Cómo La Temperatura Influye En Una Construcción?

Incidencia de la temperatura en el sector de la construcción El en la arquitectura y en la calidad ambiental. El clima se considera un factor extrínseco a la edificación que influye en ella durante todo el proceso de construcción. La es un factor de gran importancia que afecta directamente a los materiales utilizados en el sector de la construcción, es así que, el comportamiento de los materiales durante el proceso de construcción es relevante pues éste puede llegar a afectar el presupuesto destinado a una obra.

• A diario las construcciones enfrentan riesgos elevados por los daños a causa del cambio climático o por condiciones climáticas extremas que afectan principalmente a materiales como el acero o el hormigón.
• Es por esto que el constructor, al momento de diseñar debe considerar las condiciones climáticas en las que se encuentra el área de trabajo.

El calor o frío, humedad o sequedad, etc., son factores importantes que se consideran durante el diseño y escogimiento de materiales de una edificación. La base de la mayoría de construcciones es el concreto y en varios casos se ve afectado por la temperatura al ver que las condiciones ambientales a las que se realiza la mezcla son diferentes a las condiciones del lugar en el que se va a ejecutar la obra.

• Otro factor que incide en sus características son las condiciones a las que se encuentre el laboratorio en la que se almacenan y ensayan las muestras.
• El a altas temperaturas está influenciado por varios factores, que incluyen la tasa de aumento de la temperatura y el tipo y estabilidad del aditivo.
• Los cambios bruscos de temperatura pueden causar grietas y desprendimientos debido al choque térmico, la expansión de los aditivos también puede producir daños dentro del concreto.

Las altas temperaturas también afectan la resistencia a la compresión del hormigón. En altas temperaturas la pasta de cemento comienza a deshidratarse (pierde el agua de hidratación combinada químicamente), lo que debilita gradualmente la pasta y la unión de pasta y aditivos.

De igual manera, el dependiendo de la temperatura a la que se encuentre presentará anomalías que se reflejan durante el montaje de la edificación, pues por las características del material se puede tener expansión de las estructuras de acero prefabricadas en climas cálidos extremos o contracción del acero estructural en climas fríos.

Es por esta razón que los edificios y carreteras, etc., deben diseñarse para futuras condiciones climáticas en las que se consideren inviernos más duros, aguaceros repentinos y pesados o niveles más altos de agua subterránea para proteger a las edificaciones de daños y asegurar de alguna forma la durabilidad de los materiales de construcción y el nivel de confort de sus habitantes.1.

ALCONPAT, R. (04 de 2013). Obtenido de https://www.ietcc.csic.es/wp-content/uploads/2018/06/39-75-4-PB.pdf 2. Climate Change Adaptation. (07 de 03 de 2019). Obtenido de https://en.klimatilpasning.dk/sectors/buildings/climate-change-impact-on-buildings/ 3. DETEA, (s.f.). Obtenido de http://www.detea.es/como-afecta-el-clima-al-sector-de-la-construccion/ 4.

Richard Morris. (03 de 07 de 2018). Obtenido de https://www.quora.com/How-does-temperature-affect-the-building-materials-during-construction 5. sciencedirect. (2016). Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817309712 : Incidencia de la temperatura en el sector de la construcción

¿Cómo influye la temperatura ambiente y temperatura del concreto?

Influencia de la temperatura ambiental sobre las propiedades de trabajabilidad y microestructurales de morteros y pastas de cemento J.A. Ortiz a, A. Aguado b, J. Roncero c, M.E. Zermeño a a Doctor en Ingeniería, Departamento de Construcción y Estructuras, Universidad Autónoma de Aguascalientes, Av.

Universidad 940, edificio 108, C.P.20100 Aguascalientes, México. b Doctor en Ingeniería, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona, Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), C. Jordi Girona 1-3, modulo C-1, C.P.08034 Barcelona, España. c Doctor en Ciencias Químicas, Technology and Development, BU Admixture Systems Europe, BASF Construction Chemicals España, S.A., Basters, 15 – 08184 Palau – Solità i Plegamans, Barcelona, España.

Resumen En este artículo se presentan procedimientos, resultados y conclusiones sobre un estudio experimental cuyo objetivo es determinar la influencia de las condiciones ambientales en las propiedades de trabajabilidad y microestructurales de morteros y pastas de cemento.

1. Se utilizaron tres condiciones climáticas: referencia, condiciones de verano y condiciones de invierno, en relación a temperatura ambiental y humedad relativa.
2. Se determinó la influencia de la temperatura ambiental en algunas propiedades físicas de los agregados finos y se analizó su efecto sobre la trabajabilidad de morteros.

Asimismo, se estudió la influencia de la temperatura ambiental sobre las propiedades de la pasta de cemento fresca considerando las dosis de aditivo y sobre las propiedades microestructurales de pastas de cemento mediante Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y SEM.

Los resultados obtenidos indican que la trabajabilidad del mortero depende de las propiedades de los agregados, las cuales son influenciables por la temperatura. Los estudios de microestructura indican que las condiciones climáticas extremas influyen en el desarrollo microestructural de pastas de cemento, especialmente en las edades más tempranas.

En función de los resultados obtenidos se propuso una formulación metodológica para optimizar las dosificaciones de cemento en el concreto, obteniendo resultados satisfactorios en relación a ahorros de cemento en períodos estivales, con sus respectivos beneficios económicos y medioambientales.

Palabras clave: temperatura, pasta de cemento, aditivo, mortero, trabajabilidad, agregado, absorción, microestructura, RMN, SEM. Abstract This work presents procedures, results and main conclusions derived from an experimental study aimed at determining the effects of environmental temperature on the workability and microstructural properties of mortars and cement pastes.

In this study, three climatic conditions were used: reference, hot weather and cold weather, as related to temperature and relative humidity. The influence of environmental temperature in some physical properties of fine aggregates was defined and its final effects over the mortar’s workability were analyzed.

• Also, the influence of environmental temperature over the properties of fresh cement pastes considering the admixture dose and over the microstructural properties of cement pastes using NMR and SEM, were studied.
• The results show that mortar workability is a function of the properties of aggregates that in turn are influenced by temperature.

The microstructural studies indicate that extreme environmental conditions have effects on microstructural development of cement pastes, especially at early ages. Based on the above-mentioned results a methodological procedure was proposed in order to optimize the cement dosage in concrete, obtaining satisfactory results regarding cement savings in summer periods, with their associated economical and environmental benefits.

Eywords: temperature, cement paste, admixture, mortar, workability, aggregate, absorption, microstructure, NMR, SEM. Resumo Este artigo apresenta os processos, resultados e as conclusões dum estudo-piloto cujo objetivo é determinar a influência das condições ambientais sobre as propriedades microestruturais e de trabalhabilidade das argamassas e pastas de cimento.

Foram utilizadas três condições climáticas: base, condições de verão e de inverno, em relação à temperatura ambiente e umidade relativa. Foi determinada a influência da temperatura ambiente sobre algumas propriedades físicas dos agregados finos e foi analisado o seu efeito sobre a trabalhabilidade das argamassas.

Também se estudou a influência da temperatura ambiente sobre as propriedades da pasta fresca de cimento – considerando as doses do aditivo – e sobre as propriedades microestruturais de pastas de cimento por RMN e MEV. Os resultados que se obtiveram, indicam que a trabalhabilidade da argamassa depende das propriedades dos agregados, as que são influenciadas pela temperatura.

Estudos de microestrutura sugerem que as condições climáticas extremas influem no desenvolvimento microestrutural das pastas de cimento, sobretudo nas idades mais jovens. Em função dos resultados obtidos, foi sugerida uma concepção metodológica para aperfeiçoar as dosagens do cimento no concreto.

Os resultados foram satisfatórios em relação à poupança de cimento durante o verão, com os correspondentes benefícios econômicos e ambientais. Palavras-chave: temperatura, pasta de cimento, aditivo, argamassa, trabalhabilidade, agregado, absorção, microestrutura, RMN, MEV.1. Introducción Existe una gran variedad de problemas en relación a la producción de concreto premezclado en climas cálidos, los cuales surgen como resultado de una alta temperatura en el propio concreto y también, del incremento en la tasa de evaporación del agua de mezclado.

Estos problemas tienen lugar durante las fases de mezclado, colocación y curado del concreto. Una alta temperatura ambiental ocasiona un aumento en la temperatura del concreto fresco debido al incremento en la temperatura de sus propios constituyentes.

Asimismo, lo anterior ocasiona también que el concreto tenga una mayor demanda de agua, lo cual tiene como resultado una mayor velocidad de pérdida de revenimiento y una aceleración del proceso de hidratación, lo que reduce los tiempos de fraguado y desde el punto de vista mecánico, reduce la resistencia,

Además, debido a que los agregados son el material con mayor proporción en el concreto, tanto en volumen como en masa, un aumento en la temperatura de éstos produce un gran aumento en la temperatura del concreto fresco, Por otro lado, cabe hacer mención que existen algunos métodos para minimizar los efectos adversos de la climatología sobre las propiedades del concreto fabricado en climas cálidos, entre los cuales podemos mencionar los siguientes: reducción del contenido de cemento; sustitución parcial del cemento por puzolana; utilización de cemento de bajo calor de hidratación; control de la finura y forma de las partículas del cemento; mejora de las propiedades de los agregados; control térmico de los agregados (crear sombras en los acopios y rociarlos con agua fría); utilizar agua helada o incorporar hielo triturado en el concreto; enfriar el concreto fresco con nitrógeno líquido, etc.

Sin embargo, estas estrategias generalmente encarecen los costos de producción del concreto, y su practicidad también está limitada a la disponibilidad de materias primas e infraestructura, según las condiciones regionales de cada planta de producción de concreto. Con base en la problemática expuesta anteriormente, se realizó un estudio de tipo experimental, cuyo objetivo general era identificar la influencia que cada componente tiene sobre el efecto final de la temperatura en la trabajabilidad y resistencia a compresión del concreto; asimismo, optimizar el concreto en climas cálidos y al mismo tiempo, proponer algunas medidas de actuación a nivel industrial para minimizar los efectos adversos en plantas de producción de concreto premezclado, interviniendo sobre la dosificación de cemento en el concreto y sobre las propiedades físicas de los agregados,

En este sentido, algunos de los resultados mostrados en este artículo han sido ya aplicados en condiciones reales de producción de concreto premezclado, obteniendo resultados satisfactorios en relación a considerables ahorros en el consumo de cemento en períodos estivales, con sus respectivos beneficios medioambientales,

El objetivo de este artículo es mostrar los procedimientos metodológicos y los resultados obtenidos de algunas de las fases experimentales de esta investigación. Asimismo, se presenta una discusión y las conclusiones generadas al respecto.2. Metodología experimental 2.1 Variables estudiadas. Las variables estudiadas correspondientes a las fases experimentales desarrolladas en este proyecto de investigación y mostradas en este artículo son las siguientes: 2.1.1 Estudios con agregados: • Ensayos de absorción.

• Ensayos de contenido de humedad de arenas.2.1.2 Estudios de trabajabilidad en morteros (consistencia).2.1.3 Estudios sobre pastas de cemento con aditivo polifuncional.2.1.4 Estudios microestructurales de pastas de cemento. Dichas variables fueron seleccionadas con el objeto de determinar la influencia de diferentes condiciones ambientales sobre el comportamiento de agregados, morteros y pastas de cemento, específicamente en relación a la trabajabilidad y la microestructura.

Las siguientes secciones describen la metodología utilizada para cada estudio.2.2 Condiciones climáticas y simulación. Las variables estudiadas estuvieron sujetas a diferentes condiciones climáticas, tales como temperatura y humedad relativa. Estas condiciones climáticas fueron mantenidas constantes, bajo tres tipos de clima: referencia (temperatura de 20° C), verano (temperatura de 38° C) e invierno (temperatura de 6° C); para todos los casos, la humedad relativa fue siempre del 60% constante.

Con el objeto de simular estas condiciones climáticas, se construyó una cámara climática en la cual pudieran ser programadas tanto la temperatura como la humedad relativa en función del tiempo. Antes de realizar cualquier ensayo, todos los materiales (cemento, agregados, aditivos y agua) e instrumental fueron colocados en dicha cámara al menos 72 horas antes de comenzar la prueba o el ensaye.2.3 Materiales.

1. Para la realización de las campañas experimentales se utilizó cemento Portland CEM I 42.5 R ; 42.5 significa la resistencia a compresión que alcanza en MPa y “R” que dicha resistencia es alcanzada en 7 días.
2. El aditivo químico empleado corresponde a un aditivo polifuncional en base a sulfonatos surfactantes.

Los agregados finos (arena) eran de origen calizo y triturados, los cuales son normalmente utilizados para la fabricación comercial de concretos y morteros. Las clasificaciones según el tamaño de las partículas de estas arenas son de 0-5 mm y 0-2 mm, con módulos de finura de 3.47 y 2.99, respectivamente.2.4 Estudios con agregados.2.4.1 Ensayos de absorción.

En la fabricación de mortero o concreto, la velocidad de absorción afecta directamente a la trabajabilidad, cuando los agregados se encuentran en estado seco. El objetivo de estos ensayos es el de analizar la influencia de la temperatura en la velocidad de absorción de los agregados. Para lo anterior, se determinó el coeficiente de absorción bajo dos tiempos de saturación: 30 minutos y 24 horas, para cada una de las tres condiciones climáticas estudiadas.

La metodología empleada es la establecida en la ASTM Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate (ASTM C128).2.4.1.1 Ensayos de contenido de humedad de arenas. Es bien sabido que el contenido de humedad de los agregados puede modificar la trabajabilidad y la uniformidad del concreto, y por lo tanto, afectar sus propiedades en estado endurecido,

El objetivo de los ensayos de contenido de humedad es el de determinar el comportamiento de los agregados bajo diferentes niveles de contenido de humedad, partiendo desde un estado seco (DS) hasta un estado cuyo contenido de humedad sea equivalente al de saturado con superficie seca (SSD), bajo diferentes condiciones de temperatura.

En los ensayos, el agua fue añadida a los agregados progresivamente y el contenido de humedad era medido en cada intervalo. Para ir dando humedad al material se utilizó un atomizador de agua tipo casero, controlando aproximadamente la cantidad de agua mediante el número de pulsaciones del gatillo.

1. Posteriormente, se determinaba el contenido de humedad de la arena de acuerdo a la ASTM Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying (C566-97), utilizando un horno de microondas.
2. El procedimiento continuó hasta que la última lectura de contenido de humedad fuera aproximadamente igual al coeficiente de absorción de la arena.

Los siguientes ensayos, se incluyen como parte de los ensayos de contenido de humedad de los agregados, y su metodología se explica a continuación: • Penetración de la aguja de Vicat. (φ = 10 mm, m = 300 g). Este ensayo consiste en medir la capacidad de la arena de ser penetrada por una aguja de Vicat de 10 mm de diámetro y con una masa de 300 gramos.

Para esto se utilizó el aparato de Vicat descrito en la norma ASTM Test Method for Normal Consistency of Hydraulic Cement (C187-98). El procedimiento consistió en llenar el recipiente en dos capas de arena sin ejercer compactación alguna, posteriormente se enrasaba y se colocaba la aguja por encima de la superficie de la arena, es decir, casi al ras de ésta; luego se dejaba caer y se medía la penetración de la aguja desde la parte superior del recipiente: este procedimiento se repetía cuatro veces para cada contenido de humedad.

Este ensayo brinda una aproximación de la “trabajabilidad” de la arena en función de su contenido de humedad y temperatura. • Densidad compactada. El objetivo de este ensayo es el de conocer el efecto de la temperatura y el contenido de humedad de la arena en el nivel de compactación de la misma bajo vibración dinámica.

El recipiente utilizado era cilíndrico de 5 litros de capacidad volumétrica (diámetro =188.1 mm y altura =180.0 mm) sin perforaciones en la parte inferior. El procedimiento experimental era llenar el molde progresivamente con un cucharón metálico teniendo cuidado de no ejercer compactación alguna sobre el material previamente vertido.

Una vez llenado el molde se enrasaba con una regla metálica, también sin ejercer compactación sobre el material y posteriormente se colocaba sobre la mesa de vibración por 15 segundos. Posteriormente al vibrado, se medían los asentamientos en 9 puntos, incluyendo el centro y se obtenía la media de los asentamientos; con estos datos se calculaba la densidad compactada.

El término densidad compactada se refiere a la relación entre la masa de arena y el volumen real de arena (sin vacíos).2.5 Estudios de trabajabilidad en morteros (consistencia). Con el objeto de determinar la influencia de la humedad y temperatura de la arena en la trabajabilidad del mortero, se fabricaron varios morteros con cemento Portland y arena caliza triturada de tamaño de partículas 0-5 mm.

Las proporciones utilizadas son las correspondientes a las especificadas en la “European Standard (EN196-1): Methods for Testing Cement. Determination of strength”, y se muestran en la Tabla 1, La relación agua/cemento se mantuvo constante siempre en 0.5, es decir antes de elaborar cada mortero se determinaba el contenido de humedad real de la arena y se realizaba un ajuste en la cantidad de agua por peso. Por lo anterior siempre se contaba con la misma cantidad de agua, pudiendo estar libremente o contenida en los agregados (superficialmente o parcialmente absorbida por éstos).

• Por otro lado, con el objetivo de determinar el efecto de la secuencia de adición de materiales en la trabajabilidad del mortero, la secuencia estandarizada especificada en la norma antes citada fue modificada en este caso.
• Dicha modificación consistió en agregar parte del agua junto con la arena en el inicio del proceso de mezclado y el resto del agua casi al final del proceso de mezclado, después de haber añadido el cemento.

Este método de mezclado fue solamente modificado para el caso de la arena en estado seco (DS); a este método de mezclado se le llamó Método 2. Inmediatamente después de haber mezclado el mortero, se determinó su consistencia en la mesa de sacudidas, de acuerdo a la norma ASTM Test Method for Flow of Hydraulic Cement Mortar (ASTM C1437).

El ensayo de consistencia del mortero en estado fresco solamente se realizó para la arena 0-5 mm, debido a que en este ensayo se intentaba determinar el efecto de la secuencia de adición de materiales en la trabajabilidad del mortero, manteniendo constante la relación agua/cemento. En este sentido, se consideró que la realización de este ensayo con cualquiera de las arenas daría como resultado las mismas tendencias aproximadamente, en relación a la influencia de la secuencia de incorporación de materiales durante el mezclado del mortero.2.6 Estudios sobre pastas de cemento con aditivo polifuncional.

El principal objetivo de esta serie de ensayos consistió en evaluar la influencia de la temperatura sobre la fluidez, punto de saturación y pérdida de fluidez con el tiempo de la pasta de cemento, así como su influencia sobre la demanda de agua del cemento.

1. La composición de las pastas corresponde a la que tendrá en el concreto suponiendo que los agregados se encuentran en la condición de saturados con superficie seca (SSD).
2. Los ensayos se realizaron en pastas de cemento con diferentes dosis de aditivo polifuncional (ap/c) a las tres temperaturas estudiadas.

La relación agua/cemento de las pastas de cemento es igual a 0.56 y la dosis de aditivo con respecto al peso de cemento (ap/c) corresponde a 0.28% (las relaciones correspondientes a los concretos fabricados en fases experimentales anteriores), expresada como residuo seco del aditivo (considerando el producto tal y como es suministrado esta dosis corresponde a 0.70%).

1. En las pastas de cemento, el agua contenida en el aditivo polifuncional es considerada como parte de la relación agua/cemento y, por tanto, descontada del agua total añadida.2.6.1 Fabricación de las pastas de cemento.
2. Las pastas se han preparado en una mezcladora de tipo Hobart de 5 litros de capacidad empleando dos velocidades, una rápida (84 rpm) y otra lenta (60 rpm).

La velocidad rápida está limitada por la pérdida de material debido a la alta fluidez de las pastas. La secuencia de mezclado empleada, excepto para la determinación de la demanda de agua, fue la siguiente: el cemento y el 80% del agua (correspondiente a una relación agua/cemento de 0.40) se mezclan durante 1 minuto a velocidad baja.

1. A continuación, se añade el aditivo polifuncional junto con el resto de agua (correspondiente a una relación agua/cemento de 0.10) y se mezclan durante 30 segundos a velocidad baja y 90 segundos más a velocidad alta.
2. La secuencia de mezclado de las pastas preparadas para determinar la demanda de agua es la indicada en la normativa correspondiente (EN 196-3) con una ligera modificación para considerar las pastas con aditivo polifuncional.

La secuencia de mezclado empleada es la siguiente: se mezclan 500 g de cemento, agua y aditivo polifuncional durante 90 segundos, parando 15 segundos para limpiar las paredes de la mezcladora y volviendo a mezclar durante 90 segundos más, todo ello a velocidad baja.2.6.2 Fluidez, punto de saturación y pérdida de fluidez.

El ensayo del cono de Marsh es un procedimiento rápido y sencillo para evaluar la fluidez de pastas de cemento y para determinar la dosis de saturación de plastificantes y superplastificantes, así como la compatibilidad entre el cemento y el aditivo, También permite evaluar la pérdida de fluidez con el tiempo.

Este ensayo es similar al descrito en la norma ASTM C939-87 para la verificación de la fluidez de morteros. La evolución del tiempo de fluidez del cono de Marsh se determinó cada 15 minutos durante un periodo de 2 horas después del mezclado. El mezclado del material se detenía después de cada medida conservando la pasta dentro de la mezcladora cubierta con plástico y se procedía a mezclar la pasta a velocidad baja 1 minuto antes de cada medida.2.6.3 Demanda de agua.

La demanda de agua del cemento se considera como la relación agua/cemento necesaria para obtener una pasta de cemento de una determinada consistencia, denominada consistencia normal. Para su determinación se ha seguido el procedimiento descrito en la EN 196-3, en el apartado “Ensayo de Consistencia Normal”.

Para ello se emplea el aparato de Vicat equipado con una sonda con un diámetro de 10 mm y se fabrican pastas de cemento con diferente relación agua/cemento. La relación agua/cemento correspondiente a una penetración de la sonda de 34 mm, es decir consistencia normal, es considerada como la demanda de agua.

A cada temperatura, se fabricaron pastas con diferente relación agua/cemento para cada dosis de aditivo químico estudiada hasta obtener una pasta con consistencia normal. Para determinar la demanda de agua en presencia de aditivo se realizó una modificación del procedimiento descrito en la normativa incorporando el aditivo químico junto con el agua de mezclado.2.7 Estudios microestructurales de pastas de cemento.

En esta sección se describe la metodología seguida para la realización de los ensayos de caracterización microestructural de pastas de cemento, asimismo se muestran y analizan los diferentes resultados obtenidos. Los ensayos realizados a las pastas de cemento se han hecho con el fin de caracterizar las propiedades microestructurales a diferentes temperaturas, con el objeto de determinar el nivel de formación de CSH, principal producto de hidratación responsable del desarrollo de resistencia en el cemento (mortero, concreto),

Lo anterior, comparando pastas de cemento fabricadas en condiciones extremas con una pasta preparada en condiciones de referencia. Para el análisis mediante Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de pastas de cemento se tomaron muestras en el momento de desmoldeo a 7 y 28 días, mientras que para el análisis con SEM las muestras se obtuvieron a los 7 y 28 días.2.7.1 Resonancia Magnética Nuclear (RMN).

La espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de 29Si se emplea para caracterizar el estado de polimerización de los silicatos en la pasta de cemento. En este caso se emplea la técnica MAS (magic angle spinning) específica para materiales sólidos,

Los espectros 29 Si MAS RMN de las pastas de cemento, se realizaron con un Espectrómetro Bruker AMX-300 MHz de alta resolución con rotores de circonio girando a 3990 Hz, con pulsos de 4 μs y 3 segundos de repetición entre barridos. Como material de referencia se empleó tetrametilsilano (TMS), de manera que los desplazamientos químicos fueron determinados con respecto al mismo.2.7.2 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM).

La Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) es una técnica de caracterización ampliamente empleada para obtener imágenes topográficas de la superficie de un material sólido. En esta técnica, un haz de electrones se acelera hasta obtener una longitud de onda similar a la distancia interatómica y se hace incidir sobre la superficie de la muestra difractándose.

1. Un sistema de detección capta los electrones difractados y los transforma en una imagen monocromática que puede ser fotografiada o digitalizada.
2. La pasta de cemento endurecida es un sistema complejo con un alto grado de heterogeneidad formado por fases sólidas y poros y la técnica SEM permite observar su microestructura, así como la morfología de las diferentes fases anhidras e hidratadas.

Para la observación de muestras mediante SEM es necesario exponer la muestra al vacío (aproximadamente 10 -7 mm Hg). Para la caracterización de las pastas de cemento se ha empleado un microscopio electrónico Hitachi S-2300 con una resolución de 4.5 nm.

• Se empleó un voltaje de aceleración de 15 kV.
• Las muestras consisten en pequeños fragmentos (0.2 cm 3 aproximadamente) de pasta de cemento que fueron recubiertas con oro.
• La observación se hizo sobre superficies de fractura.3.
• Resultados y análisis 3.1 Estudios con agregados.3.1.1 Ensayos de absorción.

La Figura 1, muestra los resultados obtenidos de los coeficientes de absorción para los tiempos de saturación de 30 minutos y 24 horas en función de la temperatura, para ambas arenas. La magnitud de los coeficientes de absorción es mayor para la arena fina debido a su mayor superficie específica. En general, los resultados muestran que a mayor temperatura los coeficientes de absorción son también mayores. La diferencia entre los valores de los coeficientes de absorción a tiempos de saturación de 30 minutos y de 24 horas se reducen en función del incremento de la temperatura; de hecho estas diferencias casi son nulas en la máxima temperatura estudiada.

Este hecho tiene consecuencias muy significativas en relación a la trabajabilidad en climas cálidos, ya que a temperaturas mayores los agregados absorberán más agua en menos tiempo, debido a una más rápida pérdida de trabajabilidad y a tiempos de fraguado menores. Desde un punto de vista práctico, estos resultados reflejan el ya bien conocido fenómeno de pérdida de trabajabilidad del concreto en períodos estivales, ya que el agua de mezclado es rápidamente absorbida por los agregados durante el proceso de mezclado.3.1.2 Ensayos de contenido de humedad de arenas.

En las Figuras 2 y 3 se muestra la evolución del contenido de humedad de las arenas 0-5 y 0-2 mm respectivamente, en función del número de pulsaciones del gatillo del atomizador de agua tipo casero utilizado para proporcionar humedad a las arenas. 3.1.2.1 Penetración de la aguja de Vicat. (Φ = 10 mm, m = 300 g) Los resultados correspondientes a la penetración de la aguja de Vicat en las arenas de 0-5 mm y 0-2 mm se presentan en las Figuras 4 y 5, respectivamente. Asimismo, se presenta un análisis de regresión lineal, en el cual se incluyen las ecuaciones de las rectas y los coeficientes de correlación. Puede verse que la tendencia de penetración de la sonda en función del contenido de humedad es creciente y lineal, debido al efecto lubricante de la humedad de la arena que hace que la aguja penetre con mayor facilidad. En cuanto a la influencia de la temperatura, puede verse también que las arenas ensayadas bajo condiciones de referencia permiten una penetración mayor, seguidas por las de verano y, por último, por las de invierno.

• Este comportamiento se debe a cambios en la textura superficial de los agregados, en los cuales se reduce el efecto de “engranaje”, debido al contenido de humedad presente.3.1.2.2 Densidad compactada.
• Los resultados obtenidos en los ensayos de densidad compactada para las arenas de 0-5 mm y 0-2 mm se muestran en las Figuras 6 y 7 respectivamente.

Asimismo, se incluye el análisis de regresión lineal en cada caso. Las tendencias mostradas por las arenas en cuanto a la densidad compactada mecánicamente en función del contenido de humedad son, en ambos casos, decrecientes y en relación a la influencia de la temperatura, tienen el mismo comportamiento en general observado en ensayos anteriores.

Por otro lado, el hecho de que la densidad disminuya con el incremento del contenido de humedad puede ser debido a que cuando el agua se adiciona a la arena se produce un efecto local de densificación o agrupación de las partículas granulares, lo cual resulta en una mayor porosidad y por lo tanto en una densidad menor.

Las variables principales en el grado de compactación de la arena son la distribución de tamaño de partículas, la superficie específica, el contenido de humedad, la textura y forma de las partículas y la temperatura, debido a que estos factores reducen la fricción interna entre las partículas y consiguen un mejor acomodamiento de estas bajo vibración.3.2 Estudios de trabajabilidad en morteros.

(Consistencia). Los resultados obtenidos del ensayo de consistencia de morteros se muestran en la Figura 8, En esta gráfica, se han trazado mediante líneas los puntos correspondientes al diámetro medio del mortero obtenido en la mesa de sacudidas para cada contenido de humedad y para las diferentes condiciones climáticas para el Método 1.

Los resultados correspondientes al Método 2 se muestran como puntos y se indican con flechas. Puede verse que el comportamiento del mortero en condiciones de referencia y verano es similar, ya que las mejores consistencias fueron obtenidas bajo condiciones de humedad equivalentes a la absorción (SSD), pasando a través del estado seco (DS) y los peores resultados, fueron obtenidos con contenidos de humedad intermedios; esta tendencia no es seguida por el mortero de invierno.

• El hecho de tener las mejores trabajabilidades cuando el contenido de humedad es mayor que la capacidad de absorción de los agregados puede tener la siguiente explicación.
• A pesar de que en estado seco (DS), la cantidad de agua de mezclado es mayor, una porción de esta agua es absorbida rápidamente por los agregados, mientras que en estados cercanos al de saturación y superficie seca (SSD), el agua libre no es absorbida y actúa como “lubricante”, ocasionando finalmente una mejor consistencia.

Las peores trabajabilidades en condiciones de verano y referencia son obtenidas en niveles de humedad intermedios debido al hecho de que una porción del agua de mezclado es absorbida por los agregados y la otra parte no es suficiente como para dar una trabajabilidad adecuada.

Es bien sabido que la cantidad de agua requerida para producir una cierta consistencia es siempre mayor con el aumento en la temperatura de los agregados. A altas temperaturas, generalmente la evaporación de cierta cantidad del agua de mezclado se observa durante las fases de colocación del concreto.

Además, analizando los resultados obtenidos de consistencia aplicando el Método 2 de mezclado, puede verse una mejora muy efectiva en los niveles de trabajabilidad. La explicación de esta mejoría puede residir en el hecho de que cuando se vierte una porción del agua de amasado a la arena en el proceso de fabricación, las partículas de cemento tienden a dispersarse uniformemente y evitar así, floculaciones masivas de cemento con arena húmeda, además, esto proporciona más agua libre al mortero y se reduce la fricción entre partículas, incrementando así el efecto de lubricación; este efecto también fue observado por Buenfeld y Okundi en,

Para el caso de las condiciones de invierno, las mejoras obtenidas aplicando este segundo método de mezclado, se deben al efecto de absorción, debido a que bajo esta situación la absorción es menor y más lenta, por lo que los agregados absorben menos agua libre en comparación a cuando se trabaja bajo condiciones de verano.

Cabe mencionar que en esta investigación se realizaron este tipo de ensayos únicamente con agregados de un solo tipo (calizos triturados), sin embargo sería interesante en términos experimentales realizar estos mismos ensayos con diferentes tipos de agregados, con el objeto de determinar la influencia de las propiedades físicas y microestructurales de los mismos (composición mineralógica, tamaño, forma, textura superficial, graduación, contenido de vacíos, adherencia, empaquetamiento, contenido de humedad, etc.) en las propiedades reológico-mecánicas de morteros y concretos.3.3 Estudios sobre pastas de cemento con aditivo polifuncional.3.3.1 Fluidez, punto de saturación y pérdida de fluidez.

La Figura 9 muestra las curvas de fluidez obtenidas en el cono de Marsh a las tres temperaturas estudiadas. La gráfica muestra los resultados obtenidos en pastas de cemento fabricadas con diferentes dosis de aditivo polifuncional abarcando un rango que incluye desde la pasta sin aditivo hasta una dosificación mayor que la empleada normalmente en el concreto.

La figura muestra la dosis de aditivo con respecto al peso de cemento como residuo seco y, también, considerando el peso total de aditivo tal y como es suministrado. El punto de saturación del aditivo polifuncional se define mediante las curvas de fluidez mostradas en la figura anterior como la dosis de aditivo a partir de la cual el tiempo de fluidez del cono de Marsh no varía de forma significativa. Se observa que el punto de saturación obtenido en las pastas de cemento corresponde a una dosis de aditivo de 0.08%, notablemente inferior a la empleada en el concreto (0.28%).

Otro aspecto interesante, radica en que el punto de saturación no depende de la temperatura, como muestra dicha figura. Se observa además, que la fluidez inicial de las pastas no está influenciada significativamente por la temperatura, ya que los valores del tiempo de fluidez obtenidos en el cono de Marsh oscilan en un rango bastante limitado.

La pérdida de fluidez con el tiempo se determinó para las tres temperaturas estudiadas en pastas de cemento sin aditivo polifuncional y con dosis de aditivo correspondientes al punto de saturación determinado en la sección anterior (ap/c=0.08%) y a la empleada en el concreto (ap/c=0.28%). Se observa que las pastas con aditivo polifuncional no experimentan una pérdida de fluidez significativa durante un periodo de dos horas independientemente de la dosis empleada. Sin embargo, la figura muestra comportamientos significativamente diferentes en las pastas sin aditivo, especialmente a 6 y a 38º C.

En este sentido, a 38º C se observa una significativa pérdida de fluidez de la pasta que se manifiesta por un paulatino incremento del tiempo de fluidez del cono de Marsh. Por otro lado, a 6º C, la pasta de cemento sin aditivo experimenta una importante disminución de fluidez durante los primeros 15 minutos y, a continuación, una paulatina recuperación de la fluidez con el tiempo.3.3.2 Demanda de agua,

La Figura 11 muestra la demanda de agua a las tres temperaturas estudiadas, de pastas de cemento sin aditivo y con dosis de aditivo polifuncional correspondientes al punto de saturación en pasta (ap/c=0.08%) y a la empleada en el concreto (ap/c=0.28%). Los resultados muestran que la temperatura influye de forma significativa en la demanda de agua del cemento, así como la presencia y dosis de aditivo polifuncional. En este sentido, la menor demanda de agua de la pasta de cemento sin aditivo químico se obtiene a 20º C, siendo ligeramente superior a 6º C.

Por otro lado, a 38º C, la demanda de agua del cemento es significativamente superior a los valores obtenidos a las otras dos temperaturas. Los resultados en las pastas de cemento con aditivo polifuncional muestran que la demanda de agua aumenta al aumentar la temperatura y, además, este aumento es mucho más significativo al pasar de 20 a 38º C que al aumentar la temperatura desde 6 a 20º C.

Por otro lado, a 6 y 20º C, la incorporación de aditivo polifuncional en las pastas de cemento conduce a una ligera disminución de la demanda de agua; es decir, dichas pastas requieren menor cantidad de agua para alcanzar consistencia normal, como cabe esperar.

Sin embargo, a 38º C la incorporación de aditivo químico conduce a un ligero incremento de la demanda de agua para obtener la consistencia normal.3.4 Estudios microestructurales de pastas de cemento. Estos ensayos fueron realizados para conocer si los efectos de pérdida de trabajabilidad y resistencia de los morteros o concretos fabricados bajo condiciones de altas temperaturas ambientales son debidos solamente a una mayor absorción por los agregados o a un efecto local que ocasiona la temperatura (en una escala microestructural) en el grado de cristalización o polimerización de los productos de hidratación del cemento y de la interfase pasta-agregado,3.4.1 Resonancia Magnética Nuclear (RMN).

Los espectros de las pastas estudiadas se muestran en la Figura 12, Las concentraciones relativas de las unidades Q n están directamente relacionadas con el área bajo la curva del pico correspondiente en el espectro. En la figura anterior, se puede observar que la hidratación y, consecuentemente, la formación de Silicato Cálcico Hidratado (CSH) dependen significativamente del ciclo de temperatura al que ha sido sometida la pasta, especialmente a las edades más tempranas.

La técnica de RMN permite la cuantificación de las señales Q n mediante la integración de los correspondientes picos. En este caso, como los tres picos obtenidos en el espectro se solapan, se puede emplear un método semi-cuantitativo para comparar los espectros de las diferentes pastas. Para ello se determina el área relativa debida a la formación de CSH (área de los picos Q 1 y Q 2 ) con respecto al área del pico correspondiente a los silicatos anhidros (Q 0 ), denominada A CSH /A 0,

Los resultados de este proceso de integración se muestran en la Tabla 2, Puede observarse en la tabla anterior que a la edad de 48 horas, la cantidad de CSH formado en la pasta sometida a condiciones de invierno es significativamente menor que la que se obtiene en la pasta de referencia y la pasta sometida al ciclo de verano, siendo mayor en este último caso.

Sin embargo, en la pasta sometida a condiciones de verano la cantidad de CSH formado se mantiene aproximadamente constante entre 48 horas y 7 días, indicando una inhibición de los procesos de hidratación. Esto no ocurre en la pasta de referencia y la sometida a condiciones de invierno donde la cantidad de CSH aumenta, especialmente en la pasta sometida a condiciones de invierno.

A partir de 7 días, las tres pastas evolucionan de forma similar, aunque la pasta sometida a ciclo de invierno muestra una velocidad de formación de CSH mayor que las otras dos pastas estudiadas. Por otro lado, a la edad de 48 horas, el espectro de 29 Si RMN de la pasta sometida a condiciones de verano muestra una señal Q 2 más evidente que la pasta de referencia indicando que la temperatura favorece la formación de cadenas formadas por más de dos iones silicato.

Sin embargo, a esta edad, el CSH formado en la pasta de referencia está compuesto fundamentalmente por dímeros. Esto indica que la temperatura, además de influir en la cantidad de CSH formado a edades tempranas, también afecta a su morfología.3.4.2 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Se muestran a continuación algunas de las fotografías tomadas con el microscopio electrónico sobre las pastas de cemento estudiadas.3.4.2.1 Pasta de referencia.

La Foto.1 muestra la pasta de referencia a la edad de 48 horas, en la cual puede notarse una microestructura caracterizada por el desarrollo de CSH recubriendo las originales partículas de cemento. A la edad de 7 días, se observa en la Foto.2 el extensivo crecimiento de CSH recubriendo los granos originales de cemento que ya no pueden distinguirse. La pasta de referencia a la edad de 28 días muestra un aspecto muy similar a la de la edad de 7 días con una microestructura muy homogénea como se puede ver en la Foto.3, 3.4.2.2 Pasta de verano. La pasta de cemento sometida a condiciones extremas de verano muestra, a la edad de 48 horas, una gran integridad debido a la extensiva formación de CSH recubriendo las originales partículas anhidras de cemento como muestra la Foto.4, Destaca en la pasta sometida a condiciones de verano a la edad de 7 días, la formación de numerosos cristales en forma de placas entrecruzadas formando un ángulo entre sí de 60º, como lo muestra la Foto.5, La pasta de cemento sometida a condiciones de verano muestra a la edad de 28 días, un crecimiento extensivo de CSH, como puede verse en la Foto.6, 3.4.2.3 Pasta de invierno. Como se puede observar en la Foto.7, la pasta de cemento sometida a condiciones de invierno muestra a la edad de 48 horas, una microestructura caracterizada por una baja cohesión entre las partículas parcialmente anhidras del cemento debido a la escasa formación de CSH. A la edad de 7 días se observa el desarrollo del CSH recubriendo los originales granos de cemento y una gran cantidad de cristales prismáticos así como cristales de etringita distribuidos por la zona de fractura observada a través de SEM, como lo muestra la Foto.8, A la edad de 28 días, la pasta muestra una microestructura caracterizada por la formación de CSH con un aspecto muy denso y compacto, como se puede observar en la Foto.9, 4. Discusión En función de los resultados obtenidos y comportamientos observados en los ensayos experimentales, podemos decir que la trabajabilidad del mortero depende de las propiedades de los agregados, y que éstas a su vez son influenciables en cierta medida por la temperatura.

La trabajabilidad de los morteros fabricados bajo condiciones de referencia fue mejor, debido a la posición intermedia de la arena entre dos condiciones desfavorables (verano e invierno), térmicamente hablando. En verano esta condición desfavorable es causada por una elevada velocidad de absorción de los agregados y en invierno por una fricción mayor de la arena a más bajas temperaturas.

Las curvas de fluidez obtenidas con el cono de Marsh muestran que la fluidez inicial de las pastas no depende de forma significativa de la temperatura, lo cual corresponde en cierta medida con lo visto en estudios similares hechos por Fernández y Casanova,

Este aspecto debe entenderse en el contexto de unas pastas altamente fluidas en las que, tanto la temperatura como la incorporación del aditivo polifuncional no permiten obtener una variación significativa del tiempo de fluidez. Otro aspecto a destacar es que el punto de saturación en el concreto puede diferir notablemente del obtenido en pasta de cemento por diversos motivos entre los que cabe destacar, un mezclado más enérgico en el concreto debido al tipo de mezcladora industrial y la acción de los agregados durante el mezclado, y la presencia de agregados con un elevado coeficiente de absorción.

Los resultados del estudio de la pérdida de fluidez de las pastas con el tiempo muestran tendencias interesantes. Se observa que, así como la incorporación de aditivo químico no afecta significativamente a la fluidez inicial de las pastas, su presencia es absolutamente fundamental para obtener un buen mantenimiento de la fluidez durante un periodo de dos horas en las tres temperaturas estudiadas.

Además, la pasta de cemento sin aditivo muestra una importante pérdida de fluidez con el tiempo a temperaturas elevadas, efecto que no se observa en las pastas con aditivo polifuncional. Esta observación vuelve a confirmar la necesidad de incorporar aditivo químico con el objetivo de obtener un correcto mantenimiento de la fluidez durante las dos primeras horas.

La demanda de agua de la pasta de cemento sin aditivo polifuncional muestra un comportamiento diferente al de las pastas con aditivo. En este sentido, las pastas con aditivo químico requieren una mayor cantidad de agua para mantener la consistencia normal al aumentar la temperatura, es decir, su demanda de agua aumenta con la temperatura.

Los resultados obtenidos analizando las pastas de cemento mediante SEM indican, a la edad de 48 horas, un mayor desarrollo microestructural en la pasta de referencia y en la pasta sometida a condiciones de verano. En estos casos la formación de gel CSH recubriendo las originales partículas de cemento es evidente.

Sin embargo, en la pasta sometida a condiciones de invierno se pueden distinguir claramente los granos anhidros de cemento escasamente unidos entre sí. A la edad de 7 días, las tres pastas estudiadas muestran una microestructura caracterizada por un evidente desarrollo de CSH que recubre las originales partículas de cemento.

Sobre la superficie de fractura de cada pasta se observan diferentes fases cristalinas cuya naturaleza, morfología y tamaño dependen significativamente de las condiciones de curado. A la edad de 28 días, las diferencias entre las tres pastas estudiadas son poco significativas, de acuerdo con los resultados obtenidos mediante RMN, y radican principalmente en el tipo de fases cristalinas observadas sobre la superficie de fractura formada por un extensivo crecimiento de CSH.

En resumen, los estudios realizados mediante RMN y SEM en pastas de cemento sometidas a diferentes condiciones climáticas ponen de manifiesto ciertas diferencias en la cantidad y morfología del gel amorfo CSH, principal producto de hidratación responsable del desarrollo de resistencias, especialmente hasta la edad de 7 días.

1. Sin embargo, a la edad de 28 días estas diferencias son menos significativas.
2. Por otro lado, en las tres edades estudiadas (48 horas, 7 y 28 días), las diferencias más apreciables entre las tres pastas tienen lugar en la formación de las diferentes fases cristalinas.
3. Estas fases, aunque no contribuyen de forma significativa al desarrollo de resistencias en la pasta de cemento, ponen de manifiesto la existencia de diferentes procesos de cristalización y la influencia de la temperatura en las reacciones de hidratación del cemento.5.

Aplicaciones industriales Es preciso mencionar que este estudio estuvo enfocado desde el principio a desarrollar aplicaciones industriales para optimizar las sobredosificaciones del concreto en climas cálidos, En función de los resultados obtenidos y de la formulación metodológica propuesta en esta investigación, es posible optimizar estas dosificaciones de cemento cada día en función de ciertos parámetros ambientales, teniendo al final una reducción en los costos de producción y en la cantidad de cemento a emplear, lo cual tiene ventajas desde el punto de vista económico y ambiental.

Una vez formuladas las bases metodológicas y verificada experimentalmente en laboratorio su viabilidad, se procedió a implementar dicho planteamiento a nivel industrial en tres plantas de producción de concreto premezclado, ubicadas en los municipios de Pallejà, Cabrera de Mar y La Garriga, dentro del territorio de Cataluña, España, durante el verano del año 2005 (en los meses de junio, julio y agosto).

El resumen de los resultados obtenidos en las tres plantas de producción se muestra en la Tabla 3, Los coeficientes de variación, en general pueden considerarse aceptables ya que son muy cercanos al 13%, considerando que se trata de un proceso industrial con consumos de cemento variables.

• El ahorro relativo en el consumo de cemento promedio fue de casi un 35% para las tres plantas, conseguido mediante la optimización de los consumos de cemento en función de la implementación de la formulación propuesta.
• Asimismo, en ningún caso se reduce el contenido mínimo de cemento especificado por la Instrucción EHE, lo que garantiza la adecuada durabilidad de estos concretos.6.

Conclusiones • El coeficiente de absorción de las arenas aumenta con el incremento de la temperatura. • Dentro del rango de tiempos de saturación estudiados (30 minutos y 24 horas), las diferencias son poco significativas, lo que representa que el mayor porcentaje de absorción se produce durante los primeros minutos, lo que significa pérdidas de trabajabilidad inicial.

• En el caso del mortero, la peor consistencia se obtuvo para las condiciones de verano y, en relación al contenido de humedad, los mejores resultados se obtuvieron generalmente con contenidos de humedad cercanos al grado de saturación y superficie seca (SSD). • En relación al método de mezclado, el método 2 (en el cual se añade parte del agua junto con la arena en el inicio del mezclado y el resto del agua casi al final del proceso, después de haber añadido el cemento) resultó en mejores consistencias.

• La fluidez de las pastas de cemento estudiadas no depende de la temperatura. Estas pastas presentan una elevada fluidez y, por tanto, no se obtienen variaciones sustanciales del tiempo de fluidez. • El punto de saturación determinado en pasta de cemento no depende de la temperatura.

1. Existe un elevado consumo de aditivo por parte de las arenas y justifica la gran diferencia observada entre el punto de saturación en pasta y la dosis empleada en el concreto.
2. La demanda de agua de las pastas de cemento con aditivo polifuncional aumenta al aumentar la temperatura.
3. Las condiciones climáticas extremas influyen en el desarrollo microestructural y la formación del gel CSH, principal producto de hidratación responsable del desarrollo de resistencia, especialmente en las edades más tempranas.

• En cuanto a posibles aplicaciones industriales en la producción de concreto premezclado, es posible optimizar el consumo de cemento a través del estudio de algunas propiedades de los agregados y del propio concreto que dependan de la temperatura. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento al Grupo Cementos Molins por la financiación de este proyecto a través de los convenios de colaboración C-4669 y C-5737, especialmente a Domènec Masó y a Juan Puig.

1. Asimismo, a Luis Agulló, Tomàs García y Ravindra Gettu, así como al personal técnico del Laboratorio de Tecnología de Estructuras, de la Universitat Politècnica de Catalunya.
2. Igualmente, el primer autor desea agradecer el apoyo recibido de la Universidad Autónoma de Aguascalientes y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACyT).

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¿Cómo influye la temperatura en arquitectura?

El clima es un factor clave para la naturaleza del lugar y las variaciones climáticas impactan muchos factores relacionados con la arquitectura, La lluvia En climas con temperaturas inclementes hay una clara disntinción entre el interior y el exterior de un edificio.

Se deberá prevenir que la lluvia entre en el edificio y la estructura en general deberá tener en cuenta este factor climático. Para prevenir esto los edificios tienen canaletas, cañerías y techos en pendiente con un ángulo determinado que desagote el agua de manera eficiente y efectiva y esto afectará la forma y la apariencia del diseño arquitectónico.

La temperatura La temperatura afectará el diseño arquitectónico, En temperaturas extremas la prioridad del diseño será asegurar que la estructura sea habitable y confortable, resguardada del medio ambiente. Por ejemplo el clima frío necesita paredes gruesas para mantener el interior aislado de las bajas temperaturas.

1. Por otra parte, el clima cálido requerirá un diseño que asegure un interior fresco, utilizando materiales ligeros e incorporando características que prevengan el golpe de calor provocado por los rayos del sol, así también como el encadilamiento.
2. En estos climas, el diseño tiene que asegurar la ventilación y las corrientes de aire entre los distintos ambientes.

Bibliografía: ‘The Fundamentals of Architecture’. Por Lorraine Farrelly. Traducción: Arkiplus.com Referencias, créditos & citaciones APA: www.arkiplus.com. Portal especializado en temas de arquitectura, construcción, paisajismo y arte con más de 2300 artículos publicados a la fecha.

¿Cuáles son los efectos de la temperatura en los materiales?

Que un material tenga una determinada temperatura y, sobre todo, que esa temperatura cambie, significa que existe una transferencia de energía calorífica. Esto hace que cambien las condiciones de equilibrio termodinámico y que se pueda producir un cambio de las propiedades físicas del material y, por tanto, deterioro.

¿Qué pasa con el concreto a altas temperaturas?

Cuando una estructura de concreto armado se expone a altas temperaturas, el refuerzo longitudinal pierde en gran medida su capacidad para soportar cargas y la disminución resultante en la sección de diseño provoca que la resistencia estructural disminuya drásticamente (Choe et al., 2020), en ese sentido el concreto

¿Por qué es importante la temperatura en el concreto?

Si la temperatura ambiente es demasiado baja, la hidratación del cemento se ralentizará significativamente o se detendrá por completo hasta que la temperatura vuelva a aumentar. En otras palabras, habrá una reducción significativa o el final del desarrollo de la fuerza.

¿Cuál es la temperatura ideal para el concreto?

La temperatura máxima del concreto producido con materiales calentados para compensar las bajas temperaturas, no excederá de treinta y dos (32) grados Celsius en el momento de la producción y colocación.

¿Cómo afecta la temperatura a una estructura?

El efecto de las altas temperaturas afecta a las características de resistencia y de deformación, tanto del concreto como del acero, generándose incrementos de esfuerzos, causados por las dilataciones que son transmitidos a través de los nudos rígidos de la estructura.

¿Cómo afecta la temperatura en los procesos de la ingeniería?

La temperatura disminuye al reducir los procesos o definitivamente al apagar el equipo para evitar un daño severo. Altas temperaturas de menor intensidad, pero constantes, también son costosas, reduciendo la confiabilidad y vida útil del equipo.

¿Cómo afecta el frío a las construcciones?

Efectos del frío en la construcción Pero el enfriamiento general del cuerpo (hipotermia) se produce cuando ésta baja de lofrío en la construccións 35 grados centígrado. De ahí se puede derivar un desvanecimiento, un coma o la muerte.

¿Cómo afecta la temperatura en la dureza?

2. Templado: – El templado se usa para aumentar la maleabilidad de las aleaciones de hierro, particularmente acero. El acero no templado es demasiado duro, ya que no requiere el tratamiento térmico de llama que se requiere para la mayoría de las aplicaciones, por lo que el templado se realiza comúnmente después del endurecimiento para producir una dureza precisa.

• El proceso de templado implica calentar el metal a una temperatura específica, normalmente de 150 a 600 °C, y el control y medición de temperatura del metal se realiza para producir la dureza deseada.
• En general, las bajas temperaturas reducirán la fragilidad mientras se mantiene la mayor parte de la resistencia, mientras que las temperaturas más altas reducen la dureza y aumentan la maleabilidad, pero causan cierta pérdida de resistencia.

Es importante calentar el metal gradualmente para evitar que se agriete, luego mantenerlo a una temperatura específica durante un período de tiempo fijo que puede ser de una hora por pulgada de espesor. El metal se enfría entonces en aire en calma.

¿Cómo influye la temperatura?

A mayor temperatura, un material puede pasar de estado sólido a líquido o de líquido a gas. Al disminuir la temperatura, un material en estado gaseoso puede pasar a estado líquido y un líquido, a sólido. La materia puede cambiar de un estado de agregación a otro; estos cambios reciben un nombre.

¿Qué propiedades se ven afectadas por la temperatura?

Conocer la temperatura – Es importante saber qué les sucede a los elementos de fijación y sus materiales cuando trabajan a temperaturas extremas durante períodos prolongados. Propiedades como la dilatación térmica, la resistencia, la ductilidad, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga se ven afectadas por la temperatura, y es crucial conocer caso por caso sus efectos en la aplicación fijada.

¿Cuándo incrementa la temperatura el concreto se contrae?

ORIGEN FÍSICO –

HUNDIMIENTO

Se refiere a la contracción vertical de los materiales cementantes frescos, antes del inicio de fraguado, y es resultado del sangrado o la exudación (asentamiento de los sólidos con relación a los líquidos), de la subida de los vacíos de aire hacia la superficie y de la contracción química.

EXPANSIÓN

El concreto, el mortero y la pasta de cemento se expanden con la presencia de agua externa. El volumen de la masa del concreto aumenta cuando el agua externa reemplaza el agua drenada de los capilares por la contracción química. Como no hay autodesecación, no hay contracción autógena; el agua externa puede venir del curado húmedo o sumersión.

EXPANSIÓN TÉRMICA TEMPRANA

A medida que el cemento se hidrata, la reacción exotérmica proporciona una cantidad significativa de calor. En elementos de grandes volúmenes, el calor se retiene y no se disipa como en los elementos menores. Este aumento de temperatura, que ocurre durante las primeras horas y días, puede inducir a una pequeña expansión que compensa las contracciones autógenas y de secado.

CAMBIOS DE HUMEDAD (CONTRACCIÓN POR SECADO) DEL CONCRETO ENDURECIDO

El concreto endurecido se expande ligeramente con el aumento de la humedad y se contrae con la pérdida de la misma.

CAMBIOS DE TEMPERATURA EN EL CONCRETO ENDURECIDO

El concreto se expande ligeramente con el aumento de la temperatura y se contrae a medida que ésta disminuye, aunque se puede expandir levemente cuando el agua libre en el concreto se congela. Los cambios de temperatura se pueden causar por condiciones ambientales o por la hidratación del cemento.

TEMPERATURAS BAJAS

El concreto continúa a contraerse a medida que la temperatura disminuye por debajo de la congelación. La magnitud del cambio de volumen a temperatura bajo cero Celsius (32°F) es altamente influenciada por el contenido de humedad, el comportamiento del agua (estado físico – hielo o líquido), y el tipo del agregado en el concreto.

¿Qué materiales de construcción soportan altas temperaturas?

Aleaciones para alta temperatura Muchos sectores destacados de la economía, como el militar, el aeroespacial, el médico, la industria electrónica de alta precisión y otros, necesitan constantemente aleaciones resistentes a altas temperaturas. Este tipo de aleaciones tienen una característica muy importante: funcionan con eficacia a temperaturas iguales o superiores a los 500 grados centígrados.

• Las aleaciones resistentes a altas temperaturas, que normalmente consisten en un metal y otro elemento, son conocidas por su increíble durabilidad y capacidad de desempeñarse a la perfección en condiciones ambientales muy adversas.
• Las aleaciones resistentes a altas temperaturas pueden utilizarse para cualquier tipo de operación que requiera materiales de gran durabilidad y resistencia.

Las aleaciones capaces de desempeñarse correctamente a temperaturas muy elevadas deben demostrar su calidad incluso a 1000 grados, no sólo en torno a los 500. Por ejemplo, aunque se las considera muy duraderas y eficientes, las no se desempeñan correctamente a temperaturas superiores a los 450 grados.

Esa deficiencia hace que no sean aptas para su uso en sistemas de propulsión de reactores y cohetes. Otros metales ofrecen mejores resultados en aleaciones resistentes a altas temperaturas. El hierro, el níquel y el cobalto son los metales básicos para aleaciones capaces de operar a temperaturas muy altas.

Además de esos metales, las aleaciones contienen otros elementos, tales como aluminio, circonio, manganeso o carbono. Otros metales muy efectivos a altas temperaturas son el renio y el niobio. Es extremadamente importante seleccionar correctamente las aleaciones resistentes a altas temperaturas, sobre todo en el caso de aleaciones destinadas al uso en aviones.

Si la aplicación de cierta aleación se relaciona de forma directa con la seguridad y el bienestar de las personas y con la protección de la propiedad, debe desempeñarse al más alto nivel. Las aleaciones resistentes a altas temperaturas deben producirse, sin excepción, con los mejores materiales disponibles, y mediante el uso de las últimas técnicas de ingeniería.

La fabricación de aleaciones resistentes a altas temperaturas es un proceso complicado que requiere del uso de tecnologías avanzadas, tales como el mecanizado por ultrasonido y el mecanizado electroquímico. Producir aleaciones resistentes a altas temperaturas es un proceso costoso, tanto por los materiales como por el proceso de fabricación.

Entre todas las aleaciones del mercado, algunas son extremadamente populares, como por ejemplo la, la y la IN-100. Todos estos modelos tienen una base de níquel. NeoNickel es un importante proveedor europeo de aleaciones resistentes a altas temperaturas y, Con muchos años de experiencia en la distribución de aleaciones de alta calidad a la industria aeroespacial, militar y médica, NeoNickel gestiona un enorme inventario que cuenta con diferentes tipos de aleaciones, desde aleaciones de níquel hasta aceros inoxidables.

NeoNickel ofrece más que el producto: ofrece al cliente la asistencia y el asesoramiento de sus expertos. Elegir la aleación apropiada para una aplicación concreta en su entorno de operación no es una tarea fácil. Para cada aplicación se necesita una aleación concreta, con el fin de maximizar su eficacia y garantizar un funcionamiento seguro.

1. Como proveedor líder de materiales de ingeniería de precisión de alto rendimiento, NeoNickel distribuye aleaciones a las empresas más grandes del sector, y es modelo de calidad y asistencia dentro de la industria.
2. Las aleaciones producidas por NeoNickel son el núcleo de muchas aplicaciones resistentes a altas temperaturas de todo el mundo, utilizadas en diversos sectores, desde centrales químicas hasta aviones.

Aun en las situaciones más exigentes, NeoNickel le ofrecerá la mejor solución personalizada. : Aleaciones para alta temperatura

¿Qué temperatura aguanta el cemento?

El hormigón posee una elevada resistencia al fuego, en comparación con otros materiales, porque es un material de construcción con una baja conductividad térmica (entre 1,3 y 3,1 kCal/mh°C). Su estructura mineralógica abundante en silicatos y aluminatos de calcio y su porosidad ayudan a elevar su resistencia al fuego.

No obstante, el hormigón no es completamente inmune al fuego, puesto que la exposición a temperaturas elevadas por tiempo prolongado puede debilitarlo, Si el hormigón se enfrenta a temperaturas superiores a 300°C sus propiedades resistentes comienzan a disminuir, Si la temperatura continua ascendiendo y llega o supera los 600°C, el hormigón queda completamente debilitado.

No obstante, en caso de incendio estas temperaturas no se alcanzan en todo el volumen del elemento de hormigón, ya que gracias a su capacidad aislante el calor permanece en las capas superficiales. Por otro lado, el hormigón al estar expuesto a elevadas temperaturas presenta problemas de dilatación,

Esto ocurre a temperaturas superiores a los 200°C, Estas altas temperaturas dan lugar a la expansión del hormigón y la formación de lajas y escamas en la superficies, que ocurre debido a los contrastes en la distribución de los esfuerzos entre las diferentes capas interiores y las capas exteriores que si las sufren (las altas temperaturas).

Si quieres saber aun más, aquí tienes un artículo muy completo sobre el hormigón,

¿Qué pasa con el concreto a bajas temperaturas?

Una baja temperatura del concreto tiene un efecto mayor en el ritmo de hidratación del cemento, lo que da como resultado un tiempo de fraguado y una tasa de ganancia de resistencia más lento.

¿Qué pasa si aumenta la temperatura de un material?

El aumento de la temperatura implica un aumento de la amplitud y un aumento en la probabilidad de interferencia de los restos atómicos en las trayectorias de los electrones de valencia que forman el gas de electrones movilizable para la conducción eléctrica.

¿Qué pasa con el concreto en el frío?

RESUMEN: – El proceso de vaciado de concreto en clima frío requiere precauciones especiales, pues propiedades como la resistencia y durabilidad se pueden afectar considerablemente. El concreto en su estado plástico se congela cuando alcanza temperaturas por debajo de 4°C, por eso requiere un período de protección hasta alcanzar una resistencia mínima recomendada de 3,5 MPa, la cual generalmente se da 48 horas después del vaciado (puede variar de acuerdo a las condiciones climáticas y a las propiedades de la mezcla). Crédito: Flickr – Axel Drainville. El Instituto Americano del Concreto (ACI por su sigla en inglés) tiene una serie de requerimientos y recomendaciones para el vaciado de concreto en climas fríos. Estos documentos son especificaciones de referencia que se pueden usar para establecer procedimientos y estrategias a implementar en cada caso.

Las referencias más usadas son: “Especificaciones para el concreto estructural (ACI 301-10)”, “Especificaciones estándar para el concreto en clima frío (ACI 306.1-90)”, y la “Guía para concreto en clima frío (ACI 306R-10)”. Comparando las tres recomendaciones más usadas, se encuentran las siguientes diferencias: la especificación ACI 301-10 establece que, a menos que sea permitido, no se debe colocar concreto en contacto con superficies con una temperatura menor a 1,7°C.

La especificación ACI 306R-10 dice que: “La mejor práctica es que todas las superficies de contacto con el concreto deben estar por encima de la temperatura de congelación del agua; sin embargo, también advierte que para evitar incompatibilidades, la diferencia de temperatura de la superficie de contacto y la del concreto debe estar entre 5 y 8°C máximo.” Basados en los requerimientos y/o recomendaciones del comité del ACI, las estrategias para prevenir el congelamiento temprano y garantizar el desarrollo de resistencia se pueden clasificar en dos categorías: vaciado de concreto en formaletas y acero de refuerzo (que están a temperatura ambiente) y colocación del concreto contra grandes superficies metálicas. Crédito: Flickr – Axel Drainville. Para realizar el vaciado de concreto en formaletas y acero de refuerzo, se recomiendan las siguientes alternativas: – Utilizar concreto “caliente” para elevar la temperatura de la formaleta y del acero de refuerzo. Mantener la temperatura mínima requerida del concreto durante el periodo de protección a través diferentes métodos (permitido por ACI 306.1-90).

– Calentar la formaleta y el acero de refuerzo hasta una temperatura mínima de 0°C. Realizar el vaciado del concreto y mantener la temperatura mínima requerida durante el periodo de protección (requerido por ACI 301-10 y recomendado por ACI 306R-10). – Calentar la formaleta y el acero de refuerzo entre 5 y 8 °C más que la temperatura del concreto que se fundirá (recomendación de la ACI 306R-10).

Para la colocación del concreto contra grandes superficies metálicas se tienen dos alternativas: – Calentar la superficie metálica mínimo a 0°C. Realizar el vaciado de concreto y mantener la temperatura del mismo usando los métodos de protección a durante el periodo prescrito de protección (requerido por el ACI 306.1-90 y ACI 301-10, recomendado por el ACI 306R-10).

1. Calentar la superficie metálica hasta la temperatura del concreto.
2. Realizar el vaciado del concreto y mantener la temperatura del mismo, de acuerdo a los métodos de protección y durante el periodo de protección prescrito.
3. Los tiempos de fraguado y el desarrollo de resistencia del concreto en clima frío son más lentos.

Pueden incurrir en un aumento de costos debido a la demora en los acabados de la estructura y al equipo de encofrado que permanece en la misma. Por eso, existen alternativas como el uso de aditivos químicos y otras modificaciones a la mezcla para acelerar el ritmo de fraguado y el desarrollo de resistencia inicial.

• También existen alternativas como aumentar la cantidad de cemento en el diseño, usar cemento tipo III y/o reducir el porcentaje de cenizas volantes o escorias de alto horno presentes en el diseño (debe determinarse si es posible de acuerdo al diseño).
• La elección de la estrategia a utilizar en cada caso debe ser basada en los costos y el impacto que se tenga sobre la estructura.

Los principales inconvenientes que se tienen durante el vaciado de concreto en clima frío es prevenir el congelamiento del concreto antes de que este alcance una resistencia inicial mínima de 3,5 MPa, además de garantizar el desarrollo de resistencia. Crédito: Flickr – Axel Drainville. Comparte con nosotros tus opiniones e inquietudes.

¿Que le da más resistencia al concreto?

Resistencia mecánica del concreto y resistencia a la compresión Desde el momento en que los granos del cemento inician su proceso de hidratación inician las reacciones de endurecimiento, que se manifiestan inicialmente con el “atiesamiento” del fraguado y permanecen luego con una evidente ganancia de resistencias, al principio de forma rápida y disminuyendo la velocidad a medida que transcurre el tiempo.

1. En la mayoría de los países la edad normativa en la que se mide la resistencia mecánica del concreto es la de 28 días, aunque hay una tendencia para llevar esa fecha a los 7 días.
2. La velocidad de ganancia de resistencia mecánica del concreto depende de numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros concretos.

De esas variables, la más importante puede ser la composición química del cemento, la misma finura, la relación agua cemento, que cuanto más baja sea favorece la velocidad, la calidad intrínseca de los agregados, las condiciones de temperatura ambiente y la eficiencia de curado.

• Esto hace que los índices de crecimiento de la resistencia no pueden ser usados en forma segura o precisa con carácter general para cualquier concreto.
• Todos los comportamientos de la resistencia mecánica del concreto han llevado a conocer día a día la naturaleza del concreto: El concreto es una masa endurecida que por su propia naturaleza es discontinua y heterogénea.

Las propiedades de cualquier sistema heterogéneo dependen de las características físicas y químicas de los materiales que lo componen y de las interacciones entre ellos. Con base en lo anterior, la resistencia del concreto depende principalmente de la resistencia e interacción de sus fases constituyentes:

• – La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz).
• – La resistencia de las partículas del agregado.
• Factores que influyen en la resistencia mecánica del concreto
• Contenido de cemento

El cemento es el material más activo de la mezcla de concreto, por tanto sus características y sobre todo su contenido (proporción) dentro de la mezcla tienen una gran influencia en la resistencia del concreto a cualquier edad. A mayor contenido de cemento se puede obtener una mayor resistencia y a menor contenido la resistencia del concreto va a ser menor.

1. Relación agua-cemento y contenido de aire
2. En el año de 1918 Duff Abrams (fue un investigador estadounidense en el campo de la composición y características de concreto) formuló la conocida “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto:
3. Relación agua-cemento = A/C
4. Donde:
5. A= Contenido de agua en la mezcla en kg
6. C= Contenido de cemento en la mezcla en kg
7. De acuerdo con la expresión anterior, existen dos formas de que la relación agua-cemento aumente y por tanto la resistencia del concreto disminuya: aumentando la cantidad de agua de la mezcla o disminuyendo la cantidad de cemento.
8. Influencia de los agregados
9. – La distribución granulométrica juega un papel importante en la resistencia del concreto, ya que si esta es continua permite la máxima capacidad del concreto en estado fresco y una mayor densidad en estado endurecido, lo que se traduce en una mayor resistencia.

: Resistencia mecánica del concreto y resistencia a la compresión

¿Cómo bajar la temperatura del concreto?

Mantenga la Cabeza Fría en Climas Cálidos – Seamos realistas, ninguno de estos posibles problemas de clima caliente desacelerará su próximo vertido independientemente de la temperatura. Pero al hacer algunos ajustes a la metodología del proyecto y la composición del concreto, puede tener un resultado exitoso.

1. Aditivos Químicos A medida que el concreto fragua, también alcanza su fuerza máxima más rápido.
2. Sin embargo, esta aceleración también puede significar menos resistencia en el proceso de curado.
3. El concreto tiene que ver con la resistencia, por lo que agregar productos químicos a la mezcla de concreto puede ayudar a aumentar la misma.

Los aditivos químicos se utilizan para acelerar o retrasar la trabajabilidad, consistencia, durabilidad y resistencia del concreto. En el caso de un vertido en climas calientes, considere agregar un aditivo retardador de fraguado. Este tipo de aditivo puede retrasar la reacción química que ocurre en el proceso de fraguado permitiendo más tiempo para terminar el concreto antes de que se fije en el calor.

• Agua Y Hielo Para mantener el concreto frío en climas cálidos, la temperatura dentro del concreto se puede reducir usando agua fría o hielo como parte del agua de mezclado.
• Además, rociar los agregados con agua puede ayudar a mantener el concreto fresco.
• Nitrógeno Líquido El agua y el hielo solían ser los métodos más prácticos y rentables para enfriar el concreto.

En estos días, el uso de nitrógeno líquido (LIN) en realidad puede ser más efectivo y económico. Los beneficios del enfriamiento con el LIN incluyen: temperaturas más predecibles y consistentes de un lote a otro y versatilidad (puede usarlo para enfriar sus agregados, agregarlos a la mezcla de agua o directamente sobre el concreto).

¿Cómo se relaciona la temperatura con el ambiente?

• Influencia de la presión atmosférica y temperatura ambiental en el subsuelo de la microcuenca San Ildefonso Trujillo, Perú
• Influence of atmospheric pressure and ambient temperature on the sub-floor of the San Ildefonso micro-basin Trujillo, Peru
• Carlos Eduardo Quiroz Moreno¹̛ *; José Mostacero -Leon²

1 Gerencia de Defensa Nacional, Gobierno Regional La Libertad-Av. España Nº 1800, Trujillo, Perú.2 Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional de Trujillo, Perú. *Autor corresponsal: [email protected] (C.E. Quiroz).J. Mostacero-Leon: DOI: http://dx.doi.org/10.17268/manglar.2020.008 RESUMEN En marzo del 2017 la Quebrada San Ildefonso, Trujillo, Perú, se activó como consecuencia de las precipitaciones pluviales generadas por el evento climático denominado El Niño Costero 2017 impactando la infraestructura urbana en la trayectoria de su cauce.

El presente estudio tuvo como objetivo demostrar la relación existente entre los factores ambientales: presión atmosférica y temperatura ambiental en la fluctuación del nivel freático de la quebrada San Ildefonso determinando que la variación de unos pocos hectopascales (hPa) de presión, así como el incremento de la temperatura influyen en la fluctuación del nivel freático expuesto bajo la superficie del terreno.

La metodología consistió en la medición de los parámetros ambientales durante los años 2018 y nivel de la napa freática de un pozo artesiano en desuso ubicado en el cauce de la quebrada durante los meses de enero a julio 2019. Los datos fueron tomados desde la superficie del terreno hasta el nivel de agua dentro del pozo cada seis horas, acorde a la oscilación máxima y mínima de la marea barométrica; simultáneamente se registraron la temperatura de aire, del agua y suelo.

• Se concluye que la presión atmosférica y temperatura influyen en el ascenso y descenso diario del nivel del agua subterránea de la quebrada de San Ildefonso.
• Palabras clave : Quebrada San Ildefonso; nivel freático; presión atmosférica; temperatura ambiental.
• ABSTRACT In March 2017, the Quebrada San Ildefonso, Trujillo, Peru, was activated as result of the rainfall generated by the climatic event called El Niño Costero 2017 impacting the urban infrastructure during its channel.

The present study aims to demonstrate the relationship between environmental factors: atmospheric pressure and ambient temperature in the fluctuation of the water table of the San Ildefonso gorge, determining that the variation of a few hectopascals (hPa) of pressure as well as the increase in the temperature influences the fluctuation of the water table exposed below the ground surface.

The methodology consisted of the measurement of the environmental parameters during the years 2018 and the level of the water table of a disused artesian well located in the channel of the ravine during the months of January to July 2019. The data were taken from the surface of the terrain to the water level inside the well every six hours according to the maximum and minimum oscillation of the barometric tide; Simultaneously, the air, water and soil temperature were recorded.

It is concluded that atmospheric pressure and temperature influence the daily rise and fall of the groundwater level of the San Ildefonso. Keywords : Quebrada San Ildefonso; water table; atmospheric pressure; environmental temperature. INTRODUCCIÓN Durante episodios de intensas lluvias en la provincia de Trujillo, las escorrentías generadas por la pluviosidad sobre la microcuenca de la Quebrada de San Ildefonso descienden desde el embudo de erosión (cuenca de recepción) a través de los tributarios de primer nivel hasta el cauce de transporte.

• Medina et al,
• 2017) argumenta que el terreno existente en el cauce de la quebrada está conformado por arenas, limos y arcillas, distribuidos en forma caótica y de pobre consolidación, materiales que identificarían a esta área la presencia de acuíferos porosos (Fuentes, 2012).
• El nivel de agua subterránea va ascendiendo, pudiendo alcanzar la superficie del terreno si la temperatura ambiental alcanza niveles superiores a los 30ºC con un descenso de la presión barométrica menor a 6 hPa en pozos abiertos o grietas expuestas.

Estos volúmenes de agua freática emergente se sumarian a los volúmenes de lluvia que desciende desde las vertientes de la quebrada a su cauce de transporte aumentando el caudal. Durante el verano del año 2017 en la costa norte del litoral peruano se desarrolló un evento climático extremo que por sus características océano atmosféricas se calificó como “Niño Costero 2017” por El Estudio Nacional del Fenómeno El Niño ENFEN (2017).

En el litoral marino de la provincia de Trujillo frente al balneario de Huanchaco los días del 11 al 25 de marzo del 2017 la temperatura superficial del mar (TSM) se incrementó de 22,37 °C y anomalía térmica (AT) de +3.53°C (09 de marzo) a 25,63°C y AT de +6.80 (11 de marzo) alcanzando la temperatura critica de 27,0ºC y AT +8.29°C el día 14 de marzo, condiciones ambientales que generaron lluvias sobre la provincia de Trujillo y alrededores no menores de 25 mm como lo registro la Estación Meteorológica Automática (EMA) Davis del Proyecto Huacas de Moche.

Los días sucesivos la temperatura superficial del mar siguió ascendiendo hasta alcanzar los 29,27°C y AT +10,49 °C el 16 de marzo como lo reporta el Instituto del Mar del Perú IMARPE (2017). Este nivel térmico extremo de la TSM y su AT no se registraba en nuestro litoral nacional y particularmente regional en los últimos 19 años posteriores al evento El Niño Oscilación Sur (ENOS) suscitado en febrero del año 1998.

1. Como consecuencia de este evento climático intensas lluvias precipitan sobre la cuenca orográfica de los valles del litoral de La Libertad activando quebradas ubicadas al este de la planicie costanera de la provincia de Trujillo, así como incrementando el cauce de los ríos Moche y Chicama.
2. El Centro Nacional de Estimación, Prevención y Reducción del Riesgo de Desastres.

CENEPRED (2017) considera este evento pluvial como “Extremadamente lluvioso” superando en frecuencia e intensidad las lluvias registradas en los años “Niño 1982-83” y “Niño 1997-98”. Las escorrentías y efluentes generados en el cauce de la quebrada San Ildefonso impactaron con sus sedimentos tres distritos de la provincia de Trujillo y la metrópoli misma, ocho activaciones durante los días del 15 al 22 de marzo del año 2017 Proyecta Consultoría (2018a).

Los estudios de hidrología en cuencas áridas y particularmente en nuestro litoral costanero son aun incipientes al plantearse más preguntas que respuestas en su complejo ciclo hidrológico no existiendo estudios para identificar los procesos en la distribución espacial de la lluvia, su infiltración, recarga de acuíferos y su interacción con los factores ambientales imperantes.

La presente investigación se realizó ante el limitado conocimiento en la interacción de la presión barométrica, temperatura ambiental y su influencia en el ascenso y descenso diario del nivel freático de los acuíferos subterráneos de la microcuenca de San Ildefonso.

Estas variables ambientales intensifican su dinámica cuando se presentan condiciones climáticas extremas como en eventos El Niño asociado a intensa pluviosidad, favoreciendo el incremento freático y afloramiento superficial de agua subterránea hacia el cauce de la quebrada la misma que con la lluvia presente en estas condiciones aumenta sustancialmente el caudal de la quebrada.

El presente estudio está orientada a demostrar la relación existente entre los factores ambientales: presión atmosférica y temperatura ambiental en la fluctuación del nivel freático en el lecho de la quebrada San Ildefonso, distrito de El Porvenir, provincia de Trujillo.

Por lo descrito anteriormente y no habiéndose realizado trabajos sobre estos factores climáticos en la zona de estudio, la presente investigación se avoco a determinar la influencia de la presión atmosférica y la temperatura ambiental en el ascenso y descenso del agua freática en el cauce de la quebrada San Ildefonso, distrito del Porvenir, provincia de Trujillo., para un mejor entendimiento de las fuerzas climáticas en la activación fluvial de las quebradas costeras.

MATERIAL Y MÉTODOS 2.1. Área de estudio El presente estudio se desarrolló en las coordenadas geográficas: 8º 2’35.46″ Latitud Sur y 78º 59′ 5.96″ Longitud Oeste a una altura de 192 m.s.n.m sobre el lecho de la microcuenca San Ildefonso, distrito de El Porvenir, provincia de Trujillo.

1. 2.2 Técnica e instrumentos de recolección de datos
2. Registro mensual de temperatura ambiental, temperatura del suelo en el área de estudio.
3. Registro mensual de la presión barométrica en el área de estudio.
4. Medición de la napa freática en el pozo artesiano ubicado en el lecho de la quebrada San Ildefonso
5. Registros meteorológicos del Complejo arqueológico Huacas de Moche, Complejo Arqueológico Chan Chán, Servicio de Meteorología y Aeronáutica CORPAC, ONERN-Autoridad Nacional del Agua e información pluviométrica proveniente del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI, 2014, 2106).

Medición de datos. Se tomaron mediciones del nivel freático del pozo de manera directa, esto es mediante una wincha métrica se midió la distancia entre el nivel del suelo preestablecido y la superficie del agua del pozo. Las primeras mediciones se realizaron entre las 08:50 a 11:00 horas y la segunda medición entre las 15:00 a las 16:00 horas, siguiendo la variación máxima y mínima de la marea barométrica.

En cada medición se tomó la presión barométrica, la temperatura del aire, la temperatura del suelo introduciendo el bulbo del termómetro 2 cm bajo el terreno, la temperatura de la roca se realizó colocando el sensor del termómetro sobre la superficie de la piedra. La temperatura del agua del pozo se realizó extrayendo agua del pozo mediante una jarra plástica de 2 litros de capacidad e inmediatamente introduciendo dentro de la columna de agua el termómetro digital y procediéndose a registrar la lectura.

Análisis de datos, La información recabada fue organizada en tablas sometiendo las variables de estudio: temperatura del aire y presión barométrica a la prueba estadística conocida como “coeficiente producto – momento” Hernández et al. (2014). El coeficiente de correlación de Pearson determino el vínculo entre ellas.

• Dónde:
• rxy: Coeficiente de correlación de Pearson; X: La variable independiente de intervalo / razón: Temperatura del aire; Y: La variable dependiente de intervalo / razón: Presión barométrica, y N: Tamaño de la muestra.
• Se empleó para el procesamiento el programa Excel 2013 Análisis de datos -Funciones para Análisis – Coeficiente de correlación.
• RESULTADOS Y DISCUSIÓN
• La quebrada de San Ildefonso es una formación geológica con un área de recepción pluvial de 10,7 km² y con un perímetro de 18,6 km² en forma elipsoidal ubicada a 8 km al noreste del continuum urbano de la ciudad de Trujillo (Apoyo Consultora, 2018).
• Esta quebrada es una de las siete micro cuencas secas tributarias y no tributarias de la cuenca baja del rio Moche y que, en episodios océano-atmosféricos extremadamente cálidos como los de “El Niño” o de “El Niño Costero” cobran especial atención por los flujos que genera como resultado de las precipitaciones pluviales extraordinarias en dicho evento, efluentes pluviales que transportan solidos suspendidos en gran volumen como en El Niño 1983 donde se estimó un caudal máximo instantáneo de 26 m³/s siendo superado solo por El Niño de 1998, cuando en febrero alcanzó la quebrada San Ildefonso un máximo de 60 m³/s originando el colapso del dique de Mampuesto (Convenio UNT/INDECI, 2002).
• La variación de temperatura del aire en la zona de estudio registra una tendencia inversa a los valores de la presión barométrica como se observa en la tabla y Figura 1 correspondiente a mediciones realizadas el año 2018.
• Tabla 1

Registro de temperatura del aire, suelo, roca y presión atmosférica registrada en la quebrada de San Ildefonso. Periodo: enero a diciembre 2018, Altura 186 m.s.n.m. en coordenadas WGS 84: 8° 02’35.46″ L.S y 78° 59’596″ LW

Parámetros	Enero	Feb	Mar	Abril	May	Junio	Julio	Agos	Sept	Oct	Nov	Dic
T Aire °C	21,5	22,1	28,3	25,5	19	18,7	17,5	17,0	16,8	18,3	19,2	20,3
T Suelo °C	27,5	27,5	32,5	32,5	31,5	29,0	27,3	26,2	24,0	20,3	29,3	30,2
T roca °C	26,7	25,9	30,7	30,7	21,9	24,1	23,5	21,1	20,2	19,5	24,3	28,5
Presión Atmos.(hPa)	989,5	988,0	985,4	986,0	986,8	987,0	990,4	992,7	993,5	992,0	991,0	990,0

Figura 1. Comparativo de los valores de temperatura del aire, temperatura del suelo, temperatura de las rocas y presión barométrica tomados en la quebrada San Ildefonso a una altura de 192 msnm durante los meses de enero a diciembre del año 2018.

1. Figura 2, Relación de las variables del estudio y su tendencia
2. Se evidencio que los valores de ascenso y descenso del nivel freático en el lecho de la quebrada oscilan en la mañana y tarde entre los 3,90 m (31 de enero 2019) hasta los 0,20 m (18 julio 2019), concordante con la temperatura ambiental que registra sus más altos niveles en verano contrario a los valores de la presión barométrica que descienden significativamente (Tabla 3) para valores correspondientes al año 2019.
3. Tabla 2
4. Temperatura del aire (X) y presión barométrica (y) tomada en la quebrada San Ildefonso (año 2018)

Meses	Temp. Aire °C (X)	Presión barom. hPa (y)
1	21,50	989,50
2	22,10	988,00
3	28,30	985,40
4	25,50	986,00
5	19,00	986,80
6	18,70	987,00
7	17,50	990,40
8	17,00	992,70
9	16,80	993,50
10	18,30	992,00
11	19,20	991,00
12	20,30	990,00

La relación de la presión atmosférica y el nivel de la napa freática ha sido estudiada por Raffo (1954) en Argentina, aseverando que cuando aumenta la presión atmosférica, el nivel de agua de los pozos disminuye y viceversa. Lo antes indicado ha sido corroborado en el presente estudio como se observa en la Tabla 3 y Figura 3 y 4, destacando las mayo-res fluctuaciones de la napa freática del pozo en el verano: El día 31 de enero 2019 a las 11:00 am en el área de estudio se registró una presión atmosférica de 991 hPa la más elevada en el día prevista en la curva sigmoidea de la marea barométrica; la temperatura ambiental fue de 33,0 °C y la temperatura del suelo de 38,9 °C; bajo esas condiciones el nivel freático registro la profundidad más extrema reportada a la fecha: 9,0 m bajo la superficie del terreno.

En la medición realizada a las 04:50 p.m. hora del punto barométrico más bajo: 989,9 hPa, con una temperatura del suelo en 29,1 °C la medición de la napa freático registro un ascenso de 3,90 m de la columna de agua al haber alcanzado la napa freática los 5,10 m bajo el terreno, ello tan solo con una diferencia de 1,1 hPa en aproximadamente 6 horas de diferencia.

El 13 de marzo del 2019 a las 10:00 a.m. se reportó el máximo valor barométrico del día: 990 hPa midiéndose la profundidad del nivel freático en 6,50 m bajo la superficie; a las 03: 15 p.m. La mínima cota barométrica alcanzo los 987,0 hPa registrándose una medición desde el borde del terreno hasta el nivel del líquido del pozo una profundidad de 3,50 m, esto es, entre la medición de la mañana y a la vespertina existía una diferencia de 3 m de la columna de agua tan solo por una variación de 3 hPa y en un tiempo aproximado de 5:15 horas.

El día 14 de marzo la quebrada de San Ildefonso registro desde la 1:00 am una intensa lluvia que alcanzó los 8,59 mm, repitiéndose a las 2:00 y 4:00 a.m. con menor intensidad: 1,6 mm y 0,8 mm respectivamente, registrando un volumen total día de 10,99 mm como se observa en la Figura 5. Al evaluar los niveles y valores ambientales a las 9:00 am la presión barométrica reporto: 990,0 hPa, la temperatura del aire 36,5 °C, la temperatura del agua 30,0 °C y la del suelo 36,5 °C, el nivel freático había ascendido hasta alcanzar 0.30 m bajo la superficie del terreno.

Al evaluar a las 04:15 p.m se registró una presión barométrica de 984 hPa (diferencia de 6 hPa con respecto a la primera medición del día) el nivel freático había ascendido hasta alcanzar los 0,10 m bajo la superficie del terreno como se evidencia en la Tabla 3.

El sustantivo incremento del nivel freático registrado el día 14 de marzo 2019 estaría relacionado a la lluvia de 11 mm en las primeras horas del día y que como asevera Fuentes (2012): “Las aguas superficiales y las aguas subterráneas están muy relacionadas, pues es frecuente que el agua subterránea aflore en fuentes y manantiales para seguir un recorrido superficial, mientras que en otros casos el agua superficial se infiltra pasando a formar parte del agua subterránea () Las Aguas superficiales se infiltran en el terreno por los poros y grietas del suelo hasta llegar a la profundidad donde todos los huecos están llenos de agua, formando una franja capilar de mayor o menor espesor esta zona es la denominada zona de saturación o capa freática, su límite superior se llama superficie de saturación o superficie freática.

El agua de la zona de saturación asciende por capilaridad por los pequeños intersticios del terreno según su naturaleza puede elevarse uno, dos o tres metros por encima de la superficie de saturación”. La información procesada evidencia que durante los meses de enero a marzo (verano) la presión barométrica en el área de estudio tuvo un promedio de fluctuación de 2.4 hPa; sin embargo, el nivel de ascenso /descenso del agua freática alcanzo la media de 2,93 m.

Contrario a ello los meses de abril a julio (otoño /invierno) la variación de la presión barométrica entre la mañana y la tarde promedio los 5,6 hPa y una fluctuación de la napa freática no mayor de 1,00 m. La información obtenida en la quebrada de San Ildefonso indicaría que cuando los valores de la temperatura ambiental se incrementan en el verano los valores de la presión atmosférica decrecen.

Podemos entender que además de la lluvia que generan flujos de agua superficial que precipita sobre el relieve de la quebrada de San Ildefonso en eventos climáticos pluviales extremos como es el caso de El Niño Costero, habría que considerar el ascenso del nivel de la napa freática en volúmenes significativos por efecto de la disminución de la presión atmosférica externa.

Durante el evento El Niño Costero 2017 la precipitación pluvial más intensa registrada por las Estaciones Meteorológicas Automáticas (EMA) ubicadas en la provincia Trujillo fue el día 14 de marzo 2017 con 25.0 mm (EMA Huacas de Moche ) generando dicha precipitación el día 15 de marzo el desembalse del dique construido para esas eventualidades en la quebrada de San Ildefonso; este desembalse impacto los centros urbanos: El Porvenir, Florencia de Mora, Trujillo y Víctor Larco.

Cuatro días después el 19 de marzo con una precipitación de solo 6.2 mm registrado por la EMA Proyecto Huacas de Moche y de 3.6 mm por la EMA Agroindustrial Laredo, el caudal procedente de la quebrada San Ildefonso alcanzo el record pico de 39.9 m³/s Proyecta Consultoría (2018b).

Consideramos que por las condiciones ambientales presentes (baja gradiente de la presión atmosférica e incremento de la temperatura) las copiosas precipitaciones pluviales en el evento climático extremo aunado a la rugosidad del terreno y la naturaleza del sedimento de la micro cuenca constituido por gravas, arena gruesa, limos y arcillas de pobre consolidación Medina et al,

(2017) típico de un acuífero poroso, el agua se habría infiltrado rápidamente hasta incrementar el manto freático el que habría ascendido alcanzado el lecho del cauce de la quebrada, aumentando el volumen de escorrentía pluvial, El efecto cíclico de ascenso y descenso de la presión ambiental se denominado “marea barométrica” característica importante en la circulación de la atmosfera media y alta observándose de ella una variación diurna y semidiurna, así como en transcurso del año con el cambio de las estaciones siendo muy marcadas en el verano y en invierno.

• Igualmente, estas mareas atmosféricas pueden sufrir modificaciones de hasta 50 hPa como consecuencia de los sistemas del tiempo” ( Possia et al., 2015).
• Las fluctuaciones de la presión atmosférica diarias explicarían la ocurrencia de lluvias veraniegas sobre la provincia en las horas donde se registran los mínimos valores de esta: 04 a 05 horas y 16:00 a 17:00 horas del día.

La presencia de mayor vapor de agua (nubes) sobre el terreno y colinas disminuye la densidad del aire por que el peso molecular del agua (18,016 Kg/mol), es menor que el peso molecular promedio del aire (28,97 kg/mol), por lo tanto, ante temperaturas similares, una masa de aire más húmedo ejerce menos presión que una masa de aire más seco, favoreciendo el ascenso de los niveles de la napa freática hacia la superficie (Zúñiga y Crespo, 2015).

Fecha	Presión	Temp	Temp. agua	Temp. Suel	Nivel napa	Presión	Temp aire	Temp. Agua	Temp suel	Nivel napa
	a.m	a.m	a.m	a.m	a.m	p.m	p.m	p.m	p.m	p.m
29-ene-19	992,0	28,0	29,0	35,8	-6,10	988,60	31,0	29,0	36,5	-3,80
31-ene-19	991,0	33,0	28,5	38,9	-9,00	989,90	28,0	26,9	29,1	-5,10
12-feb-19	991,0	28,0	31,0	33,0	-5,10	988,30	33,8	31,0	37,5	-2,60
13-mar-19	990,0	36,0	28,0	37,4	-6,50	987,00	37,4	29,0	38,5	-3,50
14-mar-19	990,0	36,5	30,0	37,8	-0,30	984,00	37,4	30,5	38,4	-0,10
15-abr-19	993,2	25,0	28,0	29,0	-4,50	988,10	27,7	27,4	28,0	-3,20
16-may-19	993,2	20,0	27,0	25,0	-4,10	989,20	23,0	26,0	27,0	-3,00
13-jun-19	992,5	23,0	26,0	26,0	-3,80	984,00	24,0	25,0	26,8	-2,50
18-jul-19	992,7	17,5	28,4	19,3	-3,57	988,00	15,4	24,0	16,6	-3,37

Figura 3. Valores de la presión barométrica y niveles de la napa freática en el área de estudio registrados en horas de la mañana (09:00 – 11:00 horas). Figura 4. Valores de la presión barométrica y niveles de la napa freática en el área de estudio registrados en horas de la tarde. (15:00 – 17:00 horas). Figura 5. Niveles de lluvia registrada por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) durante los meses de Febrero y Marzo 2019. Fuente: Estación Pluviométrica. ANA- Quebrada San Ildefonso (año 2019). Coincidimos por lo expuesto por Ayllon (2013) “La fuerza atmosférica varía según la temperatura, la altitud y la humedad.

A un aumento de temperatura corresponde una dilatación del aire y, por tanto, una disminución de presión entre las moléculas del aire y, viceversa: un descenso de temperatura produce una contracción del aire, y en consecuencia un aumento de la presión”. Para establecer el grado de relación o índice de asociación lineal de las variables estudiadas: temperatura del aire y presión barométrica se ha aplicado el coeficiente de correlación de Pearson a los valores obtenidos (Tabla 2 y Figura 2).

Los resultados procesados mediante la fórmula del cálculo del coeficiente de Pearson se obtuvo r: -0.763068 y un R² de 0.5823, lo que significa que el valor del coeficiente entre ambas es 76,3% de variación, pero en sentido inverso u opuesto considerándose dicha cifra una correlación negativa considerable (Hernández et al.

, 2014). CONCLUSIONES La temperatura del aire tiende a ser opuesta a los valores de la presión barométrica sobre el cauce de la quebrada San Ildefonso, factores que tienen influencia directa sobre la fluctuación de la napa freática. La información procesada evidencia que durante los meses de enero a marzo (verano) la presión barométrica en el área de estudio tuvo un promedio de fluctuación de 2,4 hPa; sin embargo, el nivel de ascenso /descenso del agua freática alcanzo la media de 2.93 m.

Un episodio de lluvia de 11 mm suscitado el 14 de marzo 2019 evidencio el ascenso del nivel de la napa freática hasta ubicarse a 0.10 m del nivel del terreno. Contrario a ello los meses de abril a julio (otoño/invierno) la variación de la presión barométrica entre la mañana y la tarde promedio los 5.6 hPa y una fluctuación de la napa freática no mayor de 1.00 m.

Consideramos que ante el cambio climático en desarrollo y el incremento en la frecuencia pluvial sobre las quebradas costeras que ponen en vulnerabilidad los centros urbanos asentados en su cauce, se recomienda ampliar estudios que permitan evaluar las variables temperatura y presión barométrica y su influencia en el ascenso de los niveles freáticos y de estos en el incremento de los caudales pluviales,

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Apoyo Consultoría.2018. Avance del Estudio de Pre Inversión del Proyecto “Control de Inundación en la Quebrada de San Idelfonso-Trujillo”. Consorcio financista Backus, C. Pacasmayo, Minera Poderosa y Telefónica del Perú. Trujillo.22 abril 2018 Ayllon, T.2013.

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¿Qué pasa con el concreto a bajas temperaturas?

Una baja temperatura del concreto tiene un efecto mayor en el ritmo de hidratación del cemento, lo que da como resultado un tiempo de fraguado y una tasa de ganancia de resistencia más lento.

¿Qué factores afectan la durabilidad del concreto?

CONCLUSIÓN – La durabilidad del concreto puede verse afectada por factores como el medio ambiente (estado del tiempo, el clima, agresividad del medio), la humedad, la temperatura y la presión.

Profesión: Ingeniero Civil País: Colombia Mi primer acercamiento con el concreto lo encontré de niño en uno de mis hobbies: los carros. Sabía que el concreto lo llevaban en unos camiones muy grandes, con algo atrás que daba vueltas. Esos vehículos siempre despertaban mi interés, además de que mi abuelo era ingeniero civil, constructor, y tal vez el concreto venía en la sangre. Soy ingeniero civil de la Pontificia Universidad Javeriana, con especialización en Tecnología de Construcción de Edificaciones de esa misma universidad. Desde el año 2007 estoy vinculado con la Asociación Colombiana de Productores de Concreto – Asocreto-, donde me desempeño como Jefe de Publicaciones. ‘El concreto más que un material de construcción es un estilo de vida’. Ver más del autor

El concreto Tremie, una solución especializada que te garantiza idoneidad en las estructuras. El sistema Tremie consiste en un embudo o tolva que se RESUMEN: La durabilidad de las estructuras de concreto es afectada por diversos factores dentro de los cuales se encuentra la reacción álcalis-sílice, motivo por RESUMEN: Todos los materiales sólidos en la naturaleza tienden a presentar deformaciones por efecto de la temperatura, esto hace que se contraigan o se

¿Cómo influye el suelo y la temperatura ambiental?

En un día soleado, por ejemplo, el suelo absorbe energía del sol y su temperatura aumenta. Por la noche, el suelo libera calor al aire, y esto afecta directamente a la temperatura del aire. Las temperaturas del suelo pueden ser relativamente bajas en verano o relativamente altas en invierno.