MATERIALES NATURALES MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS SUSTENTABLES Samuel Jonatan Duran Soto Mtro. Moisés Figueroa Mimbela 1.1 PIEDRA • La piedra es el material que mejor se conserva y más conocido de los que sirvieron para producir las primeras herramientas, durante el paleolítico, conocidas como industria lítica, aunque hay razones para suponer que a la vez se usaron materiales de peor conservación, como la madera, el hueso o las fibras vegetales. • En geología se distinguen tres tipos principales de rocas según su origen: las ígneas, las sedimentarias y las metamórficas: Las rocas ígneas o magmáticas son aquellas que se forman cuando el magma se enfría y se solidifica. Las rocas sedimentarias son rocas que se forman por acumulación de sedimentos, formados a partir de partículas de diversos tamaños transportadas por el agua, el hielo o el viento, y son sometidos a procesos físicos y químicos, que dan lugar a materiales consolidados. Las rocas metamórficas son rocas formadas por la modificación de otras preexistentes en el interior de la Tierra mediante un proceso llamado metamorfismo. A través de calor y/o presión, en fluidos químicamente activos se produce la transformación de rocas que sufren ajustes estructurales y mineralógicos. EN CONSTRUCCIÓN En arquitectura, se considera piedra a un material de construcción, que tradicionalmente ha venido siendo utilizado como uno de los principales materiales empleados para la ejecución de los distintos elementos que componen las edificaciones: • Cimentación • Muros de carga: constituidos por fábrica de piezas pétreas que según su disposición y labra, se clasifican en: • Sillares: piezas de material pétreo que se sacan de la cantera, labradas con paramentos planos y a escuadra unos con otros, utilizándose en los muros de fábrica de piedra según distintos aparejos. La cara del sillar que queda en un plano horizontal se denomina lecho, las que quedan en un plano vertical, soga, que es la de mayor dimensión, y tizón, la de menor tamaño. La unión de los sillares se realiza mediante argamasa, o simplemente mediante la colocación de las piezas «a hueso», es decir, sin material de unión, consiguiendo la trabazón mediante el aparejo empleado. • Sillarejo: piezas de piedra de menor tamaño que los sillares, procedentes también de cantera y labrada asimismo con paramentos planos y a escuadra. El término de sillarejo se aplica principalmente a las piedras que, a diferencia de los sillares, pueden manejarse con una sola mano. Es frecuente el uso del término sillarejo para la disposición de las piezas en muros pétreos de manera que existe diferente altura de pieza para cada hilada. • Mampostería. Toda piedra de cantera informe que no puede escuadrarse y se gasta en las fábricas con puchada de mezcla y a rebote de porrillo. También se llama piedra de mampostería a otra que no es de cantera y se saca de los ríos y se halla en la superficie de la tierra. Para la formación de un mismo muro se pueden combinar sillares y mampuestos. • Arcos y bóvedas CLASIFICACIÓN La clasificación de las piedras empleadas es la siguiente: •Piedra granigorda: la que tiene el grado gordo. •Piedra maciza: la que no tiene defecto alguno. •Piedra perdida: la cantidad de piedras que se ponen en los cimientos en algunos casos sin trabazón ni cal que las unan. •Piedra piconada: La que solo está labrada con el pico. •Piedra tosca: La que está sin labrar. 1.2 TIERRA La tierra es un material compuesto de granos de diferentes tamaños y características que forman una mezcla única en cada caso. En una muestra de tierra encontramos, según su tamaño, piedras, gravas, arenas, limos y arcillas. Cada tierra presenta unas proporciones diferentes de cada uno de estos componentes, es su granulometría característica. Las arcillas tienen una característica especial frente al resto de tipos de granos: su estructura es laminar y no granular, lo cual es fundamental para entender el comportamiento de las construccciones de tierra. • Cuando se incorpora agua a una muestra de tierra ésta llena los vacíos entre los granos, y proporciona cohesión al material granular permitiendo darle una forma definida. Las arcillas, gracias a su naturaleza laminar, permiten la aparición de fuerzas capilares muy fuertes entre las partículas creando puentes de agua. Este agua no se evaporará y quedará encerrada en el interior del material permitiendo que conserve su cohesión incluso en los ambientes más secos. • A pesar de sus características tan diferentes casi cualquier tipo de tierra es apta para la construcción, sólo hace falta encontrar la técnica adecuada CONSTRUCCIÓN CON TIERRA Según el contenido en agua de la mezcla de tierra, o su puesta en obra, obtenemos diferentes sistemas constructivos. Tradicionalmente la utilización de una u otra técnica estaba condicionada por las características de la tierra presente en la zona, la disponibilidad de materiales auxiliares como piedra o madera, así como el clima, que facilita unas técnicas frente a otras. A menudo nos las encontramos combinadas dentro de una misma construcción, así como con otros materiales (ladrillo cocido, mampostería de piedra, estructuras de madera, etc.). 1.3 MADERA La madera es el material que constituye la mayoría del tronco de un árbol. Se compone de fibras de celulosa unidas con lignina. Una vez cortada y seca, la madera se utiliza en construcción de edificios e, históricamente, medios de transporte como ser barcos o carruajes, en la elaboración de muebles y otros elementos. CARACTERÍSTICAS Las características de la madera varían según la especie del árbol origen e incluso dentro de la misma especie por las condiciones del lugar de crecimiento. Aun así hay algunas características cualitativas comunes a casi todas las maderas. La madera es un material anisótropo en muchas de sus características, por ejemplo en su resistencia o elasticidad. Tiene un comportamiento higroscópico, pudiendo absorber humedad tanto del ambiente como en caso de inmersión en agua, si bien de forma y en cantidades distintas.9 La polaridad de la madera le hace afín con otros productos polares como agua, barnices, pegamentos con base de agua, etc. La densidad de la madera varía notablemente entre especies. La densidad también puede variar significativamente en una misma especie, o incluso en un mismo árbol, en función de la altura del fuste y de la distancia al centro del tronco. PRODUCCIÓN DE LA MADERA • Apeo, corte o tala: leñadores con hachas o sierras eléctricas o de gasolina cortan el árbol, le quitan las ramas, raíces y corteza para que empiece a secarse. • Transporte: es la segunda fase y es en la que la madera es transportada desde su lugar de corte al aserradero y en esta fase influyen muchas cosas como la orografía y la infraestructura que haya. • Aserrado: en esta fase la madera es llevada a unos aserraderos. El aserradero divide en trozos el tronco, según el uso que se le vaya a dar después. • Secado: este es el proceso más importante para que la madera esté en buen estado. • Secado natural: se colocan los maderos en pilas separadas del suelo, con huecos para que corra el aire entre ellos, protegidos del agua y el sol para que así se vayan secando. • Secado artificial: Secado por inmersión: en este proceso se mete al tronco o el madero en una piscina, y debido al empuje del agua por uno de los lados del madero la savia sale empujada por el lado opuesto, consiguiendo eliminar la savia interior, evitando que el tronco se pudra. • Secado al vacío: en este proceso la madera es introducida en unas máquinas de vacío. Es el más seguro y permite conciliar tiempos extremadamente breves de secado con además: o bajas temperaturas de la madera en secado; o limitados gradientes de humedad entre el exterior y la superficie; o eliminación del riesgo de fisuras, hundimiento o alteración del color; o fácil utilización; o mantenimiento reducido de la instalación. • Secado por vaporización: se meten los maderos en una nave cerrada a cierta altura del suelo por la que corre una nube de vapor de 80 a 100 °C; con este proceso se consigue que la madera pierda un 25% de su peso en agua, a continuación, se hace circular por la madera, una corriente de vapor de aceite de alquitrán, impermeabilizándola y favoreciendo su conservación. Es costoso pero eficaz. MATERIALES ADICIONALES ADOBE • El adobe es quizás el material de construcción más antiguo del que se tienen registros. Conocemos edificaciones realizadas en base al adobe que podríamos definir rápidamente como un ladrillo sin cocer desde hace 10,000 años y repartidas por todos los lugares del planeta, desde Çatalhöyük, una de las primeras ciudades conocidas, hasta las primeras civilizaciones de América. • Las propiedades de la arquitectura en adobe son resistencia térmica, mecánica, aislamiento acústico y resistencia al fuego. Si a estas propiedades le unimos el bajo coste de los materiales y los escasos conocimientos que se necesitan tanto para su fabricación como para la posterior edificación en ellos, entenderemos por qué el adobe ha sido el material de construcción más usado a lo largo de la historia. MATERIALES ADICIONALES Carrizo • El carrizo es una planta perenne perteneciente a la familia de las gramíneas o Poáceas, se encuentra ampliamente distribuida en la superficie terrestre a orilla de caudales de agua, habitualmente en los lugares húmedos en las regiones templadas y tropicales de la tierra. • A la planta se la ha agrupado entre los materiales constructivos “sostenible” por ser un recurso renovable Características - La altura de la planta varía entre 1,5 y 4 metros, alcanzando un diámetro máximo de 2 cm. - Parecida a la caña común está formada por una sucesión de anillos o nodos y entrenodos perfectamente diferenciados, un tallo verde, hueco con presencia de hojas en los anillos o nodos. - La estructura microscópica del carrizo muestra la gran cantidad de poros cerrados en su configuración. - Su densidad cuando está seco es aproximadamente de 160 kg/m3. - Los tallos de carrizo presentan excelente resistencia a la flexión y a la tracción. - Es un material hidrofóbico (no es capaz de interaccionar con las moléculas de agua) y con inflamabilidad normal. EN CONSTRUCCIÓN • • Es un material ecológico y sostenible de bajo costo, estéticamente aceptable, fácil de obtener y colocar, ya que permite generar diferentes sistemas constructivos. Es resistente a las heladas y un buen aislante térmico, debido a la gran cantidad de huecos llenos de aire de los tallos. VISITA CAMPO DE MATERIALES MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS SUSTENTABLES Mtro. Moisés Figueroa Mimbela Samuel Jonatan Duran Soto Se elaboró una visita a un campo de materiales que en este caso fue a Carolina block, podemos ver que mayormente en este lugar está más enfocado a la elaboración y distribución de diferentes tipos de blocks adoquines etc. En el lugar podemos apreciar que cuentan con toda la maquinaria y equipo industrial necesario para elaborar todo tipo de blocks que ofrecen Este campo de materiales encuentro ubicado en: Carretera Km 4., Norte 5, Internacional, Son. MATERIALES NATURALES E INDUSTRIALIZADOS MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS SUSTENTABLES Mtro. Moisés Figueroa Mimbela Samuel Jonatan Duran Soto − MATERIALES Son sustancias útiles que nos sirven para fabricar los objetos que nos rodean. En el ambiente de la construcción, un material puede ser un bloque de materia o un componente que se utiliza para edificar ya sea un edificio o cualquier otra construcción. El uso que se le da al término en la ingeniería define a los materiales como sustancias con cualidades útiles que pueden ser térmicas, mecánicas o de otra clase. − LOS MATERIALES SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN SU ORIGEN Materiales naturales o materias primas: Son aquellos que se obtienen directamente de la naturaleza, como plantas, animales, rocas y suelo. Se utilizan tal cual como se encuentran, sin sufrir alteraciones provocadas por el hombre, por ejemplo: arena, agua, piedras, petróleo, lana, madera, algodón, caucho, etc. Materiales elaborados o artificiales: Aquellos materiales naturales que necesitan de un proceso de transformación para poder ser utilizados, como el papel, cartón, hormigón, plástico, goma, nylon y cuero. − MADERA Composición: La madera está compuesta básicamente por celulosa (50 a 60%), lignina (15 a 25%) que es la que da rigidez y dureza al árbol y otros como resina, almidón, taninos, agua, etc. Propiedades de la madera: La madera tiene una estructura fibrosa en la que sus células se agrupan en sentido paralelo al eje del árbol. Esto le confiere un comportamiento anisótropo. Dureza: Es la mayor o menor resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados. Las maderas fibrosas son las más duras y las porosas las más blandas. Las más duras tiene tonos oscuros y anillos de crecimientos muy juntos. Resistencia mecánica: Capacidad de un material para soportar esfuerzos sin deformarse ni romperse. − ALUMINIO Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso. El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de aluminio silicato. − ZINC El zinc es un metal de color entre blanco azulado y gris plateado. Es duro y frágil a la mayoría de las temperaturas, pero se puede hacer maleable por calentamiento a entre 100 y 150 grados Celsius. El zinc se utiliza principalmente como un agente anti- corrosivo en productos de metal. Se utiliza en el proceso de galvanización. La galvanización es el recubrimiento de otros metales con hierro o acero. Aproximadamente la mitad del zinc que se usa en el mundo es para galvanización. La galvanización se utiliza para fabricar tela metálica, barandillas, puentes colgantes, postes de luz, techos de metal, intercambiadores de calor y carrocerías de coches. El zinc se usa como un ánodo en otros metales, en particular los metales que se utilizan en trabajos eléctricos o que entran en contacto con agua de mar. − MATERIALES ELABORADOS (ARTIFICIALES) Son los que fabricamos las personas. Para ello, utilizamos materiales naturales que luego convertimos en artificiales. Por ejemplo, con la madera fabricamos papel y con minerales fabricamos vidrio. El plástico y el cartón son materiales artificiales. Los plásticos se fabrican con petróleo y el cartón se fabrica con madera. − IMPACTO AMBIENTAL La mitad de los materiales empleados en la industria de la Construcción proceden de la corteza terrestre, produciendo anualmente en el ámbito de la Unión Europea (UE) 450 millones de toneladas de residuos de la construcción y demolición (RCD); esto es, más de una cuarta parte de todos los residuos generados. Este volumen de RCD aumenta constantemente, siendo su naturaleza cada vez más compleja a medida que se diversifican los materiales utilizados. Este hecho limita las posibilidades de reutilización y reciclado de los residuos, que en la actualidad es sólo de un 28% (en el caso de España, un 5%), lo que aumenta la necesidad de crear vertederos y de intensificar la extracción de materias primas. En términos estadísticos, se puede decir que el sector de la Construcción es responsable del 50% de los recursos naturales empleados, del 40% de la energía consumida (incluyendo la energía en uso) y del 50% del total de los residuos generados. Si bien es cierto que el procesado de materias primas y la fabricación de los materiales generan un alto coste energético y medioambiental, no es menos cierto que la experiencia ha puesto de relieve que no resulta fácil cambiar el actual sistema de construcción y la utilización irracional de los recursos naturales, donde las prioridades de reciclaje, reutilización y recuperación de materiales brillan por su ausencia frente a la tendencia tradicional de la extracción de materias naturales. Por ello, se hace necesario reconsiderar esta preocupante situación de crisis ambiental, buscando la utilización racional de materiales que cumplan sus funciones sin menoscabo del medio ambiente. Conocido es que los materiales de construcción inciden en el medio ambiente a lo largo de su ciclo de vida, desde su primera fase; esto es, desde la extracción y procesado de materias primas, hasta el final de su vida útil; es decir, hasta su tratamiento como residuo; pasando por las fases de producción o fabricación del material y por la del empleo o uso racional de estos materiales en la Edificación.
