''Los materiales son importantes desde hace millones de años. Por algo los historiadores hablan de la edad de piedra o la edad del bronce. Al principio la carrera se dirigía hacia la búsqueda de materiales cada vez más resistentes. Hoy el reto más importante es cómo recoger, almacenar y transportar la energía con nuevos materiales. Ceferino López, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, nos lo explica.''
sábado, 29 de noviembre de 2014
Cientificos que investigan los materiales
''Los materiales son importantes desde hace millones de años. Por algo los historiadores hablan de la edad de piedra o la edad del bronce. Al principio la carrera se dirigía hacia la búsqueda de materiales cada vez más resistentes. Hoy el reto más importante es cómo recoger, almacenar y transportar la energía con nuevos materiales. Ceferino López, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, nos lo explica.''
Quimica de los materiales
Una propiedad química es cualquiera de las propiedades de los materiales que se hace evidente durante una reacción química; es decir, cualquier calidad que puede establecerse sólo cambiando la identidad química de una sustancia. En pocas palabras, las propiedades químicas no se pueden determinar con sólo ver o tocar la sustancia.; la estructura interna de la sustancia deberá verse afectado por sus propiedades químicas para ser investigadas.
Las propiedades químicas se pueden contrastar con las propiedades físicas, que pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia. Sin embargo, para muchas de las propiedades comprendidas en el ámbito de la química física y otras disciplinas en la frontera entre la química y la física, la distinción puede ser una cuestión de perspectiva del investigador.
Resistencia a la corrosión
La corrosión es la destrucción gradual de los materiales (normalmente metales) por reacción química con su entorno.
En el uso más común de la palabra, esto significa la oxidación electroquímica de metales en la reacción con un oxidante tal como oxígeno. La oxidación, la formación de óxidos de hierro, es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica. Este tipo de daños producen típicamente óxido (s) o sal (es) del de metal original. La corrosión también puede ocurrir en materiales distintos de metales, tales como la cerámica o los polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común.
Muchas aleaciones estructurales se corroen simplemente a la exposición de la humedad en el aire, pero el proceso puede ser fuertemente afectado por la exposición a ciertas sustancias. Los métodos para reducir la actividad de la superficie expuesta, tales como pasivación y la conversión de cromato, puede aumentar la resistencia a la corrosión de un material. Sin embargo, algunos mecanismos de corrosión son menos visibles y menos previsibles.
Higroscopia
La higroscopia es la capacidad de una sustancia para atraer y retener las moléculas de agua del ambiente circundante. Esto se logra a través de ya sea la absorción o adsorción con la sustancia absorbente o adsorbente transformandose físicamente un poco. Esto podría ser por un aumento en el volumen, punto de ebullición, la viscosidad u otra característica física de la sustancia, como las moléculas de agua pueden quedar suspendidas entre moléculas de la sustancia en el proceso.
La cantidad de humedad de los materiales higroscópicos es generalmente proporcional a la humedad relativa. Las tablas que contienen esta información se puede encontrar en muchos manuales de ingeniería y también se pueden encontrar con proveedores de diversos materiales y productos químicos.
La higroscopia también juega un papel importante en la ingeniería de materiales plásticos. Algunos plásticos son higroscópicos, mientras que otros no lo son.
pH
Es una medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa. Las soluciones con un pH inferior a 7 se dice que son ácidas y las soluciones con un pH mayor que 7 son básicos o alcalinos. El agua pura tiene un pH muy cerca de 7.
La escala de pH es trazable a un conjunto de soluciones estándar cuyo pH es establecido por acuerdo internacional. Los valores estándar del pH primario se determinan usando una celda de concentración con la transferencia, mediante la medición de la diferencia de potencial entre un electrodo de hidrógeno y un electrodo estándar tal como el electrodo de cloruro de plata. La medición de pH para soluciones acuosas se puede hacer con un electrodo de vidrio y un medidor de pH, o el uso de indicadores.
La reactividad
La reactividad es un concepto algo impreciso en química. Parece encarnar factores termodinámicos y cinéticos. Ambos factores son realmente distintos, y ambos dependen generalmente de la temperatura. Por ejemplo, comúnmente se afirmó que la reactividad del grupo uno metales (Na, K, etc.) aumenta hacia abajo el grupo en la tabla periódica, o la reactividad que el hidrógeno pone de manifiesto por su reacción con oxígeno. De hecho, la velocidad de reacción de los metales alcalinos (como se evidencia por su reacción con agua, por ejemplo) es una función no sólo de la posición dentro del grupo, sino también el tamaño de partícula. El hidrógeno no reacciona con el oxígeno-a pesar de la constante de equilibrio es muy grande, a menos que una llama inicie una reacción radical, lo que conduce a una explosión.
También se refiere a la velocidad a la que una sustancia química tiende a someterse a una reacción química en el tiempo. En los compuestos puros, la reactividad está regulada por las propiedades físicas de la muestra. Por ejemplo, la molienda de una muestra a un área de superficie específica mayor aumenta su reactividad. En los compuestos impuros, la reactividad también se ve afectada por la inclusión de contaminantes. En compuestos cristalinos, la forma cristalina también puede afectar a la reactividad. Sin embargo, en todos los casos, la reactividad se debe principalmente a las propiedades subatómicas del compuesto.
Tensión superficial
La tensión superficial es una tendencia de contracción de la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa. La tensión superficial es una propiedad importante que influye notablemente en el ecosistema. La tensión superficial se expone, por ejemplo, cada vez que un objeto o insecto que es más denso que el agua es capaz de flotar o correr a lo largo de la superficie del agua.
En las interfases líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas de agua entre sí (debido a la cohesión) que a las moléculas en el aire (debido a la adhesión). El efecto neto es una fuerza hacia dentro en su superficie que hace que el agua se comporte como si su superficie estuviera cubierta con una membrana elástica estirada. Debido a la relativamente alta atracción que las moléculas de agua tienen entre ellas, el agua tiene una tensión superficial alta. en comparación con la de la mayoría de los otros líquidos. La tensión superficial es un factor importante en el fenómeno de la capilaridad.
En la ciencia de materiales, la tensión superficial se utiliza, ya sea para el estrés superficial o energía libre superficial.
Referencias: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/surten.html http://www.corrosionist.com/Corrosion_Fundamental.htm http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/ph.html
Las propiedades químicas se pueden contrastar con las propiedades físicas, que pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia. Sin embargo, para muchas de las propiedades comprendidas en el ámbito de la química física y otras disciplinas en la frontera entre la química y la física, la distinción puede ser una cuestión de perspectiva del investigador.
Resistencia a la corrosión
La corrosión es la destrucción gradual de los materiales (normalmente metales) por reacción química con su entorno.
En el uso más común de la palabra, esto significa la oxidación electroquímica de metales en la reacción con un oxidante tal como oxígeno. La oxidación, la formación de óxidos de hierro, es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica. Este tipo de daños producen típicamente óxido (s) o sal (es) del de metal original. La corrosión también puede ocurrir en materiales distintos de metales, tales como la cerámica o los polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común.
Muchas aleaciones estructurales se corroen simplemente a la exposición de la humedad en el aire, pero el proceso puede ser fuertemente afectado por la exposición a ciertas sustancias. Los métodos para reducir la actividad de la superficie expuesta, tales como pasivación y la conversión de cromato, puede aumentar la resistencia a la corrosión de un material. Sin embargo, algunos mecanismos de corrosión son menos visibles y menos previsibles.
Higroscopia
La higroscopia es la capacidad de una sustancia para atraer y retener las moléculas de agua del ambiente circundante. Esto se logra a través de ya sea la absorción o adsorción con la sustancia absorbente o adsorbente transformandose físicamente un poco. Esto podría ser por un aumento en el volumen, punto de ebullición, la viscosidad u otra característica física de la sustancia, como las moléculas de agua pueden quedar suspendidas entre moléculas de la sustancia en el proceso.
La cantidad de humedad de los materiales higroscópicos es generalmente proporcional a la humedad relativa. Las tablas que contienen esta información se puede encontrar en muchos manuales de ingeniería y también se pueden encontrar con proveedores de diversos materiales y productos químicos.
La higroscopia también juega un papel importante en la ingeniería de materiales plásticos. Algunos plásticos son higroscópicos, mientras que otros no lo son.
Es una medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa. Las soluciones con un pH inferior a 7 se dice que son ácidas y las soluciones con un pH mayor que 7 son básicos o alcalinos. El agua pura tiene un pH muy cerca de 7.
La escala de pH es trazable a un conjunto de soluciones estándar cuyo pH es establecido por acuerdo internacional. Los valores estándar del pH primario se determinan usando una celda de concentración con la transferencia, mediante la medición de la diferencia de potencial entre un electrodo de hidrógeno y un electrodo estándar tal como el electrodo de cloruro de plata. La medición de pH para soluciones acuosas se puede hacer con un electrodo de vidrio y un medidor de pH, o el uso de indicadores.
La reactividad
La reactividad es un concepto algo impreciso en química. Parece encarnar factores termodinámicos y cinéticos. Ambos factores son realmente distintos, y ambos dependen generalmente de la temperatura. Por ejemplo, comúnmente se afirmó que la reactividad del grupo uno metales (Na, K, etc.) aumenta hacia abajo el grupo en la tabla periódica, o la reactividad que el hidrógeno pone de manifiesto por su reacción con oxígeno. De hecho, la velocidad de reacción de los metales alcalinos (como se evidencia por su reacción con agua, por ejemplo) es una función no sólo de la posición dentro del grupo, sino también el tamaño de partícula. El hidrógeno no reacciona con el oxígeno-a pesar de la constante de equilibrio es muy grande, a menos que una llama inicie una reacción radical, lo que conduce a una explosión.
También se refiere a la velocidad a la que una sustancia química tiende a someterse a una reacción química en el tiempo. En los compuestos puros, la reactividad está regulada por las propiedades físicas de la muestra. Por ejemplo, la molienda de una muestra a un área de superficie específica mayor aumenta su reactividad. En los compuestos impuros, la reactividad también se ve afectada por la inclusión de contaminantes. En compuestos cristalinos, la forma cristalina también puede afectar a la reactividad. Sin embargo, en todos los casos, la reactividad se debe principalmente a las propiedades subatómicas del compuesto.
Tensión superficial
La tensión superficial es una tendencia de contracción de la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa. La tensión superficial es una propiedad importante que influye notablemente en el ecosistema. La tensión superficial se expone, por ejemplo, cada vez que un objeto o insecto que es más denso que el agua es capaz de flotar o correr a lo largo de la superficie del agua.
En las interfases líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas de agua entre sí (debido a la cohesión) que a las moléculas en el aire (debido a la adhesión). El efecto neto es una fuerza hacia dentro en su superficie que hace que el agua se comporte como si su superficie estuviera cubierta con una membrana elástica estirada. Debido a la relativamente alta atracción que las moléculas de agua tienen entre ellas, el agua tiene una tensión superficial alta. en comparación con la de la mayoría de los otros líquidos. La tensión superficial es un factor importante en el fenómeno de la capilaridad.
En la ciencia de materiales, la tensión superficial se utiliza, ya sea para el estrés superficial o energía libre superficial.
Referencias: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/surten.html http://www.corrosionist.com/Corrosion_Fundamental.htm http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/ph.html
viernes, 28 de noviembre de 2014
La ciencia de los materiales
La ciencia de los materiales se refiere a un campo multidisciplinario que se dedica a descubrir y diseñar nuevos materiales,esta ciencia, incorpora elementos de la física y la química. En la actualidad, esta ciencia se ha dado a conocer como un campo especifico de las ciencias y la ingeniería.
Un material se define como una sustancia(frecuentemente solida, pero también se pueden incluir otros estados) cuyo objetivo es ser utilizado para distintos propósitos. Existen incontables materiales en nuestro alrededor y pueden encontrarse desde edificios hasta naves espaciales. La base del estudio de esta ciencia involucra el estudio de la estructura de los materiales y su relación con sus propiedades químicas. Los principales determinantes de la estructura de un material y por lo tanto de sus propiedades químicas son sus elementos constituyentes y la forma en que se ha procesado en su forma final. Estas características se relaciona atravez de las leyes de la termodinámica y la cinética.
Estructura
La estructura es uno de los principales componentes de la ciencia de los materiales ya que examina los materiales desde su escala atómica, hasta una escala macro. La caracterización es la manera que utilizan los científicos para examinar la estructura de los materiales. Esto involucra la utilización de técnicas tales como la difracción con rayos x, electrones, neutrones y varias formas de espectroscopia y análisis químico como la cromatografia, el análisis térmico,etc.
Estructura atómica
Este componente se encarga de investigar los átomos de los materiales y como estos están ordenados para producir moléculas,cristales,etc. La mayoría de las propiedades eléctricas,magnéticas y químicas son estudiadas en este nivel. La forma en que los átomos y las moléculas están enlazados y ordenados es fundamental para estudiar las propiedades y el comportamiento de cualquier material.
Nanoestructura
En la mayoría de los materiales los átomos y las moléculas se conglomeran, para formar objetos en una nanoescala lo que lleva a estudiar las propiedades eléctricas, magnéticas,ópticas y mecánicas.
Los materiales cuyos átomos y moléculas son formados a una nanoescala,son llamados nanomateriales, los cuales son objeto de estudio por la comunidad científica debido a las propiedades únicas que exhiben.
Microestructura
La microestructura se define como la estructura de una superficie preparada o lámina delgada de material según lo revelado por un microscopio por encima de 25 × magnificación. La microestructura de un material (que se puede clasificar en metálico, polimérico, cerámica y compuesto) puede influir fuertemente en propiedades físicas tales como resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, resistencia a la corrosión, comportamiento a temperaturas altas / bajas, resistencia al desgaste, etc. . La mayoría de los materiales tradicionales (tales como metales y cerámica) son microestructurados.
Referencias: https://www.dmoz.org/Science/Technology/Materials/ http://www.instituteofmaking.org.uk/
Un material se define como una sustancia(frecuentemente solida, pero también se pueden incluir otros estados) cuyo objetivo es ser utilizado para distintos propósitos. Existen incontables materiales en nuestro alrededor y pueden encontrarse desde edificios hasta naves espaciales. La base del estudio de esta ciencia involucra el estudio de la estructura de los materiales y su relación con sus propiedades químicas. Los principales determinantes de la estructura de un material y por lo tanto de sus propiedades químicas son sus elementos constituyentes y la forma en que se ha procesado en su forma final. Estas características se relaciona atravez de las leyes de la termodinámica y la cinética.
La estructura es uno de los principales componentes de la ciencia de los materiales ya que examina los materiales desde su escala atómica, hasta una escala macro. La caracterización es la manera que utilizan los científicos para examinar la estructura de los materiales. Esto involucra la utilización de técnicas tales como la difracción con rayos x, electrones, neutrones y varias formas de espectroscopia y análisis químico como la cromatografia, el análisis térmico,etc.
Estructura atómica
Este componente se encarga de investigar los átomos de los materiales y como estos están ordenados para producir moléculas,cristales,etc. La mayoría de las propiedades eléctricas,magnéticas y químicas son estudiadas en este nivel. La forma en que los átomos y las moléculas están enlazados y ordenados es fundamental para estudiar las propiedades y el comportamiento de cualquier material.
En la mayoría de los materiales los átomos y las moléculas se conglomeran, para formar objetos en una nanoescala lo que lleva a estudiar las propiedades eléctricas, magnéticas,ópticas y mecánicas.
Los materiales cuyos átomos y moléculas son formados a una nanoescala,son llamados nanomateriales, los cuales son objeto de estudio por la comunidad científica debido a las propiedades únicas que exhiben.
La microestructura se define como la estructura de una superficie preparada o lámina delgada de material según lo revelado por un microscopio por encima de 25 × magnificación. La microestructura de un material (que se puede clasificar en metálico, polimérico, cerámica y compuesto) puede influir fuertemente en propiedades físicas tales como resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, resistencia a la corrosión, comportamiento a temperaturas altas / bajas, resistencia al desgaste, etc. . La mayoría de los materiales tradicionales (tales como metales y cerámica) son microestructurados.
Referencias: https://www.dmoz.org/Science/Technology/Materials/ http://www.instituteofmaking.org.uk/
sábado, 22 de noviembre de 2014
Geosinteticos
Los Geosintéticos son un grupo de materiales fabricados mediante la transformación industrial de substancias químicas denominadas polímeros, del tipo conocido genéricamente como “plásticos”, que de su forma elemental, de polvos o gránulos, son convertidos mediante uno o más procesos, en láminas, fibras, perfiles, películas, tejidos, mallas, etc., o en compuestos de dos o más de ellos, existiendo también algunas combinaciones con materiales de origen vegetal.
Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias poliméricas, como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintéticos, es que estos últimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la refinación del petróleo.
Otra característica particular de los geosintéticos es que su aplicación se relaciona con la actividad de la construcción, por lo que participan como parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de construcción tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto, etc.
Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construcción tradicional.
PROPIEDADES GENERALES DE LOS GEOSINTETICOS, A PARTIR DE SU NATURALEZA POLIMERICA.
Los plásticos son los componentes principales en los geosintéticos. En la actualidad, muchas industrias sustituyen ventajosamente materiales tradicionales tales como agregados, suelos, metal, vidrio, etc., por materiales de plástico, que poseen, en general, las siguientes propiedades:
- Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua.
- Ductilidad
- Maleabilidad
- Elevada elasticidad
- Resistencia Mecánica
- Resistencia a agentes químicos, la cual varía dependiendo del material
- Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o procesos mecánico - térmicos
- Rangos variables de resistencia al intemperismo, existiendo algunos que deben ser protegidos y otros que pueden ser expuestos a la intemperie por lapsos largos, sin experimentar deterioro.
- Baja absorción de agua
- Resistencia a la biodegradación, la cual varía según el material de que se trate.
La familia de los Plásticos es muy extensa. Los productos de esta naturaleza que se utilizan para fabricar geosintéticos es apenas una pequeña fracción de los polímeros que se utilizan en la sociedad moderna.
En general, las propiedades específicas de un plástico dependen de la combinación de muchas variables, las cuales son, entre otras:
Es importante hacer notar que el nombre genérico de un plástico o polímero, tal como “Polipropileno”, “Polietileno de Alta Densidad”, “Poliéster”, etc., no es suficiente para caracterizarlo de manera completa, porque bajo la misma denominación pueden producirse diversos productos, con propiedades diferentes.
Referencias:http://www.geoproductos.com.mx/geoweb/definiciones.html
Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias poliméricas, como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintéticos, es que estos últimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la refinación del petróleo.
Otra característica particular de los geosintéticos es que su aplicación se relaciona con la actividad de la construcción, por lo que participan como parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de construcción tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto, etc.
Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construcción tradicional.
PROPIEDADES GENERALES DE LOS GEOSINTETICOS, A PARTIR DE SU NATURALEZA POLIMERICA.
Los plásticos son los componentes principales en los geosintéticos. En la actualidad, muchas industrias sustituyen ventajosamente materiales tradicionales tales como agregados, suelos, metal, vidrio, etc., por materiales de plástico, que poseen, en general, las siguientes propiedades:
- Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua.
- Ductilidad
- Maleabilidad
- Elevada elasticidad
- Resistencia Mecánica
- Resistencia a agentes químicos, la cual varía dependiendo del material
- Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o procesos mecánico - térmicos
- Rangos variables de resistencia al intemperismo, existiendo algunos que deben ser protegidos y otros que pueden ser expuestos a la intemperie por lapsos largos, sin experimentar deterioro.
- Baja absorción de agua
- Resistencia a la biodegradación, la cual varía según el material de que se trate.
La familia de los Plásticos es muy extensa. Los productos de esta naturaleza que se utilizan para fabricar geosintéticos es apenas una pequeña fracción de los polímeros que se utilizan en la sociedad moderna.
En general, las propiedades específicas de un plástico dependen de la combinación de muchas variables, las cuales son, entre otras:
- Naturaleza química: Grupos funcionales, peso molecular, dispersión del peso molecular, ramificaciones de la cadena principal, incorporación química de componentes (copolímeros), incorporación física de aditivos, tipo de formulación, etc.
- Historia de esfuerzos, temperaturas y exposición a agentes ambientales durante su vida útil.
- Procesos de transformación o formado
- Procesos de acabado.
Es importante hacer notar que el nombre genérico de un plástico o polímero, tal como “Polipropileno”, “Polietileno de Alta Densidad”, “Poliéster”, etc., no es suficiente para caracterizarlo de manera completa, porque bajo la misma denominación pueden producirse diversos productos, con propiedades diferentes.
Agregados
Los agregados, compuestos de materiales geológicos tales como la piedra, la arena y la grava, se utilizan virtualmente en todas las formas de construcción. Se pueden aprovechar en su estado natural o bien triturarse y convertirse en fragmentos más pequeños.
Los agregados que se utilizan para construir se denominan "agregados de construcción”, pero existen otros tipos de agregados que se pueden utilizar en agricultura, manufactura y otras industrias.
Los agregados son un ingrediente indispensable en el concreto premezclado, el asfalto y el mortero. Representan aproximadamente de 60% a 75% del volumen total del concreto premezclado, y además ejercen una importante influencia en las cualidades del concreto recién mezclado, así como también después de que éste endurece.
Los agregados no sólo incrementan la resistencia del concreto, sino que también pueden hacer que la mezcla sea más compacta, permitiendo aplicaciones como la impermeabilización y retención de temperatura.
Pueden además contribuir a las cualidades estéticas del concreto. Por ejemplo, la arena aporta la brillantez a las superficies tratadas.
Los agregados se obtienen de minas naturales a cielo abierto o de fosas de arena y grava, canteras de roca dura, dragado de depósitos sumergidos o extracción de sedimentos subterráneos.
Los agregados que se utilizan para construir se denominan "agregados de construcción”, pero existen otros tipos de agregados que se pueden utilizar en agricultura, manufactura y otras industrias.
Los agregados son un ingrediente indispensable en el concreto premezclado, el asfalto y el mortero. Representan aproximadamente de 60% a 75% del volumen total del concreto premezclado, y además ejercen una importante influencia en las cualidades del concreto recién mezclado, así como también después de que éste endurece.
Los agregados no sólo incrementan la resistencia del concreto, sino que también pueden hacer que la mezcla sea más compacta, permitiendo aplicaciones como la impermeabilización y retención de temperatura.
Pueden además contribuir a las cualidades estéticas del concreto. Por ejemplo, la arena aporta la brillantez a las superficies tratadas.
Aplicaciones
- Como componente clave en la construcción y mantenimiento de carreteras, aceras, caminos, estacionamientos, pistas de aterrizaje y vías de ferrocarril.
- Para drenaje, filtración de agua, purificación y control de la erosión.
- Como material de relleno.
- Para trampas de arena en campos de golf, playas, canchas deportivas, hipódromos y aplicaciones relacionadas.
- Para la construcción de puentes, viviendas y escuelas.
Los agregados se obtienen de minas naturales a cielo abierto o de fosas de arena y grava, canteras de roca dura, dragado de depósitos sumergidos o extracción de sedimentos subterráneos.
Referencias:http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/Agregados.aspx
martes, 21 de octubre de 2014
Hormigon armado
El hormigón armado es un material compuesto en el que relativamente baja resistencia a la tracción del hormigón y ductilidad se ven contrarrestadas por la inclusión de refuerzo que tiene una mayor resistencia a la tracción y / o ductilidad .El refuerzo es por lo general, aunque no necesariamente, las barras de refuerzo de acero y por lo general se incrustan de forma pasiva en el hormigón antes de que el hormigón se seque. Algunos refuerzos son generalmente diseñados para resistir esfuerzos de tracción en regiones particulares del concreto que puedan causar agrietamiento inaceptable y / o roturas estructurales.El hormigón armado moderno puede contener diversos materiales como el acero, polímeros o material compuesto alternativo en combinación con barras de refuerzo. El hormigón armado también puede destacar de forma permanente (en compresión), a fin de mejorar el comportamiento de la estructura final bajo cargas de trabajo.
Para una construcción duradera el refuerzo debe tener las siguientes propiedades:
Diferentes tipos de estructuras y componentes de estructuras pueden ser construidas en hormigón armado incluyendo losas, muros, vigas, columnas, cimientos, marcos y más.
Para una construcción duradera el refuerzo debe tener las siguientes propiedades:
- Alta fuerza relativa.
- Alta tolerancia de la deformación por tracción.
- Buena adherencia al hormigón, independientemente del pH, humedad, y factores similares.
- Compatibilidad térmica, no causar tensiones inaceptables en respuesta a los cambios de temperatura.
- Durabilidad en el entorno concreto, independientemente de la corrosión o el estrés sostenido.
Diferentes tipos de estructuras y componentes de estructuras pueden ser construidas en hormigón armado incluyendo losas, muros, vigas, columnas, cimientos, marcos y más.
El diseño e implementación del sistema de suelo más eficiente es la clave para crear estructuras óptimas de construcción. Los pequeños cambios en el diseño de un sistema de suelo pueden tener un impacto significativo en los costos de materiales, calendario de su construcción, resistencia a la rotura, los costos de operación, los niveles de ocupación y uso final de un edificio.
Sin refuerzos, la construcción de estructuras modernas con concreto no sería posible.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Reinforced_concrete
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Reinforced_concrete
lunes, 20 de octubre de 2014
Hormigon
Es el producto de la mezcla de un aglomerante,arena,grava o piedra con agua, es decir, es la mezcla de un mortero con grava o piedra molida.Los primeros en utilizar el hormigón fueron los egipcios,romanos y griegos en acueductos y depósitos de agua.
Es un producto que tiene la ventaja de que se puede dosificar la forma en la que alcanza su resistencia por estar completamente definido ya que se conocen sus propiedades mecánicas,térmicas,eléctricas,químicas entre otras.
Es un material de bajo precio respecto al acero, de resistencia similar o mayor a la del ladrillo, que brinda la posibilidad de construir elementos de casi cualquier forma. También es un buen aislante acústico y es resistente al fuego. La consistencia o fluidez del hormigón depende de la cantidad de agua de la mezcla.
Referencias: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/florian_m_a/capitulo2.pdf, http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n .
Es un producto que tiene la ventaja de que se puede dosificar la forma en la que alcanza su resistencia por estar completamente definido ya que se conocen sus propiedades mecánicas,térmicas,eléctricas,químicas entre otras.
Antes del descubrimiento de los hormigones se emplearon como aglomerantes la cal grasa,la cal hidráulica y los cementos naturales. Desde mediados del siglo XIX comenzó a utilizarse en obras marítimas,y a finales del mismo,asociado con el hierro en forma de hormigón armado,en puentes y depósitos, habiéndose extendido su empleo tanto en obras publicas como privadas.
Referencias: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/florian_m_a/capitulo2.pdf, http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n .
lunes, 13 de octubre de 2014
Cemento
El cemento es un aglomerante, una sustancia que fragua, se endurece y puede unir otros materiales. La palabra "cemento" se remonta a los romanos, que utilizaron el opus caementicium término para describir la mampostería que se asemeja al hormigón moderno que se hizo a partir de roca triturada con cal quemada como agente aglutinante. La ceniza volcánica y los aditivos de ladrillos pulverizados que se añaden a la cal quemada para obtener un aglomerante hidráulico fueron referidos posteriormente como cemento, cimentum, cäment, y cemento.
Los cementos utilizados en la construcción se pueden caracterizar por ser ya sea hidráulicos o no hidráulicos, dependiendo de la capacidad del cemento para ser utilizado en presencia de agua.
El cemento no hidráulico no se fija en condiciones de humedad o bajo el agua, se establece cuando se seca el cemento y reacciona con el dióxido de carbono en el aire. Puede ser agredido por algunos productos químicos agresivos después de su fijación.
El cemento hidráulico se hace mediante la sustitución de un poco de cemento en una mezcla con silicatos de aluminio activados, puzolanas, como cenizas volantes. Esto permite que se fije en condiciones húmedas o bajo el agua y además protege el material endurecido de agresiones químicas (por ejemplo, cemento Portland).
El cemento hidráulico puede endurecerse bajo el agua o cuando se expone constantemente al clima humedo. La reacción química resulta en hidratos que no son muy solubles en agua y por lo tanto son bastante duraderos en agua y seguros de ataques químicos.
Los usos más importantes del cemento son como un componente en la producción de mortero en mampostería y de hormigón, una combinación de cemento y un agregado para formar un material de construcción fuerte.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Cement
Los cementos utilizados en la construcción se pueden caracterizar por ser ya sea hidráulicos o no hidráulicos, dependiendo de la capacidad del cemento para ser utilizado en presencia de agua.
El cemento no hidráulico no se fija en condiciones de humedad o bajo el agua, se establece cuando se seca el cemento y reacciona con el dióxido de carbono en el aire. Puede ser agredido por algunos productos químicos agresivos después de su fijación.
El cemento hidráulico se hace mediante la sustitución de un poco de cemento en una mezcla con silicatos de aluminio activados, puzolanas, como cenizas volantes. Esto permite que se fije en condiciones húmedas o bajo el agua y además protege el material endurecido de agresiones químicas (por ejemplo, cemento Portland).
El cemento hidráulico puede endurecerse bajo el agua o cuando se expone constantemente al clima humedo. La reacción química resulta en hidratos que no son muy solubles en agua y por lo tanto son bastante duraderos en agua y seguros de ataques químicos.
Los usos más importantes del cemento son como un componente en la producción de mortero en mampostería y de hormigón, una combinación de cemento y un agregado para formar un material de construcción fuerte.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Cement
sábado, 11 de octubre de 2014
El concreto
Es un material formado principalmente por agua, agregados y cemento. Normalmente, se incluyen aditivos y refuerzos para lograr las propiedades físicas deseadas del material acabado. Cuando estos ingredientes se mezclan , forman una masa fluida que se moldea fácilmente . Con el tiempo, el cemento forma una matriz dura que se une el resto de los ingredientes en un material similar a la piedra bastante duradera con muchos usos.
Existen grandes estructuras de concreto,las mas famosas son: La presa Hoover, el Canal de Panamá y el Panteón romano. Los primeros usuarios a gran escala de la tecnología del concreto fueron los antiguos romanos, y el concreto fue ampliamente utilizado por ellos. El Coliseo de Roma fue construido en gran parte de concreto y la cúpula de concreto del Panteón es la mayor cúpula de concreto no reforzado del mundo.
Hay muchos tipos de concreto disponibles, creados mediante la variación de las proporciones de los ingredientes principales . De esta manera o mediante la sustitución de las fases de cemento y agregados, el producto acabado se puede adaptar a su aplicación variando la fuerza, la densidad, o química y las propiedades de resistencia térmica.
Agregado: consta de grandes pedazos de material en una mezcla de concreto, generalmente una grava gruesa o rocas trituradas como la piedra caliza o el granito, junto con materiales más finos tales como arena.
Cemento: más comúnmente cemento de Portland es asociado al término general "concreto". Una gama de materiales puede ser utilizado como el cemento en el hormigón. Uno de los más conocidos de estos cementos alternativos es el asfalto. Otros materiales de cemento, como cenizas volantes y harina de cemento, a veces se añaden al cemento Portland y se convierten en una parte del aglomerante para el agregado.
El agua se mezcla entonces con este material compuesto seco que produce un semi-líquido que los trabajadores pueden moldear (típicamente vertiéndola en un formulario). El concreto se solidifica y endurece a través de un proceso químico llamado hidratación. El agua reacciona con el cemento, que une los otros componentes, creando un material similar a la piedra robusta.
Se añaden aditivos químicos para lograr las propiedades variadas. Estos ingredientes pueden acelerar o ralentizar la velocidad a la que el concreto se endurece, e impartir muchas otras propiedades útiles, incluyendo una mayor resistencia a la tracción y resistencia al agua.
A menudo se le añaden refuerzos al concreto. El concreto puede ser formulado con alta resistencia a la compresión, pero siempre tiene menor resistencia a la tracción. Por esta razón, generalmente se refuerza con materiales que son fuertes a la tensión (generalmente el acero).
Los aditivos minerales son cada vez más populares en las últimas décadas. El uso de materiales reciclados como ingredientes del concreto ha ido ganando popularidad debido a la legislación ambiental cada vez más estricta, y el descubrimiento de que estos materiales presentan a menudo propiedades complementarias y valiosas. El más notable de estos son de cenizas, un subproducto de las plantas eléctricas de carbón y humo de sílice, un subproducto de hornos de arco eléctricos industriales, el uso de estos materiales en el hormigón reduce la cantidad de recursos necesarios Esto desplaza parte de la producción de cemento, un proceso energéticamente costoso y problemático del medio ambiente, al tiempo que reduce la cantidad de residuos industriales que deben ser eliminados.
El diseño de la mezcla depende del tipo de estructura se vaya a construir, cómo se mezcla y se entrega el hormigón, y cómo se coloca para formar la estructura.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Concrete
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Concrete
viernes, 10 de octubre de 2014
Proceso de extracción del hierro
En este vídeo se puede observar como se extrae el hierro del suelo y una breve historia sobre la disponibilidad de este,su composición y su importancia en la actualidad.
Como se hace el acero?
En este video se puede ver el proceso de como se fabrica el acero y la importancia de este en la sociedad.
miércoles, 1 de octubre de 2014
Fundiciones de hierro
Las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de silicio del 2 al 4%, del manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fósforo. Se caracterizan por que se pueden vaciar del horno cubilote para obtener piezas de muy diferente tamaño y complejidad pero no pueden ser sometidas a deformación plástica, no son dúctiles ni maleables y poco soldables pero sí maquinables, relativamente duras y resistentes a la corrosión y al desgaste.
Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:
- Son más fáciles de maquinar que los aceros.
- Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.
- En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.
- Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.
- Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste.
De acuerdo con la apariencia de su fractura, las fundiciones pueden ser grises, blancas, atruchadas, aunque también existen las fundiciones maleables, nodulares y especiales o aleadas.
Referencias: http://www.utp.edu.co/~publio17/fundiciones.htm
Arrabio
El arrabio es un producto intermedio del proceso de fundición de las menas del hierro tratadas con coque como combustible y caliza como fundente . También se han usado como combustibles el carbón vegetal y la antracita. Se obtiene como material fundido en un alto horno mediante reducción del mineral de hierro.
Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:
sábado, 27 de septiembre de 2014
El acero
El acero es una aleación de hierro y carbono que se utiliza ampliamente en la construcción y otras aplicaciones debido a su dureza y resistencia a la tensión. El carbón, otros elementos, e inclusiones dentro del hierro actuan como agentes endurecedores que impiden el movimiento de las dislocaciones que existen de forma natural en las redes cristalinas del átomo de hierro . El carbono en aleaciones de acero típicos podrá destinar hasta un 2,1% de su peso. Variando la cantidad de elementos de aleación, su formación en el acero, ya sea como elementos de soluto, o como fases precipitadas, retarda el movimiento de esas dislocaciones que hacen que el hierro sea tan dúctil y débil, y por lo tanto controla cualidades tales como la dureza, ductilidad y resistencia a la tensión del acero resultante.
El hierro y acero se utilizan extensamente en la construcción de carreteras, ferrocarriles, obras de infraestructura, electrodomésticos y edificios. La mayoría de las grandes estructuras modernas, tales como estadios, rascacielos, puentes y aeropuertos, están soportados por un esqueleto de acero. Incluso aquellos con una estructura de hormigón emplean acero para reforzar.. A pesar del crecimiento de la utilización del aluminio, el acero sigue siendo el principal material para carrocerías de automóviles. El acero se utiliza en una gran variedad de materiales de construcción, tales como pernos, clavos y tornillos.
El acero se puede clasificar como:
Acero bajo en carbono o acero dulce:
- El contenido de carbono no aumenta 0.25%.
- Suave y dúctil ► utilizado principalmente para fines de construcción.
- Usos ► Hojas, varillas, alambres, tubos, martillos, cadenas, ejes etc. Acero de mediano carbono:
- El contenido de carbono es de 0,25 a 0,5%.
- Más fuerte que el acero suave, ligeramente menos dúctil.
- Usos ► ejes, bielas y rieles, etc,
Acero alto en carbono:
- El contenido de carbono es superior al 0,5%
- Más duro y más fuerte que el acero dulce y medio
- Usos ► Llaves, cuchillos, taladros,etc.
Propiedades de acero dulce:
- Dúctil y maleable.
- Se corroe rápidamente.
- Puede ser magnetizado permanentemente.
- Es resistente y más elástico que el hierro fundido y hierro forjado y soporta golpes e impactos positivamente.
- Es igualmente fuerte en tensión, compresión y cizalla.
- Su gravedad específica es 7,8.
- No se ve muy afectado por el agua salina.
Propiedades de acero de alto carbono:
- Su estructura es granular.
- Es más resistente y elástico que el acero suave.
- Es más fácil para endurecer y luego soldar.
- Es más difícil de falsificar y luego soldar.
- Puede ser magnetizado permanentemente.
- En comparación es más fuerte en compresión que en tracción o en cizalla.
- Soporta vibraciones y golpes positivamente.
jueves, 25 de septiembre de 2014
Remodelacion del aeropuerto de bombay
Aquí esta un ejemplo de la utilización de distintos materiales para la remodelación de un aeropuerto, en este caso el de Bombay, ubicado en la India.
El aeropuerto internacional Chhatrapati Shivaji, es el principal aeropuerto en Bombay y el segundo con mas transito en la India. El aeropuerto cuenta con cinco terminales de funcionamiento que se distribuyen en un área operativa de 1.160 hectáreas (2.900 acres). Mumbai International Airport Limited fue el encargado de llevar a cabo este proyecto que comenzó en 2006 y fue inaugurado en 2014.
lunes, 22 de septiembre de 2014
Los ladrillos
Un ladrillo es un bloque compuesto de un amasado de arena, cal y arcilla o también de hormigón cocido o secado al aire, utilizado en la construcción de albañilería. Los ladrillos ligeros (también llamados bloques livianos) están hechos de arcilla expandida agregada. El ladrillo cocido es el tipo más numeroso y se colocan siguiendo patrones conocidos como enlaces, colectivamente se les conoce como enladrillado, y puede ser colocado en varios tipos de mortero para sujetar los ladrillos juntos para hacer una estructura duradera. Se producen ladrillos de numerosos tipos, materiales y tamaños que varían con la región y el período de tiempo, y son producidos en grandes cantidades. Las dos categorías más básicas de ladrillo son el cocido y el ladrillo no cocido. El ladrillo cocido es uno de los materiales de construcción más fuertes y duraderos, por lo cual se refiere a ellos como piedras artificiales y se han utilizado desde el año 5000 antes de Cristo. Los ladrillos secos tienen una historia más antigua que los ladrillos cocidos, son también conocidos como ladrillos de barro, y tienen un ingrediente adicional de un aglutinante mecánico tal como paja.
Los ladrillos son utilizados para la construcción, adoquines y el pavimento. Los ladrillos en las industrias metalúrgicas y de vidrio se utilizan a menudo para los hornos de revestimiento, en particular,los ladrillos refractarios, tales como la sılice, magnesia, chamota y neutrales (magnesita cromo). Este tipo de ladrillo debe tener una buena resistencia al choque térmico, refractariedad bajo carga, alto punto de fusión, y la porosidad satisfactoria.
En el noroeste de Europa, los ladrillos se han utilizado en la construcción desde hace siglos. Hasta hace poco tiempo, casi todas las casas estaban construidas casi enteramente de ladrillo. Aunque numerosas casas actualmente se construyen utilizando una mezcla de bloques de hormigón y otros materiales, muchas casas tienen una capa de ladrillo en el exterior para el atractivo estético.
El arquitecto colombiano Rogelio Salmona se destacó por su amplio uso del ladrillo rojo en sus edificios y para el uso de las formas naturales como espirales, geometría radial y curvas en sus diseños. La mayoría de los edificios en Colombia son de ladrillo, dada la abundancia de arcilla en países ecuatoriales como éste.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Brick .
domingo, 21 de septiembre de 2014
El aluminio
El aluminio es un metal blando, dúctil y plateado. Es el tercer elemento más abundante (después del oxígeno y el silicio), y el metal más abundante en la corteza terrestre. Constituye aproximadamente 8% en peso de la superficie sólida de la Tierra.
El aluminio se destaca por su baja densidad y por su capacidad para resistir la corrosión debido al fenómeno de pasivación. Los componentes estructurales hechos de aluminio y sus aleaciones son vitales para la industria aeroespacial y son importantes en otras áreas como el transporte y los materiales estructurales. Los compuestos más útiles de aluminio, al menos sobre una base de peso, son los óxidos y sulfatos.
Las aleaciones de aluminio con una amplia gama de propiedades se utilizan en las obras de ingeniería. Los sistemas de aleación están clasificados por un sistema numérico (ANSI) o por nombres que indican sus principales componentes de la aleación (DIN e ISO).
La fuerza y la durabilidad de las aleaciones de aluminio varían ampliamente, no sólo como resultado de los componentes de la aleación específica, sino también como resultado de tratamientos de calor y los procesos de fabricación. La falta de conocimiento de estos aspectos ha conducido algunas veces a estructuras diseñadas de manera incorrecta, por lo cual el aluminio ha ganado una mala reputación.
Una limitación estructural importante de las aleaciones de aluminio es su resistencia a la fatiga. A diferencia de los aceros, las aleaciones de aluminio no tienen un limite de fatiga bien definido, lo que significa que se producen fallos por fatiga eventualmente, incluso bajo cargas cíclicas muy pequeñas. Esto implica que los ingenieros deben evaluar estas cargas y diseño para una vida fija en lugar de una vida infinita.
El extruido de aluminio, laminados y productos fundidos se utilizan comúnmente para marcos de ventanas y otras estructuras acristaladas que van desde fachadas de las tiendas hasta grandes superestructuras para centros comerciales y estadios; para techos, revestimiento, muros cortina, así como para los tiradores de las puertas del reparto, las capturas de los sistemas de ventanas, escaleras y sistemas de calefacción. Más recientemente, el aluminio ha jugado un papel importante en la renovación de edificios históricos. Las características y propiedades del aluminio como material han conducido a cambios revolucionarios e innovadores en técnicas de construcción y proyectos de arquitectura e ingeniería.
Referencias:http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1859, http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium.
La madera
La madera es un tejido estructural duro y fibroso encontrado en los tallos y raíces de los árboles y otras plantas leñosas. Se ha utilizado durante miles de años como combustible y material de construcción. Es un material orgánico, un compuesto natural de fibras de celulosa (que son fuertes en la tensión) incrustadas en una matriz de lignina que resiste la compresión.
La composición química de la madera varía dependiendo de su especie, pero es aproximadamente 50% de carbono, 42% de oxígeno, 6% de hidrógeno, 1% de nitrógeno, y 1% de otros elementos (principalmente calcio, potasio, sodio, magnesio, hierro y manganeso) en peso. La madera también contiene azufre, cloro, silicio, fósforo y otros elementos en pequeña cantidad.
La madera ha sido un material de construcción importante, desde que los seres humanos comenzaron a construir refugios, casas y barcos. Casi todos los barcos estaban hechos de madera hasta finales del siglo XIX, y aun sigue siendo de uso común en la construcción de barcos. El olmo, en particular, se utilizó para este propósito, ya que resistía la descomposición siempre y cuando se mantuviera húmedo (también sirvió para la tubería de agua antes de la llegada de la plomeria moderna).En Europa medieval el roble era la madera de elección para todas las construcciones en madera, incluidas las vigas, paredes, puertas y pisos, a diferencia de la actualidad donde existe una gran variedad de maderas.
Hoy en día las viviendas domesticas en muchos lugares del mundo son comúnmente construidas con entramado de madera. Los productos de madera prensada se están convirtiendo en en una parte importante de la industria de la construcción, esta puede utilizarse en edificios residenciales y comerciales como materiales estructurales y estéticos.
En las edificaciones fabricadas con otros materiales, la madera aún se encuentra como un material de apoyo, sobre todo en la construcción de los techos, en las puertas interiores y sus marcos, y como revestimientos exteriores.La madera también se usa comúnmente como material de encofrado para formar el molde en el que se vierte hormigón durante la construcción de concreto reforzado.
A medida que los científicos e ingenieros han aprendido más sobre la madera, han desarrollado nuevas técnicas para extraer diversos componentes de la madera, o, alternativamente, modificar la madera, por ejemplo la aplicación de lignina en nuevos pegamentos, envases de alimentos reciclables, aplicaciones de reemplazo de llantas de goma, agentes de medicina anti-bacterianas, telas de alta resistencia y materiales compuestos. Así, mediante la adición de componentes a la madera, nuevos productos más avanzados van a aparecer en el mercado.
Referencias: http://en.wikipedia.org/wiki/Wood#Construction
Bienvenido
Bienvenidos a este nuevo blog este te ayudara a aprender acerca de los materiales que se se utilizan para la construcción de obras civiles.
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