INSTITUTO TECNOLOGICO DE BOCA DEL RIO

NOMBRE DEL ALUMNO: BARBARA MAGALY GUZMAN GAMBOA

NOMBRE DEL MAESTRO: ALFONSO AGUIRRE BELTRAN AVENDAÑO

MATERIA: MATERIALES Y PROC. CONSTR.

CARRERA: ING. CIVIL

GRUPO Y GRADO: 2 “A”

PIEDRAS NATURALES

La palabra piedra (del griego πέτρα, "piedra") se usa en el lenguaje común y también en cantería, arquitectura e ingeniería para hacer referencia a cualquier material de origen natural caracterizado por una elevada consistencia.

Como materia prima, la piedra se extrae generalmente de canteras, explotaciones mineras a cielo abierto. La cantería es uno de los oficios de más antigua tradición. La piedra es tallada por los maestros tallistas.

La piedra es el material que mejor se conserva y más conocido de los que sirvieron para producir las primeras herramientas, durante el paleolítico, conocidas como industria lítica, aunque hay razones para suponer que a la vez se usaron materiales de peor conservación, como la madera, el hueso o las fibras vegetales.

Los geólogos utilizan el término roca para referirse a estos materiales, aunque el concepto comprende también materiales de poca dureza, como en el caso de las rocas arcillosas. Es importante destacar que el término piedra no tiene ningún significado en el lenguaje de la geología, siendo la negativa a usarlo casi un signo de identidad profesional.

El mismo material puede recibir distinto nombre en tanto que roca y en tanto que piedra. Así, por ejemplo, en España los canteros han llamado tradicionalmente piedra berroqueña a lo que los geólogos llaman granito.

En arquitectura, se llama piedra al cuerpo duro que se cría en la tierra y que sirve para labrar las paredes de los edificios.

Se pueden distinguir los siguientes tipos de piedras naturales:

Sillares. Piedras que se sacan de las cantera, labradas con paramentos planos y a escuadra unos con otros, utilizándose en los muros de fábrica de piedra según distintos aparejos. La cara del sillar que queda en un plano horizontal se denomina lecho, las que quedan en un plano vertical soga, la de mayor dimensión, y tizón, la de menor tamaño.
Sillarejo. La piedra de menor tamaño que los sillares, procedentes también de cantera y labrada así mismo con paramentos planos y a escuadra. El término de sillarejo se aplica principalmente a las piedras que, a diferencia de los sillares, pueden manejarse con una sola mano. Sin embargo, es también frecuente denominar sillarejo, con independencia de su tamaño, a las piedras labradas con paramentos planos y a escuadra, pero utilizadas en fábricas de piedra aunque no tengan todas las mismas dimensiones.
Piedra de mampostería. Toda piedra de cantera informe que no puede escuadrarse y se gasta en las fábricas con puchada de mezcla y a rebote de porrillo. También se llama piedra de mampostería a otra que no es de cantera y se saca de los ríos y se halla en la superficie de la tierra.
Piedra granigorda. La que tiene el grado gordo.
Piedra maciza. La que no tiene defecto alguno.
Piedra perdida. La cantidad de piedras que se ponen en los cimientos en algunos casos sin trabazón ni cal que las unan.
Piedra piconada. La que solo está labrada con el pico.
Piedra tosca. La que está sin labrar.^[

PIEDRAS ARTIFICIALES.

Se denomina como piedras artificiales a conglomerados o materiales obtenidos mediante mezclas de áridos o

Tierras con agua y un conglomerante, endurecidos posteriormente por procesos físico−químicos.

Conglomerantes.

Los principales conglomerantes son: el barro, la cal, el yeso y el cemento; considerándose tres formas básicas:

· Pastas, formadas por el conglomerante con agua.

· Morteros, aglomerante con agua y árido fino, a lo que se añade aditivos.

· Hormigones, aglomerante con agua, árido fino, árido grueso y aditivos

Los áridos son productos pétreos clasificados como rocas incoherentes. Pueden ser silíceos, pétreos u orgánicos. Según su tamaño se clasifican en: áridos finos, arenas; y gruesos, gravas.

El agua a emplear será, preferiblemente, agua dulce y potable se emplearán aguas dulces y potables, aunque también pueden utilizarse aguas marinas, salvo que las piezas a obtener tengan armaduras metálicas.

Los aditivos. Son sustancias que se añaden a los morteros y hormigones para regular los procesos de fraguado y endurecimiento o dotarlos de determinadas características adicionales.

Tipos de conglomerantes.

El barro. Es el conglomerante más antiguo. Es un material deleznable y de escasa resistencia a la acción de los agentes atmosféricos, que se endurece por evaporación del agua que contiene. Para fabricarlo deben utilizarse arcillas magras que evitan el cuarteado. Asimismo se le añade paja, pelo de animal y espículas de los pinos para darle resistencia.

El barro se manejaba como adobe o en forma de tapial.

El adobe es un ladrillo de barro sin cocer, al que se añaden paja, brezo, escorias que se moldea y se seca después bajo un cobertizo. Sus dimensiones suelen ser de unos 15x15cm.

También suele utilizarse el barro para tapialeras y muros exteriores, para lo que se emplean tableados de madera con una separación mínima de unos 40cm de espesor, que se rellenan de tongadas apisonadas.

El yeso. Es un conglomerante que se obtiene por cocción del yeso natural o aljez, sulfato cálcico hidratado con dos moléculas de agua. Calentado en torno a los 110−180º C, obtenemos yeso de construcción. Si elevamos la temperatura hasta los 300º C pierde la totalidad del agua y se convierte en anhidrita, yeso muerto.

A los 1000º C obtenemos yeso hidráulico, que es capaz de fraguar debajo del agua.

Para fabricarlo hay que proceder a la trituración de la roca, la cocción, la molienda y el ensacado. Los yesos obtenidos pueden ser: yeso negro, oscuro; yeso blanco; y escayola.

El yeso no puede ser utilizado en exteriores, debe ser protegido incluso en interiores. Es un excelente protector contra el fuego, se puede teñir con pigmentos y entra a formar parte del cemento, hasta un 4%.

Los revestimientos de yeso se efectúan normalmente sobre paramentos verticales y techos, que a veces se refuerzan intercalando mallas de fibra de vidrio o de plástico en la pasta. Pueden ser:

· Guarnecido, de yeso negro; normalmente con dos volúmenes de yeso y uno de arena.

· Enlucido, revestimiento de yeso blanco fino, sólo con agua; suele darse sobre el guarnecido.

Estucos, revestimientos fabricados con yeso cocido a baja temperatura y agua de cola. Son duros y lavables, admitiendo el pulido y el abrillantado. Hay también estucos de cal.

Cartón yeso, fabricado con un núcleo de yeso entre dos cartones o papeles fuertes para cielos rasos y tabiques. Se puede aserrar, clavar, colgar Los falsos techos. Se realizan básicamente con escayola, pudiendo quedar adosados al cielo raso o colgado para ocultar instalaciones, es decir, con perfilaría vista u oculta.

La cal. Es un conglomerante pulverulento, obtenido a partir del carbonato cálcico. Al ser calentado a 900º C, se obtiene cal viva, que para ser utilizada es preciso apagar con agua; se consigue así cal apagada, blanca y pulverizable, que en presencia del aire se endurece a los seis meses.

Se utiliza en forma de mortero (cal + arena + agua), o como morteros bastardos o mixtos (cal + cemento + arena + agua), revestimientos de paramentos verticales de fachadas y para la realización de revocos (a la tirolesa, martillina, esgrafiado e imitación del ladrillo).

El cemento. Es la base de los morteros y hormigones. Se fabrica por cocción de caliza, arcilla y un 4% de yeso. Posteriormente se muele y se mete en un horno a unos 1500º C. El producto obtenido se llama clinker.

Existen varios tipos, pero el más utilizado es el cemento Portland, normal, gris, blanco o coloreado. También hay variantes de este cemento, añadiéndosele escorias, cenizas volantes, o puzolanas y Portland de altos hornos.

Morteros y aplicaciones.

El mortero. Es una mezcla obtenida a base de un aglomerante, un árido fino y agua.

La dosificación de un mortero es la cantidad que se establece para cada uno de sus componentes. Por ejem: Un mortero de dosificación 1: 3 significa una parte de cemento y tres de arena. Si tenemos uno de dosificación

2:1:3, significaría dos partes de cal, una de cemento y tres de arena.

La cantidad de agua que se utilizará será del 16% (consistencia seca); 20% (consistencia plástica); 24% (consistencia fluida). La cantidad de sustancias sólidas disueltas debe ser inferior a 15g/l, la cantidad de sulfatos, inferior a 1g/l y la de sustancias solubles en éter, orgánicas, inferior a 15g/l. Además debe haber una ausencia total de hidratos de carbono.

Áridos. Son productos pétreos que se recogen en los yacimientos o bien se obtienen mediante machaqueo.

Para su uso los áridos deben estar limpios de arcillas, limos y materias orgánicas.

Existen varios tipos:

· Arena de río. Es la de mejor calidad, con granos redondos y sueltos.

· Arena de mina. Sacada directamente de la mina

· Arena de playa. Es preciso lavarla muy bien para quitarle la sal.

· Arena de miga. Contiene arcilla. Cuanta más redonda sea la forma del árido, mejor se mezclará con el mortero.

Según su grosor, los áridos se dividen en: áridos finos. Con partículas entre 2'5 y 5mm.

Áridos gruesos. Garbancillo, con granos entre 7 y 15mm; gravilla, con granos entre 15 y 35mm; y grava, con granos mayores de 35mm.

Aplicaciones

Piedra artificial. Se denomina así a todos los elementos realizados con morteros (cemento gris o blanco, arena de calizas y mármol machacado). Las piezas suelen realizarse en taller mediante moldeo, y una vez secas, pueden labrarse y pulirse.

Pueden fabricarse peldaños de escalera, fregaderos, vierteaguas, jardineras Asimismo se fabrican pavimentos, como el terrazo, el de mejor calidad, obtenido con cemento blanco o Portland y arenilla de mármol de diferentes colores. Puede ser en piezas o in situ, continuo.

Fibrocemento. Es un conglomerante ligero, mezcla de un mortero de cemento Portland con fibra de amianto; actualmente, el amianto se sustituye por celulosa. Se utiliza en placas onduladas de 2mm de espesor, para cubiertas. Es un material impermeable y no inflamable.

Baldosas hidráulicas. Son conglomerados planos, con espesores de 30 a 35mm de espesor, formados por tres capas: la exterior, constituida por mortero, cemento y arena fina de mármol; la intermedia o capa secante, formada por mortero muy seco o cemento; y la inferior, constituida por mortero de cemento y arena gruesa. Se fabrican con la capa exterior fina y coloreada, para pavimentación interior; y en losetas para solados exteriores.

CEMENTANTES

Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente;
de origen porcelanico: la porcelana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.
Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

El cemento portland

Artículo principal: cemento portland

El tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto es el cemento portland.
Producto que se obtiene por la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica.
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.

Normativa

La calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150. En Europa debe estar de acuerdo con la norma EN 197-1. En España los cementos vienen regulados por la Instrucción para recepción de cementos RC-08, aprobados por el Real Decreto 956/2008 de 6 de junio.

Cementos portland especiales

Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero que tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

Portland férrico

El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe₂O₃, una menor presencia de 3CaOAl₂O₃ cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcáreo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO₂, cuya hidratación produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)₂). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas agresivas.

Cementos blancos

Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe₂O₃. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro al cemento férrico. La reducción del Fe₂O₃ es compensada con el agregado de fluorita (CaF₂) y de criolita (Na₃AlF₆), necesarios en la fase de fabricación en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;también llamado pavi) se le suele añadir una adición extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I

Cementos de mezclas

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.
Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.
La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:

55-70% de clinker Portland
30-45% de puzolana
2-4% de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)₂), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl₂O₃ está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.
Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

Cemento siderúrgico

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH^-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolanico, el cemento siderúrgico también tiene buena resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.
Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rápido

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C).^[¹^] Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de inciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

Cemento aluminoso

Artículos principales: cemento aluminoso y aluminosis

El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe₂O₃), óxido de titanio (TiO₂) y óxido de silicio (SiO₂). Adicionalmente se agrega calcáreo o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600 °C y se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.
El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:

35-40% óxido de calcio
40-50% óxido de aluminio
5% óxido de silicio
5-10% óxido de hierro
1% óxido de titanio

Por lo que se refiere a sus reales componentes se tiene:

60-70% CaOAl₂O₃
10-15% 2CaOSiO₂
4CaOAl₂O₃Fe₂O₃
2CaOAl₂O₃SiO₂

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl₂O₃SiO₂) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

Reacciones de hidratación

CaOAl₂O₃+10H₂O → CaOAl₂O₃10H₂O (cristales hexagonales)
2(CaOAl₂O₃)+11H₂O → 2CaOAl₂O₃8H₂O + Al(OH)₃ (cristales + gel)
2(2CaOSiO₂)+ (x+1)H₂O → 3CaO2SiO₂xH₂O + Ca(0H)₂ (cristales + gel)
Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)₂, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)₃, que en este caso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.
El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30 °C, por lo tanto en climas fríos. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl₂O₃6H₂O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)₃, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar fisuras.

Proceso de fabricación del cemento Portland.

Propiedades generales del cemento

Buena resistencia al ataque químico.
Resistencia a temperaturas elevada. Refractario.
Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna.
Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad.
Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Está prohibido el uso de cemento aluminoso en hormigón pretensado. La vida útil de las estructuras de hormigón armado es más corta.
El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.
El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la resistencia máxima sino, el valor residual, después de la conversión, y no será mayor de 40 N/mm2.
Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH más bajo).

Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio

Fraguado: Normal 2-3 horas.
Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia.
Estabilidad de volumen: No expansivo.
Calor de hidratación: muy exotérmico.

Aplicaciones

El cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para:

Hormigón refractario.
Reparaciones rápidas de urgencia.
Basamentos y bancadas de carácter temporal.

Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en:

Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa o hormigón no estructural.
Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa.
Hormigón proyectado.

No resulta nada indicado para:

Hormigón armado estructural.
Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)

Es prohibido para:

Hormigón pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio

Alcantarillados.
Zonas de vertidos industriales.
Depuradoras.
Terrenos sulfatados.
Ambientes marinos.
Como mortero de unión en construcciones refractarias.

VIDRIO

El vidrio cuenta con numerosas aplicaciones en la actualidad. Las botellas de PVC o PET no tienen la misma apariencia de frescura propia del vidrio, por lo que se han buscado diferentes presentaciones como la apariencia de marmoleado, ponerle asas, o adaptador especial de verde, lo cual da sensación de comodidad o utilidad. También da la impresión de que el envase está más lleno, como en el caso de las mermeladas.

Estado vítreo

Tradicionalmente se ha considerado que la materia podía presentarse bajo tres formas: la sólida, la líquida y la gaseosa. Nuevos medios de investigación de su estructura íntima -particularmente durante el siglo XX- han puesto al descubierto otras formas o estados en los que la materia puede presentarse. Por ejemplo el estado meso morfo (una forma líquida con sus fases esmécticas, nemáticas y col estéricas), el estado de plasma (o estado plasmático, propio de gases ionizados a muy altas temperaturas) o el estado vítreo, entre otros. Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo, al igual que los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos, transparentes a la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura interna a través de medios como la difracción de rayos X, da lugar a bandas de difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscosidad va disminuyendo paulatinamente –como la mayor parte de los líquidos- hasta alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición entre el estado sólido y el líquido o "punto de fusión".
Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido subenfriado o líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del estado vítreo como un estado metastable al que una energía de activación suficiente de sus partículas debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido cristalino.

En apoyo de esta hipótesis se aduce el hecho experimental de que, calentado un cuerpo en estado vítreo hasta obtener un comportamiento claramente líquido (a una temperatura suficientemente elevada para que su viscosidad sea inferior a los 500 poises, por ejemplo), si se enfría lenta y cuidadosamente, aportándole a la vez la energía de activación necesaria para la formación de los primeros corpúsculos sólidos (siembra de micro cristales, presencia de superficies activadoras, catalizadores de enucleación, etc.) suele solidificarse dando lugar a la formación de conjuntos de verdaderos cristales sólidos.

Todo parece indicar que los cuerpos en estado vítreo no presentan una ordenación interna determinada, como ocurre con los sólidos cristalinos. Sin embargo en muchos casos se observa un desorden ordenado, es decir, la presencia de grupos ordenados que se distribuyen en el espacio de manera total o parcialmente aleatoria.
Esto ha conducido a diferentes investigadores a plantear diversas teorías sobre la estructura interna del estado vítreo, tanto de tipo geométrico, basadas tanto en las teorías atómicas como en las de tipo energético.

Según la teoría atómica geométrica, en la sílice sólida cristalizada el átomo de silicio se halla rodeado de cuatro átomos de oxígeno situados en los vértices de un tetraedro cada uno de los cuales le une a los átomos de silicio vecinos. Una vista en planta de este ordenamiento se esquematiza en la figura 1, en la que el cuarto oxígeno estaría encima del plano de la página. Cuando este sílice pasa al estado vítreo, la ordenación tetraédrica se sigue manteniendo a nivel individual de cada átomo de silicio, aunque los enlaces entre átomos de oxígeno y silicio se realizan en un aparente desorden, que sin embargo mantiene una organización unitaria inicial (véase la figura 2).

No obstante, ninguna de estas teorías es suficiente para explicar el comportamiento completo de los cuerpos vítreos aunque pueden servir para responder, en casos concretos y bien determinados, a algunas de las preguntas que se plantean.
Las sustancias susceptibles de presentar un estado vítreo pueden ser tanto de naturaleza inorgánica como orgánica, entre otras:

Elementos químicos: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.
Óxidos: SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, y algunas de sus combinaciones.
Compuestos: As₂S₃, GeSe₂, P₂S₃, BeF₂, PbCl₂, AgI, Ca(NO₃)₂.
Siliconas (sustancias consideradas como semiorgánicas)
Polímeros orgánicos: tales como glicoles, azúcares, poliamidas, poliestirenos o polietilenos, etc.

Vidrios comunes

Sílice vítrea

Se denomina sílice a un óxido de silicio de fórmula química SiO₂. Se presenta en estado sólido cristalino bajo diferentes formas enanciotrópicas. Las más conocidas son el cuarzo (la más frecuente y estable a temperatura ambiente), la cristobalita y las tridimitas. Además de estas formas, se han llegado a identificar hasta veintidós fases diferentes, cada una de ellas estable a partir de una temperatura perfectamente determinada.
Cuando se calienta el cuarzo lentamente, este va pasando por distintas formas enanciotrópicas hasta alcanzar su punto de fusión a 1.723 °C. A esta temperatura se obtiene un líquido incoloro y muy viscoso que si se enfría con relativa rapidez, se convierte en una sustancia de naturaleza vítrea a la que se suele denominar vidrio de cuarzo.
Este vidrio de cuarzo presenta un conjunto de propiedades de gran utilidad y de aplicación en múltiples disciplinas: en la investigación científica, tecnológica, en la vida doméstica y en general en todo tipo de industria. Se destacan como más relevantes las siguientes:

1.-Gran resistencia al ataque por agentes químicos, por lo que es muy utilizado como material de laboratorio. Sólo es atacado, de manera importante a temperatura ambiente, por el ácido fluorhídrico en sus diferentes formas (gaseosa o disolución). A temperaturas superiores a 800 °C reacciona a velocidades apreciables con sales alcalinas o alcalinotérreas, en particular con sales sódicas, tales como el carbonato o el sulfato sódicos.

2.-Si bien su densidad a temperatura ambiente es relativamente alta (2,2 g/cm³) su coeficiente de dilatación lineal medio a temperaturas inferiores a los 1.000 °C es extremadamente pequeño: se sitúa en 5,1•10^-7 K^-1, lo que permite, por ejemplo, calentarlo al rojo y sumergirlo bruscamente en agua, sin que se fracture. El número de aplicaciones que esta propiedad suscita es elevado.

3.-Su índice de refracción a la radiación electromagnética visible es 1,4589, lo que le hace apto para instrumentos ópticos en general.

4.-Su resistividad eléctrica es del orden de los 10²⁰ ohm·cm en condiciones normales lo que le convierte en uno de los mejores aislantes eléctricos conocidos, con todas las aplicaciones que de ello se derivan en la industria moderna.

5.-La absorción de la radiación electromagnética del vidrio de cuarzo muestra una gran transparencia a la luz visible así como en las bandas correspondientes al espectro ultravioleta, lo que le hace especialmente apto para la fabricación de lámparas y otros instrumentos generadores de este tipo de radiación.

Otras propiedades, sin embargo, dificultan su elaboración y utilización. En particular, las siguientes:

(Según Brückner)
Viscosidades de la sílice vitrea Temperatura	Viscosidad
°C	μ (poises)
1.800	10^7,21
2.000	10^6,10
2.200	10^5,21
2.400	10^4,50
2.600	10^3,90
2.800	10^3,40

1.-El punto de fusión de la sílice cristalizada depende de la variedad enanciotrópica que se trate. Para la variedad estable a partir de los 1.470 °C (la α-cristobalita) este es de 1.723 °C. Estas son temperaturas que no pueden alcanzarse fácilmente, salvo en instalaciones muy especializadas. Por esta razón, la fabricación del vidrio de cuarzo ha sido siempre rara y cara. Industrialmente, su producción es bastante limitada si se la compara con otros tipos de vidrio.

2.-Su viscosidad en estado vítreo presenta una gran variación con la temperatura, pasando de valores superiores a 10⁷ poises (aspecto totalmente sólido) por debajo de los 1.800 °C, a 10^3,5 poises a 2.758 °C (aspecto pastoso y moldeable).

3.-Las viscosidades toman valores tan sumamente elevados que deben expresarse como potencias de diez. En general, las viscosidades de los vidrios suelen darse bajo la forma de su logaritmo decimal. Para obtener el vidrio de cuarzo es necesario partir de un cuarzo cristalizado de gran pureza, finamente molido, que se somete a altas temperaturas. El líquido que se obtiene presenta gran cantidad de burbujas diminutas de aire ocluido entre los granos del cuarzo, que le dan un aspecto lechoso, traslúcido, al que se suele denominar gres de cuarzo y cuyas aplicaciones como recipiente resistente al ataque químico o a los cambios bruscos de temperatura son frecuentes. Sin embargo, resulta totalmente inútil para aplicaciones en las que se precise una gran transparencia (lámparas de rayos UVA, lámparas de cuarzo y óptica en general). Para estas últimas es necesario que durante el proceso de fusión se puedan desprender esas burbujas gaseosas ocluidas. Para que ese desprendimiento fuera efectivo bajo la presión atmosférica y a una velocidad aplicable industrialmente, se precisaría que el líquido presentara una viscosidad por debajo de los 200 poises, lo que en el caso de la sílice líquida implicaría temperaturas del orden de los 3.600 °C. En la práctica para poder desgasificar el vidrio de sílice se funde el cuarzo a temperaturas próximas a los 2.000 °C en recipientes donde se hace el vacío, complicando mucho la tecnología de su producción y, por consiguiente, encareciendo el producto.

La resistencia a la tracción en estado puro, en condiciones normales y con una superficie perfectamente libre de toda fisura, es de unos 60 kbar. Esta gran resistencia (superior a la del acero) se ve fuertemente disminuida por imperfecciones en la superficie del objeto, por pequeñas que estas sean.

Su módulo de Young a 25 °C es de 720 kbar y el de torsión 290 kbar. Cuando se le somete a un esfuerzo de tracción mecánica a temperaturas próximas a la ambiente, se comporta como un cuerpo perfectamente elástico con una función alargamiento/esfuerzo lineal, pero sin prácticamente zona plástica cercana a su límite de rotura. Esta propiedad, unida a la resistencia mecánica a la tracción anteriormente citada, lo convierte en un producto frágil. Al golpearlo, o se deforma elásticamente y su forma no se altera o, si se sobrepasa su límite de elasticidad, se fractura.

Silicato sódico

Las sales más comunes de sodio tienen puntos de fusión por debajo de los 900 °C. Cuando se calienta una mezcla íntima de cuarzo finamente dividido con una sal de estos metales alcalinos, por ejemplo Na₂CO₃, a una temperatura superior a los 800 °C se obtiene inicialmente una fusión de la sal alcalina, cuyo líquido rodea a los granos de cuarzo, produciéndose una serie de reacciones que pueden englobarse en la resultante siguiente:
SiO_{2 (s)} + Na₂CO_{3 (s)} Na₂SiO_{3 (s)} + CO_{2 (g)}

Δ

H = -5,12 kcal/mol
Esta reacción, levemente exotérmica, desprende anhídrido carbónico gaseoso -que burbujea entre la masa en fusión- y conduce a un primer silicato sódico, de punto de fusión 1.087 °C.
De acuerdo con la termodinámica, la mezcla de dos sustancias de puntos de fusión diferentes presenta un “Punto de Liquidus”^{[cita requerida]} que se sitúa entre los de las dos sustancias en contacto. De esta forma la mezcla de la sílice y el silicato sódico formado da lugar a un producto de SiO₂ y silicatos, ya en estado líquido a temperaturas que no sobrepasan los 1.200 °C, lejos de los más de 2.000 °C necesarios para preparar el vidrio de cuarzo.
Al producto así obtenido se le da corrientemente el nombre genérico de silicato sódico, si bien con esta denominación se identifica a un conjunto de productos derivados de la fusión del cuarzo con sales sódicas (generalmente carbonatos) en diferentes proporciones de uno y otro componente. Industrialmente se preparan silicatos sódicos con proporciones molares de cada componente situadas entre:

3,90 moles de SiO₂ / 1 mol de Na₂O y 1,69 moles de SiO₂ / 1 mol de Na₂O

NOTA: la proporción estequiometria de un meta silicato sódico puro sería de 1 mol de SiO₂ / 1 mol de Na₂O
Estos silicatos sódicos presentan un aspecto vítreo, transparente y muy quebradizo. Para alcanzar una viscosidad del orden de los 1.000 poises (necesaria para su moldeado) se precisan temperaturas que, en función de su composición, oscilan entre los 1.220 °C para el silicato más rico en SiO₂, y los 900 °C para el más pobre. Son muy solubles en agua: entre un 35% y un 50% en peso de silicato, según el contenido en SiO₂. Su falta de rigidez mecánica y su solubilidad en agua les hacen inútiles como sustitutos del vidrio de cuarzo en ninguna de sus aplicaciones.
Raramente se presentan en la industria en forma sólida, sino bajo la forma de disolución acuosa. Su solución en agua se utiliza como pegamento cerámico muy eficaz o como materia prima para la producción mediante hidrólisis de gel de sílice, sustancia usada como absorbente de la humedad (torres de secado de gases, etc.) o como componente de ciertos productos tales como neumáticos para vehículos y otras aplicaciones en la industria química.
Su producción se realiza en hornos continuos de balsa calentados mediante la combustión de derivados del petróleo y frecuentemente también con energía eléctrica, a temperaturas lo más elevadas posibles (dentro de una cierta rentabilidad) con el fin de aumentar la productividad del horno. Estas temperaturas suelen situarse entre los 1.400 °C y los 1.500 °C.

Vidrios de silicato sódico

Con el fin de obtener un producto con propiedades similares a las del vidrio de cuarzo a temperaturas alcanzables por medios técnicamente rentables, se produce un vidrio de silicato sódico al que se le añaden otros componentes que le hagan más resistente mecánicamente, inerte a los agentes químicos a temperatura ambiente -muy particularmente al agua- y que guarden su transparencia a la luz, al menos en el espectro visible.

Estos componentes son metales alcalinotérreos, en particular magnesio, calcio o bario, además de aluminio y otros elementos en menores cantidades, algunos de los cuales aparecen aportados como impurezas por las materias primas (caso del hierro, el azufre u otros). Las materias primas que se utilizan para la elaboración de vidrios de este tipo se escogen entre aquellas que presenten un menor costo:

Para el cuarzo:

Arenas feldespáticas, de pureza en SiO₂ superior al 95% y con el menor contenido en componentes férricos posible (entre un 0,15% y 0,01% en términos de Fe₂O₃)
Cuarcitas molidas

Para el sodio:

Carbonatos sódicos naturales (yacimientos de EE.UU. y África).
Carbonato sódico sintético, el más utilizado en Europa.
Sulfato sódico sintético, subproducto de la industria química.
Nitrato sódico natural (nitrato de Chile).
Cloruro sódico o sal común.

Estos tres últimos, utilizados en pequeñas proporciones, debido al desprendimiento de gases contaminantes durante la elaboración del vidrio: SO_X, NO_X, Cl₂.

Para el Calcio:

Calizas naturales.

Para el Magnesio:

Dolomitas naturales.

Para el Bario:

Sulfato bárico natural (baritina).

Para el Aluminio:

Feldespatos naturales (caolines).

La producción industrial de este tipo de vidrios se realiza, al igual que en el caso de los silicatos sódicos, en hornos para vidrio, generalmente de balsa, calentados mediante la combustión de derivados del petróleo con apoyo, en muchos casos, de energía eléctrica a temperaturas que oscilan entre los 1.450 °C y los 1.600 °C. En estos hornos se introduce una mezcla en polvo ligeramente humedecida ( 5% de agua) y previamente dosificada de las materias primas ya citadas. Esta mezcla de materias minerales reacciona (a velocidades apreciables y, evidentemente, cuanto mayores mejor) para formar el conjunto de silicatos que, combinados y mezclados, darán lugar a esa sustancia a la que se denomina vidrio común.

Propiedades del vidrio común

Las propiedades del vidrio común son una función tanto de la naturaleza de las materias primas como de la composición química del producto obtenido. Esta composición química se suele representar en forma de porcentajes en peso de los óxidos más estables a temperatura ambiente de cada uno de los elementos químicos que lo forman. Las composiciones de los vidrios silicato sódicos más utilizados se sitúan dentro de los límites que se establecen en la tabla adjunta.

Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes
Componente	Desde ... %	... hasta %
SiO₂	68,0	74,5
Al₂O₃	0,0	4,0
Fe₂O₃	0,0	0,45
CaO	9,0	14,0
MgO	0,0	4,0
Na₂O	10,0	16,0
K₂O	0,0	4,0
SO₃	0,0	0,3

Muchos estudios -muy particularmente en la primera mitad del siglo XX- han intentado establecer correlaciones entre lo que se denominó la estructura interna del vidrio –generalmente basada en teorías atómicas– y las propiedades observadas en los vidrios. Producto de estos estudios fueron un conjunto de relaciones, de naturaleza absolutamente empírica, que representan de manera sorprendentemente precisa muchas de esas propiedades mediante relaciones lineales entre el contenido de los elementos químicos que forman un vidrio determinado (expresado bajo la forma del contenido porcentual en peso de sus óxidos más estables) y la magnitud representando dicha propiedad. Curiosamente, las correlaciones con las composiciones expresadas en forma molar o atómica son mucho menos fiables.

silicato sódico
Composición "tipo" de vidrio de SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	SO₃
73,20	1,51	0,10	10,62	0,03	13,22	1,12	0,20

NOTA: En este caso, los contenidos en MgO, Fe₂O₃ y SO₃ son consecuencia de las impurezas de la caliza, arena y el sulfato sódico, respectivamente.

Coeficientes para el cálculo de propiedades del vidrio
Propiedad	Valor	Unidades	Fuente
Densidad a 25 °C⁽¹⁾	2,49	g/cm³	Gilard & Dubrul
Coeficiente de dilatación lineal a 25 °C⁽²⁾	8,72•10^-6	°C^-1	Wilkelman & Schott
Conductividad térmica a 25 °C	0,002	cal/cm.s.°C	Russ
Tensión superficial a 1200 °C	319	dinas/cm	Rubenstein
Índice de refracción (a 589,3 nm)⁽³⁾	1,52	-	Gilard & Dubrul
Módulo de elasticidad a 25 °C	719	kbar	Appen
Módulo de Poisson a 25 °C	0,22	-	Wilkelman & Schott
Resistencia a la tracción a 25 °C⁽⁴⁾	(900)	bar	Wilkelman & Schott
Constante dieléctrica (4.5.18⁸ Hz)	7,3	-	Appen & Bresker
Resistencia eléctrica a 1100 °C	1,06	Ώ.cm
Resistencia eléctrica a 1500 °C	0,51	Ώ.cm
Calor específico a 25 °C	0,20	cal/g/°C	Sharp & Ginter
Atacabilidad química DIN 12111⁽⁵⁾	13,52	ml de HCl 0,01N	R. Cuartas

La absorción (o transparencia)⁽⁷⁾ a la luz de los vidrios de silicato sódico en la zona del espectro visible (0,40 μ a 0,70 μ) depende de su contenido en elementos de transición (Ni y Fe en el ejemplo). Sin embargo, tanto en el ultravioleta como en el infrarrojo el vidrio se comporta prácticamente como un objeto casi opaco, independientemente de cualquiera de estos elementos.

(1) La densidad es algo más elevada que en el cuarzo fundido 2,5 frente a 2,2 g/cm³).
(2) El coeficiente de dilatación térmica lineal a temperatura ambiente, es notablemente más alto que el de la sílice fundida (unas 20 veces más), por lo que los objetos de vidrios de silicato sódico son menos resistentes al "choque térmico".
(3) Su índice de refracción es ligeramente mayor que el del vidrio de cuarzo y puede aumentarse mediante el uso de aditivos.
(4) La resistencia a la tracción en cualquier tipo de vidrio es una magnitud que depende extraordinariamente del estado de la superficie del objeto en cuestión, por lo que su cuantificación es compleja y poco fiable.
(5) La resistencia al ataque químico o físico (disolución) de los vidrios comunes es una función de su composición química fundamentalmente. No obstante, en todos ellos esta resistencia es elevada. Se suele medir mediante una serie de pruebas tipificadas internacionalmente. Entre las más usadas:

DIN 12116
DIN 52322
DIN 12111

La atacabilidad de los vidrios también se modifica mediante tratamientos superficiales: con SO₂, Sn, Ti, y otros.
(6) Para moldear un vidrio es necesaria una viscosidad que se sitúa entre 1.000 poises y 5.000 poises. En el caso de la sílice son necesarias temperaturas de más de 2.600 °C, en tanto que para los vidrios comunes basta con 1.200 °C, aproximadamente.
(7) La absorción de la luz se ve influenciada por la estructura íntima de estas materias transparentes. En el caso de una estructura Si-O la absorción de fotones es baja, incluso para longitudes pequeñas de onda (transparencia a los rayos UVA). No es así cuando a esta sencilla estructura se le añaden otros elementos (Na, Mg Ca, etc.) que inciden decisivamente en la absorción a las longitudes de onda pequeñas (menores de 200 nm) y en las infrarrojas (superiores a 700 nm). Por otra parte, la presencia en la red vítrea de elementos de transición (ver Tabla periódica de los elementos) produce absorciones selectivas de radiación visible, lo que permite, entre otras cosas, colorear los vidrios con una amplia gama de matices.

Metales y aleaciones.

Son materiales de origen mineral que están compuestos por uno o más elementos metálicos, pudiendo contener elementos no metálicos en pequeñas proporciones. Si 1 está formado por un solo elemento químico se trata de un material metálico puro. si está formado por más de un elemento químico se trata de una aleación. Metales puros. Rara vez pueden obtenerse directamente de la naturaleza. Para aislarlos a partir de los minerales que los contienen, se necesitan procesos de transformación complejos. Propiedades: · Tienen una gran dureza. · Se pueden trabajar mediante procesos de fundición. · Son buenos conductores del calor y de la electricidad. · Su resistencia mecánica permite utilizarlos en aplicaciones estructura les sometidas a grandes esfuerzos.· Se pueden reciclar con facilidad. Destacan el cobre, el hierro, e aluminio, el oro y la plata. Aleaciones. Una aleación es una combinación de varios metales, en la que también pueden participar pequeñas cantidades de algunos elementos no metálicos. Se elaboran para mejorar las propiedades de los componentes originales. se suelen clasificar en: ·aleaciones férreas. La principal es el acero, obtenido al añadir al hierro un porcentaje de carbono siempre inferior al 2 %. Casi el 90 % de los aceros usados en industria son aceros al carbono. Los más resistentes se utilizan para la fabricación de piezas sometidas a esfuerzos constantes. En los aceros aleados inteNienen otros elementos como el acero inoxidable, que incorpora cromo. ·aleaciones no férreas. Destacan las del cobre y la del aluminio. · Bronce: Es una aleación de cobre con estaño, con una proporción de e este último inferior al 20 %. Se utiliza para elementos decorativos, esculturas y fabricación de elementos. · Latón: Se forma con cobre y zinc, mezcla que confiere a la aleación mayor dureza y ductilidad que el cobre puro y es muy dúctil en frio. ·duraluminio: se incluyen las aleaciones de aluminio con otros metales, lo que ayuda a que se corrija la falta de dureza y de resistencia del aluminio.

Derivado del petróleo

Un derivado del petróleo es un producto procesado en refinerías usando como materia prima el petróleo. Según la composición del crudo y la demanda, las refinerías pueden producir distintos productos derivados del petróleo. La mayor parte del crudo es usado como materia prima para obtener energía, por ejemplo la gasolina. También producen sustancias químicas, que se puede utilizar en procesos químicos para producir plástico y/o otros materiales útiles. Debido a que el petróleo contiene un 2% de azufre, también se obtiene grandes cantidades de éste. Hidrógeno y carbón en forma de coque de petróleo pueden ser producidos también como derivados del petróleo. El hidrógeno producido es normalmente usado como producto intermedio para otros procesos como el hidrocracking o la hidro desulfuración.

Productos especiales finales

Agregan aditivos a los productos de forma que sean posibles de almacenar a corto plazo, y de forma de ser aptos para su carga y transporte en camiones, barcazas, buques y ferrocarriles.
Dentro de los productos especiales que se generan a partir del petróleo tenemos:

Combustibles gaseosos tales como el propano, el cual es almacenado y transportado licuado bajo presión en ferrocarriles o barcos a los distribuidores especializados.
Gasolinas líquidas (fabricadas para automóviles y aviación, en sus diferentes grados; queroseno, diversos combustibles de turbinas de avión, y el gasóleo, detergentes, computre otros). Se transporta por barcazas, ferrocarril, y en buques cisterna. Pueden ser enviadas en forma local por medio de oleoductos a ciertos consumidores específicos como aeropuertos y bases aéreas como también a los distribuidores.
Lubricantes (aceites para maquinarias, aceites de motor, y grasas. Estos compuestos llevan ciertos aditivos para cambiar su viscosidad y punto de ingnición), los cuales, por lo general son enviados a granel a una planta envasadora.
Ceras (parafinas), utilizadas en el envase de alimentos congelados, entre otros. Pueden ser enviados de forma masiva a sitios acondicionados en paquetes o lotes.
Azufre (o ácido sulfúrico), subproductos de la eliminación del azufre del petróleo que pueden tener hasta un dos por ciento de azufre como compuestos de azufre. El azufre y ácido sulfúrico son materiales importantes para la industria. El ácido sulfúrico es usualmente preparado y transportado como precursor del ácido sulfúrico fumante.
Basura brea se usa en alquitrán y grava para techos o usos similares.
Asfalto - se utiliza como aglutinante para la grava que forma asfalto concreto, que se utiliza para la pavimentación de carreteras, etc. Una unidad de asfalto se prepara como brea a granel para su transporte.
Coque de petróleo, que se utiliza especialmente en productos de carbono como algunos tipos de electrodo, o como combustible sólido.
Petroquímicos de las materias primas petroquímicas, que a menudo son enviadas a plantas petroquímicas para su transformación en una variedad de formas. Los petroquímicos pueden ser olefina o sus precursores, o diversos tipos de químicos aromáticos.

Los Petroquímicos tienen una gran variedad de usos. Por lo general, son utilizados como monómero o las materias primas para la producción de monómero. Olefinas como alfa-olefina y diene se utilizan con frecuencia como monómeras, aunque también pueden ser utilizados como precursores de los monómeros. Los monómeros son entonces polimerizados de diversas maneras para formar polímero. Materiales de polímero puede utilizarse como plástico, elastómero, o fibra, o bien algún tipo de estos tipos de materiales intermedios. Algunos polímeros son también utilizados como geles o lubricantes. Los Petroquímicos se puede utilizar también como disolventes, o como materia prima para la producción de disolventes, también se pueden utilizar como precursores de una gran variedad de sustancias químicas tales como los líquidos limpiadores de los vehículos, surfactante de la limpieza, etc.

Productos de plástico que son usados para distintos utensilios de la vida diaria. Así como también algunas prendas de vestir.

MADERA

La madera es un material orto trópico encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas.
Como la madera la produce y utilizan las plantas con fines estructurales, es un material muy resistente, y gracias a esta característica y a su abundancia natural, es utilizada ampliamente por los humanos ya desde tiempos muy remotos.
Una vez cortada y secada, la madera se utiliza para muchas y diferentes aplicaciones. Una de ellas es la fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel. Artistas y carpinteros tallan y unen trozos de madera con herramientas especiales para fines prácticos o artísticos. La madera, es también un material de construcción muy importante desde los comienzos de las construcciones humanas y continúa siéndolo hoy.
En la actualidad y desde principios de la revolución industrial, muchos de los usos de la madera han sido cubiertos por metales o plásticos. Sin embargo, es un material apreciado por su belleza y porque puede reunir características que difícilmente se conjuntan en materiales artificiales.
La madera que se utiliza para alimentar el fuego se denomina leña y es una de las formas más simples de biomasa.

Productos de arcilla cocida

Generalidades

La técnica de la arcilla cocida en la producción de ladrillos y tejas para construcción tiene más de 4,000 años. Se basa en el principio que los suelos arcillosos (que contienen de 20 a 50% de arcilla) experimentan reacciones irreversibles, cuando son quemados a 850-1000C, con lo cual las partículas se unen unas a otras como un material cerámico vidrioso.

Para este proceso hay una gran variedad de suelos adecuados, siendo la
propiedad esencial la plasticidad para facilitar el moldeado. Aunque esto del contenido de arcilla, las proporciones excesivas de arcilla pueden causar fuertes contracciones y agrietamientos, lo que es inadecuado en la fabricación de ladrillos. La calidad de los productos de arcilla cocida varía no solo de acuerdo al tipo y cantidad de los otros componentes del suelo sino también con el tipo del mineral de la arcilla. Para producir tejas y ladrillos de buena calidad se necesitan realizar cuidadosos ensayos del suelo.

La producción de ladrillos cocidos ha alcanzado un alto nivel de mecanización y automatización en muchos países, pero los métodos tradicionales de producción en pequeña escala están bien extendidos en la mayoría de países en desarrollo. Así, hay una gran variedad de métodos mecanizados para la extracción, preparación, moldeado, secado y cocido de la arcilla,

Extracción de Arcilla

• Los depósitos de arcilla se encuentran al pie de colinas o en tierra agrícolas cercanas a ríos (lo cual naturalmente generan intereses conflictivos entre el empleo de la tierra para fabricación de ladrillos y para la agricultura).

• Los criterios para seleccionar una localización adecuada son la calidad de la arcilla, disponibilidad a nivel superficial y la cercanía de una carretera transitable para el transporte.

• La excavación manual en plantas de producción de pequeña y mediana escala generalmente se realiza a una profundidad menor de 2 m. (Después de excavar grandes áreas, estas pueden volver a emplearse para la agricultura.).

• Para plantas de fabricación de ladrillos en gran escala se necesitan métodos mecánicos que emplean dragaminas y excavadoras de cucharas de diferentes tipos. Estos métodos requieren proporcionalmente menos real de excavación, pero hacen cortes profundos en el paisaje.

Preparación de la Arcilla

• Esto incluye la selección, trituració, cernido y proporciona miento, antes que el material sea mezclado, humedecido y atemperado.

• La selección se realiza recogiendo las raíces, piedras, pedazos de caliza, etc., o en algunos casos lavando el suelo.

• La trituración es necesaria pues la arcilla seca usualmente forma terrones duros En laboratorios es común machacarla manualmente. Sin embargo, se han desarrollado máquinas trituradoras simples intensivas en mano de obra

• El cernido es necesario para retirar todas las partículas más grandes de 5 mm. Para ladrillos, o de 0.6 mm. Para tejas de techo.

• El proporciona miento es requerido si la distribución granulométrica o el contenido de arcilla es insatisfactorio. En algunos casos se añade a la arcilla cascara de arroz que sirve como combustible, para obtener ladrillos más livianos y mas uniformemente cocidos.

• Es necesario un mezclado completo y una correcta cantidad de agua. Ya que el mezclado manual (tradicionalmente pisoteando con pies descalzos) es laborioso y a menudo insatisfactorio, se prefieren mezcladores accionados con motor. El esfuerzo para el mezclado puede reducirse enormemente permitiendo que el agua se filtre a través de la estructura de arcilla por algunos días o incluso meses. Este proceso, conocido como atempera miento, permite que se realicen cambios químicos y físicos, mejorando las características para su moldeado. La arcilla debe mantenerse cubierta para evitar un secado prematuro.

Moldeado

• El moldeado se realiza a mano o con métodos mecanizados.

• Los métodos de moldeado manual emplean simples moldes de madera: La arcilla se amasa formando una bola, se tira en el molde y se corta el sobrante´´.

• Hay dos técnicas tradicionales para sacar el ladrillo del molde: a) el método del moldeado deslizante, en el cual el molde se mantiene húmedo y la arcilla es mezclada con más agua; y b) el método del moldeado con arena, en el cual la bola de arcilla se cubre con arena para evitar que se pegue al molde.

• Los ladrillos hechos con el método del moldeado deslizante son susceptibles de desplomarse y distorsionarse, mientras que el método del moldeado con arena produce ladrillos más firmes y con mejor forma. Cuando no se dispone de arena, también puede emplearse tierra arcillosa fina de acuerdo a una técnica desarrollada en el ITW (Intermédiate Technology Workshop en el Reino Unido).

• Con mesas de moldeado (como el desarrollado por ITW, Reino Unido, y el Central Building Research Institute, India) se obtienen ladrillos con formas más exactas, con menos esfuerzo y mayor producción. Cuando el moldeado se realiza igual que con los moldes de madera, los ladrillos son expulsados mediante una palanca accionada con el pie.

• Las tejas para techo se hacen con moldes de formas especiales pero casi de la misma manera que los ladrillos. La principal diferencia es que se necesitan otras características del material, en relación a la uniformidad, granulometría y contenido de arcilla.

• Los talleres de ladrillos mecanizados emplean máquinas que destruyen la arcilla por un troquel para formar una columna de arcilla, que es cortado con alambre en piezas del tamaño de un ladrillo. Este método produce ladrillos más densos y resistentes, que también pueden ser perforados.

• Una solución intermedia es el moldeado de tejas y ladrillos con compresión mecánica. Dos máquinas producidas en Bélgica (CERAMAN y TERSTARAM) fueron diseñadas especialmente para este propósito, pero también son empleadas para fabricar ladrillos de suelo estabilizado, secados al aire.

Secado

• Es probable que los ladrillos crudos se aplasten en el horno, bajo el peso de los que están encima; se pueden contraer y agrietarse durante el cocido; el agua expulsada puede condensarse en los ladrillos fríos, lejanos a la fuente de calor; o se puede generar vapores, finalmente se necesita mucho combustible para eliminar el agua restante. Por ello, es vital un secado completo.

• El secado debe ser relativamente lento, esto es, la velocidad a la cual la humedad se evapora de la superficie no debe ser más rápida que la velocidad a la cual se puede expandir por los finos poros del ladrillo crudos. Los ladrillos deberán estar rodeados por aire, por lo que deben ser apilados con suficientes espacios vacos entre sí.

• El secado natural se hace a la intemperie bajo el sol, pero es aconsejable un recubrimiento protector (láminas plásticas, hojas o hierba) para evitar un secado rápido. Si es probable que llueva, el secado debe realizarse bajo techo. Aunque tradicionalmente, los ladrillos solo se hacen en la estación seca.

• El secado artificial (empleado en las grandes plantas mecanizadas) se realiza en cámaras especiales que hacen uso del calor recuperado de los hornoo zonas de enfriamiento.

• La contracción debido al secado es inevitable y no causa serios problemas si es menor de 7% de contracción lineal. No se debe exceder de una contracción lineal de 10%. Si es necesario, debe reducirse la proporción de arcilla añadiendo arena o chomota (desechos de ladrillos pulverizados).

Cocción

• Hay dos tipos de hornos para cocer ladrillos: horno intermitente y continuo.

• Los hornos intermitentes incluyen mordazas y hornos Scove (hornos de campo tradicionales), hornos de tiro de aire superior y los de tiro de aire inferior. La eficiencia del combustible es muy baja, pero se adaptan a las cambiantes demandas del mercado. Varan en tamaño desde 10,000 a 100,000 ladrillos.

• Los hornos continuos incluyen varias versiones del horno Hoffman (particularmente el horno de trinchera de Bull) y el horno de tiro de aire forzado. Son muy eficientes en el consumo del combustible. Los hornos túnel, en los cuales los ladrillos pasan a través de un fuego estacionario, son demasiados sofisticados y costosos para ser considerados aquí.

• Las mordazas básicamente son una pila de ladrillos crudos esparcidos con material combustible (por ejemplo, carbón de piedra triturado, cascaras de arroz, estiércol). En la base de la mordaza se dejan algunos orificios en donde se prende el fuego. Los orificios se cierran y se deja arder el combustible, lo cual puede tomar pocos días o varias semanas. Es necesario seleccionarlos, ya que aproximadamente 20 o 30% ser inservibles. Estos son recocidos o empleados en la base, en los lados o en la parte superior de la mordaza.

• Los hornos scove, revocados en ambos lado con barro, básicamente son iguales que las mordazas, excepto que los túneles se construyen a través de la base de la pila para alimentar combustible adicional. Este es el mejor método para quemar madera.

• Los hornos con tiro de aire superior (también conocido como hornos Escocés) funciona igual que los scoves, excepto que los túneles y las paredes son permanentes.

• Los hornos con tiro de aire inferior tienen un techo abovedado permanente. Los gases calientes del combustible quemado en los lados del horno, se elevan hacia el techo arqueado y descienden entre los ladrillos por la succión de la chimenea, a través del piso perforado para salir por la chimenea.

• El horno Hoffman, que originalmente era circular pero ahora mas comúnmente es oval, es un horno multicamaras en el cual el aire de combustión es precalentado enfriando ladrillos en algunas cámaras, y pasa por la zona del fuego, desde la cual los gases de evacuación precalientan los ladrillos crudos. Mientras los ladrillos enfriados son retirados de un lado de la cámara vacia, los ladrillos crudos son apilados en el otro lado. El combustible es alimentado por la parte superior, a través de los orificios en el techo arqueado permanente. La producción diaria es de aproximadamente 10,000 ladrillos.

• El horno de trinchera de Bull funciona bajo el principio del horno Hoffman, excepto que se omite el costoso techo abovedado y los gases de evacuación salen por chimeneas de metal intercambiables de 16 m. de alto con una amplia base, que se acoplan en los orificios de ventilación ubicados en la parte superior del horno. El combustible, generalmente carbón de piedra triturado es alimentado por los orificios de la parte superior. Dependiendo del tamaño del horno la producción diaria puede variar entre 10,000 y 23,000 ladrillos, siendo el 70% de ellos de alta calidad.

• El horno con tiro de aire forzado es una versión mejorada de horno de trinchera de Bull, en el que las paredes transversales temporales de ladrillos crudos dejan aberturas en los lados alternos, haciendo que el aire caliente viaje una gran distancia en zigzag, obteniendo una mayor transferencia de calor en una cantidad dada de combustible-cale-factor (madera y piedra de carbón). Para proporcionar el tiro de aire necesario se instalan ventiladores. Es posible una producción diaria de 30,000 ladrillos.

• La madera, el carbón y el petróleo son los principales tipos de combustible empleados. El carbón se emplea para cualquier propósito, mientras que la madera es poco adecuada en mordazas y el petróleo no se emplea en mordaza, en hornos con tipo de aire inferior, hornos de trinchera de Bull y hornos con tirado aire forzado.

Mecanismo de Trabajo del Horno Continuo de Trinchera de Bull empleado en Pakistán e India (Bibl. 04.11)

Horno de tiro de aire forzado desarrollado por el Central Building Research Instituto, India (Bibl. 04.04)

Escalas de Producción en la Fabricación de Ladrillos (Bibl. 04.04)
Escala de Producción	Número de Ladrillos por da (promedio)	Ejemplos de procesos utilizados	Apropiado para el rea de mercado
Pequeña	1000	Hecho a mano, quemado en mordaza.	Pueblos rurales
Mediana	10000	Prensa mecanizados, horno de trinchera de Bull	Ciudades cercanas
Grande	100000	Completamente automático, cortado con alambre expulsado, horno de tunal.	Áreas industrializadas en gran demanda y buena infraestructura.

Requerimientos Comunes de Combustible para hornos (Bibl. 04.04)
Tipo de Horno	Requerimiento de calor (MJ/1000 Ladrillos)	Cantidad de Combustible requerido (toneles/1000 Ladrillos)
Tipo de Horno	Requerimiento de calor (MJ/1000 Ladrillos)	Madera	Carbón	Aceite
Intermitente
Mordaza	7000	(0.44)	0.26	(0.16)
Scove	16000	1.00	0.59	0.36
Scotch	16000	1.00	0.59	0.36
Corriente Aire hacia abajo	15500	0.97	0.57	(0.35)
Continuo
Hoffman Original	2000	0.13	0.07	0.05
Hoffman Moderno	5000	0.31	0.19	0.11
Trichera de Bull	4500	0.28	0.17	(0.10)
Habla (corr. fuerte)	3000	0.19	0.11	(0.07)
Tunnel	4000	(0.25)	(0.15)	0.09
Nota: Las cifras que están entre paréntesis indican que el combustible no es adecuado para este horno.

Aplicaciones

• Los ladrillos sólidos o perforados de todas las formas y tamaños para construcciones normales de mampostera, incluyendo cimientos, pisos y muros, arcos, bóvedas y copulas.

• Tejas para techo de variadas formas y tamaño para techos con pendiente entre un rango de 1:3 (1830') y 1:1 (45).

• Tejas para piso y ladrillos de fachadas para acabados de superficies durables e impermeables, y para mejorar la apariencia.

• Productos especiales, tales como ladrillos industriales que tienen alta resistencia a compresión y densidad; ladrillos refractarios, con gran resistencia al calor, empleados para forrar calderas y hornos; ladrillos y tejas resistentes para soportar los ataques químicos; y piezas de canales y tuberías para diversos propósitos.

• Bloques de arcilla perforados, con formas especiales para conformar losas compuestas de concreto armado (para entrepisos y techos).

• Los residuos de ladrillos pueden emplearse para construir paredes de hornos, como rellenos de huecos de muros y pisos, los residuos poco cocidos producen una puzolana (surkhi) y otros producen chomotas para la fabricación de ladrillos.

Ventajas

• Los productos de arcilla cocida pueden tener altas resistencias a compresión, incluso cuando estén húmedos, y por tanto son resistentes a los impactos y a la erosión.

• La porosidad de la arcilla quemada permite movimientos de humedad, sin producir cambios dimensionales significativos. Las construcciones de tejas y ladrillos pueden respirar.

• Los ladrillos sólidos tienen una alta capacidad térmica, necesaria para la mayoría de los climas, excepto para las zonas predominantemente húmedas; los ladrillos perforados (con perforaciones verticales) pueden emplearse para muros con cavidad, que proporcionan aislamiento térmico, o (con perforaciones perpendiculares a la cara del muro) para muros con ventilación o rejilla.

• Los productos de arcilla cocida proporcionan una excelente resistencia al fuego.

• Los ladrillos y tejas son resistentes a los agentes atmosféricos y pueden permanecer sin ninguna protección superficial, con lo cual se ahorran costos. Sin embargo, las obras de ladrillos expuestos a menudo son considerados sin acabado y, por lo tanto, no siempre son aceptados.

• Los ladrillos rotos y de mala calidad son usados para otros propósitos, por lo tanto no se desperdician.

• El proceso de producción puede ser extremadamente intensivo en mano de obra y crear muchos puestos de trabajo incluso para trabajadores no capacitados.

Problemas

• El proceso de cocción tiene un consumo de combustible relativamente alto. Por consiguiente, los productos de arcilla cocida de buena calidad tienden a ser caros.

• Los hornos de campo simple no siempre producen ladrillos uniformes y de buena calidad, y generalmente funcionan con ineficiencia en cuanto al combustible. Las inversiones de capital en hornos eficientes en cuanto al consumo de combustible son altas, los cuales producen buenos ladrillos a menudo son demasiado caros para los pequeños productores. Tampoco se justifica si no hay una demanda grande y continua de ladrillos.

• Un defecto común de los ladrillos es el caliche (o la expansión de la cal), esto es, un debilitamiento o rotura de los ladrillos, que es causado por la hidratación de las partículas de cal viva, producidas por la caliza que está presente en las arcillas con la que se fabrica los ladrillos.

• Otro defecto es la eflorescencia, que aparece temporalmente sobre la superficie del ladrillo, y es causada por las sales solubles inherentes en la arcilla o el agua del proceso.

Soluciones

• La eficiencia en el consumo del combustible depende principalmente del diseño del horno: los hornos continuos retienen por mas tiempo el calor y utilizan el calor de los ladrillos calientes, mientras los ladrillos crudos son precalentados por los gases de evacuación. Los hornos intermitentes tienen que calentar todo el lote nuevamente, cada vez que se cuece cada lote.

• Los residuos de la agricultura y otras biomasas, tales como cascaras de arroz, cascaras de CAF, papiro, son combustibles sustitutos tiles y (parcialmente) baratos. Mezclándolos con la arcilla ayudan a cocer uniformemente los ladrillos, evitando que los centros no estén cocidos.

• Los hornos de trinchera de Bull y de corriente de aire forzado tienen una eficiencia en el consumo de combustible comparable a los hornos mecanizados, sofisticados. También son más baratos de construir que el horno Hoffman. Por ello, se considera mejor el emplear el primer lote de ladrillo de una mordaza para construir un horno más eficiente en cuanto al consumo de combustible, con lo cual, el tamaño se ajustar para satisfacer las demandas del mercado local. No obstante, para proporcionar la corriente de aire requerida se necesita un tamaño mínimo determinado.

• El caliche puede minimizarse reduciendo el tamaño de las partículas de la mezcla de materia prima y cociendo a 1000C. Añadir de 0.5 a 0.75% de sal con (cloruro de sodio) antes del cocido también se ha probado que es efectivo. Después del cocido los ladrillos pueden ser sumergidos en agua durante diez minutos, durante los cuales la cal es apagada. El proceso, llamado rebajo, no siempre es exitoso.

• Las mejoras son posibles y necesarias en todas las fases de la fabricación de ladrillos, de modo que una buena dedicación a la investigación es requerida para encontrar métodos simples y baratos para una adecuada preparación de la arcilla, un moldeado uniforme y rápido, y lo más importante una máxima eficiencia en el consumo de combustible.

GUZMAN GAMBOA

lunes, 14 de marzo de 2011

primera tarea