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IQ
COMB
ADMINISTRACION ELECTRICAS
LA
UTILIZACION
DE
LAS
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LA
COMO
ESCORIAS HULLA LAS
Y
LOS
HOGARES
CENTRALES
JUAN
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LAS
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DEL
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PROVENIENTES
EN
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TELEFONOS
MATERIAL
POR
,
GENERAL
LOS
DE DE
CONSTRUCCION LA
LAS
COMBUSTION CALDERAS
DE
TERMOELECTRICAS INGENIERO
BENTURA
BORGARELLI
Ingeniero Jefe de las Usinas Eléctricas de Montevideo Profesor en la Facultad de Ingeniería
publicado
por
Teléfonos
del
la
Administración
Estado,
de
acuerdo
General a
lo
de
las
dispuesto
Usinas por
R
Eléctricas 42.-20904,
y
LA
UTILIZACION,
ESCORIAS
COMO
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PROVENIENTES EN
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DE
HOGARES
LA
DE
COMBUSTION
DE
LAS
DE LAS CENTRALES TERMO
CAPITULO La
valorización
de ciertos
CONSTRUCCION,
sub-productos
DE
LA
DE
LAS
HULLA
CALDERAS ELECTRICAS.
I o residuos
industriales
Son bien conocidos, por la importancia que tienen y la relativa frecuencia con que se han producido en las industrias modernas, los casos de residuos o sub-productos industriales, cuya utilización, al comienzo de la industria, era nula o muy pequeña, a los que luego, por un estudio completo y profundo de sus propiedades y características, se les ha encontrado aplicaciones diversas, que han permitido, en general, disminuir el costo del producto principal de la industria, y en algún caso particular su importancia ha sido tan grande, que se ha transformado en el producto fundamental. Una industria bien característica en este sentido es la del gas de alumbrado, que suministra innumerables sub-productos, muchos de ellos de aplicaciones importantísimas, que al comienzo del desarrollo de dicha in-
dustria eran completamente desconocidos y por consiguiente desperdiciados. Aunque ellos suman varios cientos, bastará citar algunos solamente para apreciar su importancia: Los alquitranes, de aplicación en las pinturas, en la fabricación de aglomerados, de lienzos alquitranados, del negro de humo, en la protección de carreteras, aceites de alquitrán, naftalina, antraceno, breas, fenoles, bases pirídicas, etc., etc.
El amoníaco, que se obtiene ya sea bajo la forma de sulfato, de gran empleo como excelente abono, o como agua concentrada utilizada en la fabricación de la soda o de ciertos productos químicos, como ser clorhidrato de amoníaco, álcali volátil, gas de amoníaco líquido, etc. El benzol, de gran aplicación en la industria de los colorantes, farmacia, pintura, fabricación de barnices y ceras, extracción de aceites, caucho, la iluminación, del fenol sintético, etc., etc., y muy especialmente para ser consumido en los motores de explosión, en los automóviles principalmente. También se emplean en gran escala como material de construcción las
e Bs
escorias, utilizándolas en rellenos, hormigones, fabricación de ladrillos, blocks, etc. Si a los nombrados sub-productos agregamos aún el grafito, el cock, etc., etc., vemos que se justifica lo dicho al principio respecto a la utilización de los sub-productos. Otro ejemplo muy ilustrativo es el proporcionado por la industria de la fundición. En el alto horno, se obtiene, conjuntamente con el producto principal, la fundición, dos sub-productos: los gases, que salen por la parte superior del horno, y la escoria, por la parte inferior. Ahora bien; dichos sub-productos se perdieron completamente durante varios siglos. Recién en el año 1837 se practicó la primera utilización de los gases
captados en la boca del horno, la que consistió en calentar el aire, que se inyecta por las toberas, mediante los recuperadores Cowper. Más recientemente, se les ha dado otras aplicaciones, pues siendo combustibles, se les puede quemar en calderas o, previa depuración, en motores a explosión, obteniéndose así, en los dos casos, fuerza motriz. Se puede estimar, en término medio, que el 45 % de los gases recuperados son empleados en los Cowpers; 15 Y para accionar los compresores necesarios para los altos hornos, quedando así disponible el 40 % de los gases para la producción de fuerza motriz, lo que equivale para un alto horno de una producción diaria de 200 toneladas de fundición, que es un caso relativamente común, a una disponibilidad de 5.000 HP. El alto horno evoluciona transformándose así en una central de ener-
gía, lo que explica el alto desarrollo industrial que caracteriza a sus alrededores, y que convierte al beneficio obtenido por dicho concepto, en la entrada principal volviéndose así, la fundición, un sub-producto. Si consideramos ahora las escorias (laitiers) que se obtienen en la parte inferior del alto horno conjuntamente con la fundición, notaremos aún un proceso más completo de perfeccionamiento en la utilización de dicho sub-producto, proceso que seguiremos con cierto detalle, por la simi-
litud que existe entre dicho
material
tema
y el que
vamos
a considerar
como
principal de este estudio. , En los primeros altos hornos, de pequña capacidad, la producción de escoria era relativamente reducida y por lo tanto fácilmente eliminable, pero a medida que la industria siderúrgica fué desarrollándose, y con ello elevándose la capacidad de los altos hornos, la producción de escoria aumentó grandemente, bastando para formarse una idea el considerar que, en los hornos modernos, de una producción común de varios cientos de toneladas diarias de fundición, se obtiene conjuntamente una cantidad igual de escorias. Se planteó así el problema obsesionante y costoso de su eliminación, y, dada. la magnitud del asunto, se justificó su estudio por ingenieros y químicos, facilitándose la solución, por la uniformidad que caracteriza, en general, a la industria siderúrgica. Empezando por ser utilizada como elemento constitutivo de rellenos y terraplenes, así como balasto para vías férreas, y en carreteras, dando muy buen resultado, pasa luego a ser empleada como sustituto del pedregullo en la confección del hormigón simple y armado teniéndose al respecto muy buena experiencia proporcionada por la demolición de construcciones
Ea
de numerosos años de existencia, estando bien reglamentado dicho usu en los países europeos y en Norteamérica y reportando apreciables economías. En Norteamérica se estima en unos 20 millones de toneladas la producción anual de escorias, de las cuales la mitad se utiliza a razón de 50 % para la construcción de carreteras, 25 % en la preparación del hormigón
y 25
% como balasto. Hacia 1885, por una serie de investigaciones
metódicas
emprendidas
en el laboratorio de la Escuela de Minas, en Francia, se descubrieron propiedades puzolánicas o hidráulicas. Los laitiers son silicatos dobles de cal y alúmina y, como bajo el punto de vista metalúrgico solo la sílice es considerada como un elemento ácido,
representando
la alúmina
y la cal el rol de bases, han
sido divididas
dos
grupos.
más
1.2 Los laitiers silíceos, llamados ácidos, que contienen de 35 % de sílice y cuya composición media es: Sílice
35
Alúmina
12,5
Cal
52,5
en
generalmente
2.2 Los laitiers básicos, que contienen menos de 35 % de sílice y provienen comunmente de fundición de moldeo. Solamente presentan propiedades puzolánicas los laitiers básicos cuando han experimentado, al salir del horno, una especie de temple proporcionado por un enfriamiento brusco que les da el estado granulado. Estudios profundos realizados por numerosos químicos, entre ellos por Henri Le Chatelier han demostrado, por exámenes microscópicos, que la granulación impedía la cristalización y dejaba el producto en estado vítreo, reteniendo así todo su calor latente de cristalización que acrecienta su energía libre produciendo de esa manera sus propiedades hidráulicas. El descubrimiento de la propiedad citada, hizo que se las empleara primero bajo forma granulada mezclada con cal y posteriormente en mezcla íntima con el mismo producto, por trituración en frío, obteniéndose así los denominados cementos de laitiers, que si bien se usaron con cierta abundancia por su bajo precio, no se caracterizaban ni por la bondad ni constancia de sus propiedades, resultando muy inferiores al cemento portland. La constatación del buen comportamiento de dicho cemento a la acción del agua de mar hizo activar y profundizar aún más su estudio, llegándose luego, a obtener otros tipos de cementos de laitiers especiales, de propiedades excelentes. Tenemos así: los denominados cementos de alto horno, Hochofenzement, obtenidos moliendo laitiers vítreas, enfriadas lo más rápidamente
posible, mezcladas con pequeñas cantidades de clinker de cemento portland; los sidero-cementos, Eisen portland zement, fabricados por molienda conjunta de 70 partes de ladrillos de cemento portland con 30 partes de escoria básica granulada; los cementos portlands obtenidos por el procedimiento
común pero empleando laitiers en lugar de arcilla; y finalmente el cemento supercilor, obtenido con la mezcla de laitiers, anhidrita y cemento portland. Además de las ventajas inmediatas que se derivan de las aplicaciones
a
de esos cementos, de gran resistencia y precios generalmente inferiores a los del cemento portland, están los nuevos conocimientos que proporcionan, los estudios con ellos realizados, los que permiten a la ciencia orientarse a través de los complejos problemas que se plantean respecto a la composición íntima de los cementos como de los fenómenos de su endurecimiento,
lo que orienta a la técnica moderna hacia la fabricación de cementos con los cuales se pueden fabricar hormigones de resistencias comparables a las de los pórfidos. De manera pués, que lo que comenzó por ser un residuo de una industria, cuya eliminación representaba gastos, se ha transformado en un producto noble, fuente apreciable de recursos y de experimentación, que permitirá nuevos adelantos de la ciencia. En los dos procesos industriales que hemos mencionado, y especialmente en el segundo, se les ha dado a las escorias obtenidas en ellos, As ' ciones. como material de construcción. En general, las escorias de las industrias modernas, en las que se producen temperaturas de cierta magnitud, están constituídas a base de silicatos y aluminatos diversos, los que por su fusibilidad a las temperaturas citadas y su densidad relativamente pequeña se separan fácilmente del resto de la masa y se aglomeran facilitando así su eliminación. Un proceso de esta naturaleza tiene lugar en los hogares de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas dando lugar a la formación de escorias, provenientes de la combustión de la hulla, a las que por analogía con lo expresado anteriormente se les podría dar aplicaciones en la construcción, lo que ya ha sido hecho, por cierto, en forma categórica y llena de éxito, pero que en un principio eran eliminadas por ser consideradas inservibles, planteándosele así, a las centrales eléctricas un problema similar con el que se les presentó a los altos hornos con sus escorias. En efecto; en el primer período de las centrales eléctricas, destinadas a la producción casi exclusiva de luz, con limitado radio de acción, con marcha solamente de noche y con suscritores de pequeños consumos, la cantidad de escoria producida era tan reducida, que realmente no significaba inconveniente de ninguna clase su eliminación.
Pero las cosas fueron paulatinamente cambiando a medida que dichas centrales iban evolucionando de acuerdo con los adelantos de la técnica moderna, extendiendo en forma extraordinaria sus canalizaciones mediante el empleo de tensiones cada vez más elevadas, alimentando con su corriente a la mayor parte de las industrias, y funcionando por lo tanto en forma continuada y enviando a raudales, cantidades formidables de energía, a tal punto que corrientemente se emplea para designarlas, el término de “corazón de las ciudades modernas”. Y así, aún cuando los progresos de la técnica también se tradujeron en reducción en el consumo unitario de combustible, simultáneamente por el empleo de presiones y temperaturas elevadas para el vapor, procedimientos especiales empleados en las calderas y concentración de la generación eléctrica en poderosas unidades, la producción de cientos de millones de kWh. anuales, trajo como consecuencia, en aquellas centrales que quemaban carbón triturado, y a pesar de utilizar combustibles de las mejores calidades, la acumulación de miles de metros cúbicos de escoria por año. Y en esa forma, lo que en un principio pudo ser fácil y económicamente eliminado, empleándolo en relleno de terrenos bajos, terraplenes, etc., se
E pe
transformó luego en un asunto complicado y costoso y de una solución cada vez más difícil, que exigía una dedicación siempre creciente de los técnicos. Por esta circunstancia se trató de darle a las escorias citadas aplicaciones de cierta productividad, lo que exigió un estudio detenido de sus propiedades. Esto ha sido facilitado por una cierta uniformidad de las escorias obtenidas, pues el tipo de carbón a emplear en una caldera, debe responder a determinadas características, dentro de un margen de tolerancia. La experiencia adquirida en las aplicaciones de dicho material, muy divulgada en los grandes países industriales, permite ya indicar que se ha transformado, de un elemento que exigía gastos para su eliminación, en un sub-producto que puede convertirse en una pequeña fuente de recursos. En la exposición que se hace más adelante pueden verse los diversos empleos que tienen las escorias.
CAPITULO Características
de
las
corrientemente
escorias
empleado
11
provenientes
en
las
centrales
del
carbón
triturado,
termo-eléctricas.
Las características de las escorias dependen de la composición del carbón utilizado, del tratamiento previo a que ha sido sometido, del tipo de hogar en que es quemado, y de la forma en que se procede a efectuar su enfriamiento o apagado. Todo carbón contiene un cierto porcentaje de substancias incombustibles que constituyen las cenizas y cuyos constituyentes son: a)
Impurezas diseminadas en la substancia carbonosa, provenientes de las cenizas de la materia vegetal original, o de sedimentación, etc., durante el proceso de formación del carbón;
b)
Arcilla, pizarra, arena, piritas, yeso, calcita, ete., que se presentan en forma de vetas, y
c)
Fragmentos que son mezclados al carbón en el proceso de extracción.
Por otra parte los componentes de las cenizas pueden clasificarse en dos clases: (1) cenizas libres y (2) cenizas fijas. Los primeros provienen principalmente de los procesos (b) y (c) y pueden ser eliminados en una amplia proporción por apropiados tratamientos, similares a los sistemas de concentración que se emplea con los minerales y basados en las diferencias en los caracteres físicos del carbón y sus impurezas, siendo uno de los métodos más empleado el lavado apro-
piado del carbón.
:
Los segundos, formados en su mayor parte por el proceso (a) están diseminados en forma uniforme a través del carbón y su porcentaje oscila corrientemente de 223 %. Esta ceniza, que por su distribución en el carbón, puede ser muy difícilmente eliminada, representa el contenido mínimo de ceniza, del carbón. Los cuerpos que las constituyen están compuestos de óxidos, silicatos y sulfatos, cuyos porcentajes relativos varían ampliamente en los diferentes carbones, siendo los principales componentes sílice (Si 0%), alúmina (AP 0%), óxidos de hierro (Fe 0 y Fe? 0%), óxido de calcio (Ca 0), con pequeñas cantidades de óxido de magnesio (Mg 0), óxido de titanio (Ti 0?) y compuestos alcalinos. La Si 0?, Al? 0% y Ti 0? provienen de la arena, arcilla, pizarra, etc.; el Fe 0 y Fe?:0*, principalmente de las piritas (Fe S?2) diseminadas a través de las vetas de carbón, y el Ca 0 y Mg 0, de sulfatos y carbonatos.
=9
=
Numerosos
análisis
han
sido
efectuados
con
gran
variedad
de
cenizas,
obteniéndose resultados que oscilan dentro de límites muy amplios, pudiendo tomarse con carácter ilustrativo los siguientes valores:
Si 0? , Al?
40 — 60 q?
20 —
Fez 05 Mg 0 Na? + K20 so* Ca 0 como
40
5— 25 0,5 — 1— 4 0,2 — 15 i— ió
Resulta interesante considerar en una escoria material de construcción el módulo silícico:
que va
a ser empleada
Si 0? Al el módulo
0%
+
Fe? 03
alúmino-férrico
AP
03
Fe?
0%
, que para la composición promedia
antes indicada valen, 1,11
y 2 respectivamente. Ciertos elementos de la ceniza, como el azufre contenido en las piritas, experimentan total o parcialmente una oxidación, a baja temperatura durante la combustión en los hogares de las calderas, y se elimina bajo la forma de gas sulfuroso, junto con los otros gases de la combustión. Sin embargo, en algunos casos, el azufre se combina con bases existentes en la ceniza, pasando así a formar parte de la escoria. En general, se trata de disminuir, por un lavado apropiado, el porcentaje de azufre de un carbón, que si es de buena clase no pasa del 3 %, pues el gas sulfuroso que hemos mencionado, ataca a los cuerpos metálicos constitutivos de las calderas, produciendo intensas corrosiones. Tiene también importancia, como veremos más adelante, el porcentaje de azufre que queda en las escorias. El azufre proviene de las piritas, de sulfatos, o es de origen orgánico. Las piritas están usualmente distribuídas en la forma de bandas co-
rriendo paralelas con los estratos, en pequeñas vetas a través de las grietas, y a veces en masas grandes. Por otra parte, además de las partículas grandes de piritas, visibles a simple vista, hay casi siempre una cierta cantidad visible solamente al microscopio. El azufre orgánico es un componente de los compuestos orgánicos, presentes en el carbón. El azufre en sulfatos proviene del yeso que contiene el carbón y muchas
1
veces de la oxidación de los sulfuros. férica se transforman en:
2 Fe S? +
Así, las piritas bajo la acción atmos-
70? 4 2H*0=
25 0* Fe + 28 0* B?
La cantidad de azufre presente como sulfato, es, por lo tanto, en un cierto margen, una indicación de la acción atmosférica experimentada por el carbón. El porcentaje de cenizas de un carbón varía entre límites relativamente estrechos para un yacimiento determinado, no así de un yacimiento a otro, pudiendo fijarse valores de 3 % a 6 % para excelentes carbones lavados, hasta 20 % y más aún, para hullas pobres. Otra característica importante de las cenizas es su punto de fusión, la que influye en forma especial, como veremos más adelante, sobre las condiciones en que se presenta la escoria. De la directa determinación de la temperatura de fusión de las cenizas de un gran número de muestras los carbones han sido divididos en tres clases: Clase 1 — Carbones cuyas cenizas funden a temperaturas comprendidas entre 1425* y 1710 *C., los que comprenden la antracita y las capas bituminosas más antiguas y profundas. Las cenizas de esta clase. de carbones son refractarias no produciendo inconvenientes. Clase
2 —
Carbones
cuyas
cenizas
funden
a temperaturas
compren-
didas entre 1200* y 1425 *C. Las cenizas de estos carbones son de fusibilidad media,
a las temperaturas
reinantes
en los hogares
de las calderas.
Clase 3 — Carbones cuyas cenizas funden a temperaturas comprendidas entre 1040* y 1200 *C. Las cenizas en estos carbones son fácilmente fusibles. ' En realidad las cenizas no tienen verdadero punto de fusión, sino varios grados de plasticidad que dependen de la temperatura y de que la atmósfera sea reductora u oxidante, tomándose como punto de fusión una plasticidad arbitraria. Son también importantes factores la cantidad y manera como se representa la ceniza, así como el procedimiento de conducir el fuego, y la composición de la escoria. La temperatura de fusión más elevada corresponde a las cenizas compuestas principalmente de alúmina y sílice; es bajada progresivamente con el contenido de fundentes tales como óxidos alcalinos, de cal, de magnesia, de titanio, hasta que la composición corresponda con la de la mezcla eutética, y luego se eleva algo. También la presencia de hierro baja la temperatura de fusión, especialmente cuando condiciones reductoras están presentes. Debido precisamente a la fusibilidad de las cenizas es que estas se transforman, en los hogares de las calderas, en escorias, pues al elevarse la temperatura en dichos hogares, las cenizas funden parcialmente, se esparcen sobre las parrillas pegándose a ellas y entre sí, formándose trozos de diversos tamaños, de color gris oscuro, que aprisionan trocitos de carbón en variada proporción. Dada las temperaturas elevadas que predominan en los hogares de las calderas modernas, que oscilan alrededor de 1500 ?, el proceso antes indicado
A,
de formación de escorias es inevitable debiendo adoptarse diversos disposi-
de la marcha
de los hogares de las calderas,
A
tivos para su eliminación, e impedir que obstruyan el pasaje de aire. Por otra parte, conjuntamente con los trozos grandes de escoria se forman otros de diverso tamaño, incluso polvo impalpable, dependiendo en parte del tipo de hogar; además, junto con la escoria se recoge en los ceniceros, cierta cantidad de partículas de carbón incocido, que pasa en su mayor parte a través de las parrillas, y que constituyen la proporción más grande del elemento pequeño de la escoria. De acuerdo con ensayos realizados en gran cantidad de escorias el porcentaje de carbón incompletamente quemado que contienen las escorias al salir de los hogares oscila entre 15 % y 25 %. , Al pasar la escoria al cenicero se enfría y solidifica, dependiendo de la forma, y rapidez de dicho proceso las propiedades hidráulicas que podría adquirir dicho material. Al salir del cenicero, se encuentra aún la escoria a una temperatura elevada, por lo que generalmente se procede a su apagado con agua, pero esta operación no influye sobre sus propiedades en mayor grado, pues ya se encuentra la escoria solidificada. Finalmente, otro elemento a considerar es el peso específico aparente, o sea el peso de la unidad de volumen, que es, en general, bajo, dado el número apreciable de huecos que tiene corrientemente una escoria. Aún cuando dicho peso varía según el tipo de combustible y depende
oscila entre 800 y 400 kgm.
por m”.
.-— 12 —
e
CAPITULO Empleo
de
las
escorias
como
III material
de
construcción
En los dos ejemplos citados en la primera parte de este estudio, de utilización de las escorias provenientes de la fabricación del gas y de la fundición, vimos que eran empleadas, especialmente en el segundo caso, (laitiers), en forma abundante y variada como material de construcción. Ahora bien; las escorias obtenidas en los hogares de las calderas de las centrales termo-eléctricas, cuyo estudio hicimos en la parte anterior, son de constitución física y mecánica similar a las citadas anteriormente, siendo parecidas las composiciones químicas. Es, pues, dable suponer que podrían ser empleadas en la misma forma que aquellas, lo que así ha sucedido, siendo también semejante el proceso seguido en la realización de las diferentes aplicaciones. Así, la primera utilización que se hizo de las escorias, fué también la más rudimentaria, destinándoselas al relleno de terrenos bajos, próximos a las centrales. En esta forma se reducía al mínimo el costo de manipulación y transporte. Se extendió luego su colocación a. los caminos de acceso a las usinas empleándolas según los casos, solas o con tratamientos, ya sea rudimentarios, con residuos de fuel-oil o en forma más perfecta, con sustancias bituminosas. En todos estos casos dieron buenos resultados, especialmente en los caminos de tráfico mediano. Su permeabilidad las indica como material inmejorable para drenajes, en la construcción del sub-suelo de caminos sobre terrenos anegadizos, así como también en casos similares de canchas de football u otros deportes. Los Municipios disponen así de un material económico y de excelente aplicación en los casos citados. Extendiendo aún más su radio de aplicación, siempre bajo la presión del incremento cada vez más creciente del espacio ocupado, se planeó su utilización en vasta escala para rellenar grandes espacios marítimos linderos con las usinas, permitiendo estos trabajos solucionar el problema por un espacio grande de tiempo y encontrar en el terreno adquirido una compensación, a veces muy favorable, a los gastos a efectuar. Para estos casos, se planteó la conveniencia de usarlas en la construeción de los muros de contención, en la forma de grandes bloques de hormigón, en el que se emplearía como agregado, o material inerte, a la escoria considerada. Y así surgió su empleo, en sustitución del pedregullo. El resultado obtenido ha sido muy halagieño, pues además de la economía que representa el empleo de este material, por su bajo costo,
tiene ciertas aplicaciones, en que es conveniente reducir el peso propio de
e
la construcción, la ventaja de su densidad menor que la del hormigón común, dado el menor peso de la escoria comparado con el del pedregullo común. Calculemos para orientarnos, cual será el peso de un hormigón hecho utilizando 300 kgs. de portland, y tomando como peso de la escoria 600 kgs/m*., que es como se indicó anteriormente, en valor promedio:
1 mé.
de escorÍa o
300 Peso
kes. del
“ise smccors senses sea A
de portland. m3.
de
e
A
¿.sómors ce rante sins Els
hormigón
............oooo.o...
600
kgs.
600
”
300
”
1.500
kgs.
Comparado con el del hormigón común de igual dosaje, o sea 2.300 kgs. resulta una disminución de 35 %. Corresponde enfocar la aplicación de las escorias en el hormigón bajo diferentes aspectos. 1.? Puede aplicarse como material resistente, en cuyo caso deben utilizarse dosajes elevados de cemento. En este sentido las experiencias realizadas son completamente favorables. Así de acuerdo con los ensayos efectuados en el Laboratorio de l'Ecole des Ponts et Chaussées se ha determinado que para una misma proporción de cemento el hormigón de escorias es generalmente un poco más resistente
que el de pedregullo y que pesa 30 % a 40 %
menos.
Basándose en estos ensayos se han construído en ed con dicho material las partes principales de cantidad de obras importantes y aún obras completas mencionadas en numerosas revistas de Ingeniería. En Inglaterra también se ha utilizado ampliamente este material y en Estados Unidos su empleo se ha generalizado mucho, sobre todo en: aquellas ciudades ubicadas en zonas de empleo de carbones que producen una buena escoria, como pasa en Chicago y Nueva York. Como ejemplo bien definido puede citarse un tipo de hormigón, muy usado en Detroit, con excelentes resultados (Ver Combustión-Junio 1940-Pág. 44) compuesto de portland, cenizas y escorias trituradas. En las ciudades citadas son muchos los edificios de bastante antigiedad, que han debido ser demolidos, para dar paso a otros más importantes, exigidos por el incesante desarrollo de las afiebradas ciudades norteamericanas, que han sido encontrados en perfectas condiciones de conservación. Se han producido, no obstante, en algunos casos en que dicha clase de hormigón era empleado conjuntamente con vigas de hierro o en hormigón armado, algunos fracasos provenientes de la oxidación o corrosión del hierro, fenómenos atribuídos a la escoria. Un punto tan fundamental tenía que dar lugar a profundos estudios y amplias investigaciones, lo que hicieron en forma especial en Inglaterra, donde The Building Research Station, en varias informaciones ha dado cuenta del resultado de sus observaciones y experiencias, realizadas con hormigones fabricados con escorias y aglomerantes de diversas clases: cal, cemento portland común, cementos aluminosos, etc., con hormigones que habían fallado en la práctica, así como con los que dieron buen resultado; y además se ensayaron unas 35 variedades de carbones.
TA
Estos resultados fueron coincidentes con los obtenidos en Estados Unidos de Norteamérica y en otros países o sea: _Que se ha exagerado la acción oxidante o corrosiva proveniente del contenido en sulfuros, la que muchas veces, especialmente en los hormigones pobres, proviene más bien de su permeabilidad, y de la presencia de carbón, que absorbe un porcentaje elevado de humedad y oxígeno. Si el porcentaje de carbón no es muy elevado, ya sea naturalmente o por haber sido eliminado por diversos procedimientos, o si el hormigón es compacto y por lo tanto poco permeable, o si está fuera del contacto con la humedad, el ataque del hierro no se produce. ] La acción del azufre solo se hace sentir si se encuentra en porcentajes por arriba de ciertos límites variables con su composición química y su estado físico, fijándose por diversas reglamentaciones su valor máximo en
0.4
%.
Es indudable, por otra parte, que la no existencia de azufre en las escorias, elimina todo peligro de ataque. En las diversas municipalidades europeas y norteamericanas que poseen reglamentaciones constructivas muy completas y detalladas se permite el empleo de las escorias estableciéndose diversas disposiciones como ser: contenido máximo de azufre, eliminación de las pequeñas partículas constituídas en general por cenizas y trozos de carbón, exposición a la
intemperie
durante
un cierto número
de meses,
etc.
En resumen; podemos decir que el empleo del hormigón mos es tan ventajoso que se ha divulgado profusamente ciudades que poseen buenas escorias, a tal punto que en un cado por la dirección de Engineering News Records, en el de Octubre de 1930 se expresa “que pocos edificios son ciudad de Nueva York en los que no se emplee para pisos y a prueba de fuego (fire proofing)”.
que consideraen las grandes artículo publinúmero del 30 erigidos en la construcciones
2.2 También puede usarse la escoria en la fabricación de un hormigón pobre, empleando un dosaje bajo de cemento. Se obtiene así un hormigón de reducida resistencia, cuyo campo de aplicación está en la fabricación de paredes, contrapisos, etc., y que es designado bajo la denominación de hormigón cavernoso. Este tipo de hormigón ha sido objeto de un estudio muy completo por una comisión creada en 1924 bajo los auspicios del Ministerio Belga de la Industria, la que llegó a conclusiones terminantes sobre la ventaja de su empleo, basada, entre otras cosas, en los numerosos ensayos hechos por el conocido profesor belga Ing. Rabozée. El suscrito ha tratado este tipo de hormigón con detalle, estudiando sus características constructivas, en el trabajo presentado al Primer Congreso Panamericano de la Vivienda Popular, realizado en Buenos Aires en Octubre de 1939, bajo el título de “Empleo del Hormigón poroso o celular en la construcción de la vivienda popular”, trabajo que fué aprobado por el Congreso, aconsejando su publicación. De dicho estudio se deduce que el hormigón poroso, una de cuyas variedades es el hormigón cavernoso, tiene las características que deben llenar los materiales a emplearse en las viviendas populares, determinadas por las conclusiones aprobadas por el Congreso, a propuesta de la Comisión de Arquitectura y Construcción, características definidas en la siguiente forma:
MU
|,
A
3.2 Debe los recursos
procurarse
el abaratamiento
de la construcción
empleando
que la técnica ofrezca.
A este fin recomienda: a)
Para reducir el costo de la mano de obra, el empleo de equipos mecánicos, que permitan la colocación rápida y precisa de los materiales en obra;
hb)
Que el Estado ampare la fabricación de materiales artificiales a base de aquellas materias primas de resistencia adecuada, incombustibles, impermeables, aisladores térmicos y acústicos, livianos y de fácil manipuleo;
c)
Que se realicen investigaciones experimentales regionales de carácter oficial, destinadas a facilitar una posible evolución en el problema que plantea el abaratamiento de la construcción en el interior del país. ;
La característica, ya indicada, del bajo peso del hormigón fabricado con escorias, es otra faz que ha sido puesta de manifiesto en forma muy interesante, por el Ingeniero francés Charles Rabut, Inspector General de Ponts et Chaussées, en una Memoria presentada a la Academia de Ciencias de París. El peso propio de las construcciones, o peso muerto, es una causa de fatiga del material que en el caso de mampostería, inclusive el hormigón, puede alcanzar valores importantes, reduciendo lo que podría llamarse, el rendimiento del material. Se ha tratado de combatir ese inconveniente de diversas maneras; indirectamente empleando aglomerantes cada vez más resistentes: utilizando armaduras metálicas; directamente; vaciando los macizos de mampostería o utilizando piedras livianas, con lo que se obtiene, al mismo tiempo, una economía apreciable por la reducción en el tiempo y costo de manipuleo de los materiales. En este último caso estaría el hormigón de escorias que estamos considerando. El
estudio
teórico
de este
punto
puede
resumirse
en dos partes: !
1.2 Cálculo del rendimiento de cada tipo de obra, (entendiéndose por tal, la relación entre su resistencia y su precio) en función del peso específico, de la resistencia y del precio del hormigón). 2.2
Cálculo del máximo de atrevimiento que permite alcanzar hormigón definido por su resistencia y su peso específico.
un
Un primer ejemplo en este asunto lo tenemos en los puentes abovedados. En este caso, si la sobrecarga es una pequeña parte del peso muerto, como pasa cuando soportan una carretera de tráfico liviano, un acueducto, etc., el radio de una bóveda no armada tiene por fórmula:
Pi
y
E
Pp Como se ve, llevando un radio doble.
a p a la mitad,
Ús
sin variar
r, podemos
obtener
Si se trata, en aproximadamente K
Pp
cambio,
de
bóvedas
fuertemente
cargadas
se
tiene
r
————+4
p+xk
donde K y K” son funciones de las sobrecargas. El aumento en el radio, permitido por materiales livianos, es tanto menor cuanto mayores son las sobrecargas. Consideremos ahora el caso de los pilotes en hormigón armado, moldeados de plano, teniendo presente que ellos soportan los mayores esfuerzos durante su transporte.
Siendo 1, la longitud M Li
y
I
y a su escuadría
k p a*1? =>
k p =>
Kk” al
1? ,
ka
donde K y K” son constantes que dependen de la Sección del pilote y de los puntos de unión de las sujeciones. Por consiguiente, para una escuadría dada, 1 varía en razón inversa de y p. Consideraciones interesantes pueden también deducirse del de un muro de depósito, para lo cual encararemos tres tipos, en supondremos que el perfil es triangular, con paramento vertical, del agua, y además, admitiremos, con Résal, el mismo límite r presiones “aval” y “amont”, en carga: Y, y Y», pero un límite más
estudio los que del lado para las elevado,
3 — 2
r, para
la presión
“amont”
en vacío,
Y.
Tipo N.? 1: Perfil triangular no armado, calculado según el principio de Delocre, o sea, según la ley de Navier modificada, suponiendo nula la resistencia de la mampostería a la extensión. La resultante de las fuerzas exteriores pasando, en carga, fuera del tercio central, se tiene, para la sección de ancho b, a la profundidad h:
T
A
pb h
h?
——
PR —
2
2
2 h Q 2pb?—h? u ——b==>m— = — __—_——
3
3
2 P
Ly
3 u
P
h
3 pb
2
p? b? h
==
2pb?—h?
h
¡Ya =0
3P 3
L] 1
== 17=
b
PU --».
p h Ahora
bien;
r,
crece
con
b, sin poder
alcanzar
. Inversamente, 2 2
para
un límite r, impuesto
En
vacío
'3
la altura
h no puede
Y
pasar Pp
2 P —— b
=
a la presión,
=
P h,
de
donde,
un
segundo
límite
superior,
3.Y
menor
que el anterior e igual a —
2
—.
Pp
El record de altura es inversamente proporcional a la densidad del muro, de manera que una reducción de p, a la mitad, permite duplicar la altura. Tipo N.*? 2: Perfil triangular no armado, introducida por Maurice Levy, para evitar las Dicho ingeniero ha propuesto mantener la punto del paramento en contacto con el agua, menos igual a la carga de agua.
No
hay
pues, en ningún
punto del muro
calculado según la regla subpresiones. presión vertical, en cada de manera que sea por lo
una
tensión
tonces la resultante (P,Q) pasa en el tercio central Cuando el muro está en carga tenemos: 2 P
3u
o
b
e
3u
b
b
Poniendo
r»
n=
(pp =
Obtenemos
h*
|-
b
2 P
=
vertical, y en-
de b.
pe
| = on
he? hb?
h