Fluidos En La Construccion 1b3v6o
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LOS FLUIDOS Y SU APLICACIÓN EN LA INGENIERIA.
FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 1
INDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN……….……………………………………………….…3 2. DEFINICION DE FLUIDOS…………………………...………………….4 3. FLUIDOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN……………………4 3.1. AGUA………………………………………………………………4 3.2. ADITIVOS………………………………………………………….7 3.3. AGUA DE MAR……………………………………………………8 3.4. EMULSIÓN ASFÁLTICA…………………………………………9 3.5. PASTA DE CEMENTO………………………………………….13 3.6. PETRÓLEO…………...………………………………………….14 3.7. LA HIDROLINA…………………………………………………..14 3.8. MEMBRANAS LIQUIDAS………………………………………15 3.9. GASOLINA…….....……………………………………………....16 3.10. TABLAS DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS……….....16 4. CONCLUSIONES………………………………..……………………….17 5. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFÍA…..……………..……………………18
1. INTRODUCCIÓN FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 2
Cuando hablamos de ingeniería civil y relacionamos la mecánica de fluidos, nos podemos dar cuenta de que esta se encuentra en o diario con diferentes fluidos, tales como la pasta de cemento, el agua o el viento. Dichos fluidos cumplen un papel importante en el diseño de todo ingeniero, ya sea para realizar un puente, una presa o algún diseño de mezcla. Por este motivo es importante hablar de algunos de los fluidos con los que el ingeniero civil se encuentra en o, mencionando características de los mismos y por qué es que son usados por el mismo.
2. DEFINICION DE FLUIDOS Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a una tensión de cortadura, aun cuando esta es pequeña. (Víctor L. Streeter, 1970) Una de las características más importantes de los fluidos, y que es común para los líquidos y gases, es su gran facilidad para de formarse y adaptarse al lugar que los contiene. Desde ya son estados de la materia útiles y manejables en los distintos campos de desarrollo de la Ingeniería Civil.
3. FLUIDOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN La Ingeniería Civil, abarca un campo de acción muy amplio, en donde los fluidos también están presentes, tanto como materia trabajable y como aditivo. En general, las obras desarrolladas en ingeniería civil, implican el trabajo de una gran cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta varios años.
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Debido al elevado costo de los trabajos que se desarrollan, parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compañías que pretenden la explotación de una infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje, compañías de ferrocarril, etcétera). Así mismo, sus técnicas son también aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de menor envergadura y costo, obras que nos son útiles en nuestra vida diaria y que dependes o son realizadas para fluidos, como el agua. A continuación, describimos a los fluidos más utilizados en Ingeniería Civil.
3.1. EL AGUA Es una sustancia cuyas moléculas están formadas por la combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno; es el componente más abundante de la superficie terrestre y, más o menos puro, forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los mares.
CARACTERÍSTICAS DEL AGUA Carece de forma: Tiende a tomar la forma del recipiente en el que se le es colocado. Es incolora: Si aparece color es debido a sustancias en suspensión o en solución. No tiene olor: Si se presenta es a consecuencia de productos químicos indeseables, materia orgánica en descomposición, o por bacterias. Turbidez: Toda agua potable debe ser transparente, y no tener partículas insolubles en suspensión como limo, arcilla, materia mineral, algas, materia fecal, etc. Es insípida: Los que dan sabor son los químicos como el cloruro que dan un sabor salobre, el magnesio un sabor amargo, el aluminio un sabor terroso.
EL AGUA SEGÚN EL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES El agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá ser, preferencia potable. Se utilizará agua no potable sólo si: Están limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica u otras sustancias que puedan ser dañinas al concreto, acero de refuerzo o elementos embebidos.
Los cubos de prueba de mortero preparados con agua no potable y ensayos de acuerdo a la Norma ASTM C109, tienen a los 7 y 28 días resistencias en compresión no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua potable. FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 4
Las sales u otras sustancias nocivas presentes en los agregados y/o aditivos deberán sumarse a las que pueda aportar el agua de mezclado para evaluar el contenido total de sustancias inconvenientes.
REQUISITOS DE CALIDAD
El agua que ha de ser empleada en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.088 y ser, de preferencia, potable. El agua deberá estar libre de azúcares o sus derivados. Igualmente lo estará de sales de potasio o de sodio. Si se utiliza aguas no potables, la calidad del agua, determinada por análisis de Laboratorio, deberá ser aprobada por la Supervisión. La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basará en resultados en los que se ha utilizado en la preparación del concreto agua de la fuente elegida.
EMPLEOS DEL AGUA POTABLE
EL AGUA EN MORTEROS Y CONCRETO Al agua se la utiliza como plastificante y como agente reactivo para el proceso de fragüe y luego del endurecimiento. En el concreto el agua se calcula a partir de la suma de todos los componentes haciendo relación, lo que casi siempre da un 15 %. EL AGUA EN CURADO. El agua de curado no debe contener sustancias agresivas para el concreto endurecido o las armaduras, ya que durante las primeras edades el concreto es sumamente permeable. Según la norma ITINTEC 339,088 considera para el amasado y/o curado de concretos y morteros, el agua cuyas propiedades y contenido en sustancias disueltas estén comprendidas dentro de los límites siguientes: ➢ El contenido máximo de materia expresada en oxígeno consumido, será de 3 mg/1 (3 ppm).
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➢
El contenido de residuo sólido no será mayor de 5g/1
➢
El PH estará comprendido entre 5,5 y 8.
5000 ppm.
➢ El contenido de sulfatos, expresado en ion SO4 será menor de (600 ppm). ➢ El contenido de cloruros, expresados en ion C1 menor de 1g/1 (1000 ppm). ➢ El contenido opcional de carbonatos y bicarbonatos alcalinos (alcalinidad total) expresada en Na HCO2 será menor de 1 g/1 (1000 ppm).
CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS DEL CURADO CON AGUA. El uso de este producto asegura un curado adecuado que dará como resultado un concreto más fuerte y resistente al desgaste.
Provee una retención óptima de humedad.
Se puede aplicar rápida y fácilmente con un aspersor.
No deja residuos duros en el equipo de aplicación.
No contiene disolventes.
IMAGEN Nº 01 – AGUA EMPLEADA EN LA PREPARACION DE CONCRETO
3.2. LOS ADITIVOS Los aditivos son aquellas sustancias diferentes al agua , los agregados , el cemento y los refuerzos de fibra usadas como ingrediente para el concreto que se le agrega la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado , ofrecen muchas ventajas para el concreto y para eso existen razones de empleo de un aditivo:
EN EL CONCRETO FRESCO: Se recomienda usar para:
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Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua. Disminuir el contenido de agua. Prevenir asentamientos de la mezcla. Crea una ligera expansión. Modifica la velocidad o el volumen de exudación. Reduce la segregación. Facilita el bombeo. Reducir el bombeo.
EN EL CONCRETO ENDURECIDO: Se recomienda usar para:
Disminuir el calor de hidratación. Desarrollo inicial de la resistencia. Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. Incrementar la durabilidad del concreto. Disminuir el flujo capilar del agua. Disminuir la permeabilidad de los líquidos. Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión. MODOS DE USO DE LOS ADITIVOS Los aditivos se dosifican hasta un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre 0.1% y 0.5% del peso del cemento.El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.El uso de aditivo está condicionado por: Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básica. Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto.
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IMAGEN Nº 02 – ADITIVOS PARA EL CONCRETO, SIKA.
IMAGEN Nº 03 – USO DE ADITIVOS EN LA PREPARACION DE CONCRETO
TABLA Nº 01- PROPIEDADES DE LOS ADITIVOS
Fuente: (YIRSON MONTOYA, ALBEIRO CADAVID, MARYORY ASTRID GÓMEZ, 2009) FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 8
3.3. EL AGUA DE MAR El agua de mar es un fluido usado por la ingeniería civil, no solo se ve involucrada cuando nos referimos a obras relacionadas con la misma, sino que puede ser empleada para la elaboración de concreto, siempre y cuando se cumplan con ciertas condiciones: Se recomienda que el agua de mar sea utilizada en la elaboración de concreto simple. Puede ser usada en la elaboración de concreto armado, siempre y cuando este sea un concreto denso y bien compactado, con el fin de que la cantidad de poros en el concreto sea la mínima, reduciendo la cantidad de sales que puedan entrar en o con el acero. No se recomienda el uso del agua de mar para la elaboración de concretos de alta resistencia, postensado o pretensado; debido a que el uso del agua de mar reducirá la resistencia en el mismo y en el caso del concreto pretensado y postensado, originará que el acero bajo esas condiciones no cumpla con el fin para la cual se va a emplear, debido a que las sales atacarán al acero. Cuando hablamos de concreto elaborado con agua de mar, es inminente referirnos a la aparición de eflorescencias, las cuales se deben a las sales presentes en la pieza de mampostería. Por este motivo, es que no se recomienda su uso cuando se requiere un acabado superficial de importancia. Para el diseño de mezcla de un concreto en la cual se espera usar agua de mar, se debe de tener en cuenta de que este diseño debe de realizarse considerando la pérdida de resistencia que originará el uso del agua de mar, es por eso que se recomienda que el f´c sea un 110% a 120% de la resistencia esperada. El uso del agua de mar debe de evitarse para concretos cuya resistencia sea mayor que 175 Kg/cm2 a los 28 días. Si bien es cierto el empleo del agua de mar para la elaboración de concretos no es muy común, cabe recalcar de que se puede hacer uso de ésta en casos de escasez de agua potable; siempre y cuando se cumplan con las condiciones expuestas anteriormente.
IMAGEN Nº 04 – AGUA DE MAR EMPLEADO EN CONCRETO SIMPLE DE VEREDAS FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 9
3.4. EMULSIÓN ASFÁLTICA Una emulsión asfáltica consiste en una fina dispersión de partículas de asfalto en agua. Las pequeñas gotas de asfalto se mantienen uniformemente dispersas en una fase acuosa gracias a la ayuda de un agente emulsificante surfactante que al rodear la gota proporciona la repulsión necesaria para conservar la estabilidad del sistema hasta su uso. Las emulsiones como ya hemos mencionado están compuestas por cemento asfáltico, agua y un agente emulsificante en las proporciones aproximadas de: cemento asfáltico: 50% a 63% Agua: 35% a 50% Agente emulsificante: 0,5% a 2 % Para la obtención de la emulsión es necesario la unión del asfalto con el emulsificante o solución acuosa para ello se utiliza los molinos coloidales. LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS Y EL MEDIO AMBIENTE. Respecto al tipo de técnica empleada, hay que destacar los siguientes problemas: Humus debido al calentamiento del ligante y áridos mediante quemadores de petróleo (planta de asfalto en caliente). Gases de los cementos asfálticos emanados de los tanques de almacenamiento y calefacción, de las cisternas de transporte y los producidos durante la extensión y compactación de las mezclas (mezcla en caliente). Polvo debido al manejo de áridos y, muy especialmente al funcionamiento de los secadores en las plantas asfálticas en caliente que no tengan dispositivos adecuados para evitar su lanzamiento a la atmósfera.
TIPOS DE EMULSIONES ASFÁLTICAS. Según Ibañes Aguilera (2003). Las emulsiones asfálticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado. En este caso podemos hablar de dos tipos, aniónicas y catiónicas: Emulsiones Aniónicas. En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glóbulos, o sea que éstos adquieran una carga negativa. Emulsiones Catiónicas.En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos, o sea que estos adquieran una carga positiva. Que son las de carga positiva.
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CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL PÉTREO.
Debido al rompimiento de las emulsiones asfálticas se lleva a cabo por la interacción química de ésta con el material pétreo, es necesario conocer el tipo de material pétreo que se tiene, para determinar el tipo de emulsión asfáltica más apropiada. La clasificación de rocas tiene en cuenta la proporción de sílice que contiene: ácidas, son las que tienen más del 66% del mismo mineral y básicas, las que contienen menos del 52% en la tabla V se muestran rocas.
VENTAJAS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS. Es un ligante asfáltico no contaminante ni peligroso, ya que contiene del 35% al 40% de agua como solvente. Tiene un límite de almacenamiento y es muy amplio, ya que puede ser almacenado por semanas o meses, debido entre otras cosas a la igualdad de las densidades de sus componentes. tiene una gran adhesión con cualquier agregado pétreo, a pesar de condiciones de humedad adversas debido a la enorme dispersión de las partículas de asfalto de tamaño muy pequeño y al uso de agentes emulsificante de tipo catiónico.
Presenta un bajo costo de la fase dispersante, que es el agua.
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IMAGEN Nº 05 – EMULSION ASFALTICA EN PAVIMENTACION
TABLA Nº 02 - PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES
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Fuente: (Leopoldo Pino)
3.5. PASTA DE CEMENTO Cuando nos referimos a la pasta, nos estamos refiriendo a un tipo de fluido muy particular con características propias del mismo y que es muy usado para la elaboración del concreto armado y por ende por la ingeniería civil. Este tipo de fluido se le conoce como “Fluido reopéctico”.Este tipo de fluido se caracteriza porque aumenta su viscosidad con el pasar del tiempo y con la velocidad de deformación aplicada. Es la mezcla del cemento más agua, aquella parte del concreto endurecido. ELEMENTOS FUMDAMENTALES DE LA PASTA: Comprende cuatro elementos fundamentales
El gel: nombre con el que se denomina al producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento.
Los poros: son los espacios vacíos que se forman dentro de la masa del concreto.
El cemento hidratado: es la combinación del cemento con el agua.
Los cristales; son elementos cuya presencia se denota en todo concreto, formado por cristales de hidróxido, calcio. Estos cuatro elementos tienen un papel fundamental en el comportamiento del concreto
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Un claro ejemplo de este fluido es la pasta de cemento, cuando mezclamos el cemento con el agua se forma la pasta, la cual va a ser mezclada con los agregados para poder formar el concreto. Sin embargo, una de las características de la pasta es su viscosidad, la capacidad que posee para poder retener las partículas de agregado y evitar la segregación; además, de su gran capacidad para transformarse en una masa sólida con el pasar del tiempo, el cual se debe a que va adquiriendo mayor viscosidad hasta convertirse en sólido. Esta propiedad del cemento se debe al componente que lo conforma, el yeso..
IMAGEN Nº 06 – PASTA DE CEMENTO, PASTA DE YESO USADO EN ACABADOS
3.6. PETRÓLEO: El petróleo es usado en los encofrados de columnas para que este sea más fácil de retirar al momento del desencofrado este fluido tiene una viscosidad que se mide por el tiempo para que una cantidad dada de petróleo fluya a través de una pequeña abertura. Respecto a su densidad el petróleo es más denso que el agua. Su peso específico es influenciado por factores físicos y por composiciones químicas del crudo. El olor es característico y depende de la naturaleza y composición del aceite crudo. Los hidrocarburos no saturados dan olor desagradable, debido al ácido sulfhídrico y otros compuestos de azufre. Los petróleos crudos tienen olor aromático. En otros aceites el olor varía, dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de las impurezas.
TABLA DE PROPIEDADES
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3.7. LA HIDROLINA: La hidrolina es un compuesto químico que sirve para el correcto funcionamiento del sistema hidráulico de nuestra dirección, por lo que es un componente más que importante en las maquinarias o vehículos presentes en una obra de ingeniería civil. Sin embargo, existen ciertas dudas respecto a los motivos por la que hay que cambiarla y al tiempo de vida de este fluido. Pues bien. La hidrolina, como todos los fluidos de trabajo del vehículo, tiene un tiempo de vida determinado, debido a las temperaturas de trabajo, polvo del ambiente o posibles fugas en el sistema.
IMAGEN Nº 06 – HIDROLINA EMPLEADO EN MAQUINARIAS COMO LA RETROEXCAVADORA
3.8. MEMBRANAS LÍQUIDAS (PINTURAS) Son selladores para concretos de alta resistencia física y química que proveen de una capa libre de burbujas y poros en la superficie donde se instalan , entregando una solución repelente al agua , cuya función principal es impermeabilizar , existen muchos tipos de impermeabilizantes líquidos como asfaltos diluidos , cemento modificado con polímeros , base poliuretano, etc cuyas características generales y principales son su aplicación directa en frío lo cual no requiere dilución ni fuente de calor no necesitan imprimantes poseen excelente penetración y anclaje en el concreto óptimas propiedades anticorrosivas y elasticidad.
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Su función es impermeabilizar superficies de concreto como por ejemplo losas de techo, terrazas, cubiertas verdes con jardines. Las ventajas que ofrecen son que son muy fáciles de aplicar ya que no requieren dilución ni aplicación de calor para su instalación, lo cual puede realizarse con un rodillo, además de tener una excelente penetración con el concreto debido a su baja viscosidad. Existen tipos de membranas líquidas para la aplicación en masas de concreto, láminas asfálticas, membranas de PVC , igualmente destacan las membranas de bentonita , mantas drenantes y cubiertas vegetales.
IMAGEN Nº 07 y 08 – PINTURA EMPLEADO EN ACABADOS
3.9. LA GASOLINA: La gasolina es un componente derivado del petróleo. La gasolina es una mezcla de hidrocarburo asalifáticos obtenida del petróleo por destilación fraccionada, que se utiliza como combustible en motores de combustión interna con encendido por chispa convencional o por compresión así como en estufas, lámparas, limpieza con solventes y otras aplicaciones el cual tiene un amplio uso en el campo de la ingeniería Civil ya que las distintas maquinarias que se pueden utilizar en el proceso constructivo de cualquier estructura necesitan de este componente para su funcionamiento. Es recomendable utilizar en los motores de alta comprensión una gasolina que se queme de manera uniforme y total para prevenir las detonaciones, que son los sonidos y los daños causados por la ignición prematura de una parte del combustible y del aire en la cámara de combustión.
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IMAGEN Nº 09 y 10 – LA GASOLINA SE USA EN EQUIPOS COMO LA MESCLADORA Y VIBRADOR
3.10. TABLAS DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS TABLA Nº 01 - Propiedades Físicas del Agua.
Fuente: (Víctor L. Streeter, 1970)
TABLA Nº 02 - Propiedades Físicas de los Gases.
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Fuente: (Víctor L. Streeter, 1970)
TABLA Nº 03 - Propiedades Físicas del Agua en Unidades Inglesas.
Fuente: (Irvin Shames, 1995) TABLA Nº 04 - Propiedades de Líquidos Comunes en S.I.
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Fuente: (Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla)
TABLA Nº 05 - Propiedades de Líquidos Comunes en S.B.
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Fuente: (Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla)
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4.. CONCLUSIONES 1. Tenemos fluidos líquidos comenzando por el agua que es el componente más abundante de la superficie terrestre hasta llegar al petróleo con una viscosidad alta, utilizados para distintas construcciones mencionando el agua y la gasolina un fluido líquido capaz de solucionar problemas como el transporte público que es un medio importante hoy en día. 2. En construcciones tenemos la pasta de cemento muy importante para el mejoramiento del concreto y muy usado para la elaboración del concreto armado, con ayuda de otro fluido como son los aditivos que sirven de gran ayuda para mejorar las características de una mezcla de concreto y por ende muy importante para la ingeniería civil. 3. La aplicación de la mecánica de fluidos se ha dividido en diferentes ramas que cubren diferentes aspectos de la ingeniería, destinadas a solucionar problemas de la vida cotidiana, para este caso en especial los fluidos líquidos son importantes ya que es una parte muy importante de la mecánica de fluidos dando diversos usos en diversas aplicaciones como las ya mencionadas, desde fluidos líquidos con alta viscosidad hasta fluidos con viscosidad mínima capaces de fluir libremente.
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4.
BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA
Sotelo Avila Gilberto. Hidráulica General, Vol. 01. México, 1997.
L. Streeter Victor. Mecánica de Fluidos, Cuarta Edición. México, 19970.
Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla. Tablas de Propiedades de los Fluidos.
http://elcomercio.pe/ruedas-tuercas/servicios/cada-cuanto-se-recomiendacambiar-hidrolina-noticia-1769551
https://es.wikipedia.org/wiki/Gasolina
http://www.constructivo.com/cn/d/novedad.php?id=165
Vallejo, U. C. Tecnologìa del Concreto. Chiclayo.
Ibañes Aguilera, V. (2003). Uso de las emulsiones en pavimentos asfalticos,asfaltos calientes y frios. Tesis Profesional, Universidad Austral de Chile.
http://bit.ly/1TgAYv1
http://www.scielo.org.co/img/revistas/eia/n11/n11a04tab1.gif
http://bit.ly/1U0FeJ3
http://bit.ly/251rHcd
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INDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN……….……………………………………………….…3 2. DEFINICION DE FLUIDOS…………………………...………………….4 3. FLUIDOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN……………………4 3.1. AGUA………………………………………………………………4 3.2. ADITIVOS………………………………………………………….7 3.3. AGUA DE MAR……………………………………………………8 3.4. EMULSIÓN ASFÁLTICA…………………………………………9 3.5. PASTA DE CEMENTO………………………………………….13 3.6. PETRÓLEO…………...………………………………………….14 3.7. LA HIDROLINA…………………………………………………..14 3.8. MEMBRANAS LIQUIDAS………………………………………15 3.9. GASOLINA…….....……………………………………………....16 3.10. TABLAS DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS……….....16 4. CONCLUSIONES………………………………..……………………….17 5. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFÍA…..……………..……………………18
1. INTRODUCCIÓN FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 2
Cuando hablamos de ingeniería civil y relacionamos la mecánica de fluidos, nos podemos dar cuenta de que esta se encuentra en o diario con diferentes fluidos, tales como la pasta de cemento, el agua o el viento. Dichos fluidos cumplen un papel importante en el diseño de todo ingeniero, ya sea para realizar un puente, una presa o algún diseño de mezcla. Por este motivo es importante hablar de algunos de los fluidos con los que el ingeniero civil se encuentra en o, mencionando características de los mismos y por qué es que son usados por el mismo.
2. DEFINICION DE FLUIDOS Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a una tensión de cortadura, aun cuando esta es pequeña. (Víctor L. Streeter, 1970) Una de las características más importantes de los fluidos, y que es común para los líquidos y gases, es su gran facilidad para de formarse y adaptarse al lugar que los contiene. Desde ya son estados de la materia útiles y manejables en los distintos campos de desarrollo de la Ingeniería Civil.
3. FLUIDOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN La Ingeniería Civil, abarca un campo de acción muy amplio, en donde los fluidos también están presentes, tanto como materia trabajable y como aditivo. En general, las obras desarrolladas en ingeniería civil, implican el trabajo de una gran cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta varios años.
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Debido al elevado costo de los trabajos que se desarrollan, parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compañías que pretenden la explotación de una infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje, compañías de ferrocarril, etcétera). Así mismo, sus técnicas son también aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de menor envergadura y costo, obras que nos son útiles en nuestra vida diaria y que dependes o son realizadas para fluidos, como el agua. A continuación, describimos a los fluidos más utilizados en Ingeniería Civil.
3.1. EL AGUA Es una sustancia cuyas moléculas están formadas por la combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno; es el componente más abundante de la superficie terrestre y, más o menos puro, forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los mares.
CARACTERÍSTICAS DEL AGUA Carece de forma: Tiende a tomar la forma del recipiente en el que se le es colocado. Es incolora: Si aparece color es debido a sustancias en suspensión o en solución. No tiene olor: Si se presenta es a consecuencia de productos químicos indeseables, materia orgánica en descomposición, o por bacterias. Turbidez: Toda agua potable debe ser transparente, y no tener partículas insolubles en suspensión como limo, arcilla, materia mineral, algas, materia fecal, etc. Es insípida: Los que dan sabor son los químicos como el cloruro que dan un sabor salobre, el magnesio un sabor amargo, el aluminio un sabor terroso.
EL AGUA SEGÚN EL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES El agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá ser, preferencia potable. Se utilizará agua no potable sólo si: Están limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica u otras sustancias que puedan ser dañinas al concreto, acero de refuerzo o elementos embebidos.
Los cubos de prueba de mortero preparados con agua no potable y ensayos de acuerdo a la Norma ASTM C109, tienen a los 7 y 28 días resistencias en compresión no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua potable. FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 4
Las sales u otras sustancias nocivas presentes en los agregados y/o aditivos deberán sumarse a las que pueda aportar el agua de mezclado para evaluar el contenido total de sustancias inconvenientes.
REQUISITOS DE CALIDAD
El agua que ha de ser empleada en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.088 y ser, de preferencia, potable. El agua deberá estar libre de azúcares o sus derivados. Igualmente lo estará de sales de potasio o de sodio. Si se utiliza aguas no potables, la calidad del agua, determinada por análisis de Laboratorio, deberá ser aprobada por la Supervisión. La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basará en resultados en los que se ha utilizado en la preparación del concreto agua de la fuente elegida.
EMPLEOS DEL AGUA POTABLE
EL AGUA EN MORTEROS Y CONCRETO Al agua se la utiliza como plastificante y como agente reactivo para el proceso de fragüe y luego del endurecimiento. En el concreto el agua se calcula a partir de la suma de todos los componentes haciendo relación, lo que casi siempre da un 15 %. EL AGUA EN CURADO. El agua de curado no debe contener sustancias agresivas para el concreto endurecido o las armaduras, ya que durante las primeras edades el concreto es sumamente permeable. Según la norma ITINTEC 339,088 considera para el amasado y/o curado de concretos y morteros, el agua cuyas propiedades y contenido en sustancias disueltas estén comprendidas dentro de los límites siguientes: ➢ El contenido máximo de materia expresada en oxígeno consumido, será de 3 mg/1 (3 ppm).
FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 5
➢
El contenido de residuo sólido no será mayor de 5g/1
➢
El PH estará comprendido entre 5,5 y 8.
5000 ppm.
➢ El contenido de sulfatos, expresado en ion SO4 será menor de (600 ppm). ➢ El contenido de cloruros, expresados en ion C1 menor de 1g/1 (1000 ppm). ➢ El contenido opcional de carbonatos y bicarbonatos alcalinos (alcalinidad total) expresada en Na HCO2 será menor de 1 g/1 (1000 ppm).
CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS DEL CURADO CON AGUA. El uso de este producto asegura un curado adecuado que dará como resultado un concreto más fuerte y resistente al desgaste.
Provee una retención óptima de humedad.
Se puede aplicar rápida y fácilmente con un aspersor.
No deja residuos duros en el equipo de aplicación.
No contiene disolventes.
IMAGEN Nº 01 – AGUA EMPLEADA EN LA PREPARACION DE CONCRETO
3.2. LOS ADITIVOS Los aditivos son aquellas sustancias diferentes al agua , los agregados , el cemento y los refuerzos de fibra usadas como ingrediente para el concreto que se le agrega la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado , ofrecen muchas ventajas para el concreto y para eso existen razones de empleo de un aditivo:
EN EL CONCRETO FRESCO: Se recomienda usar para:
FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 6
Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua. Disminuir el contenido de agua. Prevenir asentamientos de la mezcla. Crea una ligera expansión. Modifica la velocidad o el volumen de exudación. Reduce la segregación. Facilita el bombeo. Reducir el bombeo.
EN EL CONCRETO ENDURECIDO: Se recomienda usar para:
Disminuir el calor de hidratación. Desarrollo inicial de la resistencia. Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. Incrementar la durabilidad del concreto. Disminuir el flujo capilar del agua. Disminuir la permeabilidad de los líquidos. Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión. MODOS DE USO DE LOS ADITIVOS Los aditivos se dosifican hasta un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre 0.1% y 0.5% del peso del cemento.El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.El uso de aditivo está condicionado por: Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básica. Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto.
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IMAGEN Nº 02 – ADITIVOS PARA EL CONCRETO, SIKA.
IMAGEN Nº 03 – USO DE ADITIVOS EN LA PREPARACION DE CONCRETO
TABLA Nº 01- PROPIEDADES DE LOS ADITIVOS
Fuente: (YIRSON MONTOYA, ALBEIRO CADAVID, MARYORY ASTRID GÓMEZ, 2009) FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 8
3.3. EL AGUA DE MAR El agua de mar es un fluido usado por la ingeniería civil, no solo se ve involucrada cuando nos referimos a obras relacionadas con la misma, sino que puede ser empleada para la elaboración de concreto, siempre y cuando se cumplan con ciertas condiciones: Se recomienda que el agua de mar sea utilizada en la elaboración de concreto simple. Puede ser usada en la elaboración de concreto armado, siempre y cuando este sea un concreto denso y bien compactado, con el fin de que la cantidad de poros en el concreto sea la mínima, reduciendo la cantidad de sales que puedan entrar en o con el acero. No se recomienda el uso del agua de mar para la elaboración de concretos de alta resistencia, postensado o pretensado; debido a que el uso del agua de mar reducirá la resistencia en el mismo y en el caso del concreto pretensado y postensado, originará que el acero bajo esas condiciones no cumpla con el fin para la cual se va a emplear, debido a que las sales atacarán al acero. Cuando hablamos de concreto elaborado con agua de mar, es inminente referirnos a la aparición de eflorescencias, las cuales se deben a las sales presentes en la pieza de mampostería. Por este motivo, es que no se recomienda su uso cuando se requiere un acabado superficial de importancia. Para el diseño de mezcla de un concreto en la cual se espera usar agua de mar, se debe de tener en cuenta de que este diseño debe de realizarse considerando la pérdida de resistencia que originará el uso del agua de mar, es por eso que se recomienda que el f´c sea un 110% a 120% de la resistencia esperada. El uso del agua de mar debe de evitarse para concretos cuya resistencia sea mayor que 175 Kg/cm2 a los 28 días. Si bien es cierto el empleo del agua de mar para la elaboración de concretos no es muy común, cabe recalcar de que se puede hacer uso de ésta en casos de escasez de agua potable; siempre y cuando se cumplan con las condiciones expuestas anteriormente.
IMAGEN Nº 04 – AGUA DE MAR EMPLEADO EN CONCRETO SIMPLE DE VEREDAS FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVILPágina 9
3.4. EMULSIÓN ASFÁLTICA Una emulsión asfáltica consiste en una fina dispersión de partículas de asfalto en agua. Las pequeñas gotas de asfalto se mantienen uniformemente dispersas en una fase acuosa gracias a la ayuda de un agente emulsificante surfactante que al rodear la gota proporciona la repulsión necesaria para conservar la estabilidad del sistema hasta su uso. Las emulsiones como ya hemos mencionado están compuestas por cemento asfáltico, agua y un agente emulsificante en las proporciones aproximadas de: cemento asfáltico: 50% a 63% Agua: 35% a 50% Agente emulsificante: 0,5% a 2 % Para la obtención de la emulsión es necesario la unión del asfalto con el emulsificante o solución acuosa para ello se utiliza los molinos coloidales. LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS Y EL MEDIO AMBIENTE. Respecto al tipo de técnica empleada, hay que destacar los siguientes problemas: Humus debido al calentamiento del ligante y áridos mediante quemadores de petróleo (planta de asfalto en caliente). Gases de los cementos asfálticos emanados de los tanques de almacenamiento y calefacción, de las cisternas de transporte y los producidos durante la extensión y compactación de las mezclas (mezcla en caliente). Polvo debido al manejo de áridos y, muy especialmente al funcionamiento de los secadores en las plantas asfálticas en caliente que no tengan dispositivos adecuados para evitar su lanzamiento a la atmósfera.
TIPOS DE EMULSIONES ASFÁLTICAS. Según Ibañes Aguilera (2003). Las emulsiones asfálticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado. En este caso podemos hablar de dos tipos, aniónicas y catiónicas: Emulsiones Aniónicas. En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glóbulos, o sea que éstos adquieran una carga negativa. Emulsiones Catiónicas.En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos, o sea que estos adquieran una carga positiva. Que son las de carga positiva.
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CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL PÉTREO.
Debido al rompimiento de las emulsiones asfálticas se lleva a cabo por la interacción química de ésta con el material pétreo, es necesario conocer el tipo de material pétreo que se tiene, para determinar el tipo de emulsión asfáltica más apropiada. La clasificación de rocas tiene en cuenta la proporción de sílice que contiene: ácidas, son las que tienen más del 66% del mismo mineral y básicas, las que contienen menos del 52% en la tabla V se muestran rocas.
VENTAJAS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS. Es un ligante asfáltico no contaminante ni peligroso, ya que contiene del 35% al 40% de agua como solvente. Tiene un límite de almacenamiento y es muy amplio, ya que puede ser almacenado por semanas o meses, debido entre otras cosas a la igualdad de las densidades de sus componentes. tiene una gran adhesión con cualquier agregado pétreo, a pesar de condiciones de humedad adversas debido a la enorme dispersión de las partículas de asfalto de tamaño muy pequeño y al uso de agentes emulsificante de tipo catiónico.
Presenta un bajo costo de la fase dispersante, que es el agua.
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IMAGEN Nº 05 – EMULSION ASFALTICA EN PAVIMENTACION
TABLA Nº 02 - PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES
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Fuente: (Leopoldo Pino)
3.5. PASTA DE CEMENTO Cuando nos referimos a la pasta, nos estamos refiriendo a un tipo de fluido muy particular con características propias del mismo y que es muy usado para la elaboración del concreto armado y por ende por la ingeniería civil. Este tipo de fluido se le conoce como “Fluido reopéctico”.Este tipo de fluido se caracteriza porque aumenta su viscosidad con el pasar del tiempo y con la velocidad de deformación aplicada. Es la mezcla del cemento más agua, aquella parte del concreto endurecido. ELEMENTOS FUMDAMENTALES DE LA PASTA: Comprende cuatro elementos fundamentales
El gel: nombre con el que se denomina al producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento.
Los poros: son los espacios vacíos que se forman dentro de la masa del concreto.
El cemento hidratado: es la combinación del cemento con el agua.
Los cristales; son elementos cuya presencia se denota en todo concreto, formado por cristales de hidróxido, calcio. Estos cuatro elementos tienen un papel fundamental en el comportamiento del concreto
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Un claro ejemplo de este fluido es la pasta de cemento, cuando mezclamos el cemento con el agua se forma la pasta, la cual va a ser mezclada con los agregados para poder formar el concreto. Sin embargo, una de las características de la pasta es su viscosidad, la capacidad que posee para poder retener las partículas de agregado y evitar la segregación; además, de su gran capacidad para transformarse en una masa sólida con el pasar del tiempo, el cual se debe a que va adquiriendo mayor viscosidad hasta convertirse en sólido. Esta propiedad del cemento se debe al componente que lo conforma, el yeso..
IMAGEN Nº 06 – PASTA DE CEMENTO, PASTA DE YESO USADO EN ACABADOS
3.6. PETRÓLEO: El petróleo es usado en los encofrados de columnas para que este sea más fácil de retirar al momento del desencofrado este fluido tiene una viscosidad que se mide por el tiempo para que una cantidad dada de petróleo fluya a través de una pequeña abertura. Respecto a su densidad el petróleo es más denso que el agua. Su peso específico es influenciado por factores físicos y por composiciones químicas del crudo. El olor es característico y depende de la naturaleza y composición del aceite crudo. Los hidrocarburos no saturados dan olor desagradable, debido al ácido sulfhídrico y otros compuestos de azufre. Los petróleos crudos tienen olor aromático. En otros aceites el olor varía, dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de las impurezas.
TABLA DE PROPIEDADES
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3.7. LA HIDROLINA: La hidrolina es un compuesto químico que sirve para el correcto funcionamiento del sistema hidráulico de nuestra dirección, por lo que es un componente más que importante en las maquinarias o vehículos presentes en una obra de ingeniería civil. Sin embargo, existen ciertas dudas respecto a los motivos por la que hay que cambiarla y al tiempo de vida de este fluido. Pues bien. La hidrolina, como todos los fluidos de trabajo del vehículo, tiene un tiempo de vida determinado, debido a las temperaturas de trabajo, polvo del ambiente o posibles fugas en el sistema.
IMAGEN Nº 06 – HIDROLINA EMPLEADO EN MAQUINARIAS COMO LA RETROEXCAVADORA
3.8. MEMBRANAS LÍQUIDAS (PINTURAS) Son selladores para concretos de alta resistencia física y química que proveen de una capa libre de burbujas y poros en la superficie donde se instalan , entregando una solución repelente al agua , cuya función principal es impermeabilizar , existen muchos tipos de impermeabilizantes líquidos como asfaltos diluidos , cemento modificado con polímeros , base poliuretano, etc cuyas características generales y principales son su aplicación directa en frío lo cual no requiere dilución ni fuente de calor no necesitan imprimantes poseen excelente penetración y anclaje en el concreto óptimas propiedades anticorrosivas y elasticidad.
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Su función es impermeabilizar superficies de concreto como por ejemplo losas de techo, terrazas, cubiertas verdes con jardines. Las ventajas que ofrecen son que son muy fáciles de aplicar ya que no requieren dilución ni aplicación de calor para su instalación, lo cual puede realizarse con un rodillo, además de tener una excelente penetración con el concreto debido a su baja viscosidad. Existen tipos de membranas líquidas para la aplicación en masas de concreto, láminas asfálticas, membranas de PVC , igualmente destacan las membranas de bentonita , mantas drenantes y cubiertas vegetales.
IMAGEN Nº 07 y 08 – PINTURA EMPLEADO EN ACABADOS
3.9. LA GASOLINA: La gasolina es un componente derivado del petróleo. La gasolina es una mezcla de hidrocarburo asalifáticos obtenida del petróleo por destilación fraccionada, que se utiliza como combustible en motores de combustión interna con encendido por chispa convencional o por compresión así como en estufas, lámparas, limpieza con solventes y otras aplicaciones el cual tiene un amplio uso en el campo de la ingeniería Civil ya que las distintas maquinarias que se pueden utilizar en el proceso constructivo de cualquier estructura necesitan de este componente para su funcionamiento. Es recomendable utilizar en los motores de alta comprensión una gasolina que se queme de manera uniforme y total para prevenir las detonaciones, que son los sonidos y los daños causados por la ignición prematura de una parte del combustible y del aire en la cámara de combustión.
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IMAGEN Nº 09 y 10 – LA GASOLINA SE USA EN EQUIPOS COMO LA MESCLADORA Y VIBRADOR
3.10. TABLAS DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS TABLA Nº 01 - Propiedades Físicas del Agua.
Fuente: (Víctor L. Streeter, 1970)
TABLA Nº 02 - Propiedades Físicas de los Gases.
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Fuente: (Víctor L. Streeter, 1970)
TABLA Nº 03 - Propiedades Físicas del Agua en Unidades Inglesas.
Fuente: (Irvin Shames, 1995) TABLA Nº 04 - Propiedades de Líquidos Comunes en S.I.
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Fuente: (Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla)
TABLA Nº 05 - Propiedades de Líquidos Comunes en S.B.
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Fuente: (Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla)
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4.. CONCLUSIONES 1. Tenemos fluidos líquidos comenzando por el agua que es el componente más abundante de la superficie terrestre hasta llegar al petróleo con una viscosidad alta, utilizados para distintas construcciones mencionando el agua y la gasolina un fluido líquido capaz de solucionar problemas como el transporte público que es un medio importante hoy en día. 2. En construcciones tenemos la pasta de cemento muy importante para el mejoramiento del concreto y muy usado para la elaboración del concreto armado, con ayuda de otro fluido como son los aditivos que sirven de gran ayuda para mejorar las características de una mezcla de concreto y por ende muy importante para la ingeniería civil. 3. La aplicación de la mecánica de fluidos se ha dividido en diferentes ramas que cubren diferentes aspectos de la ingeniería, destinadas a solucionar problemas de la vida cotidiana, para este caso en especial los fluidos líquidos son importantes ya que es una parte muy importante de la mecánica de fluidos dando diversos usos en diversas aplicaciones como las ya mencionadas, desde fluidos líquidos con alta viscosidad hasta fluidos con viscosidad mínima capaces de fluir libremente.
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4.
BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA
Sotelo Avila Gilberto. Hidráulica General, Vol. 01. México, 1997.
L. Streeter Victor. Mecánica de Fluidos, Cuarta Edición. México, 19970.
Departamento de Física Aplicada I, Universidad de Sevilla. Tablas de Propiedades de los Fluidos.
http://elcomercio.pe/ruedas-tuercas/servicios/cada-cuanto-se-recomiendacambiar-hidrolina-noticia-1769551
https://es.wikipedia.org/wiki/Gasolina
http://www.constructivo.com/cn/d/novedad.php?id=165
Vallejo, U. C. Tecnologìa del Concreto. Chiclayo.
Ibañes Aguilera, V. (2003). Uso de las emulsiones en pavimentos asfalticos,asfaltos calientes y frios. Tesis Profesional, Universidad Austral de Chile.
http://bit.ly/1TgAYv1
http://www.scielo.org.co/img/revistas/eia/n11/n11a04tab1.gif
http://bit.ly/1U0FeJ3
http://bit.ly/251rHcd
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