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concretos refractario, densos y aislantes

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Marloy Aragon Vazquez

on 5 May 2015

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Transcript of concretos refractario, densos y aislantes

Concreto Refractario
Se conoce como concretos refractarios a mezclas formadas por materiales refractarios de diferentes granulometrías y un cemento de alta temperatura.
Este cemento al contacto con el agua se hidrata rápidamente formando fuertes cadenas moleculares que mantienen unido al material refractario, permitiendo así la fabricación de grandes piezas o de revestimientos completos directamente en el horno donde se van a usar.
Para poderlos usar es necesario secarlos, deshidratarlos y fraguarlos a alta temperatura, con lo que se obtienen piezas monolíticas de carácter cerámico,
Tiene grandes ventajas sobre el ladrillo refractario, pero requiere una técnica muy rigurosa para si instalación y uso.

Técnica de instalación
Es fundamental la correcta instalación para lo cual se sugieren las siguientes pautas:

* Distribución y diseño correcto de anclajes metálicos.
* Cantidad correcta de agua.
* Uso de mezclador de paletas de eje horizontal o vertical.
* Tiempo correcto de mezclado.
* Uso de moldes o encofrados adecuados.
* Uso de vibrador de concreto.


Concretos Densos
Se define el concreto pesado o de alta densidad como el "Concreto de densidad sustancialmente más alta que la del hecho con el empleo de agregados de peso normal, por lo común obtenido por el uso de agregados pesados y que se usa en especial para el blindaje contra la radiación".’ Aun cuando el blindaje contra la radiación es el uso principal del concreto pesado, también se emplea en la fabricación de contrapesos o, sencillamente, como un medio para aumentar económicamente el peso muerto de alguna instalación, sin aumentar el volumen de la masa, como seria el caso con el concreto de peso normal. Cuando se habla de concreto pesado, normalmente se hace referencia a concreto que tiene una densidad por arriba de 150 pcf (pounds par cubic foot, libras por pie cúbico) y que, sobre la base del tamaño de los agregados y los procedimientos de colado, puede alcanzar una densidad tan alta como 400 pcf
El cemento que se utiliza es completamente diferente del cemento portland usado en construcción, ya que su componente reactivo es el aluminato de calcio y no el silicato de calcio que reacciona en el clinker para formar el cemento hidráulico usado en construcción. La distribución del tamaño de grano, la proporción de cemento refractario, el cuidado en el control de calidad de los agregados calcinados, se traducen en la mejor o peor calidad de los concretos. Existen además una serie de aditivos de carácter orgánico, que son auxiliares en la mejora del proceso de humectación y en el control del tiempo de fraguado. Dependiendo de las habilidades del fabricante se pueden fabricar concretos para cada caso en particular.
Concretos Aislantes
Los concretos aislantes difieren de los concretos convencionales, en que su principal componente,
la chamota (La chamota es un material granular obtenido de la pulverización de los ladrillos, piedras refractarias, u otro producto cerámico cocido. Tiene un alto porcentaje de sílice y alúmina), se fabrica a partir de productos de alta porosidad.
Materiales Refractarios
Son materiales no metálicos convenientes para usarse en la construcción de hornos y que poseen la propiedad de no deformarse o fundirse cuando se someten a la acción de temperaturas elevadas. También deben resistir otras influencias destructivas como abrasión, presión, ataque químico y cambios bruscos de temperatura. En su mayor parte los productos refractarios están constituidos por óxidos, silicatos, carburos, nitruros, boruros, grafito, etc.
Concretos Refractarios, Densos y Aislantes

Refractarios ácidos.

El principal constituyente de los refractarios ácidos es la sílice (95%Si02). Soporta bien los fundentes ácidos. Debido a su elevada resistencia a la compresión en caliente, pueden emplearse a temperaturas próximas a su punto de ablandamiento, sin embargo es muy sensible a cambios bruscos de temperatura
especialmente bajo los 650°C, tienen un gran coeficiente de dilatación lineal a baja temperatura.
Refractarios básicos.
La magnesita, constituida por un 80% de óxido de magnesio (Tf =2800°C), sílice, cal, alúmina y oxido de hierro, tiene un comportamiento básico, posee alta refractariedad y resistencia al ataque de escorias y fundentes a base de óxido de hierro.
El óxido de magnesio se obtiene por calcinación de la magnesita, (carbonato de magnesio) o del hidrato de magnesio obtenido del agua marina. La resistencia en caliente bajo carga es pequeña comparada con la que tienen los ladrillos silícicos y no resisten las bruscas variaciones de temperaturas.
Refractarios neutros.
La cromita es un refractario a base de sesquióxido de cromo (45%Cr203) y tiene un comportamiento neutro o sea que soporta bien las escorias y fundentes ácidos o básicos pero posee muy poca resistencia a la compresión en caliente y a los cambios bruscos de temperatura. Se emplea para reparar los revestimientos de las bóvedas acidas en los hornos eléctricos de arco y en los Martín Siemens, para los lechos de las soleras de los mismos hornos y para las paredes y soleras que han de estar en contactos con escorias o fundentes enérgicos.
Refractarios especiales.
Existen otros materiales cerámicos que se utilizan en aplicaciones refractarias mas bien especiales. Algunos de ellos son el óxidos de relativamente alta pureza, muchos de los cuales pueden producirse con poca porosidad. En este grupo se encuentra la alúmina, sílice, magnesia, oxidó de berilio (BeO). Circona (ZrO2) y mullita (3Al2O32SiO2). Otros refractarios son compuestos de carburos, además de carbono y grafito.
El carbono y el grafito son muy refractarios, pero encuentran limitadas aplicaciones debido a que son susceptibles ala oxidación a temperaturas superiores a 800ºC. Tal como cabria de esperar, estos refractarios especiales son relativamente caros.
Principales Tipos de Desgaste del Concreto Refractario
Choque térmico
Se define como la fractura de un concreto refractario como resultado de un cambio brusco de temperatura. Esta variación repentina da lugar a tensiones superficiales de tracción que llevan a la fractura. Entre los factores que condicionan la resistencia al choque térmico toma gran importancia la porosidad del refractario. Al disminuir la porosidad (aumentar la densidad) la resistencia al choque térmico y las características de aislamiento se reducen, mientras que la resistencia mecánica y la capacidad de carga aumentan.
Expansión
Las fracturas o grietas de concretos refractarios por expansiones no consideradas son frecuentes, para controlarlas se requiere contemplar juntas de construcción (juntas frías) o juntas de expansión. Las juntas de construcción son diseñadas para permitir una fractura del material en paneles de tamaño previamente establecidos. Los paneles adyacentes son vaciados unos contra otro sin quitar los traslapes, usando estos como encofrado de borde para el próximo vaciado.
Abrasión
Concebido como el desgaste de un concreto refractario por métodos mecánicos como fricción, frotación o raspado. Los concretos convencionales sílicoaluminosos y de alta alúmina tienen una moderada resistencia a la abrasión, el flujo de combustibles sólidos no quemados afectan directamente el rendimiento.
Corrosión
Definido como el deterioro de un refractario como consecuencia de un ataque químico. El bagazo de caña usado como combustible es un material fibroso y muy heterogéneo en cuanto a su composición, presenta relativa baja densidad y usualmente alto contenido de humedad. La combustión incompleta del bagazo puede generar reacción de monóxido de carbono con el hierro presente en el refractario, dicho ataque químico normalmente conlleva a un spalling estructural o desprendimiento en capas del refractario.
Principales Causas de Desgaste
Incorrecta Selección del Refractario
La temperatura no es la única variable a analizar para la selección de un refractario, además deben contemplarse: análisis del combustible, frecuencia del proceso, análisis de la carga a procesar, geometría del horno, calidad de combustión, entre otros.
Errores de Instalación
El rendimiento de un refractario se determina por 3 factores: calidad del refractario, correcta instalación y proceso adecuado del horno. Son frecuentes los errores de instalación de los concretos refractarios: exceso de agua, errores de encofrado, anclajes incorrectos, falta de vibrado, inadecuado calentamiento, etc.
Problemas de combustible y/o combustión
El efecto de la calidad del combustible así como las consecuencias de una combustión incompleta. No está demás mencionar que en el caso de un combustible residual de petróleo existe un riesgo similar cuando las impurezas como el dióxido de azufre o el pentóxido de vanadio reaccionan con la matriz del refractario generando eutécticos de menor punto de fusión con la consecuente degradación del refractario.
Secado y calentamiento
El secado es la eliminación del agua física adicional, que se agregó en el mezclado y que no se integró químicamente en el fraguado; debe eliminarse totalmente conservando la temperatura entre 100 y 120°C. El calentamiento se realiza con incrementos de 28°C por hora hasta llegar a la temperatura de eliminación del agua química (700°C) donde se hace una segunda retención y luego se continúa el calentamiento a razón de 28°C por hora hasta llegar a una temperatura aproximada de 1000°C en que la liga hidráulica se transforma en liga cerámica estable e indestructible
Están compuestos por agregados livianos especialmente seleccionados para proporcionar una significativa reducción en la densidad y conductividad térmica, soportando así altas temperaturas de operación. La baja conductividad térmica reduce la cantidad de calor almacenado en las paredes del horno y la que pasa a través de ellas, reduciendo significativamente el consumo de energía. La baja densidad disminuye el tamaño del soporte de la chapa metálica del horno, y provee más aislamiento con un revestimiento mas fino.
Son generalmente utilizados como aislantes de respaldo. Se pueden aplicar como respaldo en la cara de trabajo de ladrillos refractarios, o detrás de hormigones refractarios densos, donde ayudan a reducir la densidad total del revestimiento o para disminuir la temperatura de la cara fría.
Generalmente son comercializados pre-mezclados en seco. Para ser aplicados solamente basta añadirles la cantidad de agua recomendada por el fabricante, y luego ser mezclados para obtener una perfecta homogeneización del producto. Pueden ser vertidos y apisonados, o proyectados con pistolas de aire, formando superficies libres de juntas y llenando prácticamente cualquier intersticio presente.
Los concretos aislantes son ligeros, poseen buena resistencia al choque térmico, baja conductividad térmica y buena resistencia mecánica
Concreto Moctezuma
Concreto Ligero Aislante - Acústico
• Elaborado con inclusores de aire e ingredientes artificiales, que proporciona un peso volumétrico desde 800 hasta 1,200 kg/m3
• Resistencia a compresión de 15 a 150 kg/cm2
• Cumplimiento del grado de calidad a la edad de14 o 28 días
• Se suministra con revenimientos de 10 a 18 cm
• Tamaño máximo de agregado 5 a 10 mm
• La resistencia es directamente proporcional a su peso volumétrico, es decir, un concreto de menor peso volumétrico será un concreto de menor resistencia
Ventajas
• Menor peso unitario que el concreto tradicional (de peso normal).
• Estructuras más ligeras
• Mejora propiedades térmicas, acústicas y eléctricas
• Resistente al fuego
• Bombeable
• Textura superficial similar a la del concreto de peso normal
• Puede ser colocado por lanzado vía húmeda conforme a la norma ACI 506
• Baja la tasa prima de seguros en edificios de acero
Usos
• Muros y faldones para fachadas
• Sistemas de pisos, losas y muros en donde se requiere aislamiento térmico y acústico
• En sistemas de impermeabilización, para dar pendientes a las losas
• Como protección de estructuras de aceros contra el fuego
Tipos de Usos para un Concreto Denso
Blindaje nuclear o contra la radiación
La resistencia del concreto para blindaje depende mucho de la calidad y gradación del agregado, así como de la relación agua/cemento. Una mala adherencia de la pasta al agregado parece impedir el logro de resistencias muy altas para el concreto pesado, pero entre más densa sea la pasta, es mejor, en tanto que la cantidad de pasta sea la adecuada para tener una buena trabajabilidad. Hasta donde se sabe, no se ha logrado una resistencia muy alta (mayor que 12 000 psi) con el concreto pesado. Se cree que con el uso de aditivos químicos modernos, los cuales aumentan la trabajabilidad, al mismo tiempo que reducen la relación agua/cemento, y el uso posible de vapor condensado de sílice como una adición cementosa, se alcanzarían resistencias mucho más altas.
Concreto para contrapesos
El concreto pesado se usa a menudo en la fabricación de contrapesos o sencillamente como un medio para incrementar económicamente el peso muerto de alguna instalación e incluso sin el volumen masivo que ocuparía el concreto con agregado de peso normal. Los agregados que se utilicen para estos fines pueden ser los mismos que los empleados en el concreto para blindaje contra la radiación, excepto en que la exposición del concreto para contrapesos al medio ambiente puede ser incluso más crítica desde un diferente punto de vista. Por tanto, es posible que se requieran estipulaciones adicionales respecto a la calidad del concreto y del agregado.
Dosificación del concreto pesado
Los procedimientos de dosificación para el concreto pesado son muy semejantes a los aplicados para dosificar el concreto de peso normal. Se recomienda que se necesitan más mezclas de prueba para llegar a las cantidades óptimas de agregado grueso y de fino debido a que los agregados más pesados y más ásperos se comportan de una manera un tanto diferente al agregado de peso normal de los concretos de peso normal. Otras recomendaciones, que no se encuentran en los informes de la ACI antes mencionados, son:


1. El mortero se debe dosificar de modo que se logre una densidad tan alta como se pueda; esto puede lograrse si se usa vapor condensado de sílice y un aditivo reductor de la cantidad de agua de alto rango. El vapor condensado de sílice debe contener por lo menos el 85% de bióxido de silicio, una pérdida de ignición del 6% o menos y un área superficial (absorción de nitrógeno) de al menos 15 000 m2/kg.

2. El uso de la inclusión de aire y un contenido mínimo de agua ayudará de manera apreciable en la reducción del sangrado y la separación de diversos tamaños de agregado, así como en el logro de un concreto más homogéneo.
3. Al evaluar las mezclas de prueba, el dosificador debe establecer familias de mezclas de modo que se puedan realizar ajustes con rapidez durante la construcción, causados por la falta de uniformidad en los agregados, como las gradaciones variables y la ruptura.

En esencia, todos los métodos de prueba estipulados para el control y la evaluación del concreto de peso normal son del mismo modo aplicables al concreto pesado. La inspección en el campo debe incluir revenimiento, contenido de aire, densidad, rendimiento y la producción y curado de muestras (cilindros y vigas) para las pruebas de resistencia
En todos los hornos de fabricación, ya sea en las refinerías, industria química, metalurgia, industrias de vidrio y cerámica.
¿Donde podemos usar un Concreto Refractario?
Tipos de concretos densos
Concreto denso convencional preparación:


Un saco de 25 kgs se le mezcla con 3 a 3.6 litros de agua tratando que tanto el material como el agua estén por debajo de los 30 C. Primero se mezcla el material en seco para posteriormente adicionar el mínimo de agua e ir añadiendo conforme lo solicite la mezcla sin exceder el máximo. Se mezcla por un lapso de 3 a 5 minutos, vertir la mezcla usando un vibrador de lápiz ó neumetico. Después de esto cubrir el concreto con los sacos húmedos para permitir su curado y remover la cimbra después de 24 hrs.
Concreto aislante densidad 1300 kgs/m3 preparación:

Un saco de 25 kgs se le mezcla con 12 a 13 litros de agua tratando que tanto el material como el agua estén por debajo de los 30 C. Primero se mezcla el material en seco para posteriormente adicionar el mínimo de agua e ir añadiendo conforme lo solicite la mezcla sin exceder el máximo. Se mezcla por un lapso de 3 a 5 minutos, vertir la mezcla usando un vibrador de lápiz ó neumetico. Después de esto cubrir el concreto con los sacos húmedos para permitir su curado y remover la cimbra después de 24 hrs.
Concreto Denso Convencional
Concreto denso bajo cemento
Concreto denso ultra bajo cemento
Concreto denso no cemento
construccion II
Concretos Refractarios, Densos y Aislantes
Equipo:
Alvarez Quijada Francisco Javier
Aragon Vazquez Marloy Shinai
Valdez Montes Mara Michel
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