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Cómo...Producir Unidades de Concreto/Hormigón para la Construcción (UC/H)

Las unidades de concreto/hormigón se producen prácticamente en todos los países del mundo debido a su alta calidad y a la demanda de materiales económicos de construcción. Una variedad de materias primas pueden ser utilizadas para producir unidades de concreto/hormigón por miles, en diferentes tamaños y formas. Todos estos productos se pueden producir en una misma fábrica con sólo cambiar los moldes. A pesar de todos los detalles a tomar en cuenta, el proceso de producción de unidades de concreto en una fábrica con equipo Besser es simple.

Almacenando las materias primas

Las principales materias primas utilizadas para producir las unidades de concreto/hormigón (UC/H) son cemento, arena y agregados. Estos son normalmente entregados a la fábrica por camión o tren. El cemento es trasladado neumáticamente a los silos de almacenaje equipados con colectores de polvo. Cuando la arena y los agregados llegan, normalmente se apilan en los patios, después son trasladados conforme se van necesitando a las tolvas. La forma más común de trasladar los materiales de las pilas a las tolvas es con un cargador frontal. Algunas fábricas usan cintas/bandas de transporte y acumuladores/transportadores verticales.

Algunos agregados usados para producir las UC/H de peso normal son por ejemplo arena, grava y piedra triturada. La grava y la arena pueden ser naturales o producidas por una trituradora en la fuente de abastecimiento. Los agregados utilizados para producir las UC/H de peso ligero son pizarra expandida que ha sido quemada, arcilla, pizarra, escoria de los tizones de los altos hornos, "fly ash" (cenizas volantes de carbón de hulla, mineral, de altos hornos), cenizas de carbón natural y materiales naturales tales como las piedras pómez, toba y escoria, mezcladas con arena.

Los agregados de peso ligero pueden reducir el peso de las UC/H de un 20 a un 45 por ciento cuando se comparan contra el peso de las UC/H de peso normal, sin que signifique sacrificar sus propiedades estructurales. Las UC/H de peso ligero conservan las propiedades superiores de resistencia al fuego y aislamiento. Como estas unidades utilizan agregados especiales, generalmente cuestan más que las unidades de peso normal. De cualquier manera, esto depende de la disponibilidad de agregados ligeros y de la cercanía de la fuente de abastecimiento a la fábrica de UC/H.

Los ingredientes cementiciosos son el cemento, el "fly ash" y otros elementos puzolánicos. Algunas plantas utilizan cementos más costosos de "resistencia temprana" (high-early strength) para reducir sus costos totales. El "fly ash" y otros elementos puzolánicos son menos costosos que el cemento y se utilizan para mejorar las propiedades de la mezcla fresca de concreto. Debido a que son más sensibles a la humedad ambiental, el cemento y los puzolánicos se trasladan directamente de los camiones o vagones del tren a los silos de almacenaje usando equipo de bombeo neumático y tuberías.

Dosificación y mezclado

Las materias primas en las tolvas de almacenaje y los silos son transportadas a un sistema de pesado conforme se van necesitando. Las materias primas para cada orden de producción o mezclada (batch) son pesadas para asegurar la consistencia del producto deseado.

Las mezcladoras que se muestran a la derecha son grandes cilindros dispuestos horizontalmente, con aspas de mezclado adheridas a un eje horizontal que atraviesa el cilindro de lado a lado. El interior de la mezcladora se encuentra recubierto con forros reemplazables de aleación endurecida de acero (Ni-hard).

Las materias primas son alimentadas en la mezcladora por su parte superior. Los materiales son mezclados en seco por varios minutos. Luego se agrega agua a la mezcla seca utilizando un medidor electrónico de agua para garantizar la consistencia. Como las UC/H se hacen de concreto/hormigón semi-seco de "cero revenimiento", sólo debe agregarse una mínima cantidad de agua a cada mezclada. Aditivos de cohesión nuevos en el mercado, tales como repelentes al agua y pigmentos o colorantes, también son agregados en este paso. Después de mezclar por un rato, la consistencia es revisada automáticamente y si es necesario, se agrega más agua. La carga de mezcla es entonces mezclada de cinco a ocho minutos más. Una vez terminada la mezcla, el concreto/hormigón es vaciado por la parte inferior de la mezcladora.

Moldeado

Después de que la mezcla de concreto está hecha, se traslada a la máquina productora de las UC/H, popularmente conocida como la máquina bloquera, donde es vaciada en un molde (mostrado más abajo). Los moldes consisten en un marco/chasis con forros, placas de separación/divisorias. Algunos moldes pueden ser costosos, sin embargo, tienen una vida ilimitada. Las piezas de forrado interior (que son las de desgaste) sí requieren ser cambiadas periódicamente. La forma y la dureza de los agregados determinan la longevidad de los forros del molde. No es necesario reemplazar todas las partes de los moldes al mismo tiempo. Algunas partes pueden tener una vida más prolongada y pueden tolerar mayor desgaste que otras antes de ser cambiadas.

Sólo los forros de desgaste de los moldes actúan como el molde en sí para moldear los productos. Las UC/H pueden ser fabricadas en un sinnúmero de formas de acuerdo a la configuración requerida, siempre y cuando no se comprometa la integridad estructural en el grosor de sus paredes y conectores que resulten ser muy angostas o estructuralmente inestables. Una caja o marco/chasis de molde puede ser utilizada para producir diferentes tamaños y formas con simplemente cambiar la forma en que se colocan sus forros o componentes interiores. Dependiendo de la demanda por alguna forma de UC/H, la configuración del molde puede cambiarse después de algunas horas o algunos días. Cambiar el molde permite al usuario hacer productos tan diversos como sencillos bloques grises ahuecados, ladrillos de concreto sólidos, piezas para entrepisos/bovedilla, adoquines y sofisticados productos arquitectónicos utilizando el mismo equipo en una sola fábrica.

Una vez colocada en el molde, la mezcla de concreto/hormigón es compactada y consolidada usando una combinación de presión y vibración controladas. En las máquinas Besser, todo el molde, las partes internas y las bandejas de producción (para moldeado y transporte del producto) son vibrados para maximizar la compactación, uniformidad y fortaleza de las unidades fabricadas. El molde es llenado, compactado y vaciado entre 6 (seis) y 11 (once) veces por minuto. Las máquinas bloqueras Besser usan moldes capaces de producir hasta seis bloques (UC/H) tamaño estándar (20 x 20 x 40 cm) por ciclo. Dependiendo del tamaño y el tipo de máquina, más de 3,240 UC/H de 20 x 20 x 40 cm pueden ser producidas cada hora.

Vibro-Compactados los productos, son empujados hacia abajo fuera del molde a una bandeja de acero. Esta característica es diferente a la de los moldes multipiezas utilizados en otras industrias, en las cuales las secciones de los moldes se quitan en la dirección opuesta (hacia arriba). En este momento las UC/H son llamadas frescas o verdes (green), o sin curar. Conforme las bandejas de acero cargadas con UC/H frescas se alejan de la máquina bloquera, un cepillo de limpiado es utilizado para quitar las partículas sueltas de agregado de la parte superior de las UC/H. Un rociado de aire es otra de las técnicas utilizadas para quitar las partículas de concreto sueltas.

Curado

Una vez que se llena una estantería con 6 (seis), 8 (ocho) u 11 (once) niveles de bandejas de acero cargadas de producto fresco, toda la estantería es desplazada, normalmente en unos rieles montados en un sistema de transporte automatizado a las cámaras para el curado. Las fábricas no automatizadas pueden utilizar un montacargas para transportar las estanterías.

Los cámaras para el curado, conocidas en inglés como kiln, son generalmente cámaras que operan a presión atmosférica. Usualmente las UC/H se mantienen en estas cámaras de 12 a 24 horas.

Los productos de concreto/hormigón son curados normalmente a una temperatura máxima entre 55°C y 75°C (120°F - 180°F). Es importante mencionar que las UC/H requieren una fracción de la energía que es utilizada para producir bloques y ladrillos de arcilla, los cuales son quemados/calcinados al fuego a temperaturas hasta de 425°C (800°F).

Refiriéndonos nuevamente a los cámaras de curado, cuando las temperatura alcanza el nivel predeterminado, el vapor (si ha sido utilizado) es desconectado y las UC/H son dejadas para seguir en proceso de curado en las cámaras.

El vapor, cuando es utilizado, tiene como propósito mantener 100% de humedad. En algunos climas cálidos, el calor generado por el proceso químico del fraguado del cemento, llamado "Calor de Hidratación", es suficiente para elevar la temperatura a los niveles deseados sin utilizar vapor.

Todo el proceso de curado toma normalmente 24 (veinticuatro) horas, pero puede ser acortado a través de ajustes en el diseño de la mezcla y las temperaturas del curado. Las UC/H generalmente alcanzan el 90% (noventa por ciento) de su fortaleza final de dos a cuatro días después de su fabricación.

Estibado/Cubado, Paletizado y Almacenado

Las UC/H ya curadas son retiradas de las cámaras y movidas a una área de procesamiento, en la que se pueden realizar operaciones adicionales sobre ellas para crear productos arquitectónicos. Las unidades son entonces estibadas/cubadas y empaquetadas para ser colocadas en los almacenes. La estibadora/cubadora es un sistema que hace girar las unidades individualmente y las posiciona en capas alternas que forman cubos compactos. 

Típicamente el estibado/cubado es realizado utilizando un equipo que puede ser programado para crear los modelos de las estibas/cubos de UC/H. Estas estibas/cubos pueden ser colocadas en paletas de madera o llevadas por un montacargas utilizando los corazones/núcleos de la parte inferior del producto como los puntos de alzado. Algunas UC/H de mayor calidad y precio (que conllevan un mayor valor agregado) son cubiertas con plástico para su protección. Las estibas/cubos son generalmente apiladas a tres o cuatro niveles de altura en los patios, hasta que las UC/H son enviadas a los lugares de trabajo para su colocación en paredes, entrepisos, muros, caminos, etc.

Unidades Especiales de Concreto/Hormigón

Ranuradas (Scored)

Las UC/H ranuradas son similares a las comunes, pero tienen una o más ranuras moldeadas en su cara para crear patrones de diseño atractivos. Solamente dos partes interiores del molde necesitan ser cambiadas para crear esta apariencia.

Esplitadas (Split face)

Las UC/H esplitadas (cara de roca) son unidades sólidas o ahuecadas que son moldeadas en bandeja al "estilo siamés" y cortadas a lo largo y a lo ancho por una máquina de cuchilla de guillotina. Las UC/H son separadas después de haber sido curadas y antes de ser estibadas/cubadas. Las UC/H de cara esplitada tienen una textura atractiva, de rugosidad natural, parecida a la piedra. Agregando pigmentos se puede obtener una variedad de tonos y apariencias infinita.

Acanaladas con Costillas, Esplitadas y No Esplitadas (split, ribbed and fluted)

Las UC/H acanaladas y con costillas son producidas utilizando moldes especiales. Se pueden producir con o sin cara esplitada pasándolas por el proceso de guillotina descrito, o no. Es el mismo proceso, sólo el molde cambia. La textura de la cara esplitada es natural y rugosa, separada por ranuras o costillas moldeadas.

Cara pulida (Ground Face)

Una o más caras de las UC/H son pulidas entre 1.5 (uno punto cinco) y 3.2 (tres punto dos) mm. (1/16 y 1/8 de pulgada). Para producir estas UC/H de cara pulida de valor agregado, el pulido se hace sobre ellas después de ser curadas. El resultado es una superficie suave que muestra la variedad de colores y tamaños de las partículas de los agregados utilizados en la producción. Utilizando agregados de diferentes tamaños, colores y formas junto con cemento de varios colores y pigmentos; una amplia variedad de efectos puede ser creada. Aditivos, selladores, resinas y/o barnices se utilizan frecuentemente para mejorar su apariencia. Las UC/H a veces son trabajadas con un baño de arena por chorro a presión (sand blasting) para darles otra apariencia.

De Apariencia de Adobe o Ladrillo de Barro (slump)

UC/H de apariencia de adobe o ladrillo de barro se pueden producir utilizando mezclas más humedecidas que lo normal y aplicando presión mecánica a la parte superior de las UC/H. Esto permite que las UC/H se abomben y ligeramente cambien de forma.

Adoquines o Pavimentadores (paving stone)

Adoquines de alta solidez y fortaleza (trenzados o no) pueden producirse en diferentes tamaños, formas y grosores. Tienen una amplia aplicación en caminos peatonales, calles, carreteras y patios industriales de uso pesado.