Manual para la producción local de áridos

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(3) La ciencia es como la tierra; sólo se puede poseer un poco de ella. Jean-Baptiste Poquelin Molière.

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(5) DEDICATORIA: ¾. A mi cariñosa madre Mariluz y padre Luis. que motivan mi vida, y me dan fortaleza para. enfrentarla, y por el sacrificio y amor con que me educaron. ¾. A mí adorada hermada Liurka que siempre ha sido un ejemplo para mí y aún estando tan lejos sigue cerca de mi corazón.. ¾. A mi bella sobrina Catalina que aunque lejos y tan pequeña llena mi corazón de alegría.. ¾. A mi Alian por su comprensión y ayuda y acompañarme durante tantos años..

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(7) Quiero agradercele a: ¾ A mis padres por regalarme la vida el calor, y sus manos, siempre sujetando las mías en las circunstancias más difíciles. ¾ A mi hermana Liurka por ayudarme desde tan lejos para que este trabajo se realizara. ¾ A mis tíos Ana, Deisy, Omar, Zoraida, Aideé, Tina, Jorge, Ileana y Ramoncito por estar siempre preocupados por mí y brindarme sus consejos. ¾ A mis abuelos paternos Luis y Verónica que aunque no están vivos siempre me brindaron mucho amor y apoyo. ¾ A mis abuelos maternos Clara y Wilfredo por protegerme con su cariño y ternura. ¾ A mis primos Yuliet, Gaby, Deyli, David, Aliana, Omarito y en especial a Yeini y Edel por contibuir a la realización de este trabajo. ¾ A mi amor Alian por mostrarme la Ingenieria Civil y ayudar a realizar este trabajo. ¾ A mi segunda familia que he adquirido en mí unión con Alian, en especial a mi suegra Idalmis por su preocupación por mí en todo momento, a Tamara, a Omarito, a Patria, a Hilda, a Gilberto, a Evelio y a Anabel. ¾ A mis amigos de siempre Idairis, Anet, Dariel, José, Lilian, Manuel que me acompañaron durante mi vida estudiantil y: ¾ A otros como Danays, Elizabeth, Smith, Gretter, Daniel, Julio, Cepeda y muchos más a los que conocí en esta carrera. ¾ Y en especial a Lili y Wendy por acopañarme además durante estos 5 años de carrera .A todos por llenar espacios, por el apoyo incondicional, por la sonrisa. ¾ A mis amigas Aideé y Migdiala. ¾ A los profesores de la Facultad de Construcciones por contribuir a mi formación como ingeniera en especial a los profesores, Camilo, Rancés, Lesday, Iván e Ibañez por las consultas ofrecidas para este trabajo. ¾ A mi tutor Dr.Ing. Sergio Betancourt por su ayuda en la primera parte de este trabajo y ya en la segunda y final al Dr.Ing. Juan José Dopico. ¾ A los compañeros de Holguín en especial al profesor Alkaid por su ayuda incondicional, a Jorge por hacer que mi estancia allí fuera grata, al compañero Conrado por su ayuda. ¾ A todos muchas gracias.

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(9) Índice Índice............................................................................................................................................... 9 Resumen........................................................................................................................................ 13 Summary ....................................................................................................................................... 15 Introducción ................................................................................................................................ - 1 Capítulo I. Estado del arte de la producción de áridos ................................................................... 8 1.1Generalidades sobre áridos ........................................................................................................ 8 1.1.1 Conceptos ....................................................................................................................... 8 1.2 Clasificación de los áridos ........................................................................................................ 9 1.3 Propiedades físicas, mecánicas y químicas de los áridos ......................................................... 9 1.3.1 Propiedades físicas y mecánicas de los áridos. ...................................................................... 9 1.3.2 Propiedades químicas de los áridos .............................................................................. 12 1.3.2.3 Requisitos generales para todos los áridos. ............................................................... 13 1.3.3Composición granulométrica......................................................................................... 14 1.4. Proceso de producción de los áridos ...................................................................................... 16 1.4.1Extracción ...................................................................................................................... 17 1.4.2 Trituración y molienda ................................................................................................. 20 1.4.3 Clasificación y lavado .................................................................................................. 21 1.5 Tipos de molinos ..................................................................................................................... 23 1.5.1Molino de quijada o mandíbula ..................................................................................... 25 1.5.2 Molino de martillos o de impacto ................................................................................. 26.

(10) 1.6 La situación de la producción de áridos en Cuba ................................................................... 28 1.6.1 Producción y canteras en Villa Clara ........................................................................... 33 1.7 La problemática de los Talleres de Ecomateriales .................................................................. 35 1.8 Conclusiones parciales ............................................................................................................ 37 Capítulo II: Criterios y consideraciones para la organización de la producción de áridos en el Taller de Ecomateriales................................................................................................................. 38 2.1. Introducción ........................................................................................................................... 38 2.2. Organización del taller de producción de áridos.................................................................... 38 2.3. Propuesta de fijación de los molinos ..................................................................................... 42 2.4. Materia prima. Tamaño de las piedras a la entrada a los molinos ......................................... 53 2.5. Proceso de producción de los áridos a pequeña escala .......................................................... 55 2.5.1 Selección de las rocas a usar como materia prima ....................................................... 56 2.5.2. Transporte de las piedras al taller ................................................................................ 56 2.5.3. Proceso de producción ................................................................................................. 57 2.6. Capacidad de producción ....................................................................................................... 59 2.7. Control de calidad .................................................................................................................. 59 2.8. Conclusiones parciales ........................................................................................................... 60 Capítulo III. Concepción del “Manual para la producción local de áridos” ................................. 61 3.1. Conceptos y características generales de los manuales ......................................................... 61 3.1.1. Ventajas que ofrecen los manuales .............................................................................. 62 3.1.2 Limitaciones al no utilizar manuales ............................................................................ 63.

(11) 3.1.3. Técnicas de elaboración de los manuales .................................................................... 63 3.1.4 Consideraciones para la elaboración del Manual ......................................................... 64 3.2. Aspectos técnicos a considerar en el manual ......................................................................... 67 3.3. Estructura del documento ...................................................................................................... 68 3.4 Conclusiones Parciales............................................................................................................ 70 Conclusiones ................................................................................................................................. 71 Recomendaciones ......................................................................................................................... 72 Referencias Bibliogáficas ............................................................................................................. 73 Bibliografía ................................................................................................................................... 75.

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(13) Resumen Actualmente los áridos son un mineral indispensable para el desarrollo de la sociedad, y propiamente de la industria de la construcción y de otros sectores industriales. Para su producción a gran escala son necesarias grandes inversiones iniciales para el montaje de tecnología compleja y avanzada que siempre no es posible realizar. En nuestro país debido a este factor y al estado de nuestra economía se ha observado una inestabilidad en la producción de áridos en la última década, que ha producido un insuficiente suministro en el abastecimiento de áridos para el sector de la construcción. Todo parece indicar que el tremendo desafío constructivo del país no podrá enfrentarse sin desatar con audacia la iniciativa local. En el Centro de Investigación de Estructuras y Materiales de la Facultad de Construcciones en la Universidad Central Martha Abreu de Las Villas, se desarrollan investigaciones para solucionar este problema ya que afecta la producción de los Talleres de Ecomateriales para el desarrollo de los proyectos de este centro, como solución a este problema surge la idea de producir áridos con una instalación sencilla en estos talleres que disminuya el déficit existente. El trabajo recoge los principales elementos conceptuales que permite acercarnos a una primera versión de lo que será el Manual de producción de áridos en condiciones locales. Considerable importancia amerita contar con un manual que se convierta en una herramienta de trabajo detallado, claro, ilustrativo, que permita al personal técnico y administrativo de los Talleres de Ecomateriales el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de dicha instalación..

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(15) Summary Nowadays,. the aggregates are an essential mineral for the development of society, and. specifically for the construction industry and other industrial sectors. For large scale production huge investments are necessary for the assembly of complex and advanced technology that. is. not always possible in our economical conditions. In our country due to this factor and the state of our economy instability in the production of aggregates in the last decade has been observed, which has resulted in an inadequate supply of aggregates for the construction sector. It seems that the constructive. challenge of our country could not be developed without setting off. boldly local initiatives. In the Research Center for Structures and Materials of Construction Faculty at the Universidad Central Martha Abreu de Las Villas, the researchers are conducting an investigation. to solve. this problem because it affects the production of Ecomaterials Workshops for the development of projects of this center and as a solution to this problem arises the idea of producing aggregates with easy installations in these workshops to reduce the deficit. This work summarizes the main conceptual approach that allows an early version of what will be the Manual of production of aggregates in local conditions. A considerable importance has to be given to have a manual that becomes. a tool for detailed work, clear, vivid, allowing the. technical and administrative staff of the workshops of Ecomaterials the assembly, commissioning and operation of the installation in a correct way..

(16) Introducción.

(17) Introducción. Introducción Los áridos están presentes en muchos aspectos de la vida cotidiana, constituyendo los cimientos de la sociedad y del desarrollo tecnológico. La mayoría de las persona desconocen su importancia y su carácter indispensable para la construcción así como de su influencia en otros importantes sectores industriales. Los áridos son la primera materia prima consumida por el hombre después del agua (7 toneladas por habitante y año, esto es, 19 kilogramos por habitante y día). (1) Actualmente, la construcción, y dentro de ella la creación de infraestructuras, se ha convertido en la actividad humana que mejor define el grado de desarrollo de un país. Se puede observar que el bienestar de nuestra sociedad se apoya en el crecimiento global continuo de las ciudades, fomentando todas las infraestructuras necesarias para su interconexión y mantenimiento, como son: los puertos, los aeropuertos, las grandes obras hidráulicas y todas las redes de comunicación, desde carreteras hasta las más modernas líneas ferroviarias de alta velocidad. Este desarrollo se fundamenta sobre algo tan normal a nuestra vista, en el recurso geológico-minero de los áridos. (2) Si recordamos la historia de la humanidad, a partir del momento en que el hombre se organiza en comunidades comienza su necesidad de encontrar y transportar piedra, arena y barro a los sitios donde se establece para crear las estructuras de supervivencia que facilitarán su vida e impulsarán el desarrollo de la civilización.(2) En la antigüedad los egipcios utilizaban la arena en relojes para medir el tiempo y construyeron sus enormes pirámides con piedras que han perdurado hasta nuestros días. Los griegos y romanos emplearon rocas volcánicas, grava y arena para elaborar una especie de hormigón con el que construyeron edificaciones que hoy en día están en pie como la Cúpula del Panteón de Agripa en Roma. Llegaron a diseñar cisternas para almacenar agua con estos materiales. Las calzadas y acueductos construidas por los romanos fueron con roca triturada que aún continúan en uso. El final del siglo XIX supuso una revolución en el arte de la construcción con la aparición del cemento y del hormigón. En esa misma época, la creación de las redes de ferrocarril, de la infraestructura de carreteras y de las obras públicas necesarias para franquear obstáculos requirió. -1-.

(18) Introducción. de la utilización de materiales nuevos y económicos en grandes cantidades. Comienza entonces el verdadero auge de los áridos como sector productivo dependiente en gran medida de la actividad constructora. (3) Los áridos en general, son considerados como materiales baratos, abundantes, situados necesariamente cerca de los centros de consumo, que tienen una composición y textura muy diversa y presentan características muy distintas. Esta diversidad comienza con el tipo de yacimiento y el enclave geológico, y continúan con las técnicas de explotación y procesos de trituración del todo uno que se extrae de la cantera o gravera. (4) La litología y las propiedades del árido son. importantes factores para su posible uso en. construcción. Así, para morteros y hormigones se suelen preferir áridos naturales o calcáreos y es importante conocer de estos la absorción de agua del árido, su composición química y mineralógica y su reactividad con el cemento; para balasto de ferrocarril, cuarcitas u ofitas y, para capa de rodadura en carreteras rocas poliminerales como basalto, pórfido, ortogneis u ofita de alta resistencia al desgaste y como especificaciones de estos dos usos priman la resistencia a la compresión y al desgaste, y la alterabilidad; y para bases y sub-bases de carreteras, la resistencia a la compresión y la facilidad de compactación.(5) En cuanto a la industria del hormigón, la producción anual a nivel mundial es cercana a los 5 billones de toneladas (Nehdi, 2001), siendo la consumidora más grande de recursos naturales, tales como agua y áridos. Los áridos constituyen el componente principal del hormigón, ocupando 65 a 75% de su volumen. La extracción de estas materias primas ocasiona importantes impactos negativos sobre el medio ambiente, tales como erosión de suelos y pérdida de áreas naturales y/o deterioro del paisaje. Según estimaciones, la industria del hormigón consume áridos naturales a una tasa de aproximadamente 8 billones de toneladas cada año (Mehta, 1999). (7) Incluyendo al hormigón los áridos. se utilizan en la conformación de otros materiales. industriales, en este caso podemos encontrar al cemento que requiere de áridos calizos y dolomíticos; en la elaboración del acero, plomo, zinc, cobre y antimonio se usan áridos calizos como fundente; para la fabricación del vidrio se emplean arenas con gran contenido se sílice y gravas de elevada pureza. Los áridos también están presentes en otras aplicaciones industriales como por ejemplo en la generación de electricidad permiten la desulfuración de los gases; corregir la acidez del agua y ayudar a depurarla con filtros de arena es otro de sus usos; en la agricultura se emplean en la corrección de la acidez de los suelos y para fertilizar estos, así como. -2-.

(19) Introducción. son un ingrediente para el pienso de aves y ganado; en la industria alimentaria participan en el proceso de fabricación de vino, cerveza y pan ,al igual que en el azúcar; no dejan de ser importantes en la industria papelera , química, farmacéutica y cosmética entre otras. Como se puede apreciar los áridos son un eslabón fundamental para el desarrollo de la sociedad mundial, debido a esto la civilización demanda cantidades ingentes de este material que a su vez requiere para su fabricación de la explotación de grandes canteras y graveras, y de tecnología avanzada y específica que llevan un complejo montaje, lo que hace que esta demanda este por encima de la producción real. Nuestro país no está excepto de esta situación como citara Sosa Cardentey, Marta María (6) se ha observado en la última década una manifiesta inestabilidad en las producciones de áridos. Por esto estas producciones de áridos en gran medida son destinadas a obras de mucha envergadura del MICONS, a obras turísticas, al programa de vialidad y obras de la Batalla de Ideas. Todo esto conlleva a que en la provincia de Villa Clara los Talleres de Ecomateriales que son pequeñas instalaciones que producen diariamente los materiales necesarios para una vivienda y media y parte de su cubierta y donde se emplea la producción a pequeña escala y descentralizada exista un déficit y un insuficiente abastecimiento de áridos, afectando las producciones de los mismo. Para solucionar este problema en el Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales de la Facultad de Construcciones de la Universidad Central Martha Abreu de Las Villas, centro que desarrolla un excelente trabajo en la búsqueda y aplicación de tecnologías constructivas sencillas y económicas. y de materiales de construcción. alternativos para. disminuir el impacto que ocasionan estos al medio ambiente; surge como alternativa de solución el montaje de una pequeña instalación para la producción de áridos a pequeña escala con el empleo de molinos de mandíbulas para obtener áridos gruesos y molinos de martillos para áridos finos, con la utilización de materias primas procedentes de pequeños depósitos de rocas de distintas dimensiones que puedan recolectarse en las áreas cercanas a la instalación o en canteras que en la actualidad se encuentran en desuso. Considerable importancia recibe constar con un manual que permita al personal técnico y administrativo de Los Talleres de Ecomateriales el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de dicha instalación.. -3-.

(20) Introducción. Antecedentes de la investigación: Tiene como antecedente el trabajo, los estudios realizados por CIDEM en el año 2009, en el que realiza la evaluación a partir de los costos por concepto de transportación y compra de los distintos áridos obtenidos de las canteras en explotación y ofrece la caracterización de dos arenas de roca y grava triturada, para así recomendar su utilización en los talleres. Además cuantifica los volúmenes de desechos sólidos generados por las distintas empresas del sector de la construcción en Villa Clara como consecuencia del proceso de fabricación de elementos y/o productos para la construcción. Pero esta producción descentralizada de áridos en pequeños talleres es lograda mediante el uso de fuentes alternativas de materias primas, una de ellas son los pequeños depósitos de rocas que en forma de fragmentos de distintas dimensiones que puedan recolectarse en las áreas aledañas a la instalación y otra, en canteras que en la actualidad se encuentran en desuso y el aprovechamiento de los escombros de algunas producciones de hormigón, siendo esta última el mayor aporte de la tesis. Justificación de la investigación: La presente investigación forma parte de una serie de estudios que lleva a cabo el CIDEM de la Facultad de Construcciones en la UCLV, para conformar una primera versión de un Manual para el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de una instalación de producción de áridos, con el uso de molinos producidos en fábrica. Situación problémica: Existe necesidad a nivel de país de resolver la escasez de áridos en los talleres de Ecomateriales a través de la producción de estos a pequeña escala, y del desarrollo de los proyectos de estos Talleres para el medio ambiente y para el empleo de técnicas más económicas y sencillas. La producción de áridos por la industria, se encuentra dirigida para determinados fines, lo que conlleva a que los Talleres de Ecomateriales reciban cantidades limitadas de este producto, por lo que la producción a nivel local podría satisfacer las demandas de áridos de los talleres, por lo que se hace necesario la confección de un manual que facilite la producción de estos materiales.. -4-.

(21) Introducción. Problema: ¿Qué solución permitiría el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de una instalación de producción de áridos en la provincia de Villa Clara, con el uso de molinos producidos por la industria? Objetivo General: Disponer de un manual general que permita al personal técnico y administrativo vinculado a los talleres de eco-materiales, el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de una instalación portátil de producción de áridos, con el uso de los molinos producidos por la industria. Objetivos específicos: 9. Determinar los parámetros técnicos reales de una instalación de producción local de áridos con el equipamiento producido por el la industria. 9. Presentar una primera versión del “Catálogo para la producción de áridos a pequeña escala en condiciones locales”. Hipótesis: La experiencia en la producción de áridos en condiciones locales permite la obtención de una propuesta de manual práctico, que permitirá al personal técnico administrativo de los Talleres de Ecomateriales, el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de los molinos de martillos y de mandíbulas producidos por la industria. Aportes: •. Aporte práctico:. La obtención de un manual que facilitará, al personal técnico y administrativo de los talleres de eco-materiales, el montaje, puesta en marcha y correcta explotación de una instalación de producción de áridos en condiciones locales.. -5-.

(22) Introducción. Estructura del Trabajo. •. Índice.. •. Resumen.. •. Introducción.. •. Capítulo I: Estado del arte de la producción de áridos.. •. Capítulo II: Criterios y consideraciones para la organización de la producción de áridos en el Taller de Ecomateriales.. •. Capítulo III: Concepción del “Manual para la producción local de áridos”. •. Conclusiones.. •. Recomendaciones.. •. Referencias Bibliográficas.. •. Bibliografía.. •. Anexos.. -6-.

(23) Introducción. Diagrama de la Metodología de la Investigación. -7-.

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(25) Capítulo I. Estado del arte de la producción de áridos En el siguiente capítulo primeramente se darán conceptos importantes sobre los áridos así como se explicarán sus diferentes clasificaciones, además se abordarán características de los áridos establecidas por la norma cubana 251-2005 de acuerdo a sus propiedades en este caso analizaremos las propiedades químicas, físicas y mecánicas así como su composición granulométrica. Seguidamente se realizará la descripción del proceso de fabricación que se lleva a cabo para la obtención de los áridos, describiendo los tipos de molinos más utilizados enfocándonos en los de mandíbula y los de martillos que son los de nuestro interés. Luego definiremos la situación de la producción de los áridos en Cuba y especialmente en la provincia de Villa Clara, y a su vez de los Talleres de Ecomateriales llegando a conclusiones que nos indicarán el camino que debe tomar nuestra investigación. 1.1Generalidades sobre áridos 1.1.1 Conceptos Áridos: Material mineral procedente de rocas que se encuentran desintegradas en estado natural o precisan de trituración mediante procesos industriales. Las dimensiones son diferentes, varían desde 0,149 mm hasta un tamaño máximo especificado. (8) Árido grueso: Árido que posee principalmente, partículas de un tamaño superior a 4,76 mm. Nota: El árido grueso puede describirse como grava (sin beneficiar o beneficiada) o como roca triturada. . (8) Árido fino (arena): Árido que posee partículas de un tamaño desde 0,149 mm hasta 4,76 mm. Nota: El árido fino puede estar descrito como arena natural (cernida o beneficiada) y como arena de grava triturada y arena de roca triturada. (8). 8.

(26) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos 1.2 Clasificación de los áridos Los áridos pueden clasificarse en naturales o artificiales. Los primeros se obtienen producto de la trituración o descomposición de las rocas. La descomposición puede ser producto de la acción de diversos factores naturales, como el aire, el agua, el viento, etcétera, los cuales con el tiempo van descomponiendo la roca en granos de pequeños tamaños. Muchas veces los tamaños de estos granos son los que usualmente se emplean en la confección de morteros y hormigones; como por ejemplo: arenas de mar, arenas de ríos, gravas, etcétera. Cuando se quiere tener un control adecuado de la calidad de estos áridos se les hace pasar por un proceso de lavado y clasificación de tamaños. El otro proceso para la obtención de áridos naturales consiste en: la trituración de granos, que tienen los tamaños adecuados para usarlos en hormigón, y en la trituración de yacimientos rocosos. En este proceso producto de la clasificación, se obtienen áridos de muy diversos tamaños, a veces con el objetivo de obtener un producto de mejor calidad se lavan. (9) Los áridos artificiales se preparan con productos diversos en estado pulverulento o pastoso, para comunicarles fácilmente la forma y se endurece por procesos físico - químicos como por ejemplo: escoria, ladrillo triturado, pizarra dilatada. (9) En el transcurso de este capítulo nos referiremos a los naturales por ser los de nuestro interés.. 1.3 Propiedades físicas, mecánicas y químicas de los áridos 1.3.1 Propiedades físicas y mecánicas de los áridos. Propiedades físicas Estas propiedades incluyen las características relacionadas con el peso y el volumen del material de construcción, con su permeabilidad a líquidos y gases, calor y rayos radioactivos, etc. (9) Propiedades mecánicas. Estas propiedades caracterizan la capacidad de los materiales para resistir esfuerzos de compresión, tracción, impacto, penetración por otros cuerpos y otras acciones en las que intervienen fuerzas. A las propiedades señaladas anteriormente hay que incluirle la laborabilidad, que es la facilidad de los materiales para ser manipulados. (9). 9.

(27) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Resistencia a compresión: La resistencia a compresión de las rocas naturales que se van a utilizar para la fabricación de áridos debe ser 1,5 a 2 veces mayor que la resistencia a compresión del hormigón fabricado con ellos. (9) Elasticidad: El módulo de elasticidad del hormigón depende en un considerable grado del árido empleado en su fabricación. La resistencia a flexión depende también de esta propiedad. Por lo general, a medida que es más alto el módulo de elasticidad del árido, mayor es la resistencia a flexión manteniendo los otros factores iguales. (9) Porosidad: Muchas autoridades en la materia consideran que el tamaño, abundancia y continuidad de los poros en los áridos constituye su más importante propiedad física. El tamaño y la naturaleza de los poros afectan la resistencia a los esfuerzos mecánicos de los áridos; la absorción y la permeabilidad afectan la durabilidad de este desde el punto de vista de su resistencia a los ataques químicos y su resistencia a las heladas. El ensayo que mide la cantidad de estos poros es el de la determinación del por ciento de absorción de los áridos en el agua. (9) Sobre esto la NC 251-2005 establece que: La absorción del árido, generalmente, no superará el 3% de la masa seca del mismo. Adherencia: Una de las más importantes características del árido para la fabricación del hormigón es su capacidad de adherirse fuertemente a la pasta de cemento. En investigaciones se ha señalado que es el factor más importante que afecta la resistencia a la compresión y que tiene una influencia marcada en la resistencia a la flexión. A medida que la superficie de un árido sea más rugosa se produce una mejor adherencia de él con la pasta de cemento. (9) Cambios de volumen debido a los cambios de humedad. Estabilidad de volumen: Las partículas de los áridos que cambian de volumen excesivamente con el humedecimiento y secado producen esfuerzos internos en el hormigón. (9) 10.

(28) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Según la NC 251-2005. El ensayo de estabilidad de volumen se aplica solo a áridos gruesos fundamentalmente en países sometidos a climas muy fríos donde se evidencien ciclos de congelación y deshielo o medios agresivos salinos, por lo que se considera un ensayo no obligado para muestro país y su implementación debe ser fundamentada. Cuando se prueben a 5 ciclos de ensayo, su pérdida máxima en peso expresada en por ciento no será mayor que la establecida en la Tabla 1.1. Tabla 1.1: Estabilidad de Volumen para árido grueso.. Tipo de reactivo Pérdida máxima en utilizado masa (%) Sulfato de sodio 12 Sulfato de magnesio 18 Los áridos cuyos resultados de ensayo no alcancen los valores de estabilidad de volumen definidos en la tabla podrán ser aceptados siempre que se demuestre, que hormigones fabricados con áridos del mismo origen ensayados, han dado un servicio satisfactorio cuando han estado expuestos a las mismas condiciones a que va a estar sometido el hormigón en cuestión. Resistencia mecánica de los áridos gruesos: La resistencia mecánica de los áridos gruesos se determinará por el Índice de triturabilidad (ver Tabla 1.2) o por el ensayo de Abrasión Los Ángeles establecidos en las NC 190 y NC 188 respectivamente. Nota: El ensayo del índice de triturabilidad y el de abrasión Los Ángeles, están establecidos para la fracción 20-10.. 11.

(29) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Tabla 1.2: Requisitos según el índice de triturabilidad. Índice de triturabilidad Tipo de Hormigón Pavimentos de hormigón para tráfico pesado Hormigones de más de 40 Mpa Pavimentos y pisos sometidos al desgaste Hormigones arquitectónicos, expuestos a diferentes tipos de erosiones Otros hormigones menores de 40 Mpa. Seco. Húmedo Saturado. Menos de 15. Menos de 25. 15-20. 25-35. 20-35. 35-50. La Tabla 2 de la NC 251-2005 establece para diferentes tipos de hormigón los requisitos según la Abrasión Los Ángeles. Para hormigones sometidos a la erosión elevada y hormigones arquitectónicos y de obras marítimas la abrasión será 30 %, para hormigones sometidos a desgaste en pavimentos para tráfico vehicular, y peatonal, hormigones de más de 50Mpa será 40 % y para otros tipos de hormigones menores de 50 Mpa 50%. 1.3.2 Propiedades químicas de los áridos Estas propiedades son evaluadas por su resistencia a ácidos, álcalis y soluciones salinas las cuales pueden provocar reacciones químicas en los materiales y causar su deterioro. Es deseable obviamente que los áridos sean químicamente inertes pero lamentablemente muchos áridos naturales contienen sustancias nocivas al hormigón. (9) En el siguiente epígrafe se expondrán dichas propiedades que aparecen en la NC 251:2005. 1.3.2.1 Otras sustancias perjudiciales en los áridos gruesos Las especificaciones para sustancias perjudiciales en los áridos gruesos se dan en la Tabla 1.3. Tabla 1.3: Otras sustancias perjudiciales en áridos gruesos. No. 1. Indicadores de calidad Partículas de arcilla. Cantidad máxima del peso total de la muestra (%) Inferior o igual a 0.25 %. Cantidad de partículas planas y alargada: 2. Cuando el árido proviene de rocas sedimentarias Cuando el árido proviene de rocas ígneas. Inferior o igual a 10 % Inferior o igual a 20 %. 12.

(30) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos 1.3.2.2 Otras sustancias perjudiciales en áridos finos Los requisitos para otras sustancias perjudiciales en la arena se dan en la Tabla 1.4. Tabla 1.4: Otras sustancias perjudiciales en los áridos finos.. No 1 2. Cantidad máxima del peso total de la muestra (%) Partículas de arcilla 1 Impurezas orgánicas Máximo placa 3 Nota: No se aplica a los áridos de yacimiento Indicadores de calidad. 1.3.2.3 Requisitos generales para todos los áridos. Estos requisitos son válidos para todas las fracciones de los áridos gruesos y áridos finos. Reacción árido álcali: El árido que se utilizará en hormigones sujetos a frecuentes humedecimientos, exposiciones largas en una atmósfera o en contacto con el suelo húmedo no estará compuesto por sustancias o minerales de forma tal que sean nocivamente reactivos con los álcalis en el cemento, en una proporción tal que sea causa de expansiones excesivas del hormigón. Se exceptúan del punto anterior los casos en que tales áridos se usen con un cemento que contenga menos de 0,6 por ciento de álcalis, calculados como óxido de sodio, o con la adición de un producto aprobado que evite una expansión dañina debido a la reacción árido álcali. Impurezas: El árido no contendrá impurezas cuya naturaleza o cantidad puedan afectar las propiedades esenciales del hormigón (resistencia, impermeabilidad, durabilidad, y otros) por tanto: Se consideran prohibidas las partículas de carbón, de madera u otros residuos (coke, ceniza, escoria, asfalto, y otros). Se consideran toleradas las pequeñas cantidades de sulfato de calcio (yeso) y de sulfuro de hierro (pirita) bajo reserva que su contenido total en azufre expresado en anhídrido sulfúrico SO3 no sobrepasa el 1% del peso total de la muestra de árido seco. La distribución en el árido de las impurezas toleradas será uniforme y las partículas que la constituyen tendrán un volumen inferior de 0,05 m³.. 13.

(31) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Contenidos de cloruros: Para limitar de manera total la afectación de cualquier tipo de cloruros, se utilizarán como referencia el total de todos los iones cloruro (Cl¯) contenidos en la suma de todos los áridos que se combinen. Las cantidades de iones cloruro (Cl¯) para los diferentes tipos de hormigón se establecen en % en la Tabla 6 de la NC 251:2005. Siendo los siguientes, para hormigón retensazo, hormigón armado y curado térmicamente 0.01 %, para hormigón armado con cemento Portland puro 0.03 %, para hormigón armado con cemento puzolánico 0.05 % y para hormigón en masa sin limites. Nota: Cuando se requiera que en el hormigón no aparezca eflorescencia, el contenido de iones cloruros no debe ser superior a 0.15 %. 1.3.3Composición granulométrica. El término granulometría se refiere a la distribución de los tamaños de las partículas del árido, este factor tiene una influencia grande sobre el comportamiento del hormigón en cuanto a la facilidad de mezclado, transporte, colocación, y compactación sin que se produzca separación de las partículas de diferentes tamaños que integran el árido. En los áridos utilizados en el hormigón se pueden distinguir dos tipos de granulometría. Granulometría continua: es aquella en que aparecen partículas de áridos de diferentes tamaños. Granulometría discontinua: es aquella en que se omiten ciertos tamaños de las partículas de los áridos. A continuación se expone todo lo referente a este tema obtenido de la NC 251-2005. Granulometría de los áridos gruesos: Los áridos gruesos deberán cumplir con los rangos granulométricos establecidos en la Tabla 3 de la NC 251-2005. La tabla de granulometría de los áridos gruesos establece los siguientes límites de fracción nominales y equivalentes respectivamente expresados en mm, 75-40 76-38, 65-40 63-38, 40-20 38-19, 40-10 38-13, 25-10 25-13, 25-5 25-5, 20-10 19-10, 20-5 19-5, 13-5 13-5, 10-5 10-5, además para cada limite de fracción establece los rangos de % pasado. Nota: Los límites de las fracciones se expresan en medidas nominales del Sistema Inglés y su equivalente al hacer la conversión al SI.. 14.

(32) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Material más fino que el tamiz 200 (75 μm) de los áridos gruesos. El % permitido de material más fino que el tamiz 200 en los áridos gruesos para cualquier hormigón es inferior o igual que 1%. El contenido de material más fino que el tamiz 200 en los áridos gruesos puede ser incrementado bajos las siguientes condiciones: - Si el material más fino que el tamiz 200, contenido en el árido grueso está esencialmente libre de arcilla o esquistos el porciento puede ser incrementado hasta el 1,5 %, (El contenido de arcilla o esquisto será el resultado del procedimiento de ensayo que se adopte). - Si la procedencia del árido fino que será utilizado en el hormigón tiene menor contenido de material más fino que el tamiz 200 que el máximo permisible establecido en la Tabla 5, el porciento limite (L) del árido grueso podrá ser incrementado atendiendo al valor de cálculo obtenido por la siguiente expresión L = 1+ (P / 100 – P) x (T – A) donde: L: límite del contenido de tamiz 200 especificado en el árido grueso expresado en %. P: porciento de árido fino con relación al peso total de áridos. T: límite del contenido de tamiz 200 en áridos fino expresado en %. A: contenido real de tamiz 200 en el árido fino. Granulometría de los áridos finos Los áridos finos cumplirán con los rangos granulométricos establecidos en la Tabla 5 de la NC 251-2005. Que establece como límites nominales de la fracción en mm 5-0.15 y los % pasado para cada abertura de los tamices normalizados. Material más fino que el tamiz 200 (75 μm) de los áridos finos. El rango del Módulo de Finura para los áridos finos será entre 2,2 y 3,58. Nota: Para el suministro continuo de áridos finos de una fuente dada, el Modulo de Finura promedio admitirá una desviación (mayor o menor) en el orden de un 0,20 (20%). Los áridos finos no podrán tener una cantidad mayor de material más fino que el tamiz 200 (75 μm) que lo que se especifica en la Tabla de la NC 251-2005. Que establece que para áridos finos (arenas no trituradas beneficiadas de yacimiento y arenas de roca triturada) que serán utilizados en hormigones sometidos a la abrasión se admitirá un 3% y para los demás hormigones un 5%. Y 15.

(33) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos en el caso de las arenas de rocas trituradas, si el material mas fino que el tamiz 200 consiste en polvo de la fractura esencialmente libre de arcilla y esquistos, los límites expresados en la tabla pueden incrementarse a 5 para hormigones sometidos a la abrasión y a 7 para todos los demás hormigones. 1.4. Proceso de producción de los áridos Los humanos tomamos valiosos recursos de la naturaleza con la ayuda de la industria extractiva, no apreciando su presencia o valor en esta. En este caso encontramos a la piedra que luego de ser extraída es tritura hasta convertirla en áridos. Estos áridos posteriormente se convierten en materiales de construcción que pasan a constituir nuestro entorno con el que interactuamos a diario; los edificios, los caminos, las sendas y los puentes, lo casi cierto es que de seguro nadie ha pensado lo que son estos materiales, lo que representan, o de donde ellos vienen. La piedra es extraída de yacimientos naturales que se explotan a cielo abierto o de forma subterránea llamados canteras. Otro concepto de cantera se define a continuación: cantera se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. (Canteras universidad nacional de Colombia) En Cuba todas las canteras de explotación son a cielo abierto y se presentan en forma de escarpa casi vertical; a media ladera o en terreno llano. En otros países existen canteras de tipo subterráneas. (Lecciones de áridos .Sequeira) Cuando se cuenta con un yacimiento antes de explotarlo es necesario llevar a cabo una serie de investigaciones y estudios geológicas, realizar ensayos del material para así determinar si las características, calidad y cuantificación del volumen del material cumplen con las expectativas, además se deben realizar estudios preliminares en cuanto a la zona de influencia, y sobre aspectos económicos como son distancia de transportación e inversión requerida para el buen funcionamiento y producción de la instalación. Una vez determinada la cala o altura de lo que va a ser el piso de la cantera y su inclinación o pendiente, procedemos a la eliminación de la capa vegetal o de cualquier otro material inservible. 16.

(34) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos de la zona en cuestión, extendiendo esta limpieza en el sentido en que ha de avanzar el frente. (10) -Descubierta de las capas no explotables (Cubierta vegetal, estériles y rocas alteradas) Al empezar a explotar una cantera, la primera operación que hay que efectuar es el desbroce, que consiste en quitar la capa de tierra que cubre la piedra a explotar y la capa superior de la misma piedra que ha sido alterada o desintegrada por la acción de las aguas, o estropeada por su contacto o por los productos que contenían las tierras que las cubrían. (11) Etapas generales de la explotación de una cantera. 1. Extracción. 2. Trituración y molienda. 3. Clasificación y lavado. Estas etapas corresponden al proceso más general, en ocasiones solamente se requiere por ejemplo: extracción y clasificación; en otras la extracción, clasificación y lavado; como en otras se requiere de extracción, trituración y clasificación, etcétera. (9).En la Figura 1.1 se muestra el esquema de explotación de los áridos.. Figura 1.1: Esquema de explotación de áridos. (27) 1.4.1Extracción La extracción es una fase fundamental durante la producción de áridos. La concepción y el diseño de las explotaciones así como la técnica operativa empleada varían cuando se trata de extraer rocas consolidadas o roca sin consolidar, en vía seca o en vía húmeda: 17.

(35) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Extracción de los materiales Extracción de materiales sin consolidar (graveras): cuando los materiales no están consolidados, se emplean equipos de arranque mecánico como palas, excavadoras, cargadores, dragalinas, y tractores sobre orugas (buldózer), que extraen directamente la roca. Existen dos vías de realizar esta extracción. •. En vía seca: cuando el yacimiento se encuentra por encima del nivel del agua (capa freática o nivel del curso de agua), se emplea maquinaria minera y de obras públicas, como excavadoras, buldózer y palas cargadoras, atacando el frente de material desde arriba, o bien desde el pie del mismo.. •. En vía húmeda: cuando el yacimiento se encuentra por debajo del nivel del agua, desde la orilla se utilizan dragalinas con cables y cuchara o retroexcavadoras (si la profundidad es escasa) o, desde el agua, dragas (en profundidades mayores).. Extracción de materiales consolidados (canteras): mediante la voladura con explosivos, adoptando grandes medidas de seguridad, para la fragmentación controlada del macizo rocoso y la obtención de un material que se transportará por dumpers o cintas a la planta de tratamiento. Explotación mixta: es el tipo de explotación donde se combinan lo dos procedimientos anteriores. (14) La extracción de la piedra de esta cantera se realiza generalmente por medio de explosivos. La carga de explosivos se hace distribuyendo en barrenos ejecutados a una separación y con un diámetro estudiado de acuerdo a las características de la voladura. La perforación de estos barrenos se realiza empleando diferentes tipos de maquinas, la selección del tipo de maquina para perforar adecuadamente, será en función de la naturaleza de la roca, de las profundidades a alcanzar y del rendimiento esperado de la cantera. (9) Existen diferentes tipos de máquinas perforadoras entre las que se encuentran: 1-Máquinas de percusión. 2-Máquinas rotativas. 3-Máquinas de perforaciones térmicas. A continuación explicaremos cada una de ellas. 1- A este grupo pertenecen los útiles de perforación manual entre los cuales se encuentran la barra de acero de 1,5 a 3 m de longitud, con un diámetro de 30 a 40 mm para barrenos verticales; 18.

(36) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos y los punteros de acero de 0,5-1m de longitud y con diámetro de 2cm sobre los que se golpea con una maza, para los barrenos horizontales. Entre los equipos mecánicos encontrados en este grupo tenemos las sondas de cable que se pueden llegar a realizar perforaciones superiores a los 20m. Los martillos perforadores ligeros de mano, que permiten perforar hasta 5m de profundidad y los martillos perforadores pesados sobre soporte que pueden alcanzar profundidades de 15-20m. 2- Entre estas tenemos los martillos ligeros con motor eléctrico o de gasolina, los martillos de rotación movidos por aire comprimido con empujadores y los martillos por aire comprimidos sobre soportes. (9) De los soportes de los martillos pesados el más utilizado en cuba es el denominado Wagondrill (Colectivo de autores) que no es otra cosa que un martillo montado en un carro especial algo fácil de transportar. El martillo corre a lo largo de dos guías y en realidad es más eficaz, rápido y seguro que el manual sobre todo cuando se barrena en posición horizontal o inclinada. (11) No es posible dar reglas fijas respecto al sistema de barrenado a seguir; la altura del frente y las características de la piedra a arrancar, son dos datos que en cierto modo, condicionan el tipo de perforadoras a emplear y diámetro de los barrenos más aconsejables. Existen diferentes métodos para la realización de la voladura entre los que se encuentran: a) Voladura por escalones de pequeña altura (4 a 10m). b) Voladura en un solo escalón de 10 a 20m de altura por minas horizontales. c) Voladura mediante minas profundas verticales en frentes de gran altura. d) Voladuras mediante grandes hornillas. e) Voladuras de embudos. Abiertos los barrenos de forma conveniente para desprender el trozo de roca deseado, se produce a cargarlos con los explosivos (pólvora de mina, dinamita, etc.), según la dureza de la roca y tamaño del bloque colocados en un papel parafinado llamados cartuchos. Se introducen los necesarios, poniéndose una mecha o conductor eléctrico para darles fuego. Con objeto de que el explosivo actué sobre la roca, se obturan los barrenos cargados con arcillas o arenas, papel, etc. comprimiéndola para formar un taco, mediante un cilindro de madera provisto de una ranura, según una generatriz, para que se aloje la mecha. La explosión de los barrenos se logra prendiendo fuego mediante mechas de seguridad (Bickford) que están formadas por un cordón de algodón o yute en cuyo intermedio lleva pólvora negra, esta 19.

(37) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos recubierto por plástico, ardiendo a razón de 1 cm/s debiéndose poner la longitud necesaria del cordón para que los operarios les den tiempo de alejarse de la detonación. (11) Gran parte de los productos de la primera voladura por sus dimensiones no pueden ser procesados por las trituradoras, por lo que requieren de una segunda voladura conocida con el nombre de retaqueo con lo cual se obtienen piedras de tamaños adecuados a las capacidades de las trituradoras. Una vez concluida esta etapa se procede a la carga y el trasporte. La carga del material arrancado desde el suelo hasta el medio de transporte se realiza empleando algún tipo de pala cargadora mecánica. Para transportar se pueden emplear camiones de volteo, Dumper o camiones que cuenten con dispositivos que permiten adicionarles cajas móviles depositadas sobre el piso de la cantera. (9) 1.4.2 Trituración y molienda Luego de extraídos los materiales son transportados para ser triturados por los molinos. Las operaciones de fragmentación pueden dividirse en: 1. Machaqueo primario o premachaqueo. Proporciona fundamentalmente piedra de gran tamaño a partir de los bloques extraídos de las canteras. 2. Machaqueo. En esta etapa se producen fundamentalmente los áridos grueso de mayor tamaño. 3. Fabricación de gravilla. 4. Pulverización. Donde se producen los polvos minerales o fillers. Se llama también machaqueo primario a las operaciones 1 y 2, machaqueo secundario a la operación 3 y molido a la producción de arena o fillers. El premachaqueo se logra usualmente mediante: • Aparatos de mandíbulas. • Aparatos giratorios. El machaqueo y la fabricación de gravilla se logra mediante: • Aparatos de mandíbulas. • Aparatos giratorios. • Aparatos de percusión. (Martillos) • Aparatos de cilindros. El molido y la pulverización se logra mediante: • Aparatos giratorios. • Aparatos de cilindros.. 20.

(38) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos • Aparatos de martillos. • Aparatos de bolas. Machacadoras de mandíbulas En este tipo de machacadora la piedra se fragmenta bajo la acción de dos mandíbulas una fija y otra móvil, provista de placas acanaladas de acero al manganeso. Machacadoras giratorias En este tipo de machacadora la fragmentación se obtiene por presión entre una cubeta anular fija en forma troncocónica, llamadas también cono de desgaste, y animada de movimiento excéntrico en el interior de la cubeta. Machacadoras de percusión En estos equipos, la fragmentación se produce por choques. La parte activa consiste en uno o dos rotores pesados convenientemente equilibrados sobre los que se fijan percutores o martillos fijos y que giran según los casos entre 200 y 1000 rpm y con diámetro de hasta 1250mm para las machacadoras primarias Machacadoras de cilindros y Machacadora de cilindro único dentado Están constituidos por un cilindro dentado que gira ante una mandíbula fija. La fragmentación se realiza por presión entre el cilindro revestido de placas dentadas y la mandíbula fija cóncava. Machacadoras de cilindros dobles Estos equipos se destinan en principio a la producción de arena. La fragmentación de los productos se obtiene por aplastamiento entre los cilindros de diámetro comprendido entre 400 y 1000 mm que giran en sentido inverso a velocidades del orden de 100 a 180 rpm. Machacadoras de barras Estos equipos se utilizan para la producción de arenas, la fragmentación se obtiene por choques y rozamientos entre barras de acero que se mueven con los materiales Machacadoras de bolas Estos aparatos son similares a los anteriores sustituyéndose las barras por bolas esféricas de acero duro o de fundición. 1.4.3 Clasificación y lavado Antes de triturar las rocas estas se pasan por un tratamiento previo, de manera tal que los materiales que sobrepasen determinadas dimensiones sean retenidas y rechazados. Los procedimientos de clasificación una vez trituradas las rocas son: (9) 1. Clasificación mecánica. • Por tromeles cilíndricos. 21.

(39) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos • Por cribas planas vibratorias. 2. Clasificación por vía hidráulica. • Lavado. • Clasificación. 3. Selección de aire. Eliminación del polvo. • Eliminación del polvo. • Clasificación 1. Clasificación mecánica. • Tromeles cilíndricos. Los tromeles cilíndricos son tamices giratorios constituidos por un cilindro metálico con una inclinación del 10% aproximadamente respecto a la horizontal. La rotación se obtiene mediante un eje central o rodillos exteriores. Los tromeles pueden estar constituidos por un solo cilindro o por varios cilindros concéntricos. • Cribas planas vibratorias. En este caso el cribado se obtiene mediante tamices planos sometidos a oscilaciones o vibraciones bajo cuyo efecto se desplazan los materiales. La clasificación se obtiene por este desplazamiento sobre uno o varios tamices superpuestos. 2. Clasificación por vía hidráulica. • Lavado La clasificación de las arenas por vía hidráulica se asocia en la mayor parte de los casos al lavado de los finos de los materiales de naturaleza orgánica y arcillosa. El lavado destinado a liberar estos materiales puede efectuarse antes del machaqueo primario o después. Por otra parte puede realizarse un lavado previo en cantera, cuando en el emplazamiento de la cantera hay agua suficiente. Los aparatos de clasificación hidráulica de las arenas pueden clasificarse en: • Clasificadores hidráulicos. Los conos clasificadores son los equipos más sencillos • Clasificadores hidromecánicos. En estos aparatos se añade a la acción del agua la de elementos mecánicos móviles • Clasificadores hidrocentrífugas. Estos aparatos permiten la fijación de fronteras de corte de 0.05 a 0.15 mm. 3. Selectores de aire. Eliminación del polvo de los áridos.. 22.

(40) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Para los granos de arena inferior a 10mm es posible el tratamiento con un selector de aire siempre que el grado de humedad del producto no sobrepase el 3%. Este equipo esta compuesto de dos cámaras concéntricas. 1.5 Tipos de molinos En la etapa de trituración o molienda para la fabricación de áridos finos y áridos gruesos, los molinos son equipos básicos e indispensables. Su función principal es triturar la piedra procedente de una cantera o de un molino antecedente. Dicha trituración se realiza impartiéndole al material tensiones superiores a su límite elástico ocasionando su fractura. Los molinos tienen tres clasificaciones de acuerdo a la forma en que producen la rotura del material: 1) Molinos que fracturan la piedra a través de la compresión. 2) Molinos que producen la fractura por golpes. 3) Molinos que producen la fractura por desgaste. Los tipos de molinos existentes son los siguientes: 1-Molino de quijada o mandíbulas, simples o de doble acción. (Producen la fractura por compresión). 2-Molino de cono o giratorios. (Producen la fractura por compresión). 3-Molino de martillos. (Producen la fractura por golpes). 4-Molino de impacto. (Producen la fractura por golpes). 5-Molino de rodillos. (Producen la fractura por compresión). 6-Molino de bolas. (Producen la fractura por desgaste). Es importante señalar que en su funcionamiento existen trituradoras que combinan los principios de fractura por compresión y por golpes. Así como existen otros efectos ocasionados a las piedras por los molinos como el corte o cizallamiento Existen tipos de trituradoras que combinan ambos principios. Tales son las trituradoras de rodillos dentados con o sin placa móvil. También debemos considerar otros efectos que actúan sobre las piedras en algunos tipos de molinos y que son el corte o cizallamiento. Como ya se ha observado anteriormente existen diferentes tipos de molinos con diversas características, todo está en dependencia de las necesidades que se presenten para la molienda, así como de las ventajas y desventajas que estos ofrezcan .Para una correcta utilización y. 23.

(41) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos elección de una máquina existen distintos factores que se establecen por Sequeira en su libro Lecciones de áridos y en el Colectivo de autores, Materiales de construcción como son: 1. Tamaño del material: a) Que entra: Es decir, el tamaño de los pedazos del material que se van a someter a la trituración. b) Que sale: El tamaño más grande que pueden tener los pedazos, partículas, o granos del material después de molido para que se pueda usar en una función específica. 2. Tipo o clase del material: a)Duro. b)Blando. d) Pegajoso. e) Abrasivo. c)Quebradizo. Todas estas condiciones afectan el diseño de los molinos y dan soluciones diferentes para obtener un máximo de eficiencia en cada caso particular. 3. Forma de trituración. a) En seco.. b) Húmeda.. Durante la trituración se produce calor como resultado de la energía propia del proceso y además, generalmente se produce polvo. En algunos casos para facilitar la molienda para que no se eleva la temperatura y no se produzca polvo y si le proceso o el material lo permite, la molienda se realiza con el material mezclado con agua. 4. Cantidad: La cantidad o volumen de la trituración o molienda que es necesario obtener en un tiempo dado es otro factor importantísimo en las variaciones de los tipos y tamaños de molinos. 5. Coeficiente de reducción. Un efecto importante a considerar en la elección de los aparatos de fragmentación es el coeficiente de reducción, que viene expresado por la fórmula:. En la que: D- es la dimensión media más probable de los materiales admisibles a la entrada del aparato. d- es la dimensión media obtenida a la salida.. 24.

(42) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos En el transcurso de este trabajo solo explicaremos los molimos de martillos y de mandíbula por ser los de nuestro interés. 1.5.1Molino de quijada o mandíbula Este tipo de molino tritura el material por medio de la compresión. Existe dos modelos básicos del tipo, que son los de simple acción y los de doble acción que se diferencian en como aplican el principio general en que está basada esta máquina. Los molinos de quijada están compuestos de un elemento vertical fijo y otro móvil formando entre uno y otro un ángulo que esta fijo en su vértice y se mueve por la parte superior en forma de vaivén (ver en la figura 1). Por la parte superior penetra el material que por gravedad trata de ir hacia abajo. En la parte inferior se fija el tamaño de salida que se quiere obtener del material. La trituración se obtiene por la presión repetida que le imprime al material el elemento o quijada móvil al apretarlo contra el elemento fijo. Estos molinos se usan mucho en las canteras de extracción de piedras trituradas para la construcción. Sus partes componentes se pueden apreciar en la Figura1.2.. Figura1.2: Partes componentes del molino de mandíbulas. Desventaja: •. Tiene como defecto este molino o trituradora que es posible que salga algún pedazo de material en forma de laja con un tamaño mucho más grande que el máximo que se quiere obtener, porque se cuele por la forma de salida que es de forma alargada. 25.

(43) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos Ventajas: •. Este molino requiere poco mantenimiento.. •. Sufre poco desgaste.. •. Los hay de distintos tamaños lo que permite elegir el modelo más adecuado que se desea obtener.(11). 1.5.2 Molino de martillos o de impacto En estos molinos, la trituración del material se logra por medio de golpes repetidos sobre el mismo, es decir, por medio de impactos. Estas maquinas están formadas básicamente por un eje movido por un motor, al cual van insertados perpendicularmente una serie de elementos salientes llamados martillos que pueden estar fijos o ser móviles. Cuando el motor hace girar el eje, con el que giran los martillos y al introducirse el material dentro de la caja que forma el molino, los martillos lo golpean y lanzan contra las paredes de la caja donde rebotan, y vuelven a ser alcanzados por los martillo y vueltos otra vez a “batear”. Este proceso se repite hasta que el material es capaz de pasar por las aberturas de la parrilla que forma el fondo de la caja del molino y sale ya como material triturado. La rotación del eje y los martillos se hacen a grandes velocidades para aumentar la fuerza del impacto (ver en la Figura 1.3). Este tipo de molino es de una gran flexibilidad en su diseño, existiendo muchos modelos. Se hacen de distintos tamaños lo cual permite que se utilicen en la primera etapa de molienda y que se utilicen en la segunda etapa, de acuerdo con el gran diámetro de entrada y salida del material y del volumen de producción. También se hacen modelos para distintos tipos de material como materiales duros y blandos, para moler virutas metálicas, etc.. 26.

(44) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos. Figura 1.3: Partes y componentes que intervienen en la trituración de la piedra en el molino de martillos. Ventajas: •. Como maquinaria, en proporción con otros tipos de molinos, son menos pesados.. •. Son más fáciles de instalar que los demás molinos.. •. Presentan un consumo menor de energía.. Desventajas: •. Como inconveniente tiene que los martillos se gastan y hay que pasarlos periódicamente para cambiarlos. (11). En la actualidad se pueden encontrar los más diversos tipos de molinos variando su forma, sus características, sus usos, ya que esta maquinaria se ha ido desarrollando y a encontrado un gran avance tecnológico, pero lo que si no ha cambiado son sus principios para el funcionamiento (ver Figura 1.4) . A modo de conclusión también podemos decir que no se ha encontrado el molino que ofrezca los mejores resultados para todos los casos y condiciones específicas que se presentan en los procesos. A continuación se muestran imágenes de estos equipos.. 27.

(45) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos. Figura 1.4: Diversos tipos de molinos en la actualidad. 1.6 La situación de la producción de áridos en Cuba La industria de la construcción puede considerarse como un indicador de la situación económica de un país, reflejando un gran auge en períodos de bonanza económica y, por el contrario, una fuerte depresión durante los períodos de crisis. (7) Antes del triunfo de la revolución en nuestro país existía una economía deformada, subdesarrollada y dependiente , que constaba de un único sustento que era el renglón de la azúcar, no se disponía de tecnologías avanzadas en ningún sector industrial y eran pocos los que presentaban algún. desarrollo. De todo esto no estaba ajena la industria de materiales de. construcción que para ese entonces era muy limitada, atrasada, precaria e incapaz de asegurar las construcciones que el proceso revolucionario demandaría. Tal es el caso que en 1958 se produjeron en todo el país 2,2 millones de m 3 de áridos en unos 160 centros de producción en los cuales laboraban 4200 trabajadores aproximadamente. La productividad era algo superior a los 500 m 3 por trabajador al año. Por todo esto, este fue uno de los sectores que más hubo que desarrollar. (17) En lo adelante, a esta Industria han estado vinculados de manera directa e inevitable, todos los programas constructivos para el desarrollo social y económico del país, de manera tal, que se puede medir el cambio altamente positivo operado en la misma a través de los experimentados en la Nación en los últimos 50 años; a pesar del Período Especial. En particular han sido base. 28.

(46) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos. para este crecimiento los incrementos en las producciones provenientes de la rama extractiva, que no son susceptibles de importaciones, como los áridos y materias primas para la cerámica. (17) Entre los años 1959-1989 el país se trazó una estrategia y tomo una serie medidas para lograr sacar a esta industria de la caótica situación en que se encontraba Durante años se llevo a cabo un amplio programa de prospección geológica, para revelar los enormes recursos minerales que tenia nuestro país y las reservas que podían utilizarse como materias primas o directamente como materiales de construcción. Bajo la dirección permanente de Nuestro Comandante en jefe, se proyectaron e instalaron, a lo largo y ancho del país, una red con decenas de fábricas productoras de áridos, cemento, elementos de pared, pisos, estructuras prefabricadas, producción de hormigones premezclados, y otros materiales de construcción, que asegurarían posteriormente la ejecución de los ambiciosos programas de desarrollo que la Revolución llevaría a cabo en las próximas décadas. Como resultado, durante el período 1959-1989 el país invirtió más de 250 millones de pesos en inversiones para la adquisición y el montaje de más de 180 plantas de diferentes nacionalidades incluyendo la fabricación en el país de unas 20 que crearon una capacidad instalada de unos 23 millones de metros cúbicos de áridos. (17) En el año 1989 ya se producían 17,5 millones de m3 de áridos con algo menos de 8000 trabajadores para una productividad promedio de casi 2200 m3 por trabajador al año. ¡8 veces más producción y 10 veces más productividad que antes del triunfo de la Revolución! Junto a la instalación de las nuevas fábricas se crea la infraestructura en talleres, laboratorios, centros de investigaciones y otros, para asegurar en lo adelante, la producción, el mantenimiento, reparación y adecuado funcionamiento del sistema que se creaba. Los resultados fueron más que evidentes. Los volúmenes de la producción y la eficiencia del trabajo antes de 1959 quedaron atrás y difieren sustancialmente de los alcanzados antes de sobrevenir el Período Especial. (17). 29.

(47) Capítulo 1: Estado del Arte de la producción de áridos. Figura 1.5: Producción de piedra y arena en el período de 1959-1992. (17) Con el derrumbe del campo socialista y la ruptura de los lazos económicos con los países que integraban este a inicios de la década de los 90 y la llegada del período especial, comienza en nuestro país una descapitalización de toda esta industria debido a la ausencia de financiamientos para la renovación de equipamiento e instalación de nuevas tecnologías y llevar a cabo nuevas inversiones en dicha industria (ver figura 1.5). A partir del año 2000, con pocos recursos financieros, se comienza a llevar a cabo un proceso de reanimación, rehabilitación, modernización y nuevas inversiones con la instalación de nuevas plantas en este sector. En estos primeros años, se prestó especial atención a evaluar las nuevas tecnologías que iban cobrando espacio a nivel mundial en esta rama y en valorar las que en nuestras condiciones se debían introducir en el momento que las condiciones económico-financieras del país lo permitieran.(17). 30.