulación de aire, consiguiendo así la fermentación de la arcilla mediante una acción bacteriana. La cual origina un gel activador de capacidad aglomerante, que reduce la tendencia al agrietamiento y al alabeo.

    -Levigación: de precio muy elevado, se consigue una pasta limpia y homogénea, llamada barro colado, utilizado cuando se trata de fabricar piezas especiales o cuando la arcilla requiere un buen grado de depuración. Las tierras son desleídas en agua y pasan por una serie de balsas en serie para que se sedimenten los materiales, primero los de mayor tamaño y así sucesivamente, si fuera necesario se le añadirían correctores químicos en caso de impurezas pulverizadas.

    -Preparación mecánica: En las grandes instalaciones no se suele emplear ninguno de estos procesos. En las factorías se utilizan unas cribas rotativas o tromelas formadas por un cilindro rotatorio que gira alrededor de un eje ligeramente inclinado, logrando así su tamizado. Cuando se requiere mayor pureza se someten a un lavado mediante corrientes de agua. Para un correcto amasado las tierras deben estar perfectamente molidas, los molinos más utilizados son el molino de cilindros lisos (antiguo) y más modernamente se usan los molinos de discos dentados, que rompen la tierra con las púas de sus cilindros. Cuando se emplea el procedimiento de vía húmeda se utiliza el molino de muelas verticales, en el cual unos rodillos pasan por una rejilla sobre la que se riega con agua a la vez que cae la arcilla

    -Homogeneización: es fundamental para obtener un producto de calidad, debiendo mezclar los ingredientes tan íntimamente como fuera posible y con la cantidad de agua adecuada para no crear dificultades en el resto del proceso. En algunas instalaciones se amontona la tierra y se riega periódicamente hasta que el agua penetra en todas sus partes. Modernamente para este proceso se utiliza la amasadora, que es una cubeta alargada en cuyo interior hay unos ejes longitudinales con paletas de diferentes formas según las necesidades de la fábrica. La arcilla y el agua se echan por un extremo en las proporciones calculadas, mediante el giro de los ejes, la pasta avanza y es mezclada, hay que cuidar que la totalidad se eche al principio, aunque se pudiera agregar si fuera preciso, pero afectaría a la calidad de la pasta. Para que sea correcto el amasado el material debe quedar humectado y para ello se deben recubrir las paletas, en caso contrario al no haber barro en la parte superior de las paletas, no se produciría la homogeneización.

    -Moldeo: operación necesaria para darle forma al producto según su posterior destino, esta debe ser perfecta, pues si se presentase alguna imperfección aunque fuera pequeña, se acusaría en la cocción por una grieta más o menos grande

    -Secado: muy delicado y que debe llevarse a cabo de forma gradual y progresiva para evitar contracciones bruscas que determinarían el agrietamiento y la inutilidad de la pieza.

    -Cocción: tratamiento cumbre, cuyo objeto es eliminar el agua de constitución para dar resistencia mecánica al producto.

    -Almacenaje: para formar los stocks de producción y regularizar su salida al mercado.

    Tema 10: El Cemento Portland

    Generalidades:

    La palabra cemento se aplica en general a todos los productos con propiedades adhesivas, aunque nosotros le daremos esta denominación al Pórtland y a sus derivados.

    La propiedad conglomerante la tienen aquellos productos, que amasados con agua son capaces de fraguar y endurecer. Existen muchos materiales que cumplen estas condiciones (cales, yeso...), pero solo unos pocos son capaces de hacerlo incluso bajo el agua y mantenerse estables en su presencia; éstos constituyen el conjunto de los conglomerantes hidráulicos, el cual está encabezado por los cementos.

    La utilización de los cementos requiere la fabricación de morteros u hormigones, en los cuales el conglomerante desempeña la función de elemento de unión y aportador, en gran parte, de las resistencias mecánicas. Entre todos los conglomerantes, el Portland ocupa un lugar destacado, no solo por su empleo, sino también porque a partir de él se obtienen otros (siderúrgico, puzolánico...).

    Los cementos se pueden dividirse en naturales y artificiales, dependiendo de las materias primas que intervengan en su elaboración (una o más respectivamente).

    Se conoce con el nombre de cemento Portland al producto resultante de la mezcla homogénea de caliza y arcilla, las cuales sometidas a la acción del calor hasta un principio de fusión o sinterización dan lugar a un producto llamado clínker; el cual mezclado con una cantidad de yeso inferior al 3%, como retardador de fraguado, Y molido el producto que resulta, da lugar a Portland.

    Materias primas:

    Las materias primas del Portland se pueden dividir en principales y auxiliares. Las principales son las Calizas (muy puras o margosas), las Margas (calizas, normales o arcillosas) y las Arcillas (margosas o normales). En cuanto a las auxiliares o aportadoras de: Si O2 (arenas), de Al2 O3 (bauxitas), Fe2 O3 (piritas), Si O2 + Al2 O3 (caolines, cenizas y puzolanas), Al2 O3 + Fe2 O3 (bauxitas), Si O2 + Al2 O3 + Fe2 O3 (esquisto, pizarras, cenizas y puzolanas), Si O2 + Al2 O3+ Ca O (ceniza y escorias).

    Proceso de fabricación:

    A) Sistema general de fabricación: E l proceso general consta de cuatro fases, la primera es la preparación de las materias primas, mediante la trituración y el secado. Las materias primas, una vez obtenidas en la cantera se someten a una trituración previa para reducir las piedras a tamaños entre 6 y 9 cm.; esta operación se realizará en las canteras y el material se transportará a fábrica, dónde se somete a otra trituración en la cual se reducirás a 1,5 cm. aproximadamente. El final de la etapa lo constituye el secado en el caso de emplear la vía seca.

    La segunda fase, en la que comienza el proceso de fabricación, abarca las operaciones de dosificación de las materias primas y la homogeneización de los crudos. La dosificación se hace teniendo en cuenta su composición química (principalmente el carbonato cálcico y la sílice); estos componentes dosificados, pasan al molino de crudos, a cuya salida se mezclan para homogeneizarse; la mezcla se almacena en silos para el crudo y, se dosifican de nuevo los diferentes crudos antes de entrar en el horno.

    La tercera fase comienza en el momento en que se introducen los crudos en el horno con la cocción y sinterización y termina con el enfriamiento del clínker. En esta etapa se producen las reacciones entre los materiales una vez puestos en fase líquida, con las cuales se obtienen los constituyentes principales del cemento, que le dan características apropiadas para su empleo. El material que sale del horno se debe enfriar para su manejo posterior, y de la rapidez con que se realice esta operación dependerá en gran parte la calidad del clínker obtenido.

    La cuarta y última fase del proceso está compuesta por la adición de piedra de yeso que regula el tiempo de fraguado simultáneamente a la molienda conjunta del clínker y adiciones. Finalmente se ensila, se deja reposar un tiempo y queda ya listo para su envasado y expedición.

    La etapa más importante del proceso es la cocción de los crudos, que puede realizarse por dos vías, la seca y la húmeda.

    B)El proceso de vía seca: La característica principal de este procedimiento es que se realiza sin empleo de agua para formar el crudo; una vez efectuada la trituración de las materias primas se somete a las mismas a un secado, pudiendo hacerlo independiente o simultáneamente con la trituración por medio de molinos secadores.

    El crudo al salir de los molinos está pulverizado y, una vez situado en los silos de homogeneización se procede a la uniformización de la mezcla por medio de circulación de aire a presión. Este crudo homegeneizado pasa al horno y continua el proceso igualmente a lo ya mencionado con anterioridad.

    C) Elección del método: Al instalar una fábrica de cementos hay que plantearse antes que nada un análisis de costos, tanto de la propia instalación, así como de la producción.

    Los argumentos para decantarse por uno u otro proceso son muy numerosos y afectan sobre todo, a la naturaleza de las materias primas, a las condiciones climatológicas de la zona, a las fuentes de energía disponibles y, en general, al buen funcionamiento de todas las etapas que componen el proceso global.

    La vía seca está indicada en casos en los que los materiales presentan compresiones extremas o durezas imcompatibles, o materiales con estructura muy fina, en resumen, solamente las características físicas de los materiales aconsejarán el método de la vía seca, o, por el contrario adoptar otras alternativas como la vía húmeda. La vía seca permite trabajar mejor en zonas de clima cálido y seco, sólo está aconsejado en climas adversos cuando los materiales sean muy compactos, debido a que resistieran las filtraciones producidas por el agua de lluvia y podrán eliminarse con facilidad al ser una humedad superficial.

    El consumo de agua, electricidad y combustibles es considerable en este tipo de instalaciones, con lo que un factor a tener en cuenta es la proximidad de fuentes energéticas que puedan abaratar los costes.

    Por ejemplo, el consumo de calorías, y por tanto de combustible, es vez y media mayor en el proceso de vía húmeda que en la seca. Pero la electricidad consumida es entre un 10 y un 20% menor en la vía húmeda, cantidad nada despreciable dado el enorme gasto que ello supone.

    Para obtener un producto de mayor calidad suele ser mejor la vía húmeda, al ser más fácil homogeneizar dos líquidos viscosos, que dos sólidos pulverulentos. Las instalaciones básicas de una factoría tienen importancia, tanto el secado como la molienda, la homogeneización o la cocción. El secado de materias primas tiene importancia al generar gran consumo, por lo cual el molino secadero representa un abaratamiento ya que aprovecha los gases del los hornos y no requiere combustibles. La molienda no presenta grandes diferencias.

    Las principales ventajas e inconvenientes son en breve: El consumo por tonelada producida es menor en la vía húmeda. El problema de eliminación de polvo es menor en le vía húmeda. La vía húmeda requiere dispositivos y la adición de productos capaces de reducir la cantidad de agua. El sistema de transporte es más simple en la vía húmeda que en los procesos de vía seca.

    En cuanto al proceso de homogeneización, es el que más influye en la toma de la decisión. La mezcla es más sencilla si los elementos están en estado líquido.

    La cocción se decanta hacia la vía seca, debido a que en ésta no es imprescindible la utilización de horno rotatorio, pudiéndose realizar también con horno vertical, y el rotatorio ocupa más espacio. Por último, en la vía húmeda será preciso eliminar la humedad del clínker en el horno, lo que generará un gasto extra de combustible.

    Cualquiera de los procedimientos está supeditado principalmente a motivos económicos, como ejemplo, cabe mencionar que el sistema más extendido en Europa es el de la vía seca, por la escasez de combustibles líquidos, mientras que en América por ejemplo el más extendido el de la vía húmeda.

    Limites de composición química: Los compuestos existentes en el clinker del cemento se forman por la reacción dentro del horno entre los óxidos, en que se descomponen las materias primas que lo componen.

    Los principales óxidos que lo componen son: cal, sílice, alúmina, y óxido férrico (los tres primeros alcanzan el 90% del peso total.; como óxidos secundarios se encuentran la magnesia y los óxidos alcalinos.

    Los constituyentes del clinker se presentan como la combinación de 2 o más componentes binarios, todos ellos óxidos, ya sean ácidos (SiO, AlO, FeO) o básicos (CaO, HgO), todos ellos reducidos a polvo fino con unas características hidráulicas en cada uno más o menos acusadas, cuyas resistencias mecánicas nada tienen que ver con las del cemento.

    Durante la cocción se producen reacciones según su actividad, originando disoluciones sólidas de sales neutras u óxidos libres, los cuales van compensándose químicamente hasta la compensación total.

    Dos conceptos básicos son el "índice" Y el "módulo" , siendo el primero la relación entre óxidos ácidos y básicos, y el segundo la relación inversa.

    El primer índice fue el de hidraulicidad de Vicat (1833), que considera los óxidos de silicio, aluminio y calcio, teniendo un valor entre 0,50 y 0,64 en el Portland. (SiO2 + Al2O3)

    En 1887 Le Chatelier incluyó la magnesia, pero no conocía el óxido férrico, que le asigna a esta funciones similares a las de la cal, con lo que se establece el primer módulo, que para el Portland es 3.

    Los hermanos Newberry definieron un nuevo módulo suponiendo que la alúmina entraba en el clinker como aluminato bicálcico (estable), el cual fue modificado al descubrir que el aluminato era tricálcico realmente.

    En 1929 Lafuma modificó el de Vicat, al considerar que no toda la alúmina era ácida y que parte entraba como silicato alumínico, variaba entre 0,35 y 0,40 y se denominaba "índice de aptitud al endurecimiento hidráulico". Posteriormente Janecke estableció otra ecuación.

    Más tarde Eckel suponiendo los constituyentes (silicato y aluminato tricálcico y ferrito bicálcico, pudiendo sustituir la magnesia a la cal estableció el índice de cementación, oscila entre 1 y 1,2.

    Modernamente los módulos más importantes son: el hidráulico (1,7-2,3), el silícico (1,2-4,0-2,5*), el de fundentes (1-4-2*).

    Secado de las materias primas: Las materias primas, una vez trituradas deben ser sometidas a un secado previo a la molienda, ya que se realizará mejor cuanto mas seco esté el material. Durante el proceso se elimina el agua libre, se siguen una serie de pasos combinados con la experiencia para obtener resultados satisfactorios. Este se puede realizar sin intervención del calor (por centrifugación, filtrado por vacío, presión...), aunque quitando el filtrado por vacío, no suelen tener grandes aplicaciones. El proceso normal es el de desecación térmica, haciendo que la fase líquida pase a vapor con la adición de calor. La cantidad de combustible necesaria por kilo de agua evaporado será menor cuanto más cantidad de agua contenga la materia prima, debido a que el agua libre se evapora más fácilmente que la contenida en los poros. Con un combustible de 7500 cal/gr. se evapora por cada kilogramo de combustible, una cantidad entre 3 y 8 litros; la causa de tal cantidad es el porcentaje inicial de agua del material y la del propio combustible. La materia entra a los secaderos con una humedad oscilante entre el 5 y el 25%, y debe ser reducida como mucho a un 2%. Para ello se recurre a los tambores de secado, que consisten en unos tubos cilíndricos de chapa, provistos de dispositivos de circulación y volteo que aumentan la superficie de caldeo. El eje tiene una ligera inclinación, en torno al 5%. Estos pueden ser pendientes o dependientes, si aprovechan o no, el calor de un horno. Pueden ser de caldeo directo o no, si el calor está en contacto con los materiales o circula por tuberías o por la periferia de la carcasa del tambor. También de corrientes paralelas o contracorriente, si los gases circulan en el mismo sentido o en contra. El tipo de secadero depende de las condiciones de la materia prima, los de caldeo directo transmiten el calor por convección, aunque al ser casi horizontal hay que forzarla. En el indirecto el aire pasa por radiadores por dentro o la periferia del tambor, no estando nunca en contacto con el crudo, este tipo de secado se realizará cuando el combustible sólido necesite una desecación previa del combustible con objeto de evitar el incendio o la explosión de las sustancias volátiles que contenga el combustible.

    Si el horno a utilizar en la cocción es vertical, solo se podrán utilizar tambores con fuente calorífica independiente ya que en estos hornos no se pueden recuperar los gases desprendidos para ser aprovechados.

    El tipo de tambor más utilizado es el de contracorriente; el aire entra por la parte baja , por la que sale el material, que ha perdido la mayor parte del agua, quedando la parte de agua retenida en los poros del crudo, la cual es difícil de eliminar. En otros casos se utilizan las corrientes paralelas, principalmente cuando el material entra en forma de bloques aglomerados o cuando lleva cantidades que pudieran condensarse en la boca si la dirección fuera contracorriente.

    Los molinos secaderos se emplean en las instalaciones más modernas, reducen el proceso de molido y secado a una sola etapa, con lo que el coste será menor siempre que se tenga en cuenta el cálculo adecuado del volumen y la temperatura de los gases.

    Secado de los crudos: Esta etapa supone un gran consumo de energía , tal que supone en algunas instalaciones el 70% del total empleado. Es importante aprovecharla de modo que los productos obtenidos sean los más adecuados a su futuro empleo, de forma que no solo consigamos finura de molido, sino superficie de molido, para lo cual debemos cuidar la granulometría. Para ello se debe estudiar el material y graduar las condiciones de trabajo de los molinos. Existen varios tipos de molinos: Los molinos secaderos se emplean en la vía seca, cuya fuente de gases es un horno contiguo o un recuperador de sus gases; en estos se introducen corrientes de aires a temperaturas entre 150 y 400 grados a la entrada y 80 o 90 en la salida. La humedad del material ha de ser inferior al 20% y la reducción puede llegar hasta un 1%. Implantando a este sistema un circuito cerrado se pueden eliminar partículas gruesas y mejora la cocción, se impide la formación de anillos en los hornos, y se obtiene un clinker muy fácil de moler. También se utilizan otros molinos como son los de bolas, los de rodillos o rulos sobre pista horizontal.

    En la vía húmeda se utiliza el circuito abierto, el cual presenta el inconveniente de producir granos demasiado grandes que dificultan la cocción. Este molino, consta de varias cámaras; para evitar que pasen de una a otra granos de tamaños no adecuadosse instala una especie de circuito cerrado en ella, que se consigue instalando un tamiz en su periferia, de forma que solamente abandonen la cámara las partículas capaces de pasar por el tamiz. Hoy en día debido a las dificultades mecánicas se ha recurrido a la instalación de dos molinos, el preparador, trabaja con un tamiz vibratorio, el cual envía las partículas adecuadas al molino de refino.

    Otro procedimiento consiste en disponer de un circuito cerrado del molino con un clasificador de rastrillos, pero presenta el inconveniente de producir pastas muy fluidas y se requiere la instalación de espesadoras para darles la consistencia necesaria.

    Dosificación de los crudos: Para poder dosificar las materias de modo que obtengamos un crudo deseado, se debe conocer el análisis químico de las materias primas, conocida la cual se procede a comprobar que cumplen o pueden llegar a cumplir la mezcla de ambas, los módulos silícicos y de fundentes; si no lo cumpliera sería necesario buscar la tercera marga que corrija la composición de las anteriores.

    Homogeneización de los crudos: Después de la molienda, el crudo se transporta a los depósitos de almacenaje, éstos pueden ser de chapa u hormigón, son independientes pero están unidos exteriormente por un mecanismo que permite trasvasar material de un uno a otro y llevar el crudo hasta el horno. En la vía seca mediante la elevación elevación o bombeo con aire comprimido, la homogeneización se realiza por medio agitación neumática, es decir, por un chorro de aire a alta presión desde el fondo del silo, el cual está revestido de capas porosas, con lo que se contribuye a la fluidificación del material pulverulento.

    En la vía húmeda se bombea la pasta hasta los silos introduciéndola por la parte superior, mientras por debajo se inyecta una corriente de aire, que asegura la homogeneización de aquí pasa en cantidades adecuadas a unas bolsas de gran tamaño provistas de agitadores mecánicos y de orificios por los que entra el aire a presión, desde donde se suministran a los hornos, debiéndose mantener al agitación y el bombeo de aire todo el tiempo que permanezca la pasta en ellas para evitar la sedimentación y segregación correspondiente.

    Antes de introducir el crudo en el horno es necesario realizar un análisis para comprobar que se ajusta a la composición química establecida, para que el proceso de cocción sea correcto y se obtenga un cemento que esté dentro de las especificaciones habituales.

    Cocción: antes de nada, estudiaremos las reacciones de los componentes del clinker y la temperatura de sinterización de este periodo.

    El clinker es el producto resultante de la calcinación hasta la fusión parcial de mezclas perfectamente clasificadas de caliza y arcilla, con la inclusión eventual de otros materiales para facilitar la clasificación de los crudos cuando algún material no contenga la riqueza necesaria de cualquiera de los óxidos. Los 4 componentes fundamentales del clinker son Ca O, Si O2, Al2 O3, Y Fe2 O3, (95%) y el resto es magnesia y óxidos alcalinos. Vicat definió la hidraulicidad como la capacidad de un conglomerante para endurecer bajo el agua, e intuyó que era debida a las combinaciones de la cal con la sílice, la alúmina y el óxido férrico. Los investigadores iniciaron un estudio de los principios físico-químicos de los equilibrios heterogéneos aplicados al conocimiento básico de la constitución mineralógica y de sus campos de estabilidad. Desde el punto de vista mineralógico, el clinker se puede considerar como una roca artificial de origen eruptivo, por tanto se considera un conglomerado de elementos cristalinos y de fase vítrea, formado por consolidación de un crudo parcialmente fundido al estar sometido a las altas temperaturas de clinkerización.

    Los componentes principales del clinker son los cristales de silicato tricálcico (alita) y bicálcico (belita) en el interior de una masa intersticial de fundentes, denominada celita ( aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico).

    El silicato tricálcico es el constituyente activo del cemento y se encuentra en forma de cristales poligonales cuyo tamaño es de aprox. 50 micras, tiene una gran velocidad y calor de hidratación, es el responsable de las resistencias mecánicas a corto plazo y tiene una estabilidad química aceptable.

    El silicato bicálcico es el principal compuesto de los cementos de endurecimiento lento o fríos, contribuye a aumentar las resistencias a largo plazo. Se presenta de diferentes maneras, aunque la más común es en forma de cristales redondeados de 30 micras de diámetro. Esta variedad beta, al pasar a alfa hace que se rompan los cristales y se convierta en material pulverulento, tiene pequeña velocidad y calor de hidratación y buena estabilidad química.

    El aluminato tricálcico se presenta en cristales de aspecto muy variables dependiendo del enfriamiento del clinker, pequeños y mal formados si el enfriamiento es rápido y grandes y rectangulares si este ha sido lento. Tanto el calor como la velocidad de hidratación son elevadísimos, aporta resistencias mecánicas a las 24 horas, pero tiene escasa estabilidad química frente a las aguas selenitosas.

    Ferroaluminato tetracálcico, su misión se reduce prácticamente al periodo de cocción, tiene gran velocidad de hidratación pero escaso calor en ella, sus resistencias mecánicas son malas o negativas, tiene gran estabilidad ante aguas selenitosas.

    Los componentes secundarios del clinker son en forma de óxido: la cal y la magnesia libres, los álcalis y otros en pequeñas cantidades. Luego están otros en soluciones sólidas, como aluminatos cálcico-sódicos (A3 C8 Na), silicatos calcico-potásicos (S12 C23 K).

    Las propiedades de los compuestos puros son diferentes de las que poseen como componentes de un cemento, ya que la presencia de otros óxidos las alteran. Las resistencias mecánicas de los cementos son debidas principalmente a los silicatos, siento las iniciales debidas al tricálcico, puesto que cristaliza antes que el bicálcico, el cual proporciona las resistencias a largo plazo. El aluminato tricálcico y el ferroaluminato tetracálcico actúan como mineralizadores (fundentes) y hacen posible una cocción a temperaturas inferiores, lo cual rebaja los costes de producción.

    El calor de hidratación es una propiedad aditiva e interesa conocer las cantidades de cada compuesto que contiene el cemento para asegurar su empleo según los climas.

    La retracción de volumen no es una propiedad aditiva, por lo que su magnitud dependerá de la estructura del conjunto de la masa fraguada.

    Las operaciones que se realizan en el tratamiento térmico son: La expulsión del agua por evaporación a 100 grados, la combustión de la materia orgánica y descarbonatación del carbonato cálcico hacia los 1000 grados, la calcinación del producto descarbonatado entre 1300 y 1500 grados, y por último el enfriamiento del clinker. Estas se pueden realizar en un horno vertical intermitente, en un horno vertical o rotatorio y un refrigerante o en un precalentador, un horno rotatorio y un refrigerante.

    Los hornos utilizados en la fabricación del cemento son el vertical y el rotatorio y tienen una serie de relaciones: A igualdad de producción el costo de primera instalación es inferior para el horno vertical. El espacio ocupado por el vertical es 1/3 del que ocupa uno rotatorio de igual capacidad, y la planta ocupada es de 8 a 10 veces menor. El costo de fabricación es ligeramente inferior en el vertical. El horno rotatorio exige combustibles pulverizados y de superior calidad. El horno rotatorio precisa de instalaciones accesorias para evitar la emisión de polvo al exterior. La calidad del clinker obtenido en horno rotatorio es de mucha mayor calidad y más regular. El horno rotatorio permite controlar con precisión y corregir cualquier oscilación en la marcha del proceso. El horno vertical es más económico, pero el rotatorio da cemento de mejor calidad.

    EL horno vertical fue el primero en utilizarse, las materias primas y el combustible se mezclan y se introducen por la boca superior (tragante), La circulación del aire se logrará mediante separadores instalados en el fondo de la propia cuba. los crudos se calientan al descender por los productos de combustión que ascienden, y al llegar a zonas más bajas se enfría por efecto del aire inyectado. La transmisión calorífica es buena pero a veces hay pérdidas de calor que actúan en contra de la uniformidad del clinker y, por tanto en su calidad. El clinker se descarga por medio de unas parrillas en la parte inferior y desde allí pasa a los silos. El consumo de combustible es de 900 a 1000 Kcal/Kg de clinker obtenido.

    El horno rotatorio consta de una envoltura cilíndrica metálica revestida interiormente de refractario, que gira lentamente alrededor del eje y se encuentra un poco inclinado respecto a la horizontal, la alimentación de los crudos se realiza una vez dosificados por el extremo más elevado (boca), desplazándose por el cilindro hacia el extremo inferior, en el cual se mantiene la combustión mediante la inyección del combustible y al aire primario; el resto del aire o secundario se introduce por la parte superior y procede del aire caliente que despida el clinker. Las llamas se producen próximas a la zona de combustión, donde se forman los compuestos de clinker. Desde aquí los gases van en dirección a la boca, cediendo su calor al crudo. Para evitar pérdidas de calor se utilizan los intercambiadores de calor en la parte superior del horno. El más corriente es el de cadenas, un conjunto de cadenas está colgado de las paredes del extremo del horno y otro festoneado, que ocupa de 1/4 a 1/3 de la longitud total, según gira el horno, las primeras se introducen en el horno y sirven de barrera al escape de gas, con lo que se calientan los crudos, las segundas producen por rotación un movimiento del material más espeso. Estos hornos pueden llegar a medir 175 metros y su diámetro hasta 6m., la velocidad de giro es entre 0,3 y 3 revoluciones por minuto. Su consumo en vía húmeda variará entre 1500 y 2000 Kcal/Kg de clinker.

    Los precalentadores son hornos auxiliares, cuya función es la de calentar los crudos antes de que entren en el horno de cocción. Existen dos tipos según se emplee la vía húmeda o la seca. El de Humboldt (seca) consta de cuatro ciclones por los que circulan los gases a 1000 grados, en contracorriente con los crudos, una vez que han atravesado los ciclones están a 800 grados, entran en los hornos. Cuando se recogen tienen una temperatura de 400 grados y se emplean para el secado de las materias primas. El de Le Pol (húmeda) consta de un horno tubular que recoge el aire caliente del horno lo lleva a una parrilla situada en su parte anterior, primeramente de arriba a abajo en su sección más próxima al horno a 1000 grados, y por segunda vez por la zona más alejada del horno, succionados por una bomba, al final salen por una chimenea a unos 90 grados.

    Los procesos térmicos son, el secado, el precalentamiento, la calcinazión y sinterización, y por último el enfriamiento. la diferencia de los hornos es la amplitud que cada uno dedica a cada proceso. En el horno rotatorio 2/3 se dedican para precalentamiento, calcinación y sinterización, reservándose el resto para el secado, el enfriamiento se realiza fuera. En el vertical, la zona de calentamiento es de 1-2 metros, y de cocción menos de 2 metros, son muy reducidos, el resto de dedican a enfriamiento.

    El revestimiento refractario: se utiliza para evitar la pérdida de calor en todos los procesos en los que se requieran elevadas temperaturas. Este material debe resistir la temperatura elevada, pero también las acciones químicas y mecánicas a las cuales se somete el material del interior de los hornos, por lo que es diferente la composición del refractario en las diferentes zonas del horno. Los revestimientos refractarios más usuales son los de magnesia, cromo-magnesia y los ladrillos silícico aluminosos.

    En la zona de calcinación y descarbonatación es necesario disponer de refractarios resistentes al calor, a la abrasión, así como a los ataques del óxido de calcio que se forma, los ladrillos deben contener de un 40 a un 50% de alúmina y estar revestidos interiormente de una capa de aislamiento. En la zona de clinkerización se necesita un refractario adaptado a las temperaturas, así como a los cambios bruscos de la misma, debe resistir los ataques químicos, su contenido en alúmina debe ser del 70-75%. En la zona de enfriamiento y descarga el revestimiento debe ser principalmente resistente a la abrasión. Independientemente de la calidad del revestimiento, ésta se mejora con la tendencia del clinker a pegarse a las paredes y formar una capa protectora, ésta se forma al poner el horno a funcionar a baja temperatura con una pequeña cantidad de cal, favoreciéndose su formación con la adición de piritas mezcladas con el carbón pulverizado, con lo que se puede conseguir un incremento del refractario de 10 cm. en 24 horas. No se deben emplear revestimientos refractarios superiores a 17 cm., ya que el delgado favorece la formación de costra, mientras que el grueso puede llegar a fundirse por efecto del calor acumulado. El proceso de formación de la costra es que el ladrillo, por efecto de la temperatura pierde espesor, esto permite la constitución de un compuesto entre el clinker y el refractario, que es la costra. Pueden existir crecimientos anormales de la costra, denominados anillos, que perturban la marcha de los materiales y que puede llegar a la paralización del horno. Los anillos se pueden presentar en tres zonas. La primera es en la entrada del horno si se realiza la vía húmeda. Otra es cuando la entrada del crudo está próxima a la zona de combustión y se forman porque se encuentran cenizas a alta temperatura y trozo de clinker fundido en un medio reductor por la incompleta combustión del combustible. La última es en el extremo inferior del horno, donde se pueden formar anillos de cenizas aunque la mayoría de las veces es clinker sinterizado. Además hay varias causas, que unidas a las anteriores pueden ser causa de formación de anillos. Cambio en las características de combustible o combustión; variaciones en el volumen, composición o granulometría del crudo; servicio intermitente del horno; defectos por exceso o defecto de la temperatura del horno; uso de un revestimiento refractario inadecuado o deterioro; alteraciones en la velocidad de giro del horno; errores al dimensionar la relación longitud/diámetro del horno; falta de vigilancia del personal encargado del horno...

    Una vez formados los anillos se pueden eliminar mediante los siguientes procesos: Desviando reiteradamente el quemador hacia el anillo, empleando llama corta, fundiendo el anillo a altas temperaturas, empleando alternativamente condiciones oxidantes y reductoras en cortos periodos de tiempo, agrietar el anillo mediante paradas del horno, perforarlos y rascarlos con grandes barras refrigeradas por agua, con chorro de agua o vapor de aire, disparando proyectiles especiales sobre el anillo, añadiendo arena al crudo o reduciendo la magnesia, instalando aletas en el horno, o enfriando completamente en horno y eliminarlo a mano.

    Reacciones en la cocción: En la cocción de los crudos, con el refinamiento del clinker obtenido, constituye una etapa determinante de la calidad del cemento, siempre que los procesos anteriores se hubiesen realizado correctamente. La cocción es la fase en que los sólidos finalmente molidos se encuentran a temperatura adecuada para reaccionar entre sí, pero las velocidades de reacción de los sólidos son muy lentas, por lo que la favorecemos mediante la formación de una fase líquida a 1330 grados. Durante la cocción se forman diferentes compuestos mineralógicos: a 1000 grados se produce la descarbonatación de la caliza y la pérdida del agua de constitución de las arcillas, lo cual se activa, es decir, reacciona con la cal que se desprende del carbonato cálcico. a 1200 grados la cal se combina con la alúmina y el óxido férrico, originando el aluminato tricálcico y el ferroaluminato tetracálcico. Ambos compuestos forman una masa pastosa denominada "lecho fluido", en el que flotan los restantes componentes. Entre 1200 y 1300 se verifica la reacción de la cal con la sílice para formar silicato bicálcico. Este compuesto tiene ya propiedades hidráulicas, pero si se detuviera el proceso a esta altura, los cemento solo tendrían resistencias mecánicas a largo plazo (cementos fríos o lentos). Entre 1400 y 1450 parte del silicato bicálcico reacciona con la cal restante y se genera el silicato tricálcico, componente hidráulico por excelencia al que se le deben las resistencias mecánicas iniciales de los cementos. Ya hemos dicho que las reacciones se producen por la actuación de la fase líquida, la cual no solo interviene en la velocidad de clinkerización, sino que contribuye al avance del material en el horno, y es factor determinante en el proceso de fabricación. El contenido óptimo de lecho fundido o fluido oscila desde un mínimo para producir material bien cocido y coherente, a un máximo en el que se podrán producir adherencias y anillos, por lo que se limita su contenido a un 30%, siendo interesante a veces conocer la cantidad existente de fase líquida al producirse la clinkerización.

    Enfriamiento del clinker: El clinker está compuesto al salir del horno por silicato tricálcico, silicato bicálcico, aluminato bicálcico, aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico, así como magnesia y probablemente cal libra, además de óxidos y residuos en pequeñas proporciones. Si estos compuestos, que se encuentran a 1500 grados se dejan enfriar lentamente hasta la temperatura ambiente, el silicato tricálcico se desdobla en silicato bicálcico y cal , lo que supone una pérdida de las resistencias mecánicas, aparte de que la cal libre es nociva por ser expansiva posteriormente en contacto con el agua. Por otra parte el silicato bicálcico abandona la estructura beta y adopta la alfa, con la consiguiente autopulverización del clinker. Los ferritos y aluminatos, al pasar poco a poco de líquidos a sólidos, tienen tiempo a cristalizar, con lo que originan trastornos en el fraguado y, lo que es más grave, fenómenos de expansión en las pastas de cemento. La magnesia cristaliza igualmente producirá aumentos de volumen.

    Si por contra enfriamos bruscamente el clinker, se mantiene la variedad beta del silicato bicálcico, la cual es más resistente y no se desdoblará el silicato tricálcico o lo hará en pequeñas proporciones, por lo que se obtendrá un clinker de mayores resistencias iniciales. Se impide asimismo la cristalización del fundente y la magnesia, reduciéndose los peligros que antes se apuntaban. Queda un clinker con mayor proporción de SC3 y SC2, embebidos en una base de ferritos y aluminatos en estado vítreo.

    El enfriamiento en los hornos rotatorios se hace en máquinas exteriores, existen varios tipos que trabajan asociados al horno y que aprovechan que el aire secundario para la cocción es succionado de ellos, con lo que se consigue el enfriamiento del clinker junto con el calentamiento del aire, que ha sido tomado de la atmósfera a temperatura ambiente.

    Los enfriadores integrales son cilindros construidos en el extremo del horno alrededor de su envoltura, que lleva acoplado un serpentín en laberinto que intercambia calor con circulación del clinker y el aire en contracorriente.

    Los enfriadores rotatorios son esencialmente hornos pequeños, provistos de unos salientes, que levantan el clinker dejándolo caer al paso de una corriente de aire frío.

    Los enfriadores de rejilla pueden asemejarse en funcionamiento a los precalentadores empleados en la vía húmeda, pero trabajando a la inversa, es decir, pasando una corriente de aire frío por dos veces, una de arriba a abajo y otra con dirección inversa.

    El ensilado de clinker: El clinker que ha salido del enfriador pasa por una pequeña machacadora para reducir los granos de tamaño excesivo, tras lo cual pasa a los silos, por medio de un transportador de sacudidas, cadena de arrastre o una cinta transportadora. Al salir del enfriador, el clinker suele tener cierta cantidad de cal libre, pues siempre se habrá transformado algo de silicato tricálcico, es necesario eliminarla debido a las expansiones que produciría una vez colocado el cemento. Algunas veces se trata el clinker con agua o vapor, teniendo cuidado de que no se hidraten los demás componentes. Otras veces realizaremos un curado artificial manteniendo los silos en un ambiente saturado de vapor de agua. Ambos procedimientos son de difícil control y a veces perjudiciales. Lo más indicado para eliminar la cal libre es dejar al clinker un tiempo reposando en el silo, con lo cual, además de extinguir la cal, se produce una desintegración que facilitará la molienda.

    La molienda del clinker: La molienda tiene vital importancia en las reacciones de hidratación del cemento y en el desarrollo de todas sus propiedades. Al moler, aparte de finura se busca conseguir superficie específica, es decir, el concepto de granulometría en su más amplia aceptación, estudiando las tendencias del material durante la evolución del proceso y las condiciones de trabajo del molino. El clinker pasa a una tolva desde los silos por medio de una cuchara situada en un puente-grúa; en la tolva se verifica la dosificación con la piedra de yeso y pasa a los molinos. Este yeso se añade para regular el fraguado del cemento y la cantidad oscila entre un 2 y un 5% como máximo del peso. La razón de la adición de yeso es que el aluminato tricálcico sin yeso fragua muy rápido, mientras que al mezclarse reacciona con el agua formando sulfoaluminato tricálcico, que es mucho más estable.

    La molienda se realiza en dos formas: circuito abierto o cerrado. El primer caso consta de un molino dividido en 3 cámaras, las dos primeras van provistas de unas bolas de acero o sílex de diámetros decrecientes utilizadas como elementos molturadores, en la tercera lleva rodillos de acero para el refino, esta técnica se llama de circuito abierto al pasar solo una vez por el molino. Con esta técnica el material resulta ser más poroso y menos compacto. El circuito cerrado es similar, pero no pretende que el material pase una vez por el molino, una vez acabada la molienda, los granos adecuado salen de él por medio de un separador de aire, mientras los restantes vuelven a repetir el proceso hasta que sean reducidos al tamaño idóneo. Las diferencias entre estos sistemas son fundamentalmente: El circuito abierto tiende a la sobremolienda, el cerrado elimina las partículas finas de la molturación con lo que aumenta el rendimiento. El abierto presenta dificultades al elevarse la temperatura por la fricción, en el cerrado se elimina manteniendo ventilado el circuito. El abierto proporciona una curva granulométrica con elevada proporción de finos, de forma más continua; en el cerrado el margen granulométrico es más estrecho y variable en finos según el tiempo que el producto esté en el molino y el tipo de instalación adoptado.

    Las variables de las que depende la calidad final son la granulometría de alimentación del molino y la temperatura del producto resultante. Para ajustar la granulometría es conveniente realizar una trituración previa, puesto que entre el 10 y el 25% de los granos pasan de los 25mm. La importancia del material en el molino es que claramente produce la deshidratación del yeso, que si fuera muy elevada produciría un fenómeno conocido como falso fraguado, que dura sólo 4 segundos.

    Envasado del cemento: Una vez molido el clinker, se procede a su ensilado, tras un análisis se suministra a los usuarios.

    El suministro se realiza a granel o en sacos de papel kraft. El suministro a granel se realiza mediante camiones de 2 o 3 cisternas de hasta 5 toneladas cada uno, o sólo uno de 15 a 20 toneladas. También mediante vagones con cisternas múltiples o únicas de 25 a 40 toneladas. Por último también se transporta en gabarros o contenedores de hasta 250 toneladas. La carga de los depósitos desde los silos se realiza por sistemas neumáticos, mientras que el vaciado se realiza por aires comprimido o por gravedad simplemente.

    El suministro en sacos se realiza por medio de máquinas envasadoras de hasta 8 bocas, que introducen en los sacos 50 Kg +-500g, estos se desprenden de la máquina. El saco consta de varias capas de papel en número variable según el modo de transporte. 3 para camión, 3 o 4 para vagón, 4 o 5 para gabarra y 5 o 6 para cabotaje o exportación. El saco de papel presenta múltiples ventajas como la facilidad del control de calidad y la posibilidad de inscribir en él datos como su origen, fecha de envasado... . En su contra tiene el elevado precio del saco (hasta 80-90 ptas) y la pérdida de tiempo en las manipulaciones.

    Reacciones de hidratación: Al añadir agua al cemento ocurren una serie de reacciones en razón de las cuales el producto alcanza una dureza y una resistencia a los esfuerzos de compresión y tracción, llegando a alcanzar en hormigones o morteros uno de los más empleados como revestimiento o elemento estructural. Su empleo ha adquirido importancia que es parte integrante de nuestras vidas.

    Durante años se han desarrollado teorías, siendo las más importantes las de cristalización y la coloidal. El proceso arranca al añadir agua al cemento y se termina cuando la pasta ha endurecido lo suficiente para aguantar las resistencias fijadas y alcanzar las propiedades necesarias para su utilización.

    Hidratación de los compuestos mineralógicos: Estudiaremos la reacción de cada uno de los componentes al añadirles agua.

    Al hidratarse los silicatos se forma la "torbemorita" (bisilicato tricálcico trihidratado) y la "portlandita" (hidróxido cálcico), su ecuación es: 2SCn + 2nH2O------------> S2C3·3H2O + (2n-3) Ca (OH)2

    El aluminato tricálcico se hidrata con facilidad en presencia del hidróxido de calcio obtenido de los silicatos, originándose dos variedades de aluminatos dependiendo de la cantidad de cal presente en la fase líquida del clinker, una de ellas es quebradiza: Al2O3·CaO + 6H2O--------------> Al2O3·3CaO·6H2O. En caso de haber añadido yeso al clinker la solubilidad es menor, al haber en la disolución cal y yeso, que absorben gran cantidad de agua y quedará menos para reaccionar con el AC3 (aluminato tricálcico). En este caso se formará una sal estable que es un sulfoaluminato cálcico hidratado. Si el contenido de yeso es más pobre se formará otra sal de menor contenido de sulfato, aunque lo normal es que existan las dos conjuntamente. El efecto expansivo del AC3 se elimina con suficiente cantidad de yeso, pues aunque las sales son expansivas, estas reacciones se registran antes que fragüe la pasta, y no tendrá efectos perjudiciales.

    El ferroaluminato tetracálcico, si se tiene en cuenta que el óxido férrico puede dar con la cal y el agua combinaciones análogas que la alúmina: FAC4 + 2Ca (OH)2 + 10 H2O---> AC3·6H2O + FC3·6H2O.

    Los óxidos de cal y la magnesia se hidratan con facilidad produciéndose los correspondientes hidróxidos con aumentos de volumen considerables (97 y 118% respectivamente). Si el cemento está dosificado convenientemente y los procesos de sinterización y enfriamiento han sido correctos no se llegan a alcanzar los valores máximos permitidos de cada uno de ellos, con lo cual no surtirán efectos negativos sobre los cementos tras el fraguado.

    Fraguado y endurecimiento del Portland: Los constituyentes del cemento tienen en su hidratación una reacción exotérmica, debido a que los componentes que más tardan en hidratarse son los que menos activos y desprenden menos calor. La mayor parte se desprende en los primeros días, el 50% de 1 a 3 días, del 65 al 80% a los 7 días, y el 85-90% a los 180 días. Al producirse las reacciones de hidratación se verifican en la superficie de los granos y se provocan precipitaciones, aceleradas por los procedimientos físicos que favorezcan la sobresaturación, del mismo modo se producen precipitaciones en el interior de la pasta, aumenta su viscosidad y comienza el fraguado; a medida que va avanzando se entrecruzan cristales y aumenta la cohesión de la pasta hasta pasar al estado sólido.

    El componente más activo es el aluminato tricálcico que se hidrata y fragua al instante, al cual se le añade yeso para regularizar el proceso, porque se forma la sal de Candlot, tan poco soluble que no habrá una elevada concentración de aluminatos en la disolución acuosa. Mientras el aluminato va absorbiendo agua libre, aumentando la viscosidad de la sal y de la pequeña cantidad de aluminato que no hubiera reaccionado, la pasta va fraguando y endureciendo progresivamente. Hay otros aditivos que suplen a la piedra de yeso, como son el bórax, ácido bórico... que despreciamos por motivos económicos. Durante la hidratación se suele presentar el fenómeno del falso fraguado, que no es más que la deshidratación parcial del yeso, que pasa a semihidrato y provoca en endurecimiento de la pasta, para evitarlo debemos utilizar el denominado cemento frío, debido a que el calor de hidratación no es lo suficientemente elevado para producir el fenómeno.

    La fase de fraguado no termina donde comienza el endurecimiento, sino que es un único proceso hidratación-fraguado-endurecimiento, que comienza con la adición de agua al cemento y acaba con el endurecimiento suficiente para aguantar las resistencias fijadas anteriormente, aunque en la práctica se ha tomado como valor el de 28 días, debido a que transcurrido este periodo la mayoría de las resistencias ya están adquiridas.

    Si los constituyentes fueran independientes su tiempo de endurecimiento sería de entre 7 y 28 días para el AC3 (con la adición de yeso para regular su comportamiento), el SC3 comienza a fraguar rápidamente aunque continúa bastante, aunque las resistencias se alcanzan rápidamente, el SC2 fragua lentamente al principio pero a los 28 días se comporta de manera similar al SC3, el FAC4 apenas aporta resistencias.

    La hidratación de las partículas se realiza de manera progresiva, por lo que cuanto más fino sea el grano, más rápido será el tiempo de fraguado y endurecimiento (0.5 micras>24horas, 1.7micras>7días, 3.5micras>28días y 5 micras>90días).

    Propiedades del Portland: Son cinco y las iremos enumerando una a una.

    -Finura de molido: Es esencial debido a que en ella se basan las cualidades que justifican su empleo en la construcción, al aumentar la superficie de contacto entre el cemento y el agua se favorecen todas sus reacciones a la vez que se logra una mayor homogeneización. La medida se realiza con el cernido del cemento tamices de 900 y 4900 mallas, debiendo dejar un residuo en cada uno menor de unos valores prefijados. También se realiza con un permeabilímetro, que expresa la suma de la superficie de los granos que hay en un gramo de cemento.

    -Estabilidad volumétrica: Es indispensable para la utilización del Portland que después del fraguado permanezca inalterable, sin que sufra expansiones ni retracciones. Los componentes principales no presentan problemas ya que su volumen, mayor que el de los componentes anhidros, es menor que el de la suma de estos más el agua de amasado. Por contra los secundarios (cal y magnesia) tienen una hidratación con gran aumento de volumen, poniendo en peligro la estabilidad a la que nos referimos, siendo más peligrosa la magnesia debido a que sufre la expansión una vez endurecido. La expansión se produce en la hidratación, sobre todo de los componentes secundarios, mientras que la retracción se produce con la pérdida de agua en el endurecimiento debido a la falta de humedad. En el caso del Portalnd salvo casos aislados, la variación es mínima.

    -Resistencias mecánicas: El cemento es apto para la mayoría de las obras debido a sus resistencias, hasta el punto de que enla nomenclatura se les designa por cifras que corresponden a las resistencias que pueden soportar a los 28 días medida en Kg/cm2. Su resistencia a tracción es muy inferior que a compresión.

    -Durabilidad: En general las obras están expuestas a agentes externos de todas clases, y el cemento tiene ante ellos un comportamiento excepcional, tanto si hablamos de fenómenos atmosféricos como de reacciones con sustancias de cualquier tipo.

    -Resistencias a agentes físicos: Los agentes que más le afectan son las heladas y la penetración de sales en los poros de la masa ya fraguada. Reduciendo la porosidad evitaremos en gran medida los efectos de estos agentes. Esto lo conseguimos mediante la adición de cemento o plastificantes que hacen más cohesiva la masa de morteros y hormigones.

    -Resistencia a los agentes químicos: Los más problemáticos son los gases de los humos y la atmósfera, las aguas (puras, turbias, ácidas, selenitosas o marinas), los compuestos sólidos o fluidos de naturaleza orgánica.

    Las que más afectan a los cementos son las disueltas en agua, el agua químicamente pura actúa por su gran poder de disolución, arrastrando las sales más solubles. Las aguas con ácidos o sales pueden actuar disolviendo o transformando sales insolubles en otras solubles o generar efectos expansivos.

    Los constituyentes más afectados son los más ricos en cal, al ser muy básicos, siendo el más inestable el hidróxido de calcio que se produce en la hidratación de la cal y los silicatos.

    Las aguas selenitosas actúan de igual forma que lo hace el yeso con el aluminato tricálcico, dependiendo de la cantidad de agua en los sulfatos.

    El agua de mar, riquísimo en cloruros, ataca a los cementos por reacción con las cales, produciendo cloruro cálcico, que al ser soluble se desprende al disolverse en el agua.

    La mayor parte se aminoran al disminuir la cal, a costa de aumentar la sílice, con lo que se consigue un cemento con cantidad apreciable de silicato.

    Tema 11: Otros cementos

    Cementos naturales: Los cementos naturales se preparan por calcinación de margas naturales a una temperatura inferior a la de sinterización. Normalmente se emplea el proceso de vía seca similar al del Portland. La materia prima, al llegar de la cantera, sufre un proceso de trituración tras el cual va directamente al horno. El horno empleado es el vertical, por lo que el clinker sale ya enfriado y tras un reposo pasa al molino y al silo, para ser envasado en último lugar. La maquinaria, así como las instalaciones son similares a las de las fábricas del Portland pero más simples y económicas. Su hidratación, fraguado y endurecimiento siguen las leyes del Portland al tener similar composición. Existen dos cementos lentos y uno rápido, se designan por la letra N seguida por R o L (rápido o lento) y un número indicativo de la mínima resistencia a composición de un mortero normalizado a las 2 horas de su preparación. Existe otro tipo (CZ) llamado zumalla, que es un conglomerante hidráulico resistente a las aguas marinas y de fraguado rápido.

    el NR-20 contiene un 54% de cal y un fraguado inferior a treinta minutos, es empleado en morteros de Albañilería. El NL-30 y NL-80, tienen una duración del fraguado de hasta 12 horas y contienen un 62% de cal; son utilizados para hormigón en masa con sobrecargas pequeñas, no se deben dosificar con mucha arena ni con pequeñas cantidades de cemento.

    Cemento Portland blanco: Es el cemento especial más parecido en cuanto a fabricación y compresión al Portland. Se caracteriza por la falta de óxido férrico, lo cual produce la coloración que le da nombre. Para conseguirlo es necesario que las materias primas no tengan óxidos metálicos en forma de impurezas, que las piezas de los molinos no sean metálicas (se utilizarán de sílex), que los silos de almacenaje sean de hormigón (si son de metal deben estar galvanizados).

    El combustible empleado será exclusivamente el fuel al carecer de óxido férrico; es preciso añadirle algún fundente como la criolita (F6 Al Na3).

    El enfriamiento del clinker es rápido como el del Portland, el fraguado y endurecimiento están influenciados, como en el Portland, por los silicatos cálcicos y por el grado de cocción. Las propiedades son similares a las del Portland, salvo en lo que la carencia del óxido férrico se refiere (contiene como máximo un 0.5% y el Portland un 3%).

    Su empleo está indicado como material ornamental en la confección de baldosas hidráulicas (capa exterior) y como reflectante para señalizar en los pavimentos de calles, carreteras y pistas de aterrizaje.

    Cemento aluminoso: Fue descubierto por Bien en 1908, basado en las experiencias de Vicat sobre el comportamiento de los cementos frente a las aguas marinas y los fenómenos de hidraulicidad de los aluminatos cálcicos.

    Este cemento está compuesto de caliza y bauxita, mezcladas de modo que se obtiene un mínimo del 36% de alúmina. L a bauxita ha de ser ferruginosa y poco silícea (22% óxido férrico, 5% de sílice, 13% de agua y 2% de óxido de titanio). SE fabrica por vía seca, las materias, una vez dosificadas, se someten a fusión a temperaturas superiores a las del Portland en hornos de cubilote, reverbero, eléctrico o rotatorio. El de reverbero (más empleado) obtiene mayores temperaturas por la desviación de la llama a la zona de cocción, lo que se consigue con un techo bajo. El cemento se vierte en lingoteras en estado líquido todavía, en ellas se controla el enfriamiento, tras el cual se trituran y muelen los lingotes para pasar al envasado. Su composición química es pobre en cal y rica en alúmina (Al2 O3->45%, Ca O->35 a 42%, Fe2 O3->5 a 15%; Si O2 ->4 a10%)

    su composición mineralógica es la siguiente: AC, A5C3, SC2, A SC2, y compuesto ferruginoso. El pentaluminato tricálcico y el trialuminato pentacálcico existen en proporción variable según la relación A/C. el ASC2 y los compuestos ferruginosos no tienen propiedades hidráulicas.

    El aluminato monocálcico al hidratarse produce alúmina hidratada y aluminato bicalcico. El cemento aluminoso es de hidratación lenta salvo que contenga cal en los componentes (existe más A3C5 que A5C3), el trialuminato tiene hidratación rápida su a pequeñas cantidades de Ca (OH)2 forma aluminato tetracálcico con 12 moléculas de H2O.La molécula de cal que se libera al hidratarse el silicato bicálcico queda fijada por la alúmina, liberada en la hidratación del aluminato monocálcico, dando lugar al aluminato tetracálcico con 12 moléculas de H2O, quedando un remanente de alúmina gelatinosa y consumiéndose toda la cal, siendo ésta la causa de la resistencia de estos cementos a las aguas sulfatadas.

    EL cemento aluminoso necesita mayor cantidad de agua para hidratarse que el Portland. Este cemento pese a tener una hidratación lenta, tiene un endurecimiento ultrarrápido. Las reacciones y el calor de hidratación son similares a las del Portland, aunque al desarrollarse en menos tiempo desprenden más calor, siendo la causa de que sea un cemento que requiere ciertas precauciones para su utilización, si bien puede utilizarse a temperaturas más bajas que el Portland. Es muy resistente a las aguas duras, marinas, sedentosas, debido a que al hidratarse no tiene cal libre, cuando fragua se recubre de gel aluminoso, que lo protege de elementos cálcicos. Han de tomarse ciertas precauciones; evitar que el hormigón alcance 25º en edades tempranas, utilizar gravas limpias y arenas liberadas de arcilla.

    Cementos siderúrgicos: Se fabrica con clinker de Portland, yeso y escoria de alto horno. Escoria es el producto obtenido del enfriamiento del residuo de los altos hornos. Está constituida por la ganga de los minerales de hierro con las modificaciones que le producen las adiciones del fundente en los procesos siderúrgicos. La única escoria que se puede utilizar es la de alto horno calentado con coque, siendo rechazable la de horno Thomas o Siemens, de centrales térmicas y de procesos metalúrgicos de minerales no férricos. La escoria se produce en los altos hornos por la combinación de la sílice y la alúmina de la ganga del mineral de hierro con la cal del fundente y las cenizas del coque, su punto de fusión es similar al del hierro y su densidad menor, por lo que nada sobre el arrabio, extrayéndose del horno por la bigotera a 1450º. Al salir de éste se cargan en cucharas y se transporta los lugares de enfriamiento, donde según como se realice se obtienen los diferentes tipos:

    Escoria machacada, que se arroja en grandes terraplenes dejándola enfriar lentamente al aire, adquiriendo aspecto de roca compacta, rugosa y cristalina. Una vez que llega a este estado se acaba de enfriar con agua, fragmentándose en pedazos.

    Escoria Granulada es la que enfría bruscamente vertiéndola sobre un canal por el que corre una corriente de agua o en una balsa, se consiguen partículas del tamaño de la arena.

    Escoria dilatada, se obtiene por enfriamiento con una cantidad de agua superior a la de la granulación, inyectándola por debajo de un lecho de escoria fundida, con lo que el vapor expande la roca que toma una estructura alveolar

    Lona de escoria es cuando se vuelve a fundir la escoria solidificada a una temperatura superior a 1300º y se logra su enfriamiento al salir del horno mediante una potente corriente de aire, se forman gotas que tienen un estiramiento en forma de hilos, formando la fibra o lana de escoria.

    Las escorias empleadas en la fabricación del cemento siderúrgico serán las granuladas, ya que se vuelven activas porque conservan su calor de cristalización (composición: Cao->43/50%, Sio2->26/32%, Al2O3->12/20%, Mgo->4/6%)., además cuenta con FeO,Fe2O3,MnO y SCa.

    Por su naturaleza vítrea es muy difícil conocer su composición mineralógica, pero se deduce que contiene SACa2 (gelenita), Silicatos de cal y magnesia, silicatos cálcicos (SC sobre todo) y sílice coloidal combinada.

    La escoria se almacena en un silo y se procede a su selección y control, se le elimina la humedad ya que de lo contrario podría producir un principio de hidratación del clinker o el yeso. Después se ensila y queda lista para el proceso de fabricación, que consiste en la molienda de los tres elementos, que se realiza, tras la dosificación, en molino de bolas dispuestos en tándem, en molino compuesto o en molino cerrado. También puede hacerse la molturación de cada uno por separado y luego realizar la dosificaión. una vez preparado se lleva a los silos y se envasa y expide como el Portland.

    La hidratación de la escoria se inicia cuando se libera cal. El fraguado y el endurecimiento tiene un doble mecanismo al tratarse de componentes básicos (escoria-clínker o escoria-yeso), la hidratación propia de estos componentes va acompañada de reacciones e influencias recíprocas. En los cementos escoria-clínker la reacción del sulfato cálcico se inicia por la hidratación del clinker, formando silicatos cálcicos hidratados, menos ricos en cal que los anhidros de los que proceden, dejando cal libre, con lo que la escoria se hidrata.

    En los cementos escoria-yeso, la reacción del sulfato cálcico con la alúmina y la cal en disolución, produce el sulfoaluminato tricálcico, estable y cristalizado en una primera fase, el cual sirve de catalizador para la hidratación de la escoria.

    La ausencia de silicato tricálcico y aluminato tricálcico en la escoria hace presumir que el calor desprendido será menor que en los Portland cuanto menor sea la cantidad de clinker que contiene, por lo que se podrá utilizar a temperaturas superiores a las fijadas para el Portland. El endurecimiento es similar al del Portland, existiendo las mismas influencias.

    -Cementos Portland siderúrgicos: conglomerantes hidráulicos obtenidos por mezcla de escoria granulada, yeso y clinker (como mínimo 70%). Existen dos clases, el PS-250 y el PS-350.

    -Cemento Portland de alto horno: están constituidos por clinker de Portland (30-70%), escoria y yeso, pudiendo llevar pequeñas cantidades de sustancias para mejorar alguna de sus cualidades. PHA-250 y PHA350.

    Cementos siderúrgicos-clínker: Son conglomerantes que se obtienen por mezcla de escoria (mínimo 70%) y clinker, que con la adición de sustancias no nocivas (- del 10%) mejoran alguna de sus características. SC-150.

    -Cementos siderúrgicos sobresulfatados: se obtienen por mezclas de escoria granulada y sulfato cálcico en las cuales el producto tenga entre un 5 y un 12% de SO3, que con la adición de cal, clinker o cemento Portland (- de 5%). SF-250

    Cementos Puzolánicos: Son conglomerantes obtenidos por mezcla de una puzolana y clínker de Portland, y la adición de yeso o anhidrita para regular su fraguado.

    La puzolana es el material de naturaleza silícea finamente dividido que no posee propiedades hidráulicas, pero puede combinarse con la cal en presencia de agua a temperatura ambiente y generar compuestos hidráulicos. Son compuestos de naturaleza ácida y composición similar a las arcillas. Pueden ser naturales o artificiales, las naturales vienen que poseen este carácter sin tratamientos térmicos(2 tipos: origen volcánico y sedimentario), mientras que las artificiales son rocas sometidas a tratamiento térmico a 600-900º seguido de una molturación prolongada, tales como las arcillas, subproductos de fabricaciones industriales.

    La cualidad más importante de la puzolana es su reacción con el hidróxido cálcico, con una velocidad de reacción que depende de su finura de molido y composición mineralógica. es más activa cuando la sílice tiene estructura amorfa que cuando está cristalizada; La presencia de alúmina, hierro, y álcalis es muy favorable en la formación de silicatos y aluminatos cálcicos hidratados estables e insolubles.

    La fabricación es similar a la de los siderúrgicos, aunque algo menos delicada por no tener la puzolana carácter hidráulico. Las puzolanas, una vez extraídas necesitan una trituración primaria y secundaria (cantera), una vez en la fábrica se someten a un proceso de secado y se lleva a los molinos de bola donde se mezclan con el clínker y el yeso o la anhidrita, y por último se procede a su molturación después de haber sido dosificados. el envasado y expedición es similar a la de los demás cementos. Además de los controles habituales se debe determinar el índice de puzolanicidad.

    En estos cementos se empieza a hidratar el clínker Portland, que libera hidróxido cálcico, que reacciona con la puzolana fijando esta cal y suprimiendo la causa principal de ataque de las aguas selenitosas, ácidas o puras. El calor de hidratación es inferior al Portland, el endurecimiento es similar. Las variedades son PUZ-250 y PUZ-350

    Cementos sin retracción y expansivos:

    Los cementos empleados normalmente, al curarlos después de su hidratación al aire, se contraen por desecación. La variación volumétrica depende del tipo de cemento, la finura de molido, el estado higrométrico del ambiente y la cantidad de agua de amasado. Como consecuencia aparezcan grietas y fisuras superficiales que crean tensiones internas que producen trastornos en las resistencias mecánicas y químicas. Para eliminar esta retracción se ha adoptado la solución de añadir a los cementos Portland ordinarios un nuevo cemento que origina un entumecimiento, al menos en las primeras edades, este cemento es el sulfoaluminoso, su proceso de fabricación es similar al del Portland pero con las siguientes diferencias:

    -Las materias primas, son yeso, bauxita y caliza en proporción 2/1/1.

    -La temperatura de clinkerización es notablemente inferior.

    -En el horno se forman costras muy fuertes, pero no existen peligros grandes de anillos. El clínker se aglomera formando bolas de 50 cm. de diámetro en el interior del horno, que se autopulveriza al caer en el enfridador.

    -El clínker es denso y de color azulado.

    -Se produce mayor concentración de sulfuroso en los gases de escape.

    Ya hemos dicho que estos cementos son una mezcla de cemento sulfoaluminoso y Portland, con adición circunstancial de una tercera sustancia de acción retardada, como la escoria básica de alto horno, cuya misión es la de fijar el periodo de la actuación del agente expansivo, para anularla pasado este periodo.

    La mezcla de los tres componentes es se hará en proporción y condiciones muy cuidadas, de forma que se regula la expansión en intensidad y duración. El fraguado de estos cementos es un poco lento, con un final que oscila entre las 8 y las 10 horas después del amasado y continúa su endurecimiento como los demás cementos. La expansión producida se debe controlar y medir, pues se deberá desarrollar con la lentitud suficiente para evitar una disgregación en la masa y el defecto que conllevaría para sus resistencias mecánicas. Por otra parte, su actuación no debe retardarse mucho, pues mientras dura, debe mantenerse en ese ambiente (de 7 a 10 días), pudiendo continuar la conservación del mismo modo que en los cementos ordinarios. Una vez acabado el fraguado se le añade más agua para completar la hidratación del sulfoaluminato cálcico.

    Cementos de adición: son conglomerantes hidráulicos que sirven fundamentalmente para realizar correcciones en la composición del Portland, en el caso de que no sea la correcta ni las propiedades sean las teóricas.. El pliego reconoce unos conglomerantes hidráulicos preparados por la mezcla íntima de clínker de Portland y otras materias, cuya regularidad, homogeneidad y resistencias mecánicas pueden ser inferiores que en los cementos citados. Existen dos tipos: el SC-150, cemento siderúrgico-clínker (ya estudiado) y el C-150, que es una mezcla de clínker con otras materias que pueden ser inertes o tener propiedades hidráulicas.

    Compatibilidades entre los cementos: Dados que todos tienen las mismas propiedades, interesa estudiar la relación y comportamiento al asociarlos.

    -Mezclas compatibles: Las cales hidráulicas, los cementos Portland, naturales y siderúrgicos (salvo sobresulfatado) pueden mezclarse entre sí en cualquier proporción. Las mezclas de Portland y siderúrgicos o puzolánicos no presentan interés ninguno. Las mezclas de cal y Portland interesan ya que las cales aportan plasticidad y adherencia, mientras que el cemento aporta sus resistencias mecánicas. Las mezclas de Portland y naturales presentan la ventaja de un fraguado más rápido a consecuencia, eso sí, de mermar sus resistencias, pero presentan interés. Los cementos aluminosos y naturales (los naturales no liberan cal de hidratación) son compatibles, resultando modificada la hidratación del aluminoso.

    -Mezclas incompatibles: La mezcla de un Portland y un aluminoso, proporcionan un fraguado rápido si el porcentaje de aluminoso está entre 40 y 50%. Las expansiones, así como las contracciones, llegan a ser importantes. La mezcla de sobresulfatado y Portland dará un cemento expansivo por el alto contenido de sulfato cálcico, quedando muy disminuidas las resistencias mecánicas. También son incompatibles las mezclas de aluminoso y sobresulfatado, ya que no presentan propiedades interesantes.

    Tema 12: La Madera

    Anatomía de la madera:

    Es el material más importante de los del ramo vegetal, las maderas poseen una variadísima anatomía, pero no solo entre especies diferentes, sino incluso las partes de un mismo árbol (raíz, tronco y corteza especialmente) presentan diferente anatomía, pudiendo ser mayor la diferencia entre las distintas partes de un tronco que entre troncos diferentes.

    Para estudiar la estructura de un tronco es necesario hacer tres tipos de cortes: A testa, por un plano perpendicular al eje del tronco. Al corazón, por un plano incluido en el eje del tronco. Al hilo, por un plano paralelo al eje y una cierta distancia de dicho eje. Las secciones que originan estos cortes son : transversal, radial y tangencial respectivamente.

    Anatomía macroscópica: La médula ocupa el centro del tronco y está constituida por una masa blanda y esponjosa de tejido poroso, tiene un diámetro de 1 o 2 mm. que disminuye al envejecer el árbol. después viene el duramen, madera adulta, compacta y de coloración oscura, que forma el interior del tronco y aporta la mayor durabilidad y resistencia mecánica; es la parte aprovechable del material. Tras el viene la albura, la madera más reciente, tiene color claro y está debajo de la corteza, en ella, al igual que en el duramen se observan anillos concéntricos de crecimiento anual, su madera está saturada de savia y jugos alimenticios, es peligrosa porque tiene las mejores condiciones para sufrir alteraciones. El cámbium es un estrato de madera pálida en vías de formación que separa la albura de la corteza, constituye la base del crecimiento del tronco al desdoblarse sus células en dos, las de la parte interior madera y las exteriores líber, responsable del crecimiento en anchura. La corteza es una envoltura coriácea y reseca, lisa o rugosa que protege los vegetales de las agresiones externas, tiene una capa exterior (epidermis), y una interior que se prolonga del líber (corcho).

    Desde la médula surgen en dirección hacia la albura una serie de filamentos más o menos visibles llamados radios modulares, los cuales tienen la misión de repartir y almacenar los nutrientes de la savia descendente. Son más blandos que las capas internas, pero por su dirección radial sirven de trabazón al resto del tronco, hasta el punto de que la deformación radial es bastante menor que la tangencial.

    El árbol crece gracias a la función respiratoria y a la nutritiva. La respiratoria tiene lugar en las zonas verdes por medio de la función clorofílica, con absorción de CO2, liberación de oxígeno al aire y producción de alheido fórmico que se convierte en celulosa o almidón. La celulosa es la sustancia básica de la sustancia vegetal joven, se reviste por medio de la función nutritiva, de lignina. La función respiratoria es el movimiento y la formación de la materia vegetal, mientras que la nutritiva fija su crecimiento y desarrollo.

    Al examinar la sección transversal de un tronco observamos una serie de anillos, correspondientes cada uno a un periodo completo de humedad y sequía. La estación húmeda, una capa embrionaria del líber, se transforma en cámbium, en cambio que otra de este pasa a la albura y así sucesivamente. Cada anillo se divide en dos, la interna, blanda y pálida que corresponde a la época de lluvias (madera húmeda). Y la exterior, compacta, fina y más oscura, que corresponde a la estación seca (madera seca). En los climas templados, las secuencia clima cálido y clima lluvioso corresponde a un año, por lo que cada anillo corresponde a un año, y las maderas húmedas o secas reciben el nombre de maderas de invierno o verano.

    El aspecto de la madera al microscopio es más complicada que a simple vista. El árbol toma del agua y sales en soluciones muy diluidas que penetran por las raíces y ascienden hacia las hojas a través de los vasos contenidos en la albura, constituyendo la savia ascendente. El agua, al llegar a las hojas, se combina con el anhídrido carbónico de la atmósfera, formando alheido fórmico y desprendiendose oxígeno; el alheido se polimeriza y forma glucosa, descendiendo savia elaborada o descendente. Para desarrollar este ciclo las maderas disponen de unas células vasculares, que sirven de vehículo al agua, denominadas traqueales, de forma alargada en dirección paralela al eje del tronco, conducen savia bruta, aglutinándose en algunas maderas como las coníferas, las cuales actúan como células sostén, que sirven para proporcionar resistencia al tronco des éstas plantas.

    Las células de nutrición o reserva son las que almacenan la fécula que se consume en la etapa invernal. y constituyen radios modulares en todas las plantas.

    La humedad en la madera: La madera tiene tres tipos de agua: de constitución, que forma parte de la estructura de la madera y solo se elimina con el fuego. Libre, contenida en los vasos y el tejido leñoso. El agua de saturación o impregnación, contenida en la pared higroscópica de la célula.

    Cuando nos referimos a la humedad en la madera (%), queremos expresar la cantidad de agua de saturación y libre, se puede expresar en función de la madera húmeda, aunque lo normal es referirla al peso de la madera seca. Los contenidos de humedad varían enormemente, desde madera verde sumergida en agua (hasta + del 200%), o maderas verdes con sus paredes saturadas de agua que pueda superar el 100%, hasta los valores más inferiores de las maderas que van eliminando su humedad poco a poco. pardiendo de una madera verde, el material pasará por los siguientes estados:

    -Madera saturada, sin agua libre pero con los poros saturados, consigue saturar de las fibras. contiene el 30% de agua.

    -Madera semiseca, del 23 al 30% de humedad.

    -Madera comercialmente seca, del 18 al 23 % de humedad.

    -Madera secada al aire, del 13 al 18 % de humedad.

    -Madera desecada, con humedad menor al 13 %.

    -Madera anhídrida, totalmente seca, es decir, con un 0% de humedad.

    Estos porcentajes se refieren a la humedad media ya que el contenido de humedad de la madera no es uniforme. Mayor en el centro que en la superficie. El valor de la humedad superficial está condicionado por la temperatura del aire y su humedad relativa, ya que se alcanza un equilibrio entre la humedad circundante y la de la pieza, el cual recibe el nombre de higroscópico, y la humedad que en este estado se adquiere se denomina humedad límite. La humedad media se puede determinar pasando una probeta de madera antes y después de un secado a 100-110º, hasta un peso constante, viniendo dado el valor por el porcentaje que supone la cantidad perdida en el secado respecto al peso de la madera seca. Según sea el empleo de la madera se elige un grado de humedad límite, que será aproximadamente el correspondiente al las condiciones del medio en que se utiliza.

    También es importante que la humedad esté repartida en toda la pieza, cumpliendo esta condición si no supera el 3% la diferencia de humedad entre el exterior y el interior.

    El contenido de humedad fijado para los ensayos es de un 15%. La madera cambia de tamaño al cambiar la humedad, pero al ser un material anisótropo, no lo hace igual en sus tres direcciones. Pasando una madera verde al estado anhidro la contracción axial será pequeña, la radial de un 6% y la tangencial del 9 al 18%, el hinchamiento da valores similares. El punto de saturación coincide con el 30% de la humedad, para que las paredes hayan absorbido la mayor cantidad de agua que sean capaces, por tanto con ese grado de humedad la madera alcanza su mayor volumen, pues mayores cantidades se sitúan dentro de los vasos en forma de agua libre.

    Deformación de la madera con la humedad: Los efectos se clasifican en cuatro grupos:

    -Curvatura de canto, propensa a producirse en las piezas cortadas en la dirección radial.

    -Curvatura de la tabla, más extensible que la anterior y propensa a producirse en las piezas cortadas en dirección tangencial.

    -Acanaladura, producida siempre que se corta un tronco húmedo por cortes al hilo paralelos, y es más temido cuanto mayor es el espesor de las piezas resultantes.

    -Alabeo, es una curvatura múltiple, resultado de la combinación de las deformaciones anteriores en una misma pieza y se trata de una deformación volumétrica muy frecuente.

    El Pliego Oficial de Condiciones no acepta las maderas que sobrepasen una contracción del 0,1% en la dirección al hilo, del 6% en el corazón y del 20% en la periferia en dirección normal al hilo. En este pliego se recomienda la inmersión del material en una disolución saturada de ClNa durante ocho días para prevenir el juego excesivo.

    Propiedades de la madera: Las propiedades en dirección axial no son las mismas que en la radial ni la tangencial.

    -Propiedades físicas: Éstas están influenciadas por la humedad y la dirección de las fibras.

    -Peso específico: existen dos; el real que oscilará muy poco, y el aparente, que estará influenciado por la humedad.

    -Prop. térmicas: el coeficiente de dilatación es muy pequeño, además la dilatación se compensa con la pérdida de humedad por el calor. por otra parte, la conductividad térmica va en función del tipo de madera y aumenta con el peso específico, siendo mayor en la dirección axial aunque muy pequeña debido a que el aire en el interior de la madera hace da aislante térmico.

    -Prop. eléctricas: La madera seca es un buen aislante eléctrico, aunque su resistividad decrece con el aumento de temperatura, dependiendo de la especie, de su densidad aparente, y de la dirección, siendo de 2 a 4 veces mayor en la axial que en la transversal, y crece al aumentar el peso específico, es mayor en especies con resinas y aceites.

    -Durabilidad: La resistencia a organismos destructores depende de la presencia de antisépticos naturales o artificiales y de la ausencia de materias nutritivas para esos organismos. Las condiciones de la obra también influyen, la humedad, especialmente alternada con sequedad, ya que en agua dulce puede aguantar siglos. Otro factor es el contacto con el suelo, resistiendo bien empotradas en terrenos arcillosos, destruyéndose en terrenos arenosos y más aún en terrenos calizos.

    -Propiedades mecánicas: en ellas es donde mayor importancia tiene la anisotropía de la madera.

    -Dureza: La madera es en general un material blando, su dureza es proporcional al cuadrado de su densidad, , y disminuye con la humedad. Dentro de un mismo tipo de madera es mayor en el duramen que en la albura, y en la vieja que en la joven, así sobre superficies transversales que radiales o tangenciales, para los que no existe diferencia alguna.

    -Resistencia: la capacidad para el trabajo aumenta con la rectitud de las fibras y la compacidad, puede expresarse en función del grado de humedad. La máxima compresión se ofrece en la dirección de las fibras y disminuye al alejarse de ésta, hasta el punto de que es máxima en la dirección de las fibras y mínima en dirección perpendicular. En cuanto a tracción, presenta grandes valores, aunque se pierde en gran medida cuando se trata de una gran pieza formada por otra más pequeña, en general la resistencia a tracción es 2,5 veces mayor que a compresión. Los mejores resultados se obtienen en la dirección de las fibras, influyendo la humedad, en las obras debe evitarse que las maderas trabajen a tracción en dirección normal a las fibras. Por último la flexión es máxima si las fuerzas actuantes son normales a las fibras y mínimas cuando son en la misma dirección, siendo aún menor si la pieza contiene el corazón. En cuanto a cortadura y hendidura, si una pieza se somete a esfuerzos situados en el plano perpendicular al de los anillos de crecimiento se dice que trabaja a esfuerzos cortantes, en tanto que, si los esfuerzos son en un plano tangente trabajará a hendidura o desgarramiento. Las tensiones por rotura al esfuerzo son proporcionales a la dureza del material. La resistencia al choque no tiene gran interés, teniendo en cambio, el valor de la resistencia a flicción por choque o resilencia. El límite de fatiga se establece en !/3 de carga a rotura a flexión y 1/4 en caso de cambio de sentido. El módulo de elsticidad es mayor a tracción que a compresión, ya que el valor de deformación es mayor en el primer caso, aunque varía con la especie y procedencia de la madera, la humedad, la dirección y la permanencia de las cargas.

    Cotas de calidad de la madera: La cota de calidad puede ser específica (K) y estática (k), viniendo dadas por:

    K= g/100d(cuadrado) y k= g/100d. La primera establece una comparación entre maderas de diferentes especies y la segunda dentro de una misma especie.

    Defectos de la madera:

    -Nudos son los defectos producidos por quedar las ramas introducidas dentro del tronco debido a un crecimiento gradual de este, siendo redondo u ovalado. En la inserción de la rama al fuste se produce una desviación de los anillos de crecimiento anual rodeando el duramen, por lo cual en un corte al hilo aparecerá una sección parecida a la del corte a testa. el nudo en sí no es un defecto, ya que obedece al desarrollo del árbol y solo resulta peligroso si es saltadizo, principalmente si se somete dicha pieza a flexión. El número de nudos depende del número de ramas, siendo mayor en los árboles que crecen aislados que en los que crecen en la espesura. Clasificación de los nudos: cabeza de alfiler, (diámetro< 5mm), pequeños (5-15 mm.), normales (15-30mm.), gigantes (30-35mm.), redondos (diám. máximo<1,5 mínimo), ovalados ( máx entre 1,5-3 veces el mínimo), sanos (tan duros como la madera que los rodea y sin descomposición), enfermos( duros como la madera pero descompuestos alrededor), firmes (están fijos en la madera), flojos (Se mueve en su cavidad), Encajados (no han tenido un crecimiento homogéneo con los anillos), impermeables ( firmemente sujeto en una de sus caras y suelto en las demás), aislados (cuando las fibras rodean un nudos) y en racimo (cuando rodean varios).

    -Fibras torcidas o entrelazadas: Son unos defectos producidos por un crecimiento irregular de las fibras, pudiendo convertirse los anillos anuales en helicoides, debido a un crecimiento mayor en las fibras externas, lo cual, al verse formada por el desenvolvimiento del duramen, se enrosca y forma las fibras torcidas al compensar la diferencia de longitud. Si las fibras no crecen en la misma dirección se produce una desviación con el consiguiente entrerrizamiento y generando la fibra entrelazada, y por tanto el repelo al trabajarla. En cualquiera de los casos se podrá utilizar como madera de rollo, aunque presentará propensión a doblarse, por otra parte perderá parte de sus resistencias al quedar las fibras cortadas en varios sitios.

    -Crecimiento curvo: Es un defecto producido por un soplo de viento dominante, cuya importancia es proporcional a la curvatura del árbol, que impedirá obtener piezas al hilo de calidad y longitud. Por este defecto no pueden presentar maderas con una cara del fuste comprimida y otra extendida, lo que produce variaciones en sus diferentes cotas y con pocas garantías de control. Se denomina también excentricidad de corazón.

    -Doble altura: Se presenta cuando dentro del duramen se encuentra un anillo de albura, producido por causa del frío, que impida transformar la albura en duramen, este fenómeno se llama heladura anual o atronadura, que es muy grave debido a la poca estabilidad que ofrece la propia albura.

    -Entrecorteza: Consiste la intrusión de la corteza dentro del tronco, debido a la unión de una rama con el fuste, constituyendo una falta de continuidad con la disminución consiguiente de la resistencia. Se denomina entrecasco.

    -Lupias, verrugas y úlceras, son protuberancias producidas en la superficie de las ramas o en los troncos. Las lupias tienen forma regular y la superficie lisa, las verrugas la tienen irregular y con asperezas cónicas, las úlceras se provocan por acumulación de savia en las axilas de una rama, lo cual acaba por supurar si no se remedia mediante la poda de la rama.

    -Fendas: son grietas de mayor o menor longitud, que se producen longitudinalmente en el tronco y que son visibles al apear el árbol. De heladura (por frío intenso, muy estrechas, pueden llegar hasta la médula o cerrarse con el desarrollo del árbol). De desecación o merma (se presenta en la parte externa de los árboles apeados, producidos por un exposición excesiva al sol). De apeo (por el desgarramiento de las fibras al caer el árbol). De acebolladura o colaina ( son una serie de fendas, en general concéntricas, según los anillos de crecimiento, que se separan por frío o hielo). De cuadranura (o pata de gallina, parten de la médula hasta distancias variables, se encuentran en árboles viejos). De corazón partido ( las grietas afectan al duramen o a la albura).

    -Bolsas, manchas y vetas de resina: son cavidades llenas de resina y se diferencian en que las manchas son acumulaciones de forma irregular, las vetas quedan localizadas a lo largo de las fibras, en tanto que las bolsas son cavidades entre dos anillos de crecimiento.

    Tema 13: Preparación, destrucción y protección de la madera

    Preparación de la madera:

    -Explotación de especies forestales: la ciencia que se ocupa de la explotación de las especies forestales al objeto de obtener los mejores rendimientos se denomina silvicultura. Los árboles crecen en pajares de elevada altitud dando lugar a los montes, en terrenos de bajura o sotos. En el monte se encuentran preferiblemente árboles añejos y corpulentos de especies resinosas, por contra en los sotos se encuentran árboles frondosos en régimen de vivero de bosques, tanto uno como otro se denominan simples si contienen una sola especie o compuestos si pertenecen a dos o más especies.

    El monte y el soto pueden explotarse siguiendo tres técnicas diferentes.

    -Corta única: Apeo total de todos los árboles por cambio futuro o encomendando la futura repoblación a ejemplares cercanos cuyas semillas serán transportadas por el aire.

    -Cortas sucesivas: Es un sistema más racional que consiste en dividir el terreno en tantos años como necesite la especie referida para ser apeada, de modo cada año se plante y corte una sola sección , la cual estará lista para ser cortada cuando volvamos a llegar a ella.

    -Clareo: consiste en una tala típica de montes o sotos compuestos y consiste en talar los ejemplares adultos y conservar los jóvenes. Esto impide de antemano calcular la renta anual.

    -Apeo del árbol: La calidad de la madera varía enormemente con la ... que se verifique su corta, debiendo realizarse cuando la vida vegetativa está reducida al mínimo, es decir, en invierno.

    -Nomenclatura de la madera apeada: Troza es la parte del tronco apeado, limpia de ramas, obtenido mediante cortes normales a su eje, distinguiéndose la principal, corte entre la base y la primera rama gorda, y la secundaria que corresponde a la parte del tronco por encima de la principal.

    El rollo es el árbol apeado, limpio de ramas, que cuando ha sido descortezado se llama mondón.

    El cabio es el mondón de diámetro inferior a 18 cm. y 3,50 m de altitud mínima.

    El rollizo es un tronco de pequeñas dimensiones obtenido de una rama o de un tronco pequeño.

    Poste es un mondón recto y de fibra recta cuyo diámetro en la punta varía de 10 a 18 cm.

    El apeo de mina es un rollizo sin corteza con diámetro en la punta entre 8 y 18 cm. y longitud entre 2 y 3 m.

    -Tala de madera: El árbol puede apearse por medio de tres técnicas. Mediante hacha puede ser por uno o dos operarios, por uno "a peón", con hacha de fabriquero, consiste en dar al tronco una serie de cortes que reduzcan su sección y provoquen su inestabilidad y el abatimiento. Con dos operarios o "a despalme" se realiza con hachas de hachero con las que se realizan cortes de pico de flauta a ambos extremos del diámetro, con lo que se determina una charnela en el centro de éste, llevando por delante uno de los cortes a efecto de que caiga para un lado predeterminado y anular o disminuir los riesgos para la mano de obra.

    La tala con sierra puede hacerse con serruchos de corte curvo con dos mangos verticales, que manejan dos leñadores, infiriendo al árbol un solo corte por el lado opuesto al fijado para su abatimiento. Modernamente se utiliza la sierra mecánica o motosierra, utilizada por un solo operario de forma más rápida y perfecta que nigún otro de los procedimientos.

    El más rápido es mediante explosivos, aunque el elevado destrozo y el resentimiento de ejemplares vecinos por la onda expansiva hace que se desaconseje excepto para levantar los tochos o tocones (trozos de fuste y raíces que quedan en la tierra después de un apeo. para él se emplean pequeñas cargas explosivas.

    -Cubicación de la madera: La madera se vende por metros cúbicos, por lo que es preciso determinar el volumen del árbol, según convenio por medio de fórmulas.

    -Carga y transporte: El peso y volumen de los troncos apeados exigen disposiciones especiales para su manejo, carga y transporte. Los grandes fustes se pueden transportar por medio de tres rodillos de madera dura colocados en posición normal al eje. también con vehículos de ruedas, como carretas, carretones, rodeles y trinquillos. Si el monte está mucho más elevado que el aserradero, se pueden transportar por una ladea limpia de malezas y obstáculos, y alisada, mejor si está recubierta de tablones, formando verdaderos canales.

    Siempre que se disponga de corrientes de agua es más rentable el lanzamiento hidráulico, que consiste en transportarlos flotando por el agua, guiados por gancheros que desvían los fustes de los obstáculos que encuentran a su paso.

    -Labra de la madera: es el conjunto de procesos a los que es sometida la madera para su disposición en la construcción o carpintería, dependiendo su dificultad de la dureza, densidad, estructura, posición de las fibras...

    El procedimiento de labra se realizará de tres maneras diferentes según el producto final que se desee obtener.

    El hundimiento consiste en rasgar las piezas en las direcciones de las fibras con un hacha o con cuñas de hierro o madera dura que se incrustan mediante golpes y obteniendo la "madera de raja".

    Labra con hacha, tiene por objeto conseguir una figura paralelepipédica recta o un sólido ligeramente piramidal si el tronco es muy grande (esmodiado), obteniendo la madera de hielo, "a gema" si el canto es imperfecto, o "a canto vivo" si las aristas son perfectas y continuas. Para realizar esta operación es necesario el desroño, quitar una capa de 10 cm. de corteza. Luego, con una cuerda empapada en colorante, se fijan las líneas que sirven de aristas de la pieza labrada, esto se denomina linear o cordar.

    Labra con sierra: Al dividir una troza se obtienen mochos de sierra, cuyas dimensiones son más perfectas que a mano, a veces se deja la madera a media labra, con los cantos redondeados para la relabra. En estas operaciones se desprenden costeros, que son piezas con una cara plana y la otra con la forma natural del árbol.

    -Despiezo del tronco: son las operaciones que tienen como destino dividir una troza. El más elemental es escuadrarlo de modo que salga una pieza que aproveche lo más posible (madera enteriza), de los costeros se obtienen cuatro tablas, así como dividir el bloque en tablas. Le sigue el despiece común o en sandwich, que consiste en hacer cortes paralelos a una sección recta del mismo. El despiece de París consiste en obtener una pieza central gruesa y otras laterales de menores dimensiones.

    Por medio del despiece en cruz se logrará una pieza central gruesa y dos laterales de menores dimensiones, pudiendo obtener otras piezas radiales más pequeñas, o cuadradillos en las piezas de la esquina y otras prolongando el corte de las pequeñas.

    El despiece radial, permite obtener piezas cuyo borde es normal a los anillos del fuste, la cual es muy cara pues se desperdicia mucha madera y requiere mucha mano de obra. Otro es el alternado, por cortes en abanico o encontrados, consiste en cortar el tronco en dos planos diametrales perpendiculares a cada cuarto, a su vez en tablas, realizando cada corte en dirección perpendicular al anterior.

    -Escuadrías de la madera: Se conocen con este nombre las distintas formas y dimensiones de la sección recta de las piezas de madera y según éstas se denominan:

    -Tablas: Con espesores inferiores a pulgada y media y anchura de cuatro pulgadas como mínimo.

    -Tablones: Espesor de 2 a 5 pulgadas y ancho mínimo de 6

    -Tabloncillos: espesor de 2" y espesor superior a 4".

    -Viguetas y largueros: Espesor superior a pulgada y media y ancho inferior a 6 pulgadas.

    -Traviesas: piezas de forma muy diversa para apoyo de carriles.

    -Transformación de la madera: La creciente escasez de la madera de calidad, la necesidad de aligerar las cargas propias en la construcción para simplificar y abaratar la estructura sustentante, los modernos imperativos aislantes y de confort de la vivienda moderna, así como la revalorización de los enormes residuos madereros sin otra utilización que como combustible de baja calidad, han hecho al hombre buscar aplicaciones a dichos residuos. Para conseguir elementos de calidad adornada, es preciso someter a la madera a determinados tratamientos que mejoran algunas de las cualidades que son necesarias para su futuro empleo.

    -Laminación de la madera: trata de mejorar la estabilidad volumétrica sin alterar mucho su estructura fibrosa mediante cortes al hilo, dividiéndola en láminas de espesor comprendido entre 0.25 a 1 mm.

    -Compresión de la madera: se realiza con objeto de aumentar la compacidad de la madera para lograr mayor resistencia y estabilidad, sometiendo las piezas a compresiones en dirección normal a sus fibras, con lo que conseguimos disminuir el volumen de sus poros y acercar hasta igualar las densidades real y aparente, lo cual se alcanza cuando el volumen final sea alrededor de la quinta parte del primitivo, ya que habrán desaparecido los poros.

    -Metalización de la madera: Asignando a la estructura de la madera el papel de esqueleto y rellenando sus poros y traqueidas de productos metálicos o bakelita, logrando un aumento de la resistencia y la estabilidad volumétrica y a los agentes destructores (bióticos y abióticos), así como una perfecta incombustibilidad y mecanización.

    Destrucción de la madera: La madera, como los organismos vivos, sufre los efectos destructores del tiempo, dependiendo su durabilidad de sus dotes de vitalidad, adecuación al medio, época de apeo, acción de los hongos, bacterias o insectos, así como de la intemperie, agentes químicos y de los tratamientos para su conservación a que haya sido sometido.

    Dejando las dos primeras causas (vitalidad y adecuación) para la ingeniería forestal, vamos a ocuparnos de las causas que dependen de su destrucción en los dominios de la construcción: Las causas bióticas y abióticas.

    -Causas bióticas:

    -Pudriciones: Son enfermedades infecto-contagiosas de gravedad variable, según la viruela del germen y la defensa que ante él tenga el árbol. Los gérmenes pueden ser bacterias u hongos, aunque los primeros afectan poco a la pudrición, ya que intervienen a través de los hongos, pese a que algunas (bacterias) descomponen la celulosa, fermentándola y pudriendo la madera cuando los troncos no son de gran tamaño. Los hongos, por el contrario constituyen el grupo de agentes más peligrosos e importantes, ya que son vegetales sin clorofila de residuos e individuos ya muertos, (sobre todo los aprófitos xilófagos. Para llevar a efecto la pudrición se deben cumplir 4 condiciones. La primera es la de portar alimento suficiente para los hongos. La segunda es que debe existir aire, en tercer lugar, la madera debe contener humedad (20% al menos). Finalmente la temperatura ha de estar comprendida entre 2 y 40º.

    Las pudriciones pueden ser corrosivas y destructivas. La más importante de las corrosivas es la "seca", originada por hongos que disuelven y asimilan la lignina, por lo que dejan la celulosa disgregada y fofa, ésta se manifiesta tanto en árboles en pie como apeados y supone pérdidas de resistencia de hasta el 80% haciendo la madera prácticamente inservible. En cuanto a las pudriciones destructivas, existen dos; la cromógena, que convierte el material en una masa plástica rojiza y granujiente, es similar a la "negra" en su variedad de "caries", que destruye el corazón y el duramen de los árboles dejándolos huecos. La otra pudrición es la "lacrimante", producida por el hongo "casero o lepra de la madera", cuya infección, presentada en forma de puntos negros con ligera vellosidad, desprende un polvo amarillento que será utilizado para una rápida propagación, presentando la madera afectada una estructura de prismas yuxtapuestos fácilmente separables a mano.

    -Insectos xilófagos: Son gran cantidad de larvas, ninfas o adultos de especies de insectos que se alimentan de la celulosa de la madera, previa transformación de la misma en azúcar nutritiva por la acción simbiótica de las bacterias, hongos o protozoarios. En general ninguna madera es inmune a las agresiones de estos seres, pero se clasifican según su grado de atacabilidad. Muy atacables (aliso, haya...), atacables (nogal, roble...) y poco atacables (castaño).

    Para transformar la celulosa es necesaria la existencia de humedad para el desarrollo de los seres en simbiosis, la temperatura debe estar entre 0 y 45º. Los insectos más nocivos son: El "barrenillo" o carcoma, que perfora galerías con sus mandíbulas y las abandona al realizar la puesta de sus huevos, tiene predilección por las maderas viejas y secas. Otro insecto muy temible es la "termita", que se divide en castas, de las cuales se destina a la obrera a alimentar al resto de la colonia, para lo cual transforma la celulosa de las maderas, suele atacar en el sentido de las fibras y sus daños son terribles ante la dificultad que presenta su detección y su potencia destructiva.

    -Crustáceos y moluscos: Atacan a la madera por medio de sus pinzas o valvas, produciendo erosiones en las maderas que se encuentran sumergidas. Los más temidos son la "tebranta" y la "taraza", que perforan galerías en pontones, pilotes embarcaciones y diques, arruinándolos con el paso del tiempo.

    -Causas abióticas: Como el fuego, la intemperie y los agentes químicos, tambien se puede incluir el apeo del árbol, que aun no siendo un agente destructivo, es determinante en la destrucción del árbol según la época en que se realice.

    -Época de corte: La mejor es aquella en la que la circulación de savia se ve disminuida (del 15 de octubre al 15 de Enero en nuestros climas). Se mira tocando la madera con tintura de iodo, si contiene mucha savia se pone azul.

    -Intemperie: Al permanecer muchas jornadas al aire se produce una oxidación del carbono, y un envejecimiento acompañado del oscurecimiento de la pieza. no presenta pérdida de resistencias a menos que la pieza tenga un espesor muy pequeño. Las maderas sumergidas en agua dulce aguantan bien, lo mismo que en agua salada (en este caso se expone a moluscos y crustáceos), lo que resulta perjudicial es la sucesión de ciclos de humedad sequedad. EL calor es perjudicial aun sin llegar a los 130º (temperatura de destilación de la madera). El efecto hielo se manifiesta mediante grietas radiales, que además de servir de entrada a insectos y hongos, disminuyen su resistencia mecánica.

    -Fuego: La celulosa al arder se combina con el oxígeno del aire dando anhídrido carbónico y agua y dejando un pequeño residuo, éste fenómeno se verifica mientras el oxígeno sea abundante y la temperatura elevada. Si la combustión es incompleta, la celulosa se deshidrata y la madera se convierte en carbón vegetal. El leño seco es más combustible que el húmedo, si tiene la corteza arde mejor que sin ella, así como las maderas gruesas resisten más que las estrechas. Las situadas en horizontal sufren menos que las que se encuentran en posición vertical y se agravan más si la madera es rica en resina y grasas.

    -Agentes químicos: Las sustancias ácidas y las básicas atacan a la madera hidrolizando la celulosa o disolviendo la lignina, teniendo más peligro las bases. El hormigón fresco y las cales atacan a la madera pero sus consecuencias son leves.

    Protección de la madera:

    Para luchar contra las causas de la destrucción de la madera es necesario tomar medidas, como procesos de preparación, tratamientos de protección o curado. Ningún remedio confiere inmunidad a la madera, y un tratamiento determinado no puede ejercer efecto alguno en otro tipo de ataque.

    -Sistemas preventivos: Son tratamientos dedicados a la prevención de las enfermedades de la madera.

    -Apeo: Se debe realizar cuando su vida vegetativa es mínima, ya que la albura tiene poca savia y será menos posible el ataque de organismos vivos. Las resistencias mecánicas no presentan diferencia según la época de corte.

    -Desaviado: Consiste en eliminar la savia mediante la disolución de las materias albuminoideas con agua (lixiviación) o con vapor de agua (vaporización). El sentido de circulación del agua o vapor será de la raíz a la copa, siendo más completo el tratamiento de vapor, ya que el calor licúa y disuelve mejor la savia, el tratamiento debe realizarse inmediatamente después del apeo, ya que en ese momento la savia es todavía más líquida.

    -Secado: Consiste en eliminar todo el agua posible, la cual resta resistencias mecánicas a la madera aparte de ser una de las condiciones para que se produzca el ataque de los hongos y bacterias. El agua libre no determina alteraciones morfológicas ni volumétricas más que a partir de la completa ocupación de los poros, puesto que en ese momento (30% de humedad) se satura la célula vegetal. La estabilidad buena se logra con una humedad de alrededor de un 15%, momento en el que la madera se considera seca, pues si prosigue el secado, la madera corre peligro de agrietamiento y pérdida de cohesión. El secado es la etapa que más cuidados requiere en la transformación de la madera, ya que debe realizarse a un ritmo adecuado para que las diferencias de humedad entre el centro de la pieza y el exterior no supere el 3% ya que si se sobrepasa este valor aparecerán grietas externas cuando el secado se produce en condiciones de humedad escasa. Grietas internas por un secado rápido exterior con el desarrollo de las tensiones internas que sobrepasan el valor de cohesión de las fibras, se presentan si en aire de secado es muy caliente y muy seco. Si se secan las maderas a temperaturas elevadas se produce el hundimiento de las fibras por el aplastamiento de las células.

    El secado puede realizarse de forma natural o artificial, el natural consiste en dejar piezas descortezadas en cobertizos al aire desde su corte hasta la primavera, cuando se trasladan a almacenes donde se apilan aisladas del suelo, donde se favorece la circulación del aire. Esta desecación por simple evaporación desequilibra la presión interna del agua que tiende a ir al exterior hasta que el medio ambiente deja de absorber humedad, en cuyo caso la pieza queda estabilizada. La velocidad de secado cambia en función de la madera y el grado de desecación varía mucho de unas zonas a otras al estar influenciado por las condiciones climatológicas de la zona. Los inconvenientes son la lentitud del proceso, la carestía por la extensión del parque y la mano de obra, el contacto de unas piezas con otras infectadas y el indeterminado grado de secado.

    Otra variedad el secado "al humo", llamado también "oreo", que consiste en exponer al material al humo de la combustión lenta de la paja, corriendo el riesgo de incendio de la pila entera.

    Otra variedad es la de un proceso electroquímico, que consiste en sumergir el material en un baño de colofina (fluofosfato cálcico) y carbonato sódico y haciendo pasar unas corrientes eléctricas que tienden a cumular la savia en los extremos de la pieza.

    El secado "artificial" consiste en someter a la madera a una corriente de aire y grado higrométrico creciente que aceleran el proceso, pues el aire tiene mayor capacidad de saturación y el calor aumenta la tensión de vapor de agua de los poros, facilitando su expulsión. El sistema se debe regular de modo que el grado higrométrico del aire sea inferior a su capacidad de saturación, con lo que conseguimos reducir el tiempo de secado a unos días. Para lograr esto se emplean dos sistemas: Emplear el aire a temperatura constante y variar la humedad con neblina de agua, o utilizar el aire a temperatura y grado de humedad variable, de manera que el material entre en contacto, de manera progresiva, con aire cada vez más seco y caliente. El primer sistema es de regulación delicada y exige grandes volúmenes de agua, mientras que el segundo resulta más racional, seguro y económico, pues disponiendo el secadero de forma que el aire caliente y desecado penetre y circule en contracorriente con el material, conseguimos que vaya perdiendo calor y ganando humedad al atravesar partidas con más humedad, con lo que la madera entra en contacto con aire húmedo y poco caliente, presentando un secado gradual y anulando casi por completo las posibilidades de agrietamiento. Por último, existe un sistema de secado por radiaciones infrarrojas, con lo que se logra un secado uniforme, solo tiene aplicación para piezas de pequeño tamaño y es muy costoso. Este y el de alta frecuencia quedarán para secar piezas delicadas y caras.

    -Envejecimiento artificial: Consiste en acelerar artificialmente la transformación de los componentes de la madera para lograr en poco tiempo la estabilidad de las maderas antiguas, se consigue por tratamiento en autoclave de un fijativo (formol) y ácido acético, o por electrólisis, usando como electrolito disoluciones de sales magnésicas y placas de plomo como electrodos.

    -Tratamientos superficiales: consisten en recubrir el material de una película impermeabilizante y lo aísle de los agentes atmosféricos. La carbonización consiste en quemar con un soplete la superficie para matar los organismos nocivos, la profundidad es muy escasa y debe terminarse con un revestimiento de yeso, betún o alquitrán. El pintado es otro tratamiento de corta duración, que por su bajo coste puede repetirse cuando su efecto haya desaparecido. Ha de realizarse cuando el material esté seco, consiste en recubrir la madera con una película; los materiales suelen ser aceites secantes de linaza, resinas y lacas en forma de barnices, betunes, alquitranes, carbolíneo (alquitrán de hulla clorado). Por último el revestimiento de la madera con clavos de cabeza grande, que se oxidan y sirven de protección contra moluscos y crustáceos a las maderas sumergidas.

    -Tratamiento por inmersión: Consiste en sumergir la madera en un baño antiséptico, como la cresota, con lo que se obtienen penetraciones de entre 3 y 15 mm. pudiéndose llegar a los 30 mm. con madera desaviada. Para asegurar una buena penetración debemos calentar el baño. Las capas que se originan tienen idénticas propiedades que los tratamientos superficiales pero más efectivas debido a su mayor espesor.

    -Tratamiento por inyección: Tiene mayor eficacia que los anteriores, pues se fuerza al líquido a entrar y se consigue una mayor superficie de protección. En maderas verdes con corteza (Boucherie), se inyecta sulfato de cobre por la base del tronco, al descender por él empuja la savia, que cae por la base menor, acabando cuando la concentración sea de 2/3 de conservante. Con madera descortezada se recubre el tronco exteriormente con fluoruro sódico, y productos coloidales, de lo que el árbol toma compuestos salinos y aporta savia a la pasta para equilibrar las concentraciones.

    En maderas secas, sin corteza y con el aserrado y taladrado realizado existen dos procedimientos. En Burnett y Bethel, se produce en el autoclave el vacío, se llena de cloruro de cinc (en el primero) y aceite de cresota (segundo) el depósito y se somete a presiones de 7 atmósferas, llenándose los huecos vacíos. En el procedimiento Ruping se invierte el orden, primero presión y luego se sumerge la pieza.

    -Tratamiento contra el fuego: La madera arde pero no es inflamable aunque por el calor desprenda gases inflamables, que arden y destruyen la madera. No se puede hacer incombustible la madera, pero sí retardar la combustión recubriendo su superficie con una capa aislante, o tratando la superficie con productos que fundan a temperaturas inferiores a la de combustión de la madera, formando capas vidriadas de protección.

    -Sistemas curativos: Muchos de los sistemas preventivos sirven como curativos, citaremos las enfermedades y las curas.

    -Pudriciones y mohos: Corrientes de aire a 100º, carbonización, vaporización y lavado con clorhídrico diluido y pintando después con carbolíneo.

    -Carcoma: Se inyectan las galerías de petróleo, agua, xilol, fenol... o rellenan con carburo de cal y agua, tapando el orificio externo para que se asfixien los parásitos con el acetileno producido.

    -Termitas: Se debe evitar la comunicación directa entre el terreno y el maderamen del edificio mediante planchas metálicas o juntas de hormigón, desecar los sótanos para evitar la proliferación y pulverizar el termitero y alrededores con fluosilicato sódico o impregnar el terreno con disoluciones de arsénico al 10%. La lucha antitermita se basa en que necesita mucha agua para transformar la celulosa, por lo que el aislamiento y desecado son eficaces pero deben encomendarse a especialistas pues la lucha es muy complicada.

    -Crustáceos y moluscos: Rellenando las galerías con So4 Cu en polvo, recubriendo con clavos, tubos de alfarería o gunita armada la superficie.

    -Contra el fuego: Cepillar para eliminar lo quemado, redondear las aristas e impregnar con pintar con pinturas al silicato potásico, sulfato, fosfato o borato amónico; también con lechada de cal a presión y recubriendo con planchas de fibrocemento de 8 mm. de espesor.

    Tema 14: Materiales de origen vegetal

    -Corcho: Es el material extraído de la corteza del alcornoque (quercus suber y occidentalis). Éste árbol es una cupulífera, de hoja perenne, verde y dentada de escaso porte, de tronco rechoncho de 1m. de diámetro, vida de 100 a 500 años y crecimiento lento. Su corteza consta de epidermis y corcho, éste tiene tal grosor que permite su retirada en planchas cada 10 años a partir de los 25, por medio de incisiones verticales y horizontales en los meses de verano, el primero, de inferior calidad es el bornizo o virgen, tras él, mejorando la calidad el segundero, fino o de reproducción. Su peso específico es muy bajo (0.17-0.25 Kg/dm3), por lo que su flotabilidad es extraordinaria. Su elasticidad es muy acusada, si sometemos a un corcho a compresión de 100 Kg./cm2 se reduce hasta un 10% sin desgarrarse ni romperse, recuperando el 98% de su altura primitiva al cesar la presión. Su impermeabilidad es absoluta incluso a elevadas presiones, solo se abren paso a través de él los líquidos que le atacan. Su coeficiente de adherencia es elevado incluso engrasado o húmedo y su capacidad de aislamiento acústico y térmico es elevada, su estabilidad química y su durabilidad son considerables ya que solo es atacable por ácidos minerales y bases alcalinas enérgicas. El corcho recién arrancado se somete a desecación el aire una semana, cociéndolo después para facilitar el aplanado y empaquetado en fardos para ir a la factoría, donde se le somete a vapor de agua para ablandar, se le esteriliza y esponja, quedando en disposición de ser manipulado según su uso posterior.

    Se usa para fabricar tapones y tapones de coronas. En pavimentos se emplean los tableros blindados, que son tableros negros a los que se les añade gelatinas, colas o adhesivos plásticos para dotarlos de resistencia y dureza, resultando un excelente pavimento insonoro. Extendiendo sobre un tejido de yute, lona o arpillera una mezcla de aceite de linaza y granalla de corcho se obtiene el linóleo, de gran durabilidad e insignificante desgaste por rozamiento. Como aislamiento constituye su mejor aprovechamiento en la construcción, los tableros negros, fabricados a partir de desperdicios de corcho molturados y prensados en moldes con vapor a 300ª durante 5 horas, luego se expande en planchas de 98 x 46 cm. y de espesor variable hasta 4 pulgadas. Se emplean en la industria frigorífica al evitar la condensación y el goteo. También como aislante vibratorio y fónico y de tuberías. Se construyen juntas para motores, flotadores navales, embalaje...

    -Paja: Se utiliza la de trigo (sobre todo al ser más larga y rígida) y centeno, en techumbres y bloques, los bloques se obtienen por prensado y empacado con alambres de acero para rellenar vanos en estructuras o como aislantes. No se conservan en ambiente húmedo.

    -Cañas: La caña común abunda en lugares pantanosos y húmedos, es un material barato, ligero, impermeable, estable de volumen e imputrescible. Su empleo es en cubiertas, enrejados y cañizos. Las cubiertas son similares a las de paja, pero más caras al necesitar mano de obra más especializada, pero son más duraderas. Los enrejados se obtienen con caña recta e igual tejida en cuadrícula rómbica, con cuerda o alambre galvanizado. El cañizo son cañas solidarizadas con alambre y se utilizan para confeccionar suelos rasos.

    -Cuerdas: Se obtienen por torsión o trenzado de hilos o fibras de lino, cáñamo, esparto, yute o abacá, destinado a soportar esfuerzos de tracción, rozamiento y doblado. Los tallos vegetales se someten a un enriado con agua corriente y se mantienen durante una semana, tras la cual se secan al sol o en estufas, procediendo a un batido con mazos especiales que elimina la vaina de la fibra. A partir de hilo las cuerdas se confeccionan por medio del pleitado (trenza de dos o más fibras con lo que se consigue una cuerda plana de sección parecida al rectángulo, muy resistente pero poco flexible) o del colchado, que consiste en la torsión, fijando uno de los extremos y haciendo girar el opuesto, con lo que al cesar la rotación y dejar en libertad se enroscan y dan lugar a un hilo llamado filástica si consta de dos fibras (1ª torsión), bramante (2ª torsión, unión de 2 o 3 filásticas), cabo, que resulta de tres cordones retorcidos (3ª torsión) y calabrote, formado por tres cabos (4ª torsión). Las más empleadas en construcción son las de cáñamo y esparto, pudiendo ser blancas, sin recubrimiento, o embreados, protegidos contra la humedad.

    -Papel, cartulina y cartón: El papel es una hoja artificial delgada, plana, flexible y plegable constituida por un aglomerado de celulosa con la adición de materiales aglomerantes. La cartulina y el cartón son el resultado de la superposición de hojas de papel, fuertemente encoladas y comprimidas, dependiendo su nombre del espesor obtenido: Papel (espesor < 0.25 mm.), Cartulina (entre 0.25 y 0.50 mm.) y cartón (superior a 0.50 mm.). Existen numerosos tipos de papel, enumeraremos los empleados en dibujo, construcción y decoración: De barba, de calco, de cebolla, de fieltro, fotográfico, secante, kraft, pergamino, tela, pintado, vegetal, etc. Los cartones se emplean en construcción recubiertos de materiales entre los que destacan: el alquitranado (grueso y recubierto de alquitrán y arena fina que lo hace impermeable y da cuerpo), el barnizado (recubierto de barnices o pinturas), El pegamoid (impregnado de materiales plásticos que le confieren impermeabilidad y rigidez), el cartón cuero (imprimado, endurecido y entonado), y el cartón piedra ( embebido de emulsiones de gelatina o de aceites vegetales que le hacen duro, rígido y le dan multitud de aplicaciones).

    -Tejidos: se obtienen por entrelazamiento de dos series paralelas de hilos que se cortan, en general, ortogonalmente, denominándose urdimbre a la serie longitudinal y trama a la transversal, en general más corta. Los procedimientos de entrelazar los hilos se denominan armaduras, que pueden se simples con una sola urdimbre y trama, o compuestas de dos o más (tejidos de dos caras y dos telas) y especiales, como el terciopelo, las gasas, el tul y la red)

    -Fieltros: fabricados a partir de fibras de lana sometidas a la acción de prensas potentes, que dan por resultado una masa elástica, comprensible y dócil, cuyas propiedades recuerdan algo a las del corcho. Este material es impermeable, resiste las inclemencias atmosféricas y puede sufrir tensiones considerables en periodo elástico sin grietas, desgarros ni desintegraciones. Los fieltros se emplean en construcción para aislamiento térmico, fónico o higrométrico, siendo un gran amortiguador de vibraciones o aprestado fuertemente con resinas sintéticas y comprimido da lugar al fieltro de hierro, capaz de resistir esfuerzos por compresión de hasta 1500 Kg/cm2.