miércoles, 26 de agosto de 2015

SEMANA IV :MATERIALES PETREOS NATURALES (ROCAS)

MATERIALES PETREOS NATURALES(ROCAS)

MATERIALES PETREOS:
Son aquellos materiales sólidos y duros formados por un conjunto de minerales y que pueden ser utilizados por el ser humano como material de construcción.
Dentro de los materiales pétreos podemos encontrar las rocas naturales, obtenidas directamente de la naturaleza y posteriormente pulidas y tratadas y las rocas artificiales, formadas por pequeños trozos de rocas naturales mezcladas y aglomeradas para dar un aspecto de roca natural.

Las rocas naturales más utilizadas son los granitos, las pizarras y los mármoles.
ROCAS NATURALES
GRANITO: Es un tipo de roca ígnea (procedente del magma de los volcanes) formada por tres minerales: cuarzo, feldespato y mica. Se utilizan para hacer piedras de mampostería, losas, pavimentos, bordillos y estatuas y adornos.
PIZARRA: Es una roca sedimentaria (producida por la erosión) que esta formada por varias capas de sedimentos de sílice, arcillas, alúmina, etc.
Las pizarras se utilizan principalmente para las cubiertas de tejados debido a su capacidad de impermeabilizar, también puede utilizarse como pavimentos y mampostería.
MARMOLSon rocas muy duras y resistentes, constituidas por calizas, dolomitas o una mezcla de ambas, la presencia de impurezas en forma de óxidos metálicos o elementos orgánicos le confiere una gran variedad de colores, tonalidades y dibujos.
Como pueden pulirse y obtenerse un acabado muy fino se utilizan para la construcción de lujo y para elementos ornamentales (de adorno).

TIPOS DE ROCAS
ROCAS IGNEAS O ERUPTIVA:
•Estas rocas se formaron a partir del magma que al someterse a fuertes presiones ascendentes, es empujado hacia el exterior de la corteza.
•Si la cristalización tiene lugar en una zona profunda de la corteza a las rocas: rocas intrusivas o plutónicas.
•Si la solidificación tiene lugar en la superficie terrestre: rocas extrusivas o volcánicas.
•Las rocas ígneas son muy resistentes y por tanto, su desgaste es muy lento.
•Si la solidificación se produce cerca de la superficie, de una manera relativamente rápida y el magma rellena pequeños depósitos: subvolcánicas o hipoabisales (rocas filonianas), ya que habitualmente están rellenando grietas o filones.
ROCAS PLUTÓNICAS:
Las rocas plutónicas se originan bajo la superficie terrestre y por tanto, al estar sometidas a grandes 
presiones, sus minerales crecen muy unidos, formando rocas densas no porosas. Su enfriamiento es
muy lento por lo que los cristales de los minerales que las forman pueden ser relativamente grandes.
En algunas ocasiones se pueden apreciar a simple vista. Los granitos son las rocas plutónicas más 
comunes. Están compuestos por una mezcla de los minerales cuarzo, feldespato y mica.
EJEMPLO:
El gabro es otra roca plutónica común, se reconoce por la ausencia de cuarzo y sus tonos oscuros. Las 
rocas plutónicas y principalmente las graníticas tienen una importante producción en España para la 
construcción. Dado su buen comportamiento se utilizan para la estructura y revestimiento de las 
fachadas y la pavimentación interior y exterior de los edificios, así como en la fabricación de 
encimeras de cocinas y baños. También tienen un importante uso en la industria funeraria.

ROCAS VOLCANICAS:
 
Se originan cuando los magmas salen al exterior de la superficie de la Tierra, dando lugar a la lava 
de los volcanes, y se enfrían en la superficie terrestre a temperaturas y presiones bajas. El resultado
son rocas constituidas por una masa de cristales de pequeño tamaño o bien materia amorfa sin 
cristalizar (vidrio).
En ocasiones se pueden distinguir algunos minerales rodeados de una masa micro cristalina o amorfa. 
Es común clasificar las rocas volcánicas en función de su composición química. Una roca muy frecuente 
y fácil de reconocer por sus tonos oscuros es el basalto. La rolita, por el contrario, presenta tonos 
claros.
El vidrio volcánico se llama obsidiana y se podría decir que es una roca volcánica. Tiene color oscuro
 y un brillo vítreo característico. Se utiliza para joyería y adornos. En el pasado se utilizaba para 
puntas de flechas y lanzas, con un uso similar al del sílex.

La piedra pómez o pumita tiene una composición muy similar a la riolita pero tiene una alta 
porosidad que la hace particularmente “esponjosa” (es tan ligera que flota en el agua). 
Por sus características es utilizada en la industria como elemento filtrante y absorbente, en cosmética, 
y como polvos abrasivos para limpieza y pulido de piezas. Se utiliza en agricultura como aireador
por su capacidad de retener el agua durante bastante tiempo.

El vidrio volcánico se llama obsidiana y se podría decir que es una roca volcánica. Tiene color oscuro 
y un brillo vítreo característico. Se utiliza para joyería y adornos. En el pasado se utilizaba para 
puntas de flechas y lanzas, con un uso similar al del sílex.

Las más importantes son:
•El granito
•Sienita
•Diorita
•Peridoto
•Gabro
•Serpentina
•Porfido Granítico
•Porfido Sienitico
•Aplitas
•Pegmatitas
•Felsitas
Fenolita
Diabasa
basalto
 
ROCAS SEDIMENTARIAS:
•Las rocas eruptivas, metamórficas, o semitarias de la superficie sufren un constante desgaste producido por las aguas, los vientos, etc.
•Esa disgregación es transportada y dispuesta en capas paralelas (estratificación).
•Quiere decir que las rocas sedimentarias provienen de otras ya existentes y que su acumulación en lugares que muchas veces se hallan a gran distancia de las rocas originarias debido al arrastre que lograron las aguas o los vientos.
ROCAS SEDIMENTARIAS DETRICAS:
Son las formadas a partir de la sedimentación de fragmentos de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas rocas se basa en los tamaños y la forma de los fragmentos que las componen.
Así las rocas con fragmentos grandes (mayores de 2mm)y redondeados
son los conglomerados, mientras que si son angulosos se llaman brechas. Cuando los fragmentos están sueltos son sedimentos que se denominan gravas. Las areniscas poseen granos de tamaño intermedio (entre 0.06 y 2 mm) visibles a simple vista o con microscopio óptico y los limos y arcillas presentan un tamaño de grano muy pequeño (inferiores a 0.06 mm), sólo visibles con microscopios electrónicos.
Las gravas: Son utilizadas como áridos en construcción, principalmente para la fabricación del hormigón. Los conglomerados y, sobre todo, las areniscas pueden ser utilizados, si sus características de durabilidad son buenas, como piedra
de construcción.
Las arcillas: Son utilizadas en muchas facetas de la vida cotidiana. Tienen uso medicinal y en cosmética. Se utilizan como material de construcción para fabricar ladrillos y cerámicas. También se utilizan como materia prima para la construcción de muros de tapiales y adobes y para la fabricación de piezas de alfarería tradicional, de loza y de porcelana. Por sus propiedades impermeabilizantes se usan para la absorción de productos contaminantes, para el filtrado en la industria, etc.

ROCAS SEDIMENTARIAS NO DETRICAS:

Son formadas a partir de la precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por acumulación de substancias de origen orgánico. Un tipo muy común es la roca caliza, formada en su precipitación de carbonato cálcico o por la acumulación de fragmentos esqueléticos (corales, gasterópodos, ostrácodos, etc.). En estas rocas es frecuente observar la presencia de estos restos que constituyen los fósiles. Una variedad de caliza es la toba calcárea, muy porosa y con abundantes restos vegetales que se origina en los ríos cuando el carbonato de calcio precipita sobre la vegetación. Las dolomías es otro tipo de roca que se diferencia de la anterior por tener en su composición química, además de carbonato y calcio, un porcentaje alto de magnesio
•Las rocas sedimentarias se forman por el endurecimiento o litificación de sedimentos acumulados en diferentes medios y a través de procesos diversos.
•Se forman a temperatura ambiente.
•Su roca madre puede ser ígnea, metamórfica, u otra sedimentaria, erosionada por agentes naturales y transportada para ser depositada.
•Según su tamaño de grano:
•Arcillas > 1/256mm.
•Limo 1/256 a ¼mm.
•Arena ¼ a 2mm.
•Grava 2mm a 256mm.
•Bloques > a 256mm.
ROCAS METAMÓRFICAS:
•Se originan a partir de rocas preexistentes que sufren modificación debido a fuertes presiones y elevadas T°. En el interior de la litosfera. Ejemplo:
•La arcilla por efecto de la presión se transforma en un esquisto arcilloso.
•Una caliza por acción térmica se transforma en un mármol.
•Un granito por la acción conjunta de la presión y la T° se convierte en un gneis.
•Las rocas metamórficas tienen resistencia media al desgaste.
Características principales:
•Estado cristalino
•Estructura laminar, en escamas o foliadas.
•Pueden poseer fósiles.
Los esquistos : Son rocas que han sufrido un metamorfismo más intenso. Presentan una estructura foliada más deformada que se denomina esquistosidad. Los fósiles que pudiera tener la roca original desaparecen durante el proceso metamórfico.
El gneis : Es una roca que ha sufrido un metamorfismo muy intenso. Sus principales minerales son el cuarzo, los feldespatos y las micas (como el granito) pero se presentan orientados en bandas claras y oscuras.
 


YACIMIENTOS PERUANOS

DEFINICIÓN: Sector de la corteza terrestre que puede utilizarse económicamente, dada su calidad, cantidad y condiciones que permitan su explotación.
CLASIFICACIÓN: Metálicos y no metálicos; dan lugar a la minería metálica y no metálica.
 En el Perú, la minería metálica está mucho más desarrollada en la producción o economía, con sus implicancias sociales y en aspectos tecnológicos.
MINERÍA METÁLICA: Su finalidad es obtener los metales para la industria, arte o atesoramiento.
Productos Principales: Cu, Au, Zn, Ag, Fe, Sn, Pb, Subproductos: Mo, Bi, In, Cd, As, Sb, Te, Se, (Hg)
•Contaminantes: Algunos productos tóxicos; la parte recuperada, acumulada en relaves y desmontes .

Minería No metálica: Extrae minerales para ser usados por sus propiedades:
•Calizas: Cemento y cal
•Boratos: Industria química
•Fosfatos: Fertilizantes
•Baritina: Lodos de perforación (petróleo)
•Sal común: Alimentación
•Grava, Arena y Roca: Construcción
•Arcillas: Cerámica y ladrillos
•Rocas ornamentales: granitos, mármoles, pizarras; Edificaciones, escultura
•Carbón Mineral: Energía
•Cuarzo: Vidrio de envases
•Talco y Pirofilita: Cosméticos, farmacia 


TIPOS DE YACIMIENTOS METALICOS EN LAS MINAS DE PERU
•Pórfidos Cu: Toquepala, Cerro verde
•Epitermales de metales preciosos:  Yanacocha, Pierina, Ares, Antapite
•Vetas Mesotermales Au: Pataz, Nazca Ocoña, Ananea
•Skarn: Tintaya, Las Bambas, Uchucchacua, Antamina 

CAUSAS EXTERNAS DE LAS ALTERACIONES DE LAS PIEDRAS

1.Dentro de los de carácter biológico, plantas, líquenes, hongos, insectos,
etc:  se destacan especialmente, dentro de los microorganismos, los 
grupos funcionales nitrificantes, que generan nitratos, y los del ciclo del 
azufre, oxidantes que generan sulfates y mineralizadores del azufre 
orgánico generadores de SH2. La acción de bacterias que atacan a los 
silicatos es un tema en estudio, pero su acción se considera dudosa.

2.Las sales solubles en agua se consideran una de las causas de 
alteración más frecuentes y peligrosas. Sea cual fuere su procedencia, se 
ponen en movimiento por el agua y se acumulan en las zonas de 
evaporación. Si son poco solubles, el material puede adquirir un 
recubrimiento protector, pero cuando son a base de sulfatos, cloruros,
nitratos y sales de ácidos orgánicos, son causa de graves deterioros.

3. Los contaminantes atmosféricos: y en especial los anhídridos
sulfurosos y sulfúrico procedentes de la combustión, son, sin duda 
alguna, los principales agresores de la piedra de los monumentos 
en las áreas industrializadas o urbanas a través del mecanismo 
conocido como «sulfatación». Los agentes que hacen que estos
 gases y residuos entren en contacto con la superficie de las rocas, 
cubriéndolas e impregnándolas gradualmente, son principalmente
 la lluvia, que lava la atmósfera; la acción de la gravedad sobre 
las partículas de polvo que llevan absorbidos los gases y la 
humedad.

4. La humedad: está en el origen de casi todos los mecanismos
de alteración, por lo que resulta necesario la caracterización de
los materiales pétreos respecto a los procesos de
higroscopicidad, condensación y absorción de agua.
 
 




SEMANA III : CONOCIMIENTO ,EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES: ENSAYO Y SELECCION DE MATERIALES

CONOCIMIENTO ,EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES: ENSAYO Y SELECCION DE MATERIALES

 
ESCALA
La representación de objetos a su tamaño natural no es posible cuando éstos son muy grandes o cuando son muy pequeños. En el primer caso, porque requerirían formatos de dimensiones poco manejables y en el segundo, porque faltaría claridad en la definición de los mismos.
          Esta problemática la resuelve la ESCALA, aplicando la ampliación o reducción necesarias en cada caso para que los objetos queden claramente representados en el plano del dibujo.
          Se define la ESCALA como la relación entre la dimensión dibujada respecto de su dimensión real, esto es:
E = dibujo / realidad
          Si el numerador de esta fracción es mayor que el denominador, se trata de una escala de ampliación, y será de reducción en caso contrario. La escala 1:1 corresponde a un objeto dibujado a su tamaño real (escala natural).
Nuevas técnicas experimentales para el estudio de los materiales a escala molecular
En los últimos años se han desarrollado nuevas técnicas, que complementan y superan las prestaciones de las que se vienen utilizando tradicionalmente en el estudio de los materiales a una escala nano-métrica (1 nm = 10-9 m) y molecular. Estas nuevas técnicas entreabren la puerta a un conocimiento preciso de la nano-estructura de los materiales.
Estas técnicas son:
1.    La tomografía computarizada a nano-escala (nCT)
2.    El microscopio de efecto túnel con rayos X (STXM)
3.    La micro-difracción de rayos X (mXRD)
4.    La difracción de rayos X de alta precisión (HPXR.D)
Método de observación directa
El método de observación directa es uno de los más utilizados, por su eficacia. Su aplicación resulta mucho más eficaz cuando se consideran estudios de micro-movimientos, y de tiempos y métodos. El análisis del cargo se efectúa observando al ocupante del cargo, de manera directa y dinámica, en pleno ejercicio de sus funciones, mientras el analista de cargos  anota los datos clave  de su observación en la hoja de análisis de cargos. Es más recomendable  para aplicarlo a los trabajos  que comprenden operaciones manuales o que sean sencillos o repetitivos. Algunos cargos rutinarios permiten la observación directa, pues el volumen del contenido manual puede verificarse con facilidad mediante la observación. Dado que no en todos los casos la observación responde todas las preguntas ni disipa todas las dudas, por lo general va acompañado  de entrevistas y análisis  con el ocupante del cargo  o con el supervisor.
Características:
·                     El analista de cargos recolecta los datos acerca de un cargo mediante la observación  de las actividades  que realiza el ocupante de éste.
·                     La participación del analista  de cargos en la recolección  de la información es activa; la del ocupante es pasiva.
Ventajas:
·                     Veracidad de los datos obtenidos, debido a que se originan en una sola fuente (analista de cargos) y al hecho de que ésta sea ajena  a los intereses de quien ejecuta el trabajo.
·                     No requiere que el ocupante de cargo deje de realizar sus labores.
·                     Método ideal para aplicarlo en cargos sencillos y repetitivos.
·                     Correspondencia adecuada entre los datos obtenidos y la fórmula básica del análisis  de cargos (qué hace, cómo lo hace, y por qué lo hace).
Desventajas:
·                     Costo elevado por que el analista de cargos requiere  invertir bastante tiempo para que el método sea completo.
·                     La simple observación, sin el contacto directo y verbal con el ocupante del cargo, no permite obtener datos importantes para el análisis.
·                     No se recomienda aplicarlo  en cargos  que no sean sencillos ni repetitivos.
Se aconseja que este método se aplique en combinación  con otros para que el análisis sea más completo y preciso.

La observacion experimental

La observacion experimental, también llamada estudio de intervención o estudio experimental, es un analisis prospectivo, el cual se caracteriza por la manipulación indirecta, superficial de un factor de estudio por el investigador. Esta observación es estudiada y dividida por los casos o sujetos en dos grupos llamados control y experimental. La caracteristica de la aleatorización no es imprescindible en el estudio experimental, llamándose entonces estudio cuasi experimental.
Las técnicas del estudio de intervención hacen referencia a la población a la que van a aplicarse los resultados a través de los siguientes, pasos:
– Selección de la población experimental por muestreo aleatorio.
– Identificacion de la población participante.
– Distribucion leatoria de los sujetos en los grupos a comparar bien sea en el grupo de experimentación o el grupo de control.
– Puesta en marcha del estudio. Administracion del elemento o factor de estudio en el grupo experimental y del grupo control.
– Observación y medida de las variables dependientes según los criterios elegidos en el diseño del estudio.
– Según la cooperación o no de los sujetos en ambos grupos, se crean cuatro subgrupos, al subdividir el grupo experimental y el grupo control.
– Lectura del resultado del estudio y comparacion de los resultados de los grupos. Los cuatro subgrupos se transforman en ocho al subdividirlos según conozcan el resultado o no.
– La identidad de los grupos es revelada. Se analizan los resultados y se elaboran conclusiones.
a) La observación de hechos, consiste en seleccionar hechos e intentar explicarlos y comprenderlos a través de la observación.
b) La creación de hipótesis: son las suposiciones razonadas obtenidas a partir de los datos observados. Las explicaciones de los hechos no se encuentran a la vista; es necesario imaginarlas, suponerlas, antes de descubrirlas.
c) La explicación de sistemas matemáticos a la hipótesis obtenida se le aplicaba un planteamiento para poder dar más sentido a la hipótesis obtenida. Había dos formas comprobar los sistemas matemáticos: Compara que los hechos observados quedan explicados por las hipótesis, al introducir en la comparación conclusiones lógicas.
d) La experimentación: al contrastar las consecuencias de las hipótesis con lo que ocurre en la realidad se pueden plantear tres posibilidades:
– La experimentación confirma la hipótesis: los hechos obtenidos se dan en la realidad por lo tanto se verifican las hipótesis (porque los hechos salen de las hipótesis)
– La experimentación refuta esos hechos: los hechos no tienen sentido respecto a la realidad por lo tanto se anulan las hipótesis.
– Las consecuencias de las hipótesis no pueden obtenerse directamente ni indirectamente, por carecer de medios técnicos.



 ENSAYO DE MATERIALES
Ensayo por liquidos penetrantes:
1. Corte de un material que presenta una grieta.
2. La superficie del material se cubre con penetrante.
3. Se elimina el exceso de penetrante.
4. Se aplica el revelador, volviéndose visible el defecto.
Probeta de cobre fracturada después de un ensayo de traccion.
Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.
Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos, ensayo destructivos y ensayo no destructivos. Estos últimos permiten realizar la inspección sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la producción si fuera necesario.
Los ensayos no destructivos
Entre los ensayos no destructivos se encuentran los siguientes:
·         Ensayo de durezas(en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo, especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estáticas o a fatiga).
·         Inspeccion visual ,microscopica y analisis de acabado superficial.
·         Ensayos por liquidos penetrantes. Inspeccio por particulas magneticas
·         Inspeccion por particulas magneticas
·         Ensayos radiologos.
·         Ensayo por ultrasonidos.
·         Ensayos por corrientes inducidas.
·         Ensayos de fugas: detección acústica, detectores específicos de gases, cromatografias, detección de flujo, espectrometri de masas,manometros, ensayos de burbujas, etc.

ENSAYO DESTRUCTIVOS
Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo. Algunas de ellas son ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material.
SELECCIÓN DE MATERIALES
La selección de materiales (SM). Trata de una actividad que involucra una gama de conocimientos técnicos, cuya amplitud difícilmente es cobijada por un solo tipo de profesional; por ser el punto focal de una serie de especialidades tecnológicas que van desde el diseño hasta el análisis de desempeño en campo. En otras palabras, interdisciplinaridad e interactividad son particularmente exigidas en la SM, de la cual la selección del proceso y el diseño del producto también hacen parte, integrando así ingenieros de producción, de materiales y mecánicos, entre otros.

CRITERIO DE SELECCIÓN DE MATERIALES

Los procedimientos de selección de materiales obedecen a diversos criterios. Se enlistan los más conocidos:
• Conocimiento de variables de operación
•Consideraciones dimensionales
• Consideraciones de forma
• Consideraciones de peso
• Consideraciones de resistencia mecánica
• Resistencia al desgaste
• Facilidad de fabricación
• Requisitos de durabilidad Número de unidades
• Disponibilidad del material
• Costo
• Existencia de especificaciones y códigos
• Viabilidad de reciclado
• Valor del desecho
• Grado de normalización