FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL

EXPERIENCIA CURRICULAR DETECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES

MONOGRAFÍA

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO ARTESANAL Y EL CONCRETO

AUTORES Tito Apaza, Juan Carlos

PROFESOR

SANTOS PADILLA, PICHEN

AULA Y TURNO 501 A - MAÑANA

LIMA – PERÚ2015-II

1

Siempre he creído en los números. En las

ecuaciones y la lógica que llevan a la razón. Pero, después de una vida de búsqueda me

digo, ¿Qué es la lógica? ¿Quién decide

la razón?Jhon Nash

2

Agradezco a Dios y a mis padresPor apoyarnos en el desarrollo de nuestra carrera.

3

Queremos agradecer a nuestro profesor por habernos ayudado en todas nuestras dudas durante el proceso de investigación.

4

ÍNDICE

Epígrafe 2

Dedicatoria 3

Agradecimiento 4

Introducción 6

Capítulo 1

Fabricación del ladrillo artesanal

Marco teórico 7

Capítulo 2 Proceso de fabricación del concreto 14

CONCLUSIONES 15

RECOMENDACIONES 16

ANEXOS 17

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 20

BIBLIOGRAFIA 21

5

Introducción

Muchas de las construcciones en el Perú, han adoptado el ladrillo como uno de los materiales más importantes y más usados. Su aplicación no se reduce a la de un simple cerramiento, sino que cumple también una función estructural.Sin embargo el ladrillo puede llegar a cuestionarse en cuanto a sus propiedades y características dependiendo si cumple o no con los requisitos y normas establecidas.La elaboración de estas unidades de albañilería se produce en lugares que no tienen un control industrial y sin ningún estricto control de calidad. Es por ello que se ha venido tratando de solucionar las deficiencias de producción a través de distintos proyectos de entidades preocupadas por mejorar las condiciones de producción. Para ello, se ha creído conveniente, por cuestiones metodológicas, dividir el presente trabajo en tres capítulos. En el primer capítulo se da una conceptualización general sobre el ladrillo, indicando sus características, propiedades y clasificación. El segundo capítulo se enfoca en el proceso de producción en la Región Piura. En el tercer capítulo, se muestra la caracterización de los ladrillos en el laboratorio y los resultados obtenidos.

6

Capítulo 1

Marco teórico

Definición

Los ladrillos son pequeñas piezas cerámicas en forma de paralelepípedo, formadas por tierras arcillosas, moldeadas, comprimidas y sometidas a una sola acción. Pueden utilizarse en toda clase de construcción por ser de forma regular y de fácil manejo.

Características de los ladrillos

El ladrillo está destinado principalmente a la construcción de muros, tabiques, suelos, etc, por los que se debe ser invulnerable a los efectos de la intemperie, y poseer suficiente resistencia a la compresión.

Del Río (1975), Moreno (1981), Somayaji (2001) y Gallegos (2005), coinciden en que un ladrillo considerado como bueno, para nuestros muros de albañilería, debe poseer las siguientes características: estar bien moldeados, lo que da lugar a caras planas, lados paralelos y los bordes y ángulos agudos. ser poroso , sin exceso , para poder tomar bien el mortero , no contener sales solubles para no propiciar la eflorescencia poseer un sonido metálico al ser golpeado con un martillo u otro objeto similar , puesto que cuando se da este sonido es una muestra de que el ladrillo está bien cóccido y no tiene defectos como fisuras .Así mismo debe contar con una geometría homogénea, compacta, luciente y exenta de caliches, no debe estar demasiado cocido ya que produciría una unidad de color violáceo o negruzco, con una estructura vitrificada y brillosa, con deformaciones y grietas. Un ladrillo demasiado cocido es muy duro pero la resistencia queda anulada por las fisuras. Tampoco debe estar poco cocido o blando, pues podría desmoronarse fácilmente y daría un sonido sordo. En resumen, las características físicas del ladrillo son que debe tener una buena cocción, un color uniforme, un sonido claro y seco al ser golpeado.El Reglamento Nacional de Edificaciones (Norma E.070 Albañilería) manifiesta que el ladrillo no tendrá materias extrañas en sus superficies o en su interior, tales como guijarros, conchuelas o nódulos de naturaleza calcárea. Además el ladrillo estará bien cocido, tendrá un color uniforme y no presentará vitrificaciones. No tendrá resquebrajaduras, fracturas, hendiduras o grietas u otros defectos similares que degraden su durabilidad y/o resistencia. No tendrá manchas o vetas blanquecinas de origen salitroso o de otro tipo.Pero según la NTP 331.017, los ladrillos estarán libres de defectos, deficiencias y tratamientos superficiales, incluyendo recubrimientos, que pudieran interferir con la adecuada colación de ladrillo o perjudicar significativamente la resistencia o el desempeño de la construcción.Propiedades de los ladrillos

- Color: depende de su composición química de la materia prima y de la intensidad del quemado. de todos óxidos comúnmente encontrados en las arcillas, el hierro tiene el mayor efecto sobre el color.

7

- Textura: es el efecto en la superficie o la apariencia que presenta la unidad como resultados de la forma de elaboración.

Propiedades ingenierilesAlgunas propiedades físicas y mecánicas de los ladrillos de arcilla son los siguientes.

Relacionados con la resistencia estructural:

-resistencia a la compresión: propiedad mecánica que le permite al ladrillo soportar a compresión.-variabilidad dimensional con relación a la unidad nominal, o mejor relaciona la unidad promedio y principalmente la variabilidad de la altura de la unidad.-alabeos, medios como concavidades o convexidades en la superficies de asiento.-succión o velocidad inicial de absorción en la cara de asiento.

Relacionados con la durabilidad:

- Absorción: Propiedad física que hace referencia a la capacidad de retener una sustancia (agua) en estado líquido. - Resistencia a la congelación: Capacidad de los ladrillos de soportar bajas temperaturas sin perder sus propiedades ni sufrir fracturas. - Resistencia al fuego: Propiedad física de los ladrillos que consiste en soportar altas temperaturas sin sufrir daños. - Aislamiento térmico: Propiedad física que no permite la transferencia de calor, ya que tiene una baja conductividad térmica.

Clasificación de los ladrillos De acuerdo a sus propiedades, el Reglamento Nacional de Edificaciones, clasifica al ladrillo en cinco tipos:- Tipo I: Resistencia y durabilidad muy bajas. Apto para construcciones de albañilería en condiciones de servicio con exigencias mínimas.- Tipo II: Resistencia y durabilidad bajas. Apto para construcciones de albañilería en condiciones de servicios moderadas. - Tipo III: Resistencia y durabilidad media. Apto para construcciones de albañilería de uso general.- Tipo IV: Resistencia y durabilidad altas. Apto para construcciones de albañilería en condiciones de servicio rigurosas.- Tipo V: Resistencia y durabilidad muy altas. Apto para construcciones de albañilería en condiciones de servicio particularmente rigurosas.Materia prima -origen de la arcilla El término arcilla, que se considera y define de muchas maneras, es variable y difícil de precisar. Desde el punto de vista de su origen, la arcilla no tiene significado unitario ya que puede ser un depósito sedimentario, un producto de meteorización, un producto hidrotermal o ser el resultado de una síntesis. La gran mayoría de las rocas que conforman la corteza terrestre están formadas de feldespato ya que es el mineral más común de la Tierra. A este tipo

8

de rocas formadas por feldespato se le conoce como rocas feldespáticas. Debido a la descomposición de estas rocas es que se da origen a la formación de arcilla.

Composición de la arcilla La arcilla, en su estado natural, está compuesta de uno o, como es el caso general, varios minerales arcillosos. En esencia los minerales de arcilla son silicatos de aluminio, pero también hay presente productos hidratados de la descomposición de las rocas aluminosas y silicatadas y otras sustancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados, álcalis y materiales coloidales.Como ya se ha mencionado anteriormente, las arcillas se presentan en la naturaleza, derivadas directamente de la degradación natural de las rocas ígneas o de los feldespatos o en depósitos aluviales o eólicos.Las arcillas con un mayor grado de pureza son las que cuentan con un alto contenido de sílice y alúmina. El contenido de hierro y otras impurezas en este tipo de arcillas tiende a ser más bajo. El caolín y la arcilla plástica son un ejemplo de este tipo de arcillas. El contenido químico de los diferentes tipos de arcillas puede variar considerablemente. Este cambio es consecuencia de las condiciones con las cuales se formó la roca ígnea de la que proviene.Características físicas de la arcilla Es indudable que la caracterización de la arcilla depende de la complejidad y proporción de los componentes que la constituyen.La distribución granulométrica es una variable de suma importancia, dado que de ella va a depender el grado de empaquetamiento de las partículas y, por tanto, las propiedades físico-mecánicas de los elementos hechos con arcilla tales como porosidad, absorción de agua, resistencia a la flexión, etc. Debido a que el tamaño de los granos de arcilla puede variar mucho dependiendo el tipo de arcilla al que se esté refiriendo, las propiedades físicas de las arcillas también varían.

CLASIFICACIÓN

Cada una de las propiedades de la Arcilla puede dar lugar a una clasificación distinta. Así pues, puede clasificarse según su color, su temperatura de cocción, sus propiedades plásticas, su porosidad después de la cocción, su composición química, etc.

Según su uso se clasifican en una de las más importantes según gallegos

• Tierras Arcillosas; se vuelven vidriosas incluso a 900°C, contiene elevados porcentajes.• Arcillas comunes; son fusibles y se usan a temperatura comprendidas entre 900 y 1050°C. Contienes grandes cantidades de Carbonato Cálcico y Óxidos de Hierro.• Arcillas para losa: se usan hasta temperaturas de 1250°C, casi no contiene impurezas.• Arcillas para gres: funde a temperaturas elevadas, pero sintetizan y compactan a temperaturas inferiores, originando productos de nula porosidad y vitrificados.• Arcillas para porcelana: tienen un punto de vitrificación muy elevado.

9

Según su fusibilidad y color de arcilla se clasifican en:

• Caolines: su componente principal es la caolinita, puede usarse a temperaturas superiores,a,1300°C.• Arcillas refractarias: son arcillas que pueden usarse hasta los 1500°C. Su composición y color son variables aunque el contenido en Sílice es elevado.• Arcillas gresificables: son arcillas bastante refractarias. Pueden usarse a temperaturas elevadas. Son más plásticas que las refractarias, dando lugar a los productos de nula porosidad.• Arcillas blancas grasas: Se usan a temperaturas inferiores a los 1250°C y poseen elevada plasticidad y gran encogido durante el secado. Toman color blanco o marfil.• Arcillas rojas fusibles: son arcillas de alta fusibilidad. Son plásticas. Su composición es muy variable, pero siempre con alto contenido de hierro. Según su origen geológico:• Arcillas primarias: son aquellas que se encuentran en el mismo lugar de su formación. Por lo general solo podemos considerar, arcillas primarias, a los caolines.• Arcillas secundarias o sedimentarias: son aquellas que no se encuentran en el lugar de formación por haber sido arrastradas y posteriormente sedimentadas. Estas Arcillas por lo general, están impurificadas con materiales muy diversos, lo que producen gran diversidad.

Según,su,trabajabilidad:

• Arcillas grasas: Son arcillas impuras de colores entre café, grises, rojizos o amarillentos, se encuentran formando capas y se las conoce como ceraturo o tierra arcillosa• Magras: Son arcillas muy puras y duras lo que les hace difíciles de trabajar y dar forma. Se las conoce como Caolín, material de color blanco y al que se le ve como una sola masa y sirve para trabajos eminentemente de cerámica.

Según,las,características,de,las,Arcillas,Crudas:

• Arcillas bituminosas: son de color negro, gris o azulado debido al alto contenido de substanciasorgánicas.• Caolines: son de coloro blanco, amarillento o ligeramente azulado. Se adhieren mucho a la lengua y con agua forman una masa moldeable pero que no se adhiere a los objetos en,contacto,con,ella.• Arcillas emécticas: Son aquellas que se diferencian de los caolines en que con agua forman una masa no moldeable y absorben con gran avidez las grasas y aceites.• Arcillas plásticas: son de color amarillento o pardo. Tienen tacto graso y se pulimentan con la uña. Con agua forman una masa muy plástica, permitiendo incluso la formación de anillos a partir de pequeñas barras cilíndricas. En su composición puede haber algo de,arena,o,mica,e,hidróxido,férrico.• Arcillas limosas: son de color amarillo o pardo, se adhieren a la lengua pero no tienen tacto graso, ni pueden pulimentarse ni son lo suficientemente plásticas como para poder,formar,anillos,sin,romperse.• Loess: son de colores grises y amarillentos. Se adhieren a la lengua. No son muy trabajables. Tienen alto contenido en compuestos de hierro y algo de cal. Sus partículas

10

son,de,grano,muy,fino.• Arcillas Figulinas: Actualmente se tiende a incluirlas con las arcillas plásticas, ya que su única diferencia es un mayor contenido en cal y hierro, son menos plásticas, sus partículas,son,de,granos,muy,finos.• Magras: Son de color variable como gris, verdoso, amarillento, etc. Se adhieren a la lengua y contienen gran cantidad de caliza. Las verdaderas magras no rayan el vidrio. Son fusibles y se reconocen por la efervescencia que se produce al agregarse algunas gotas,de,ácido.• Gredas: son de color variado, generalmente blanco. Se adhieren a la lengua, son de grano bastante grueso y contienen un alto porcentaje de cuarzo.

USOS.DE.LA.ARCILLA

Para cualquier uso de la arcilla primero se le debe dar un tratamiento determinado dependiendo del uso que se le quiera dar. Por ejemplo en la cerámica se le combina o mezcla distintos tipos de arcillas, fundentes, y otros elementos dependiendo directamente en el uso al que se vaya a destinar la que se vaya a destinar la mezcla.Es utilizada en la producción de aislantes eléctricos puesto que no transmiten la electricidad (para esto se utilizan arcillas que no contengan óxidos de hierro.)Dentro del campo de la construcción, la arcilla no es utilizada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas, ladrillos, sanitarios, tejas, y en la mezcla de laspinturas,etc.La arcilla también es utilizada dentro del campo de la odontología para la fabricación de réplicas de dientes y elaboración de dentífrico bucal aunque en muy reducidas proporciones.La arcilla es uno de los principales componentes de los adobes (tierra arcillosa.)Es muy utilizada en la fabricación de elementos decorativos, para fabricar vajillas, elementos aislantes de temperatura y en una gran variedad de elementos de alfarería.Propiedades de la arcillaLas propiedades de las arcillas están determinadas por sus antecedentes geológicos, especialmente por el medio en que se ha formado el depósito.Las propiedades, que dependen de su mineralogía, estado físico e historia geológica, pueden modificarse con relativa facilidad y sus amplios usos son función de sus propias características y de las que resultan al asociarse con otras sustancias.

Los ladrillos existen desde mucho tiempo atrás pero su uso ha ido cambiando, hasta convertirse en una de las industrias más productivas y por tanto la forma de fabricación de ladrillos se ha hecho más práctica hoy en día y existe en todo el mundo. No hay complicaciones en convertir la arcilla conformada por sílice, agua, alúmina, óxido de hierro y magnesio así como de calcio y otros materiales alcalinos en un ladrillo. La fabricación de estos sigue etapas que enseguida comentamos.

La arcilla es el material básico del ladrillo, debido a que cuando se humedece se convierte en una masa fácil de manejar y se moldea muy fácilmente, por lo que para proceder a fabricar ladrillos, hay que humedecer bien la arcilla. Ya manejable se moldea y para endurecerla y convertirla en ladrillo se procede por el método de secado, éste es de los más antiguos o por cocción que resulta más rápido. Como pierde agua su tamaño

11

se reduce pero muy poco, alrededor de un 5%. El proceso de fabricación de los ladrillos conlleva:

Etapa de maduración: Es cuando se procede a triturar la arcilla, se homogeniza y se deja un cierto tiempo en reposo para que así la misma obtenga consistencia uniforme y se pueda adquirir ladrillos con el tamaño y consistencia que se desea. Se deja que repose expuesta a los elementos para que desprenda terrones y disuelva nódulos, así como que se deshaga de las materias orgánicas que pueda contener y se torne puro para su manipulación en la fabricación.

Etapa de tratamiento mecánico previo: Concluido el proceso de maduración, la arcilla entra la etapa de pre-elaboración, para purificar y refinar la arcilla, rompiendo los terrones existentes, eliminando las piedras que le quitan uniformidad, y convirtiendo la arcilla en material totalmente uniforme para su procesamiento.

Etapa de depósito de materia prima procesada, cuando ya se ha uniformado la arcilla se procede a colocarla en un silo techado, donde la misma se convertirá en un material homogéneo y listo para ser manipulado durante el proceso de fabricación.

Etapa de humidificación, sigue a la etapa de depósito que ha sufrido la arcilla, en esta fase se coloca en un laminador refinado al que seguirá una etapa de mezclador humedecedor donde se irá humidificando para obtener la consistencia de humedad ideal.

Etapa de moldeado, es cuando se procede a llevar la arcilla a través de una boquilla, que es una plancha perforada en forma del objeto que se quiere elaborar. El proceso se hace con vapor caliente saturado a 130°C, lo que hace que el material se compacte y la humedad se vuelve más uniforme.

Etapa de secado, con esta etapa se procede a eliminar el agua que el material absorbió durante el moldeado, y se hace previo al cocimiento. Suele hacerse usando aire en el secadero controlando que el mismo no sufra cambios para que el material no se dañe.

Etapa de cocción: Esta etapa es la que se realiza en los hornos en forma de túnel, con temperaturas extremas de 90°C a 1000°C, y donde el material que se ha secado previamente se coloca por una entrada, en grupos para que se someta al proceso de cocimiento y sale por el otro extremo cuando ha completado el mismo. Durante el mismo se comprueba la resistencia que se ha logrado del material.

Etapa de almacenaje, cuando el producto se ha cocido y es resistente y llena las exigencias de calidad, se coloca en formaciones de paquetes sobre los denominados “pallets” que hacen fácil su traslado de un lugar a otro. Los mismos se van atando ya usando cintas metálicas o de plástico para que los mismos no corran riesgo de caerse y dañarse, y de esa manera es más fácil la manipulación porque pueden llevarse a los lugares de almacenamiento.

El almacenamiento es un punto importante dentro del proceso de fabricación de ladrillos, porque debe ser un lugar que los proteja de los elementos como el agua, el sol excesivo o la humedad extrema que podrían en alguna manera mermar su calidad.

12

Además de que permita que los mismos puedan manipularse fácilmente, o sea trasladarse cuando hay que despacharlos o mover de lugar para inventariar y otras tareas.

Esta es una forma de procesamiento del ladrillo en forma industrial pero las etapas suponen las mismas para la fabricación de ladrillos artesanales o manuales que aunque de igual calidad en algunas ocasiones suelen ser irregulares en su forma, pero que igual cumplen las expectativas de construcción y durabilidad para usarlos en interiores y exteriores, y que se siguen usando en muchos países en vías de desarrollo porque luego del uso del adobe, que duraba menos y estaba menos apto para resistir los embates de los elementos, el ladrillo sigue siendo hoy en día uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo.

13

Capítulo 2

Proceso de fabricación del concreto-El proceso industrial comienza con la extracción de las materias primas en las canteras, que se efectúa mediante explotaciones a cielo abierto, con uso de perforadoras especiales y posteriores voladuras.El material así extraído, es cargado mediante palas de gran capacidad, que depositan las rocas en camiones, los que transportan la materia prima hasta la planta de trituración.

-La planta de trituración de caliza y arcillas, permiten reducir el material con tamaño de hasta 1.2 m, a un tamaño final comprendido entre 0/46 mm. Este material triturado es transportado hasta el predio de la planta, mediante una cinta transportadora.

-Una vez que se llega a la planta, el material es depositado en un parque de almacenamiento de materias primas, donde se efectúa un adecuado proceso de pre homogeneización.

-A partir del parque de almacenamiento y mediante un proceso de extracción automático, las materias primas son conducidas a la instalación de molienda, molino de bolas, reduciéndolas a una sustancia de gran finura que se denomina “harina” y constituye el elemento que alimentara posteriormente al horno. Es en la etapa de molienda, donde se seleccionan las características químicas de la harina que se desea obtener.

-El material así molido es transportado mediante sistemas neumáticos o transportes mecánicos a silos de homogeneización, donde se logra finalmente una harina, que servirá para alimentar el horno.

-La harina cruda es introducida , en forma neumática y debidamente dosificada , a un intercambiador de calor por suspensión en contracorriente de gases en varias etapas , antes de la entrada al horno rotativo, donde se desarrollan las restantes reacciones físico-químicas que dan lugar a las formación del Clinker.

-El Clinker así obtenido, es sometido a un proceso de enfriamiento rápido en un “enfriador “. Posteriormente, luego de pasar por un quebrantador, el Clinker es trasladado por medio de un transportador mecánico, a un parque de almacenamiento.

-De este parque de almacenamiento y mediante un proceso de extracción controlada, el Clinker es conducido a la molienda de cemento, constituida por un molino de bolas a circuito cerrado o por una acción combinada de molienda mediante rodillos de presión, con separador neumático que permite obtener una alta superficie especifica.

14

CONCLUSIONES.

Este trabajo tiene carácter exploratorio y proporciona una idea general de cómo se realiza el trabajo de fabricación de ladrillos. Para tener datos específicos sobre el proceso de todas las ladrilleras de la Región Piura se necesitaría un estudio estadístico con un mayor número de muestreo de unidades y zonas de producción.

El proceso de producción, especialmente las condiciones de secado y cocción, están necesariamente asociados a las características de la materia prima. No es posible estandarizar el proceso si no se conoce bien los componentes mineralógicos de la materia prima, porque esto lleva a obtener resultados diversos en la calidad de las unidades.

Las variaciones que se han identificado en el proceso de producción artesanal no son determinantes en la resistencia a la compresión, pues los resultados obtenidos son bajos. De acuerdo a los resultados del presente estudio, se ve una clara influencia de los distintos modos de cocción sobre los resultados. Aunque se ve que los procesos previos de selección y preparación de la materia son importantes Por teoría se tiene que el proceso de compactación influye en los resultados obtenidos en el ensayo de succión, dependiendo si es artesanal o semi-industrial. Debería haber diferencia en los resultados de ambos tipos pero no la hay. De esto se deduce que el proceso de compactación no es suficientemente eficiente para garantizar una mejora en la succión.

15

RECOMENDACIONES

-se recomienda tener en cuenta la máxima cocción posible para un mejor empleo en la

construcción.

-revisar el ladrillo antes de comprarlo (sin rajaduras).

-pedir las especificaciones técnicas del ladrillo a comprar.

16

ANEXOS Y APÉNDICES

17

18

19

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

http://www.ladrillospuente.com/fabricacion/secado.htm

http://ladrillos.es/como-se-fabrican-los-ladrillos/

http://las3l.com.ar/artesanal.htm

http://es.slideshare.net/alexanderguarniz/produccin-de-ladrillos-5907811

http://www.gcc.com/opencms/opencms/es/responsabilidad_social/

compromiso_ambiental/produccion_del_concreto.html

20

BIBLIOGRAFÍA

-Besoain, E. (1985). Mineralogía de arcillas de suelos. Costa Rica: IICA. -Del Río, J. (1975). Materiales de construcción (4ª). Barcelona: Juan Bruger. -Gallegos, H. (2005). Albañilería estructural. Perú: Fondo editorial PUCP. -Robusté, E. (1969). Técnica y práctica de la industria ladrillera (5ª). Barcelona: CEAC- Villareal, LA. (2004). Uso de lodo y papel para la fabricación de ladrillos y tabla roca. Tesis de Título. Universidad de Las Américas, Puebla, México.

21