lunes, 31 de enero de 2011

Materiales para la Fabricación de Tubos de Hormigón.

El tipo de cemento, los agregados y las dimensiones de las tuberías, dependen de las especificaciones que se adopten. Cada norma determina las dimensiones y los valores de resistencia obtenidos de las condiciones más desfavorables.

Para las aplicaciones en alcantarillas  sanitarias deben usarse anillos de compresión o arandelas. Las tolerancias dimensionales son más estrictas para tuberías fabricada para el uso con tales uniones y las uniones mismas son menos propensas a fugas, ver figura 6.2.

A.   Secciones transversales comunes de uniones con empaque de mortero o resina
B.   Secciones transversales comunes de uniones de compresión básica del tipo arandela de caucho.
C.   Secciones transversales comunes de uniones de tipo hombro opuesto con arandela de anillo.
Figura 6.2. Uniones comunes para tuberías de concreto.

D. Secciones transversales comunes de uniones de tipo espigón y ranura con arandela de anillo.
Figura 6.2. con. Uniones comunes para tuberías de concreto.

Tubos no metálicos: Tubos Hormigón.

El uso de éste tipo de tuberías se remonta a la construcción de alcantarillas en Roma, 800 años a. de C., y en nuestro continente las primeras instaladas fueron EEUU, el año 1842. Los tubos pueden ser de hormigón simple o de hormigón armado.

Los  tubos  de  hormigón,  se  fabrican  en  moldes  metálicos,  empleando  hormigones  ricos  en dosificación de cemento. Existen variados métodos para la fabricación de éstos tubos, por lo tanto a continuación se mencionarán los cinco sistemas más conocidos: vibrocompresión, giro-compresión, centrifugación, precompresión y vibración simple. Preferentemente se  utilizan los  dos primeros sistemas para la fabricación de tubos de pequeño diámetro en cambio para tubos de hormigón armado, los tres últimos sistemas.

1) Fabricación por vibrocompresión

Este sistema de fabricación, es normalmente utilizado en pequeñas fábricas de tubos. La vibración se produce colocando y fijando los moldes, verticalmente sobre una mesa vibradora, que determina su compactación.
El grado de compactación de la mezcla es bastante aceptable, sin embargo, el proceso de fabricación es lento.

2) Fabricación por giro-compresión

El sistema más utilizado para la fabricación de grandes cantidades de tubos de hormigón. El método de fabricación por giro-compresión es un proceso combinado de moldeado, compactado y aislado.
El grado de compactación del hormigón que se logra por este método es superior a la obtenida por vibro compresión, sin embargo, debido a que en este sistema se emplea una mezcla bastante seca, se debe  cuidar  la  consistencia  del  cemento  ya  que  es  un  componente  muy  importante  de  la trabajabilidad. Esta, hay que medirla a través del Cono de Abrahams que permite determinar el revenimiento respectivo.

3) Fabricación por centrifugación

Este proceso de fabricación se realiza en moldes cilíndricos horizontales, montados sobre ejes, los moldes reciben una determinada cantidad de hormigón, muy fluido, y que al girar el mismo durante un periodo de tres a cinco minutos, a gran velocidad (1200 r.p.m. para los pequeños diámetros.

Las tuberías que se fabrican por este método pueden llevar armaduras de refuerzo en el caso de grandes diámetros, en  cambio  para  abastecimientos de  agua  y para alcantarillado en  pequeños diámetros no se requiere tales armaduras.

4) Juntas en tuberías de hormigón

En la unión de tuberías de hormigón se distinguen dos tipos de acoplamiento que son los mas usados:
   - Junta espiga – campana
   - Junta machihembrada

En los dos tipos  las juntas pueden ser rígidas o elásticas. En todo caso, es aconsejable la utilización de juntas elásticas por distintas razones de tipo técnico que deben ser especificadas con prioridad.

5) Ventajas del uso de tubos de concreto

Las principales ventajas son:
   - Bajo coeficiente de rugosidad
   - Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las paredes.
   - Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras.

Tubos no metálicos: Tubos cerámicos.

Los tubos cerámicos son químicamente inertes, y a través de los años la arcilla natural ha sido convenientemente tratada para la fabricación de los mismos, lográndose una calidad apta, no solo para resistir los ataques químicos corrosivos de las aguas domésticas e industriales sino también para los aspectos estructurales requeridos en su instalación, además, poseen una buena resistencia a la abrasión.  Las tuberías de arcilla son lisas, con bajo coeficiente de fricción, impermeables y poco atacables por ácidos; sin embargo las que más se deben controlar y comprobar debido a su fragilidad, permeabilidad por fisuras y por la dificultad de ejecución de sus juntas La tubería de arcilla, la cual es hecha en arcilla o esquisto que se ha molido, humedecido, moldeado, secado y quemado en un horno. El quemado produce fusión y vitrificación de la arcilla, haciéndola muy dura y densa y resistente al ataque químico y biológico. Anteriormente, la tubería de arcilla era barnizada, produciéndose una superficie similar al vidrio, pero dicho proceso ya no se suministra más debido a que contribuía a la contaminación del aire.

Los accesorios están disponibles en las formas ilustradas en la Figura 6.1. Los yees y las tees deben ser usadas para unir alcantarillas domésticas a alcantarillas públicas y deben ser instaladas en la alcantarilla cuando ésta es construida, aun sí la propiedad vecina no esta desarrollada todavía. Los extremos abiertos de las conexiones no usadas pueden ser cerradas con tapones o mortero hasta que se necesiten. La tabla 6.1 detalla la resistencia mínima al aplasta en las tuberías de arcilla.

Tabla 6.1 Resistencia mínima al aplastamiento de tuberías de arcilla

Figura 6.1. Secciones de accesorios de campana y espigo para tubería de arcilla vitrificada
a) Yee,  b) Yee doble,  c) Tee, d) Reducción,  e) Ampliación,  f) Bifurcación,  g) Codo
1/8, h) Silla para Yee, i) Silla para Tee, j) Codo de ¼ , k) Trampa transportadora

1) Principales características técnicas

Las principales características más importantes de los tubos cerámicos son:
   - Resistencia al ataque de compuestos orgánicos como ser ácidos, sales y bases con excepción del ácido fluorhídrico y sus compuestos.
   - Resistencia   a   la   agresión   de   compuestos   orgánicos   y   agentes   biológicos destructores.
   - Bajo coeficiente de dilatación térmica (K=5.10-6 m/°C).
   - Estanqueidad inferior a 0.03 en 15 minutos.
   - Buena resistencia mecánica
 
2) Juntas en tubos de arcilla

En procura de que las mismas reúnan las condiciones esenciales, existen varios tipos de juntas:
   - juntas plásticas.
   - Juntas previamente preparadas y fijadas en la espiga y la campana que se sueldan por simple presión.
   - Juntas especiales

sábado, 29 de enero de 2011

Efecto de los Componentes (Cemento, Agregados,Aditivos) en la Trabajabilidad del Hormigón.

CEMENTO

La trabajabilidad de la mezcla de hormigón depende de la cantidad de cemento, de la finura de éste y de su composición química. Las mezclas muy pobres en cemento resultan propensas a ser ásperas y tener mala trabajabilidad. En general, si lo demás se mantiene igual, la trabajabilidad aumenta conforme aumenta la finura del cemento. Sin embargo, las mezclas ricas en cemento pueden ser demasiado cohesivas o pegajosas.

AGREGADOS

La gradación y forma de los agregados finos y gruesos y el tamaño máximo del agregado grueso tienen efectos importantes sobre la trabajabilidad.

Tanto los agregados finos como los gruesos deben graduarse uniformemente, desde fino hasta grueso, y no deben tener una cantidad excesiva de cualquier fracción de un tamaño, lo que tendería a causar  la  interferencia  de  las  partículas  y  daría  por  resultado  una  mala  trabajabilidad.  “Las gradaciones con  discontinuidades, en  las  que  se  han  eliminado  una  o  más  de  las  fracciones intermedias de tamaños deben verificarse en las condiciones de la obra, antes de su adopción”.

Las arenas naturales con granos redondeados producen hormigones más trabajables que las arenas trituradas formadas por trozos angulares, planos o alargados. Estos últimos tipos suelen tener un elevado porcentaje de vacíos y pueden causar una exudación excesiva del hormigón. Los agregados triturados con forma cúbica, si se gradúan y combinan adecuadamente con la cantidad apropiada de mortero trabajable, producirán un hormigón trabajable. Los trozos planos con forma de disco y las partículas largas delgadas y semejantes a cuñas son objetables porque no pueden compactarse con facilidad y apretadamente.

ADITIVOS


Las mezclas trabajables de hormigón hechas con agregados satisfactorios, cemento suficiente y la cantidad correcta de agua para producir el revenimiento requerido normalmente no necesitan que se les agreguen aditivos para tener la trabajabilidad satisfactoria. Sin embargo, los aditivos son útiles en las mezclas pobres y ásperas, de mala trabajabilidad y en donde se tienen condiciones difíciles de vaciado, los aditivos utilizados para mejorar la trabajabilidad son: los Fluidificantes o plastificantes y los inclusores de aire.

Y los aditivos, inclusores de aire, al mismo tiempo que, sin ser su propósito, mejora la trabajabilidad de las mezclas de hormigón, pueden causar problemas relacionados con el acabado de superficies horizontales. Debido a la marcada reducción en la exudación del hormigón con aire incluido, este suele requerir que el acabado se realice con mucha mayor rapidez que para el hormigón que no contiene ese aditivo.

Además para aumentar la trabajabilidad de un hormigón pobre es necesario aumentar el área super- ficial de los sólidos por unidad de volumen de agua. Esto se puede llevar a cabo al agregar aditivos finamente divididos, como cal hidratada o arena muy fina, o bien, si se aumenta el contenido de cemento. La cantidad del aditivo finamente dividido que se agregue a la mezcla de hormigón se debe controlar con cuidado, ya que las cantidades grandes tienden a requerir una relación más elevada agua/cemento, con efectos indeseables sobre la resistencia, durabilidad y contracción por secado, a menos que se hagan los ajustes adecuados.

Medición de la Trabajabilidad del Hormigón.

La consistencia o fluidez del hormigón, es un componente importante de la trabajabilidad. Esta se mide por medio de las siguientes pruebas: El cono de Abrams para hormigones de consistencia fluida a  seca , y El consistometro de Vebe para hormigones de consistencia seca a extremadamente seca.

Ya que todas las propiedades, necesarias para determinar la trabajabilidad de la mezcla de un hormigón, no se conocen o son imposibles de medir, debe aplicarse una inspección visual sistemática junto con los resultados de las pruebas de consistencia, y de exudación, para garantizar el uso del hormigón  con  la  trabajabilidad  satisfactoria.  Es  necesaria  la  vigilancia  constante  por  parte  del inspector para evitar efectos indeseables que provengan del uso de un hormigón con la trabajabilidad inadecuada.

Trabajabilidad de una Mezcla de Hormigón.

La trabajabilidad de una mezcla de hormigón se puede definir como la facilidad con la que esta puede mezclarse, manejarse, transportarse y vaciarse en su posición final con una pérdida mínima de homogeneidad.

Esta, depende de las proporciones y características físicas de los ingredientes como se explica mas adelante, de las condiciones de puesta en obra, de la geometría del elemento y del espaciamiento y tamaño del refuerzo.

Una mezcla puede considerarse trabajable en algunas condiciones y no serlo en otras, por ejemplo, el hormigón que tiene trabajabilidad satisfactoria para la losa de un pavimento sería difícil de vaciar en una columna fuertemente reforzada, por tratarse de un hormigón seco y de un tamaño máximo de agregado que no se deslizaría con facilidad a través del refuerzo de la columna lo que ocasionaría la formación de cangrejeras.

viernes, 28 de enero de 2011

Pavimentos SemiRigidos.

En términos amplios, un pavimento semirígido ó compuesto es aquel en el que se combinan tipos de pavimentos diferentes, es decir, pavimentos “flexibles” y pavimentos “rígidos”, normalmente la capa rígida esta por debajo y la capa flexible por encima. Es usual que un pavimento compuesto comprenda una capa de base de concreto o tratada con cemento Portland junto con una superficie de rodadura de concreto asfáltico.

La estabilidad de suelos por medio de ligantes hidráulicos (cemento Portland) permite que se obtengan materiales con capacidad de soporte suficiente para construir capas para base en pavimentos sujetos a cargas pesadas como ser camiones o aeronaves.

Pavimentos Rígidos.

Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principal componente estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su elevada resistencia a la flexión, cuando se generan tensiones y deformaciones de tracción de bajo la losa producen su fisuración por fatiga, después de un cierto número de repeticiones de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas de C.C.P. denominada sub-base, por esta razón, puede ser constituida por materiales cuya capacidad de soporte sea inferior a la requerida por los materiales de la capa base de los pavimentos flexibles.

Pavimentos Flexibles.

Son aquellos que tienen un revestimiento asfáltico sobre una capa base granular. La distribución de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las cargas de rueda del tráfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base absorben las tensiones verticales de compresión  del suelo de fundación  por medio de la absorción de tensiones cizallantes. En este proceso ocurren tensiones de deformación y tracción en la fibra inferior del revestimiento asfáltico, que provocará su fisuración por fatiga por la repetición de las cargas de tráfico. Al mismo tiempo la repetición de las tensiones y deformaciones verticales de compresión que actúan en todas las capas del pavimento producirán la formación de hundimientos en la trilla de rueda, cuando el tráfico tiende a ser canalizado, y la ondulación longitudinal de la superficie cuando la heterogeneidad del pavimento fuera significativa.

Pavimentos con Tratamiento Superficial.

Los tratamientos superficiales dobles o triples pueden ser utilizados como capas de revestimiento en carreteras de tráfico leve a medio. Se construyen mediante la aplicación de capas de ligante bituminoso sobre las cuales se conforman capas de materiales pétreos compactados, cuya granulometría debe ser rigurosamente controlada para satisfacer las exigencias de las especificaciones técnicas adoptadas en el proyecto.

El deterioro del revestimiento se produce principalmente por la fisuración debida a la fatiga y/o al desgaste. Los tratamientos superficiales simples que deben ser utilizados apenas para accesos donde el tráfico de proyecto es del orden del 1% del tráfico de proyecto de las fajas de rodadura, o para la protección provisoria de bases granulares hasta que el revestimiento definitivo sea construido.

Tipos de Pavimentos (Carreteras).

>Pavimentos flexibles.
      -Convencionales de base granular.
      -Deep-Strength de base asfáltica.
      -Pavimentos full-depth.
      -Pavimentos con tratamiento superficial (pueden ser semirígidos también).
>Pavimentos rígidos.
>Pavimentos semirígidos.

jueves, 27 de enero de 2011

Condiciones de Esfuerzos Previos de los Suelos.

Los suelos en su estado natural constantemente están sometidos a esfuerzos que cambian con el paso del tiempo y como consecuencia el suelo se consolida, la forma de consolidación tiene una significativa influencia en la resistencia al corte que presente el suelo.

En la Figura 6.12 se muestra al punto A de un suelo sujeto a distintos esfuerzos efectivos en su historia geológica. Inicialmente (t = 0) el punto A se encuentra sobre la superficie de terreno natural, a continuación se deposita una capa de suelo h1 (t = 1), luego se erosiona este material hasta una altura h2 (t = 2), finalmente se presenta deposición del suelo y el punto A se encuentra bajo el suelo con una altura h3 (t = 3). Este proceso es muy lento y por lo que la lenta deposición del material no ocasiona un exceso de presión de poros, como resultado se mantendrá el nivel de agua constante.
Figura 6.12.Variación de espesores en un perfil de suelo (Simons & Menzies, 2000).

Este suelo en su historia geológica ha estado siempre sometido a esfuerzos y el orden en que estos se aplican estos influirá en la consolidación

Figura 6.13.Línea de consolidación del suelo.

En la Figura 6.13 se ha graficado el índice de vacíos en función del esfuerzo efectivo en escala logarítmica y puede apreciarse de mejor forma la influencia de estos esfuerzos en la historia geológica del suelo durante la consolidación. Una consolidación lenta y continua del suelo produce teóricamente una línea de consolidación normal que será una línea recta cuando el esfuerzo (s') está en escala logarítmica. Inicialmente (t = 0) el suelo tiene un cierto índice de vacíos y a su vez un determinado volumen, mientras el esfuerzo aumenta el índice de vacíos decrece por lo cual se expulsa algo de agua de los poros y el suelo cambiará de volumen; a este proceso se lo llama consolidación. Si en algún momento el esfuerzo reduce con respecto al último aplicado mientras aun este saturado, como el caso del estado t = 2, se presenta una expansión en el suelo la cual describirá una trayectoria lineal llamada línea de expansión, pero este incremento de volumen no seguirá un comportamiento lineal con respecto a la línea de consolidación normal. Cuando actúa el esfuerzo de t = 3 nuevamente el índice de vacíos decrece siguiendo la trayectoria de la línea de expansión, para luego ajustarse a la trayectoria de la línea de consolidación normal. Si el proceso continuara se tendría una reducción gradual del volumen hasta que se alcance un equilibrio entre el suelo y el esfuerzo de consolidación.
Se dice que un suelo está normalmente consolidado (NC) cuando el esfuerzo que actúa es mayor a cualquier otro que actuó en toda su historia geológica, como el caso del estado t = 3. Se dirá que el suelo está sobreconsolidado (SC) cuando el esfuerzo actuante es menor a algún esfuerzo anterior en la historia geológica del suelo, como es el caso del estado t = 2.
Figura 6.14. Arcilla normalmente consolidada y sobreconsolidada.

(a) Variación del contenido de humedad y el esfuerzo de corte, respecto al esfuerzo efectivo de consolidación. (b) Niveles de deposición y erosión en toda la historia geológica.
La Figura 6.14 muestra un ejemplo del proceso de consolidación de un suelo arcilloso en un lecho lacustre, en la Figura 6.14a se observa la variación del contenido de humedad y el esfuerzo de corte, respecto al esfuerzo efectivo de consolidación y en la Figura 6.14b se ve gráficamente el proceso de deposición en la historia geológica del suelo.
El punto “a” representa las condiciones en que se encuentra la arcilla inmediatamente después de su deposición en un lecho lacustre, la deposición de más arcilla provoca el incremento del esfuerzo efectivo y una reducción del contenido de humedad. El estado representado por el punto “b” corresponde a la arcilla normalmente consolidada, en el sentido de que ésta no ha estado sujeta a un esfuerzo efectivo mayor al actual en toda su historia geológica. El punto “c” corresponde a un estado de mayor deposición y por ende al máximo esfuerzo efectivo que actúa en toda su historia geológica, este esfuerzo es llamado presión de sobreconsolidación, finalmente el punto “d” representa un estado de descarga debido a erosión, donde la arcilla está sobreconsolidada. La descarga está acompañada por un incremento del contenido de humedad debido a la expansión, pero dicho incremento está muy lejos que reflejar la reducción del contenido de humedad durante la consolidación. Aunque la arcilla en el punto “d” está bajo el mismo esfuerzo efectivo que el punto “b”, el contenido de humedad de una arcilla sobreconsolidada es considerablemente menor. Las partículas están en un estado de empaquetamiento mas denso y consecuentemente la resistencia al corte del suelo es mayor que la de una arcilla normalmente consolidada.

La consolidación del suelo, se evalua con el índice de sobreconsolidación OCR, que es a la relación entre el esfuerzo efectivo máximo aplicado en la historia geológica del suelo llamado también esfuerzo esfectivo de preconsolidación y el esfuerzo efectivo actual, que será:

Donde:
s'0 = Esfuerzo efectivo de preconsolidación.
s' = Esfuerzo efectivo actual.


Cuando el valor de OCR > 1, se dirá que el suelo es sobreconsolidado y se ubicada en cualquier punto de la línea de expansión, cuando el valor de OCR = 1 el suelo se denomina como normalmente consolidado y siempre se ubica en la línea de consolidación normal.

Condiciones de Drenaje en el Suelo.

El agua tiene una importante influencia en el suelo y también en la resistencia al corte. Se puede comparar al suelo con una esponja, en el sentido de que tanto la esponja como el suelo son materiales que contienen espacios vacíos en su interior (poros), por lo que ambos pueden almacenar cierta cantidad de agua. Si se aplica una carga uniforme a una esponja saturada de agua, el esfuerzo (?) que transmite esta carga a los poros ocasionará que el agua salga por los orificios de esta, lo hará con facilidad si el tamaño de los orificios es grande como el caso de la Figura 6.10a. Sin embargo, la Figura 6.10b muestra que si los orificios son muy pequeños y se aplica la misma carga, el agua no saldrá con la misma facilidad que en el primer caso, esta requiere más tiempo. Este mismo comportamiento se aprecia en los suelos.

 Figura 6.10. Ejemplo del drenaje en suelos.
(a) Esponja de orificios grandes. (b) Esponja de orificios muy pequeños.
Los suelos de grano grueso como ser arena y grava permiten un drenaje inmediato del agua al estar sometidos bajo un esfuerzo, debido a su alta permeabilidad asemejándose al caso de la Figura 6.10a. 

Mientras que la Figura 6.10b muestra el comportamiento de los suelos finos como la arcilla, debido a que el esfuerzo es aplicado instantáneamente el agua no puede salir con facilidad por la baja permeabilidad del suelo, lo que origina una presión interna adicional en los poros a la que se llama exceso de presión de poros (Du). Sin embargo, si la carga que origina este esfuerzo fuera aplicada muy lentamente hasta su totalidad, de tal forma que la presión interna que originaría esta carga en los poros se disiparía conforme al aumento gradual de la carga, en ningún momento se originaría un exceso de presión de poros.

En el capítulo anterior, se estableció que se tendrán condiciones drenadas cuando la masa de suelo sometida a un esfuerzo no tenga un exceso de presión de poros (Du = 0), por lo cual a los parámetros de resistencia al corte se los llamara efectivos (s') y se tendrán condiciones totales cuando exista un exceso de presión de poros (Du > 0) que irá disipándose gradualmente a lo largo del tiempo, por lo que a los parámetros de resistencia al corte para este caso se los llamara totales (s). Para el caso de suelos de grano grueso se tendrán condiciones drenadas a corto y largo plazo, en cambio para los suelos finos se tendrán condiciones totales (Du = Ds y Ds' = 0) a corto plazo y condiciones drenadas (Du = 0 y Ds' = Ds) a largo plazo.

La Figura 6.11, muestra un terraplén que se ha construido rápidamente en un suelo arcilloso saturado de agua, inmediatamente se han instalado piezómetros en distintos lugares para medir la presión de poros del suelo. Debido a que el terraplén fue construido rápidamente, este ha inducido una carga que transmite un esfuerzo Ds a cada poro, lo cual para un tiempo de t = 0 (condición a corto plazo) se aprecia un exceso de presión de poros (Du = Ds), para un tiempo t > 0 y t >> 0 (condición a mediano plazo) esta presión va disminuyendo, hasta que a largo plazo (t = ¥) esta se disipa por completo (Du = 0).

 Figura 6.11. Incremento de la presión de poros por el terraplén (Simons & Menzies, 2000).

El exceso de presión de poros es determinado utilizando la siguiente expresión:

Du = gw·Dhp                                                                           [6.7]
Donde:
gw = Peso unitario del agua.
Dhp = Variación de la altura piezométrica debida a la carga.
En el caso de los suelos de grano grueso la acción de una carga que origina el drenado produce una variación inmediata y pequeña en el volumen, sin embargo en el caso de los suelos finos la acción de la carga no produce ninguna variación inmediata del volumen a corto plazo, sino que la variación del volumen será consecuente al drenado hasta que a largo plazo para la condición drenada se producirá el cambio total de volumen. Todos los suelos siempre llegarán a un estado drenado (parámetros efectivos), por lo que este estado constituye ser un campo común para analizar la resistencia al corte.

Resistencia al Corte.

Es fácil describir el comportamiento que tendrá el bloque mostrado en la Figura 6.1a, si la superficie en que se apoya el bloque se inclinara progresivamente.


                                  Figura 6.1. Bloque que se desliza sobre una superficie inclinada.
                   (a) Bloque encima de una superficie plana. (b) Fuerzas resultantes debido a la inclinación.

En la Figura 6.1b se observa que mientras esta superficie va inclinándose aparecen fuerzas que actúan en la superficie de contacto, siendo F una fuerza resultante de varios factores que ocasionan que el elemento se deslice sobre la superficie, mientras que T es una fuerza originada por el contacto del elemento con la superficie (rugosidad) que impide que el elemento se deslice. Mientras la inclinación de la superficie vaya incrementando también lo hará la fuerza resultante F, finalmente para una determinada inclinación el valor de F superará a T lo que ocasionara que el elemento ceda y empiece a deslizarse, lo que se llamará falla.
Figura 6.2. Esfuerzo de corte generado en la superficie de contacto.

La Figura 6.2 muestra más de cerca lo que ocurre en la superficie de contacto a la que se llamará superficie de corte, la inclinación de la superficie genera un esfuerzo de corte ? que va incrementándose. Mientras el elemento no ceda, puede decirse que el sistema presenta cierta resistencia al corte. Sin embargo, para una determinada inclinación el esfuerzo de corte superará a la resistencia que ofrece la rugosidad, lo que producirá una falla y el elemento sedará, entonces podría decirse que el sistema ha fallado al corte. Este ejemplo ilustra lo que es la resistencia al corte de los suelos.

El comportamiento presentado en la Figura 6.2 es similar al que ocurre con las partículas que componen un suelo, dentro la masa de suelo como se muestra en la Figura 6.3, las partículas están constantemente sometidas a una fuerza resultante N que es normal a la superficie de corte producto de la acción de una carga externa o el peso propio.
 
Figura 6.3. Fuerzas surgidas por el contacto interpartícular.

Esta fuerza normal originará la fuerza resultante F que genera el esfuerzo de corte, la cohesión entre las partículas contribuye a que la masa de suelo ofrezca resistencia al corte representado por la fuerza T, por lo que la resistencia al corte del suelo dependerá de la interacción las partículas. La superficie de corte en una masa de suelo tiene la tendencia a ser circular y no plana, en la Figura 6.4 se muestran dos ejemplos donde comúnmente el suelo falla al corte.
Figura 6.4. Situaciones donde se genera la falla al corte del suelo.
(a) Talud. (b) Fundación.

Existen muchas situaciones donde se requiere conocer el comportamiento de suelo en lo que respecta al corte, por lo cual muchos investigadores han desarrollado relaciones matemáticas sobre la base de las teorías clásicas de la elasticidad y plasticidad de los materiales. Sin embargo, los suelos se diferencian mucho de otros materiales como ser el acero y el concreto, debido a que está constituido de una innumerable cantidad de partículas que dan al suelo propiedades físicas distintas.

domingo, 16 de enero de 2011

Construcción de Edificios de Consumo Energético Cero en Europa.

La UE está ultimando una revisión de toda la normativa sobre consumo energético en
la edificación según la cual todos los nuevos edilicios residenciales, de oficinas y de servicios serán de energía cero dentro de poco. ¿Qué son esos edificios?
Aquellos en los que se introducen sistemas activos-tecnologías-y pasivos -materiales aislantes, por ejemplo-con un alto nivel de eficiencia energética y en los que la moderada
energía que precisan procede de fuentes renovables Situadas en la propia edificación, de tal modo que el consumo anual de energía sea igual o menor que la producción propia. Se trata de una verdadera revolución
urbanística que responde a la gran contribución de la edificación a las emisiones de invernadero-entre un 20 y un 30 por ciento, pero también a lo mucho que ha avanzado la arquitectura sostenible en los últimos tiempos. Emparentadas con los edilicios de energía cero, se encuentran propuestas igualmente deseables como los edificios de elevada eficiencia energética, los edificios pasivos o los de muy bajas emisiones.
La nueva normativa europea ha sido aprobada en la Eurocámara por abrumadora mayoría y. si la Comisión y el Consejo Europeos no descafeínan el acuerdo inicial, concede a los estados miembros de plazo hasta finales de 2018 para asegurarse de que todos los edificios de construcción reciente tengan un consumo energético neto igual a cero. Y, para que nadie encuentre agujeros en la ley por los que eludir esfuerzos ecoedificatorios, la norma exige a los estados que establezcan objetivos intermedios por la primera edificación y obligaciones menores para los edificios existentes, como sustitución de ventanas poco aislantes o instalación de placas solares en los tejados. La norma, en principio, sólo excluye de obligaciones energéticas a las casas de menos de 50 metros cuadrados. los edilicios dedicados a actividades religiosas, las construcciones temporales utilizadas durante menos de 18 meses, los edificios destinados a la agricultura, los grupos de trabajo con poca demanda energética y los edificios históricos a los que las medidas de eficiencia energética cambiaria la apariencia. En total, estos edificios excepcionales representan menos del 2%. A todos los que vivimos o trabajamos en el t8% restante, nos va a tocar rascarnos el bolsillo en casa, aun tambien se adivinan grandes oportunidades de negocio para los instaladores de placas solares diversas, los fabricantes de calderas de biomasa o los arquitectos de perfil bio.
Pero, ¿son realmente posibles los edificios que producen tanta o más energía de la que consumen? Pues lo son y de hecho, están de moda entre las grandes empresas como demostración de compromiso en la lucha contra el cambio climático y, también, por qué no decirlo, como expresión de racionalidad contable, va que estas construcciones resultan caras al principio pero, a la larga, ahorran mucho más dinero del que costaron. En la moderna dudad de Guanzhou, al sur de China, se levanta el rascacielos Peri River Towcr, de 71 plantas y mis de 300 metros de altura, que producirá toda la electricidad que precisa a partir de turbinas eólicas. El edificio está construido en curva para incrementar la fuerza del viento y que éste sea conducido a unos túneles donde se alojan las turbinas eólicas. Además, tendrá pilas de combustible para almacenar energía y abundantes paneles fotovoltaicos en su fachada. Docenas de ejemplos parecidos se alzan hoy en Reino Unido, Alemania, Estados Unidos, Canadá o Malasia.
También en España están empezando a proliferar estas maravillas de la arquitectura y la ingeniería. En la Ciudad de la Innovación de Navarra-un parque tecnológico próximo a Pamplona—, la nueva sede de Acciona Solar es, desde finales de 2007, el primer edificio de oficinas certificado como cero emisiones en nuestro país. La sede, de casi 2.600 m2 de superficie, incorpora sistemas pasivos de eficiencia energética y cuatro tecnologías de energía renovable fotovoltaica, solar térmica, geotérmica y biodiesel).
Pioneros en todo esto es Biotectura, un estudio puesto en marcha por el bioconstructor Javier Segarra y el ingeniero especializado en energías renovables Ricardo Seguí. El estudio se ubica en un edificio de La Vall d´Uxó (en el sur de Castellón) diseñado y promovido por ellos mismos y que da cobijo, además, a varias empresas y asociaciones de la Red OKO, todas ellas empeñadas de algún modo en hacer posible la sostenibilidad. El edificio OKO posee la mayor cubierta del mundo con madera certificada (FSC, concretamente) y energía fotovoltaica —200 kw en total—. lo que les permite ser autosuficientes energética e hidrológicamente. Esto último, gracias a un aljibe que recoge todo el agua de lluvia.
“El edificio —explica Javier Segarra, presidente del Instituto de BioconstrucciónyEnergías Renovables y socio de Biotectura— produce mas energía de la que consume y recoge más agua de la que utiliza; no ha sitio inaugurado aún, pero sí esta operativo”. “Nuestra idea es poner la sostenibilidad al alcance de todos”, concluye el bioarquitecto.
El Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña, por su parte, esta levantando en Barcelona FabLabHouse, una casa solar que produciría más energía de la que necesita. FabLabHouse es un prototipo de 70 m2 construido principalmente en madera donde pueden vivir confortablemente cuatro personas. De su diseño, llama la atención la espectacular cubierta envolvente que aumenta la superficie de captación solar y la eficiencia de los paneles. “La casa será construida en madera porque es un material solar”, explica Vicente Gaullart, director del provecto. ‘En estos tiempos de crisis es cuando más pone a prueba lo realmente esencial e importante en la arquitectura, de modo que las características que tiene esta casa solar responden al desafío de producir más energía con menos recursos”.

UN PARAÍSO TÉRMICO
El rascacielos Perl Rlve Tower que se construyen Guanzhou (China) es un ejemplo claro de edificio de emergía cero que producirá toda la electricidad que necesite gracias  a sus turbinas eólicas, a su forma curva y a sus pilas de combustible.
CASAS EFICIENTES, PERO ECONÓMICAS 

Pero, ¿es posible que vivan millones de personas en edificios así? “Los edificios de energía cero
—explica Sergio Vega, profesor de la Escuela de Arquitectura de la Politécnica Madrileña y director del Concurso Solar Decathlon Europa— son tecnológicamente factibles, va existen muchos edificios así aunque, generalmente, son muy caros; el reto es hacer casas sostenibles y económicas; o sea, edificios de protección oficial o de bajo coste que sean realmente eficientes”. “En los años del boom , inmobiliario —añade Vega—, los constructores sabían que iban a vender todo lo que construían, para qué complicarse la vida yendo más allá? Ahora, con la crisis, es una buena oportunidad para que aquellas inmobiliarias que apuesten por otra forma de hacer las cosas tengan más oportunidad que aquellas otras que sigan apostando por el ladrillo convencional. Si somos capaces de ofrecer productos que sean cómodos, agradables y confortables y, además, que en precio sean competitivos con una construcción tradicional, yo creo que hay una buena oportunidad para que poco a poco se imponga esa línea”.
De hecho, las cifras dicen que la construcción eficiente es siempre una buena inversión. La Fundación Entorno ha realizado una investigación —“Por activa y por pasiva: Impulsar la edificación de alto rendimiento energético”— que demuestra la rentabilidad de implantar medidas de eficiencia energética, tanto en edificios nuevos como en rehabilitaciones de viviendas. El Grupo de Trabajo de Construcción Sostenible de esta fundación, en el que han participado una docena de empresas constructoras y energéticas, ha realizado un riguroso análisis para demostrar la rentabilidad de varios tipos de obra nueva y rehabilitación para conseguir edificios con la máxima calificación energética, utilizando siempre las mejores tecnologías disponibles para mejorar la eficiencia energética en los pisos y oficinas.

Energía Térmica en las Viviendas: Edificios construidos con tecnología del Interior de la Tierra.

Hemiciclo Solar es un edificio de Móstoles construido con tecnología que aprovecha la energía del interior de la tierra para refrigerarse en verano y calentarse en invierno.

Tiene 92 viviendas protegidas, es conocido corno Hemiciclo Solar y cuenta con un innovador sistema que hace circular el aire del exterior por una galería subterránea para luego distribuirlo por las viviendas a 18°. La construcción bioclimática, que en junio cumple su primer aniversario, es el primer edificio residencial en Europa que incorpora este sistema de ventilación por geotermia horizontal que le permite un ahorro en emisiones de CO2 y energía fósil consumida superior al 50% respecto a una instalación convencional de las mismas características.
Es una obra del estudio de arquitectura Ruiz-Larrea y Asociados y cuenta con diez entradas que absorben el aire exterior y lo hacen descender a siete metros bajo tierra. Ya en el subsuelo, el aire circula a unos cuarenta metros por un serpentín de 45 conductos horizontales antes de llegar a dos unidades de tratamiento de aire (TYL). Estos dos equipos refrigeran un poco más el aire por humedad, y después lo distribuyen por las 92 viviendas. 


Es el primer edificio residencial de Europa que incorpora la ventilación por geotermia horizontal
La refrigeración en verano y calefacción en invierno se consigue gracias a lo que se denomina geotermia horizontal por aire. Es decir, se transfiere la energía térmica del interior de la tierra al interior de las viviendas. El consumo anual de climatización y calefacción es de 3.840 kW, cifra que representa un ahorro del 48%.

CON EL FIN DE APROVECHAR LAS Condiciones climáticas de cada época del año, la forma y orientación del edificio están planteadas siguiendo la línea de movimiento del sol. La fachada sur capta la radiación de las galerías solares de cada piso en invierno resguarda de las altas temperaturas en verano, mientras que la disposición de la fachada norte permite proteger a las viviendas del viento y refrescarlas de noche en verano.
El edificio cuenta con cerca de 275 m2 de paneles fotovoltaicos, con una producción estimada en 55 Mwh/año, integrados en una red de pérgolas cuya inclinación proporciona sombra a los visitantes de la cubierta del edificio y optimiza la eficiencia de los paneles. Por su parte, el sistema de paneles termosolares (140 m2) se coloco en la cubierta del edificio. Los paneles dan servicio a dos depósitos de acumulación solar de 6.500 litros de capacidad y un depósito interacumulador de agua caliente sanitaria (ACS) de 1.500 litros.
Este edificio de Móstoles (Madrid) dispone además de chimeneas solares para forzar la ventilación y renovación natural del aire, cubierta vegetal y aljibe para la recogida y aprovechamiento del agua de lluvia. Y dentro de la estructura se han creado tres cubos en altura, plazas cívicas donde sus habitantes pueden relacionarse, y zonas comunes preparadas para acoger actividades lúdicas. Por otro lado, estos espacios también ayudan a la ventilación cruzada del edificio.

sábado, 15 de enero de 2011

La Falta de Saneamiento Causa Millones de Muertes.

Unos 2.600 millones de personas, un tercio de los habitantes del
planeta, viven sin inodoro. No es uno de los problemas ambientales o sanitarios de los que más hablan las estadísticas de la pobreza, pero la falta de saneamiento básico es tina (le las causas principales del cólera, la diarrea, la neumonía, la malnutrición y otras enfermedades que provocan millones de muertes. Según Unicef, cada 20 segundos un niño menor de 5 años muere como resultado de las malas condiciones de higiene y salubridad, lo que supone 1,5 millones de muertes prevenibles cada año. Por ello, la Alianza por el Agua, de la que forma parte la Fundación Ecología y Desarrollo (1CO DES) ha iniciado una campaña para que el saneamiento doméstico, al amparo de los Objetivos de Desarrollo del Milenio de Naciones Unidas, sea una prioridad en las agendas gubernamentales e institucionales de los países desarrollados y subdesarrollados.
 
EN LA ZONA DE CENTROAMERICA 15 MILLONES  de habitantes carecen de acceso al agua potable y a servicios de saneamiento básico, y menos del 20% de las aguas residuales son tratadas antes de devolverse a los ríos, lagos y mares, lo que genera una creciente contaminación del agua. Sólo en esta región, la carencia de agua potable saneamiento se ha cobrado más víctimas que cualquier conflicto bélico o catástrofe natural: seis millones de personas en los últimos 30 años; una quinta parte de ellos, niños.
Según un reciente estudio elaborado por la Primera Conferencia Latinoamericana de Saneamiento, con la colaboración del Banco Mundial, UNICEF y la Asociación de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, “esta situación puede revertirse ante la presencia de servicios de saneamiento, pues éstos tienen un impacto directo sobre la mejora de las condiciones de salud, nutrición’ preservación de los recursos naturales
Particularmente castigadas por esta carencia resultan las zonas rurales de estos países subdesarrollados, sobre todo las comunidades indígenas. En Guatemala, con una población de 12,7 millones de habitantes, la disposición de inodoros alcanza el 76% en el ámbito urbano y el 16,8% en el rural. En cuanto a las aguas residuales domesticas, sólo el  de los hogares urbanos y el 5% de los rurales reciben algún tipo de depuración.
En Honduras, sobre una población de 7,5 millones de habitantes, el 73,6% de las zonas urbanas y el 76,4% de las rurales disponen de inodoros o letrinas, lo que mejora considerablemente la situación sanitaria en los hogares de esta región. Ahora bien, sólo el 10,9% de las aguas domesticas residuales reciben algún tipo de tratamiento.

Construcciones de Alto Rendimiento Energético.

La Fundación Entorno ha llevado a cabo una investigación que responde al título Por acti va y por pasiva: impulsar la edificación de alto ren dumeiito energético en la que ha quedado demostrada la rentabilidad de implantar medidas de eficiencia energética, tanto en edificios nuevos como en rehabilitaciones de viviendas.
El sector residencial es responsable del 20% del consumo final de energía en España y será en los próximos años un eleinento clave en la lucha contra los gases de efecto invernadero. Esto se hará en forma de compromisos voluntarios o de normas de eficiencia cada vez ms exigentes que, en cualquiera de los dos casos, encarecerán el precio de la vivienda nueva a cambio de reducir la factura energética.
El Grupo de Trabajo de Construcción Sostenible de la Fundación Entorno, que incluye una docena de empresas constructoras y energéticas, ha realizado un riguroso análisis para demostrar la rentabilidad de varios tipos de obra nueva y rehabilitación. El objetivo es conseguir edificios con la mxinia calificación energética, utilizando siempre las mejores tecnologías disponibles para incrementar la eficiencia en los pisos y en las oficinas. Además, se han estudiadol3 casos prácticos de edificios ecoeficientes, así como su balance energético y económico.

Conjunto de 126 casas de madera construidas siguiendo métodos sostenibles en en SantContest en el noroeste de Francia.

LOS RESULTADOS ARROJAN PERIODOS DE retorno muy atractivos para todos los edificios de alta calificación energética frente a otros que cul)refl el mínimo legal requerido. Por ejemplo, el sobre- coste para construir un edificio nuevo de viviendas de máxima calificación energética se compensa en su totalidad con las subvenciones existentes y supone, por tanto, un beneficio económico en la factura energética desde el primer año. Para el caso de un edilicio de oficinas ya existente, el sobrecoste para rehabilitarlo con objeto de conseguir una calificación energética B tan sólo requiere dos años para recuperar la inversión.
Según Cristina García-Orcoyen, directora de la Fundación Entorno, “es necesario dotar a los agentes implicados de información sobre contadores inteligentes, auditorías energéticas, etiquetado. etcétera, que les permita ver las ventajas de la eficiencia”. Según la responsable de la fundación, es preciso, sin embargo. “primar fiscalmente la edificación en función de su calificación energética, penalizar el derroche de energía y aplicar los más altos estándares energéticos a los edificios públicos y sedes sociales de empresas".
Ala misma conclusión llega un estudio desarrollado en el País vasco. La reducción de emisiones de CO2 de un 12%,la disminución del consumo energético.

viernes, 14 de enero de 2011

Recubrimiento para evitar la Corrosión del Acero.

Fruto de un convenio entre el Conicet y la empresa Siderca, dos investigadores argentinos diseñaron un método de características novedosas que permite producir superficies "superhidrofóbicas", es decir que rechazan el agua a tal extremo que una muy ligera inclinación del material (apenas uno o dos grados) hace que una gota del líquido ruede sobre su superficie.

La innovación, que ya está protegida por una patente, fue publicada en la prestigiosa revista científica Langmuir : "La originalidad de nuestro trabajo radica en que logramos un recubrimiento que se une al acero muy fuertemente y en sólo dos pasos", señala el doctor Federico Williams, profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA e investigador del Conicet en el Centro de Investigación Industrial de Tenaris Siderca, empresa que financió la investigación.

Numerosos estudios dan cuenta de modificaciones efectuadas a la superficie de diferentes materiales con el fin de otorgarles nuevas propiedades y funciones. Así, mediante el agregado de nanopartículas (partículas con un tamaño de una mil millonésima parte del metro) se han obtenido elementos con capacidad de autolimpiarse o autorreparar daños en su superficie. Por ejemplo, lentes que no se rayan, pinturas antigrietas o revestimientos antigraffiti para paredes.

Pero la estabilidad de esas superficies nanoestructuradas y, por lo tanto, su rendimiento dependen en gran medida de la fuerza de unión de las nanopartículas con el material. Muchas de las técnicas desarrolladas consiguen uniones débiles o, cuando logran uniones un poco más fuertes, requieren tres etapas muy controladas. 
Williams y María Joselevich, coautora del trabajo, no sólo lograron ahorrar un paso, sino que, más importante aún, consiguieron que cada partícula establezca múltiples uniones con la superficie del metal: "Las partículas que diseñamos se adhieren muy fuertemente y, además, lo hacen de manera espontánea, con lo cual evitamos un paso, que es el de la preparación previa de la superficie del metal", consigna Williams, que volvió a la Argentina tras diez años de trabajo en la Universidad de Cambridge, Inglaterra.
Flor de superficie

A veces sucede que la observación de la naturaleza permite encontrar soluciones de problemas tecnológicos. De ese modo, el descubrimiento de que la superficie de las hojas de la flor del loto se mantiene permanentemente limpia condujo al estudio de su estructura y a la comprensión del fenómeno de superhidrofobicidad, denominado "efecto loto".
El efecto de autolimpieza de las hojas de loto, explica Williams, se debe a que tienen una superficie con una estructura que la hace extremadamente hidrofóbica, de tal manera que el agua no se absorbe, sino que rueda y arrastra la suciedad. 

"Microscópicamente puede observarse cómo una superficie con dos tipos de prominencias, unas más grandes, del orden del micrómetro (millonésima de metro), y otras más pequeñas, del orden del nanómetro (mil millonésima de metro), que están incrustadas en las primeras. Esa estructura, llamada de doble rugosidad, es una de las condiciones para que haya superhidrofobicidad", agrega el experto.
Con el modelo de la hoja de loto presente, los investigadores diseñaron micropartículas y nanopartículas de óxido de silicio -"es un material muy barato y relativamente fácil de manipular químicamente", aclara Williams- con un grupo químico altamente reactivo unido a ellas: "Cada partícula lleva uno o más grupos diazo y eso es lo que les permite establecer una o más uniones espontáneas con el acero", indica, y destaca: "Expusimos el acero superhidrofóbico a diferentes solventes y a distintas temperaturas y comprobamos que las partículas seguían unidas a la superficie del material, lo que demostró que la unión era fuerte".
Williams aclara que todavía falta evaluar si este desarrollo es económicamente viable en gran escala: "La empresa decidió patentarlo porque es una tecnología original que, en principio, evitaría la corrosión del acero. 
También, permitiría exponer maquinaria de acero a temperaturas muy bajas en zonas donde el agua se condensa sobre su superficie y afecta su funcionamiento", considera, y añade: "En realidad, nosotros empezamos con este tema por simple curiosidad. Hoy hay una potencial utilidad tecnológica que surgió desde la curiosidad científica". 

Centro de Divulgación Científica de la FCEyN de la UBA



jueves, 13 de enero de 2011

Concretos Modificados y Sistemas de Protección contra la Corrosión.

Se puede lograr una mayor resistencia a la corrosión mediante la utilización de aditivos para el concreto. La microsílice (humo de sílice), las cenizas volantes y las escorias de alto horno, reducen la permeabilidad del concreto a la penetración de los iones cloruro. Los inhibidores de la corrosión, tales como el nitrito de calcio, actúan para prevenir la corrosión en presencia de los iones cloruro. En todos los casos estos se añaden a un concreto de calidad con relación A/C menor o igual a 0.45.
Los repelentes al agua (hidrófugos) pueden reducir el ingreso de humedad y de cloruros en una cantidad notable. Sin embargo el manual ACI 222 indica que no son efectivos para lograr una protección a largo plazo. Partiendo de que un concreto de buena calidad ya posee una baja permeabilidad, los beneficios adicionales de los repelentes de agua no son tan significativos.

Otras técnicas de protección incluyen las membranas protectoras, la protección catódica, las barras de refuerzo recubiertas con resinas epóxicas y los selladores para concreto (si son reaplicados cada 4 ó 5 años).

La Corrosión del Acero en el Concreto y sus Causas.

¿Qué es la corrosión del acero?

La terminología de la ASTM (G15) defne la corrosión como “la reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medio ambiente, que produce un deterioro del material y de sus propiedades”. Para el acero embebido en el concreto (hormigón), la corrosión da como resultado la formación de óxido que tiene 2 a 4 veces el volumen del acero original y la pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas. La corrosión produce además descascaramiento y vacíos en la superficie del acero de refuerzo, reduciendo la capacidad resistente como resultado de la reducción de la sección transversal.

¿Por Qué la corrosión del acero es una preocupación?

El concreto reforzado utiliza acero para aportarle las propiedades de resistencia a la tracción que son necesarias en el concreto estructural. Esto evita la falla de las estructuras de concreto que están sujetas a esfuerzos de tensión y flexión debido al tráfico, los vientos, las cargas muertas y los ciclos térmicos.
Sin embargo, cuando el refuerzo se corroe, la formación de óxido conduce a la pérdida de adherencia entre el acero y el concreto y la subsecuente delaminación y exfoliación. Si esto se ha dejado sin revisar, la integridad de la estructura puede verse afectada. La reducción del área de sección transversal del acero reduce su capacidad resistente. Esto es especialmente dañino en el desempeño de los cables de alto límite elástico en el concreto pretensado.

¿Por Qué se corroe el acero en el concreto?

El acero en el concreto se encuentra usualmente en condición pasiva, no corroído. Sin embargo, el concreto reforzado con acero es frecuentemente utilizado en ambientes severos donde está presente el agua de mar o las sales de deshielo. Cuando los cloruros se mueven dentro del concreto, provocan la ruptura de la capa pasiva de protección del acero, causando que éste se oxide y se delamine.
La carbonatación del concreto es otra causa de la corrosión del acero. Cuando el concreto se carbonata hasta el nivel de la barra de acero, el ambiente normalmente alcalino que protege el acero de la corrosión, es reemplazado por un ambiente más neutral. Bajo estas condiciones el acero no permanece pasivo y comienza una corrosión rápida. El ritmo de corrosión debido al recubrimiento de concreto carbonatado es más lento que la corrosión inducida por cloruros.
Ocasionalmente, la falta de oxígeno que rodea la barra de acero causará que el metal se disuelva, conduciendo a un líquido de pH bajo.

¿Cómo prevenir la corrosión?

Control de Calidad - Prácticas del Concreto
La primera defensa contra la corrosión del acero en el concreto es la calidad del concreto y un recubrimiento sufriente alrededor de las barras de refuerzo. El concreto de calidad tiene una relación agua/material cementante (A/C) que es lo suficientemente baja para disminuir la penetración de las sales de cloruro y el desarrollo de la carbonatación. La relación A/C debe ser menor de 0.5 para reducir el ritmo de carbonatación y menor de 0.4 para minimizar la penetración de los cloruros.
Los concretos con bajas relaciones A/C pueden ser producidos mediante:

1.  El incremento del contenido de cemento
2.  La reducción del contenido de agua utilizando aditivos reductores de agua y superplastificantes, o
3.  El uso de mayores cantidades de cenizas volantes, escorias u otros materiales cementantes.

Adicionalmente deberá limitarse el empleo de ingredientes del concreto que contengan cloruros. El Código de la Edificación ACI 318 establece límites sobre el contenido máximo de cloruros solubles en la mezcla de concreto.

Otro ingrediente para la buena calidad del concreto es el aire incorporado. Es necesario proteger al concreto de los daños por ciclos de hielo y deshielo. El aire incorporado reduce también la exudación (sangrado) y el incremento de la permeabilidad debido a los canales del agua de exudación. El descascaramiento de la superficie del concreto puede acelerar los daños por corrosión de las barras de refuerzo embebidas.
Una planificación apropiada de las operaciones de acabado es necesaria para asegurar que el concreto no se descascare, o se fisure excesivamente.
Una correcta cantidad de acero ayudará a mantener una fisuración escasa. El manual de ACI 224 ayuda al ingeniero diseñador a minimizar la formación de grietas que podrían ser dañinas para el acero embebido. En general, el ancho máximo de fisura permisible es de 0.2 mm en un ambiente con sales de deshielo y de 0.15 mm en un ambiente marino.

Un adecuado recubrimiento del acero de refuerzo es también un factor importante. La penetración de cloruros y la carbonatación ocurrirán, inclusive, en la superficie exterior de los concretos de baja permeabilidad. Si se incrementa el recubrimiento se demorará el comienzo de la corrosión. Por ejemplo, el tiempo necesario para que los iones cloruro alcancen una barra de acero a 5 cm (2 pulgadas) de la superficie es 4 veces el tiempo necesario para un recubrimiento de 2.54 cm. (1 pulgada). El manual ACI 318 recomienda un mínimo de 1 ½ pulgadas (aprox. 4 cm) de recubrimiento para la mayoría de las estructuras y lo incrementa a 2 pulgadas (aprox. 5 cm) de recubrimiento para la protección contra las sales de deshielo.

El manual ACI 357 recomienda 2½ pulgadas (aprox. 6 cm) de recubrimiento mínimo en ambientes marinos. Si se utilizan agregados más grandes, se  requiere un mayor recubrimiento.
Para agregados mayores de ¾” (20 mm), una regla sencilla es añadirle al tamaño máximo nominal del agregado, la magnitud de ¾” adicionales de recubrimiento para la exposición a sales de deshielo, o de 1¾” (45 mm) de recubrimiento para la exposición a ambiente marino. Por ejemplo un concreto con tamaño de agregado de 1” en exposición marina deberá tener un recubrimiento mínimo de 2¾”.

El concreto debe estar adecuadamente compactado y curado.
Se necesita un curado húmedo mínimo de 7 días a 21°C para el concreto con relación A/C de 0.4, mientras que serían necesarios 6 meses para uno de relación A/C de 0.6 para obtener un desempeño equivalente. Numerosos estudios muestran que la porosidad del concreto se reduce significativamente con el incremento del tiempo de curado y por ende se mejora la resistencia a la corrosión.

 Efecto de la corrosión en una viga de concreto reforzado

miércoles, 12 de enero de 2011

Escorrentía, Erosión y Construcción.


Con la llegada de la época húmeda la escorrentía aumentan en todo el país. Esta escorrentía puede causar la erosión del suelo y el transporte del sedimento. La tasa a la que la erosión ocurre depende de las características del suelo, de la vegetación y del tipo de precipitación que ocurra. Sin embargo, las actividades propias de la construcción pueden incrementar significativamente esas tasas al remover la cobertura vegetal, exponer el suelo, aumentar el volumen de escorrentía y concentrar los flujos. 

Si en la construcción no se controla la erosión y el transporte de sedimentos podría darse una pérdida importante de suelo orgánico, de materiales (e.g., arena) y ocurrir flujos con una alta concentración de sedimento. Si este flujo descarga en un curso de agua cabe la posibilidad de causar daños a la calidad de esa agua así como a la biota y hábitat del cuerpo receptor.  

Es por ello que el control efectivo de la erosión y los sedimentos es parte esencial de la concepción moderna de la construcción. Se busca con este control la conservación del suelo orgánico, la prevención de impactos negativos y el cumplimiento de las regulaciones ambientales.

Una de las medidas esenciales para lograr un control efectivo es el manejo adecuado de la escorrentía. La aplicación oportuna  de principios básicos puede reducir el volumen de agua que hay que manejar en la obra y el potencial de erosión del área.

Esos principios básicos pueden resumirse de la siguiente manera:
a)  Desviar el agua limpia alrededor del sitio de construcción: la aguas de áreas que drenan hacia la construcción deben ser desviadas alrededor del sitio de obra, de esta forma se minimiza la cantidad de agua a manejar. 
b)  El agua limpia debe mantenerse limpia: dentro del sitio de obra, la escorrentía de las áreas no perturbadas deben conducirse y descargase en los drenajes sin que se mezcle con la proveniente de las áreas perturbadas por la construcción.
c)  Usar el drenaje existente: las descargas de agua de las áreas no perturbadas pueden conducirse a los cursos de agua que no han sido alterados. Se debe tener cuidado de no sobrepasar la capacidad hidráulica del cauce receptor.
d)  Integrar nuevos drenajes dentro del diseño del proyecto: si es necesario construir nuevas estructuras para el  manejo de la escorrentía, estas nuevas estructuras deben integrarse con el diseño final del sitio.
e)  Mantener las áreas de drenaje pequeñas: áreas pequeñas requieren obras y controles sencillos así como drenajes más pequeños.  Al descargar las aguas con varios desfogues pequeños las medidas  para el control de sedimentos se reducen y la magnitud de los efectos de una posible falla también se disminuye.  
f)  Diseñar los canales de drenaje: los drenajes deben diseñarse para que tengan una profundidad, pendiente y sección transversal adecuada. La velocidad y volumen del flujo deben ser bajos para minimizar la capacidad de transporte.

domingo, 9 de enero de 2011

Tuberías con aislamiento Térmico Isothermica.

Estos son Tuberías con Aislamiento Térmico: compuestas de un juego de tuberías concéntricas, poseen en el espacio anular una atmósfera de alto vacío (hasta 670° F) que sirve para suprimir las pérdidas de calor por conducción y convección y mantener la calidad del vapor que se inyecta en los pozos -  una necesidad critica para la eficiencia aumentada recuperación del crudo pesado y extrapesado. Isotérmica reduce las pérdidas de calor 4,5 veces más que
la tubería convencional, ayuda a mantener la calidad de vapor
inyectado hasta niveles incomparables y por poseer una significante resistividad térmica es capaz de soportar los arduos ambientes presentes en los pozos de inyección de vapor.

MEJORANDO LA CALIDAD DEL VAPOR INYECTAD  A LA FORMACIÓN CAUSANDO UNA MAYOR  TRANSFERENCIA DE CARGA CALÓRICA.

La transferencia de carga calórica al yacimiento es el primordial agente deviscosificante en la recuperación secundarla usando vapor. Mientras más calor se transfiera, más alta la producción y  capacidad de recobro de reservas del yacimiento.
PROTEGIENDO LA TUBERÍA DE  REVESTIMIENTO Y CEMENTO CONTRA  FALLAS PREMATURAS Y FATIGA TÉRMICA.

Las fallas de revestidor y de cemento son características de los pozos de inyección de vapor por las fuerzas abrasivas ocasionadas por las altas temperaturas presentes durante la inyección de vapor. La tecnología de ISOTHERMICA, que crea una atmosfera consistente de “cero absoluto”, asiste en la protección del revestidor y la cementación. En muchas oportunidades. ISOTHERMICA tiene la capacidad de significativamente reducir los  costos totales de pozos de este tipo.
EVITANDO EL ENFRIAMIENTO DEL CRUDO A TRAVÉS DE LA TUBERÍA DE PRODUCCIÓN Y LINEAS DE SUPERFICIE. 
El fluir aceite producido a través de ISOTHERMICA, bien sea en el pozo o a nivel de superficie en líneas de distribución, puede reducir (o hasta elimina) la necesidad del uso de diluentes. A la vez, el mantenimiento de la temperatura del crudo evita la creación dañina de parafinas, tanto en pozos de inyección de vapor y como en pozos de producción en frío.
PROBLEMAS COMÚNMENTE RELACIONADOS CON LAS PERDIDAS DE CALOR A TRAVÉS DE LAS PAREDES DE LA TUBERÍA DE INYECCIÓN 
• Empobrecimiento de la calidad de calor que se inyecta.
• Merma de la carga calórica (calor latente) que el vapor debe transferir al yacimiento cuando es inyectado
• Reducción drástica de la eficiencia térmica del sistema
• Menor radio de penetración y menor masa de crudo calentada
• Mínimo recobro de crudo pesado
FUNCIONAMIENTO.

El alto vacío de Isothermica es producido mecánicamente por bombas hasta llegar a una atmosfera "vacío absoluto"  dentro el espacio anular entre las tuberías.


APLICACIONES.

• Tubería de Producción e Inyección en proyectos de Recuperación Secundaria de Vapor.
• Líneas superficiales para proyectos de Recuperación Secundaria de Vapor.
• Tuberia de producción y superficie en yacimientos con alta producción de parafinas.
• Tubería de Producción en pozos de aguas profundas en Costa Afuera.
• Pozos de inyección y/o producción de geotermia (generación de electricidad).

sábado, 8 de enero de 2011

Aislamiento Térmico en Edificios y la Termografía.

La termografía es el registro gráfico del calor emitido por la superficie de un objeto, medido a través de las radiaciones infrarrojas que dicho objeto emite.
Las cámaras termográficas actuales permiten medir la radiación infrarroja que emiten todos los cuerpos, y éste es un parámetro que se puede relacionar directamente con la temperatura superficial de ese objeto (Las radiaciones que emite aumentan conforme aumenta su temperatura).
El abanico de posibilidades que ofrece la termografía para el sector de la edificación es muy amplio, desde el más típico: análisis de las condiciones de aislamiento de un edificio, pasando por localizar y evaluar puentes térmicos, humedades internas y externas, infiltraciones de aire, detección de posibles fisuras en paredes y techos, fugas de cañerías, hasta analizar los sistemas de climatización o los posibles fallos en la red de distribución eléctrica.
La coyuntura actual, definida por un aumento constante del precio de los combustibles fósiles y por una preocupación creciente por las emisiones de CO2 a la atmósfera y sus posibles consecuencias sobre el clima en nuestro planeta, hace necesario el diseño de edificaciones en las que se considere la eficiencia energética, así como un uso racional de los materiales y recursos. Esta necesidad no viene dada meramente por criterios económicos y ecológicos, sino también, y cada vez más, por criterios legales, ante las normativas cada vez más exigentes que sobre el particular van generando los diferentes gobiernos, acuciados por los acuerdos alcanzados a nivel internacional.
Por ejemplo, a través del protocolo de Kyoto, muchos estados europeos se comprometieron a reducir drásticamente hasta este año 2010 sus emisiones de CO2 con respecto a los valores de 1990. Para alcanzar metas como estas en un futuro inmediato, no queda más remedio que actuar en varios frentes simultáneamente. Evidentemente, uno de los retos a alcanzar es reducir en lo posible el consumo de combustible de los vehículos de todo tipo. Sin embargo, otro de los factores clave sobre el que incidir desde ya, es la forma en la que se construyen los edificios y lo eficiente de su climatización (tanto en su calefacción como en su refrigeración). Cierto es también que la mayoría de emisiones provienen de edificios antiguos. Queda por tanto, mucho por hacer para mejorar la eficiencia energética en los edificios ya construidos, lo cual suele requerir un estudio bastante laborioso para determinar los aspectos a mejorar, ya que a menudo no se disponen de datos suficientes (planos de instalaciones, etc) que nos permitan conocer con exactitud el edificio y sobre qué puntos podemos incidir de manera más efectiva.
Aunque hay muchos factores que determinan la eficiencia energética de los edificios, sin duda uno de los más destacados es la composición de fachadas y cubierta. El consumo en climatización depende en gran medida de las infiltraciones, los puentes térmicos o el estado del aislamiento. Un edificio mal aislado necesitará mucha más energía para mantener la temperatura interior que otro con un adecuado aislamiento, tanto más cuanto mayor sea el gradiente de temperaturas respecto al exterior. En estos casos se produce un gran derroche en forma de pérdida de energía de manera ineficiente, y por ende, un gran derroche económico.
Un aislamiento deficiente genera puentes térmicos y puede provocar la aparición de condensaciones. Por puentes térmicos se entienden aquellos puntos débiles existentes en los edificios desde el punto de vista térmico. En general, se crean en la unión de diferentes elementos estructurales (muros exteriores con forjados, pilares, carpinterías, ángulos, etc) y su corrección exige técnicas constructivas específicas para cada caso. Suelen originar además otros problemas como humedad, condensaciones, etc. Otro punto débil en el aislamiento de edificios son las superficies acristaladas, que generalmente son los cerramientos a través de los cuales hay mayores fugas de calor. Para reducir estas pérdidas se suele recurrir al doble acristalamiento o a la doble ventana.
Existen ya en vigor en Europa nuevas normativas de aplicación en los proyectos de edificación, que pretenden un uso racional de la energía en edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo en la climatización.
Sin embargo, queda mucho por hacer en lo que a los edificios ya construidos se refiere. Y en este contexto, la termografía puede ser un arma tremendamente eficaz para conseguir grandes resultados. La termografía no solo permite comprobar la capacidad aislante de los materiales utilizados para tal fin, sino que también permite determinar la calidad del diseño y el montaje de los mismos. Las inspecciones tanto en estructuras internas como externas muestran la ubicación, la forma y el grado de protección de estos aislantes y la termografía permite además a los responsables documentar que han cumplido con la legislación vigente en este aspecto. Pero como ya se ha comentado, aparte de la detección de puentes térmicos, infiltraciones y defectos de aislamiento, la termografía tiene un amplio abanico de aplicaciones en edificación. Entre otras:
  • Detección de humedades por fugas u otras causas.
  • Control del proceso de secado en diversos materiales de obra, como soleras de hormigón, etc.
  • Control e inspección de diversas instalaciones (electricidad, calefacción, refrigeración, etc)
  • Detección de defectos constructivos en paredes, revestimientos y cubiertas (grietas, etc).
Algunos Ejemplos de camara Termograficas:

Cámara Termográfica económica PCE-TC 2



Cámara termográfica para el profesional en trabajos de mantenimientos, conservación e investigación / función imagen superpuesta / 47 x 47 píxeles / registro de imágenes en formato .bmp / imágenes registradas pueden ser modificadas con la propia cámara / integra un registrador de voz
La cámara termográfica PCE-TC 2 que integra una cámara digital le ayudará en la búsqueda de problemas térmicos en instalaciones eléctricas, la detección de interferencias mecánicas, efectuar trabajos de manutención preventiva y ahorro de energía. Gracias a la posibilidad de ver simultáneamente en pantalla la imagen real y la imagen térmica con una resolución de 47 x 47 píxeles (imagen superpuesta con escala de 0, 25, 50, 75 y 100 %), la camara termografica llega a ser óptima para todas aquellas aplicaciones, donde una medición puntual de temperatura es insuficiente. El precio tan económico de la cámara termográfica abre muchos campos de aplicación, que hasta ahora no existían por cuestiones de precio.
Son ideales para el mantenimiento preventivo, la construcción, etc.; sobre todo en la industria de la maquinaria, la construcción de sistemas de calefacción y la electrotecnia. Estas cámaras anticipan con seguridad las averías que se pueden producir en la producción. La cámara puede ser usada en el campo de la termografía de edificios. Pesa sólo 700 g (sin asidero; con el asidero que se incluye en el envío pesa 850 g) y es de fácil manejo, lo que permite que esta cámara termográfica pueda ser usada por personal no iniciado. El puntero láser de la cámara termográfica permite una localización exacta del campo de medición.  Las imágenes se guardan directamente en una tarjeta Micro-SD como fichero .bmp. Los resultados los puede ver directamente, valorar y editar directamente in situ (todas las imágenes registradas pueden ser mostradas directamente en la pantalla de 3,5" mediante una galería de imágenes), o traspasarlos al PC y valorarlos allí mediante el software. La cámara integra un registrador de voz que permite grabar comentarios en cada imagen. 

Cámara Termográfica Profesional PCE-TC 3.


Cámara termográfica con una alta resolución y equipamiento elevado que incluye software

El núcleo de la cámara termográfica de alta resolución es un microbolómetro no refrigerado (Uncooled Focal Plane Array) con una resolución de 160 x 120 píxeles. La cámara termográfica se ha diseñando de forma ergonómica para el manejo con una sola mano. Gracias a su peso ínfimo de sólo 750 g es ideal para el análisis de máquinas e instalaciones, para la termografía de construcción y tantas otras aplicaciones.
La cámara termográfica PCE-TC 3 le ofrece una exactitud de medición de máximo ±2 ºC o ±2 % en un rango de temperatura de -10 ºC hasta +250 ºC, con una sensibilidad de sólo 0,15 ºC.. En la pantalla de color de la cámara puede desplazar in situ los dos cursores en los diferentes puntos y leer directamente la temperatura correspondiente. También tiene la posibilidad con esta cámara termográfica de encontrar y ver de forma automática el punto de medición más caliente y el más frío (Hot-Spot y Cold Spot find), y además puede medir la diferencia de temperatura. Con estas funciones de alta gama puede reconocer inmediatamente irregularidades y tomar las medidas pertinentes in situ. El puntero láser integrado le permite adicionalmente situar de forma precisa el campo de medición durante el análisis o registro de imagen.
Las imágenes grabadas de la cámara termográfica pueden ser transmitidas al ordenador o portátil mediante la tarjeta de memoria SD. También es posible efectuar una medición continua a través del puerto USB de la cámara a un ordenador.