La carbonatación en el concreto reforzado

Considerando como el material ideal para nuestras estructuras, el concreto reforzado exige de alta tecnología por las necesidades que tiene de conservación y mantenimiento; dado el proceso de corrosión que ataca al acero de refuerzo.

Una de las condicionantes del proceso corrosivo del acero de refuerzo en las estructuras de concreto, es precisamente el fenómeno de la Carbonatación. El concreto de recubrimiento de cualquier elemento estructural, puede perder la alcalinidad que mantiene protegida a la varilla de acero de refuerzo, lo que puede producir una herrumbre que se puede expandir a toda la armadura, proceso que termina por hacer "explotar" y desprender el concreto que la recubre (recubrimiento). A partir de ese instante, la varilla de acero pierde parte de su sección trasversal original, lo que también, con el tiempo, puede conducir al deterioro de la propia estructura. 

Generalmente, el fenómeno de la carbonatación, es un proceso físico-químico complejo que modifica lentamente en el tiempo la estructura del concreto, induciendo a cambios en sus propiedades físicas. Por lo general, el fenómeno avanza del exterior al interior de la masa de concreto del elemento; ahí tiene mucho que ver el tiempo y la profundidad de afectación. La carbonatación penetra a través de los poros del concreto hasta alcanzar y despasivar al acero de refuerzo. Este momento es conocido por los especialistas como Avance del frente de carbonatación. 

¿Qué aspectos pueden condicionar este fenómeno en el concreto reforzado y cuál es el mecanismo de su desarrollo?

La carbonatación debe su presencia en el concreto al dióxido de carbono (CO2) presente en el ambiente en forma de gas anhídrido carbónico; máximo en zonas urbanas o con elevados niveles de contaminación, donde sus concentraciones son mayores. La humedad y la temperatura ambiente, son factores igualmente importantes como veremos más adelante en este escrito. 

La carbonatación es un tipo de reacción ácida que puede afectar de manera importante la durabilidad del concreto. Se trata de un proceso lento, que resulta de una reacción química en la que el hidróxido de calcio (CA(OH)2), presente en la pasta de cemento, reacciona con el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, y forma carbonato de calcio (CaCO3); tal y como se presenta en la Ecuación (química) 1. Ca (OH)2+CO2CaCO3+H2O

Producto del efecto físico-químico resultante de esta reacción, se produce una degradación lenta y de continuo avance; desde la superficie hacia el interior del elemento de concreto. El pH del concreto, en condiciones normales de trabajo, oscila entre valores de 12 o 13. No olvidemos que en el proceso de hidratación del cemento Portland se produce Ca(OH)2 (también llamado Portlandita) a partir de la combinación de los grupos puros de silicatos y de aluminatos con el agua. La Portlandita o hidróxido de calcio, junto con los álcalis de sodio y de potasio aportados por las arcillas, es el mayor responsable de la elevada alcalinidad (basicidad) de la pasta en el concreto. 

Se afirma en diversas fuentes especializadas que la pasta de cemento contiene entre un 25 y un 50% en pso del cemento de hidróxido de calcio; lo que redunda en que la pasta de cemento fresco tenga un pH de 12 como mínimo. En este caso, dada la elevada alcalinidad del concreto, las varillas de acero se encuentran recubiertas por una capa de óxido pasivante que las protege frente a riesgos de oxidación (o corrosión). Por otra parte, el contenido de dióxido de carbono en el aire oscila alrededor del 0.03%; puede llegar a alcanzar, en ambientes agresivos, valores superiores al 0.10%. El CO2 puede penetrar al concreto a través de los poros y reaccionar así con el Ca(OH)2, revirtiéndose entonces la basicidad del material. 

El mecanismo de reacción ácida por el cual se produce la carbonatación genera un descenso del pH del concreto, lo que provoca la destrucción de la capa pasivante sobre el acero, y con ello un ascenso en la velocidad de corrosión de las armaduras. Según los especialistas, se establece un valor crítico para el pH, alrededor de 9.5; por debajo del cual ya no puede garantizarse la protección (pasivación) de la armadura y puede comenzar un proceso de corrosión por carbonatación. El nivel de pH de un concreto completamente carbonatado, suele oscilar entre un 7 y 8. 

El espesor del recubrimiento del acero de refuerzo juega un papel importante al tener responsabilidad en la variabilidad del tiempo de neutralización del CO2 que se propaga por los poros llenos de aire del concreto, hasta producir el carbonato de calcio. Se le atribuye al anhídrido carbónico y al hidróxido de calcio la responsabilidad del proceso de carbonatación del cemento Portland, o a la formación de carbonato de calcio (CaCO3) en el concreto; en presencia de humedad y mediante su combinación química.

El contenido de humedad favorece el proceso de carbonatación en el concreto reforzado. Si regresamos la atención a la Ecuación 1, podemos darnos cuenta que esta reacción química, necesariamente se produce en un medio acuoso. El dióxido de carbono se disuelve en el agua formando ácido carbónico, el que reaccionará con el hidróxido de calcio; obteniéndose como resultado el carbonato de calcio, además del agua. 

Si el concreto está demasiado seco (Humedad Relativa menor al 40%) el CO2 no se disuelve y no se produce el fenómeno de la carbonatación; si por el contrario el concreto se encuentra demasiado húmedo (Humedad Relativa mayor al 90%) el CO2 no puede penetrar al concreto y por tanto este, tampoco puede ser cabonatado. La literatura especializada refiere que las condiciones óptimas para que se produzca la carbonatación, es cuando la humedad relativa se encuentra entre 40 y 90%. Respecto a lo anterior, se comenta que en el proceso de difusión de la carbonatación, la humedad relativa del aire de los poros existentes en la masa de concreto, juega un papel decisivo, debido a que el coeficiente de difusión del CO2 es mucho mayor en el aire que en el  agua, por tanto, si los poros están saturados de agua la penetración del gas es muy débil y la reacción es prácticamente inexistente. 

La carbonatación, como ya se dijo, tiene un efecto adverso sobre el grado de alcalinidad del concreto y su capacidad para proteger al acero de refuerzo; sin embargo, los efectos físicos de este fenómeno suelen ser también positivos en este material. Niveles normales de cabonatación provocan una estructura más densa; aumentan la resitencia y disminuyen la permeabilidad del concreto. Este hecho garantiza que sea la carbonatación una ventaja en estructuras de concreto masivo, resultando todo lo contrario en el concreto reforzado. Baste decir que este fenómeno también aumenta la contracción en el contrato fraguado, lo que puede provocar la aparición de grietas y fisuras que lo vuelvan permeable y susceptible al desarrollo de la corrosión. 

Las grietas en el concreto, como es fácil de suponer, permiten el acceso del dióxido de carbono a través de la superficie de elemento, y se produce la carbonatación. Los especialistas consideran que el coeficiente de difusión activo del CO2 en una grieta de 0.20 mm de ancho de abertura, como promedio es de aproximadamente tres órdenes de magnitud (1000 veces), mayor que en un concreto sano, libre de grietas. Esta es la razón por la que en ambientes agresivos, se debe de establecer un proceso de cuidado estricto en la colocación del concreto, a fin de evitar indeseados procesos de contracción, que incidan en el desarrollo de agrietamientos en las primeras edades. 

Puede afirmarse que el avance del frente de carbonatación será mayor en el elemento de concreto cuanto mayor sea porosidad del material, de ahí que una buena medida de atenuar la velocidad de corrosión en un elemento de concreto es precisamente el empleo de concretos densos, perfectamente vibrados y colocados, en donde el nivel de porosidad sea mínimo. Lo anterior traerá consigo, por supuesto, una mayor pérdida de alcalinidad; fundamentalmente en las capas más superficiales, en donde precisamente se ubica el acero de refuerzo. 

El grado de carbonatación en el concreto, está influenciado principalmente por la permeabilidad y por el contenido de calcio en la mezcla de concreto; aunque también son significativas las condiciones medioambientales y atmosféricas, tales como: la cantidad de dióxido de carbono, la humedad relativa y la temperatura. 

La carbonatación en el concreto reforzado (Diciembre 2012). Construcción y tecnología en concreto 9 (2), 20 -22.

La automotriz, una industria estratégica

Los analistas señalan que el sector automotriz será el nuevo petróleo para México, debido a la importancia que tiene en la economía y a que se incrementará todavía más con el tiempo. 

Actualmente México aporta 19% del total de la producción automotriz de América del Norte, y para 2017, de acuerdo con estimaciones de la Asociación Mexicana  de la Industria Automotriz (AMIA), producirá cuatro millones de vehículos. En el marco de la economía mexicana el sector petrolero. El año pasado la industria automotriz logró generar divisas netas por casi el 4% del PIB, y para 2018 llegará al 8%, un peso similar al del sector petrolero. El año pasado la industria automotriz logró generar divisas netas por casi 36 mil millones de dólares, cifra superior a la exportación de petróleo. 

En la década de los noventa, del total de la producción realizada en América del Norte, 6% se realizaba en nuestro país, 16% en Canadá y el resto en Estados Unidos. Hoy México ya alcanza el 19%, Canadá mantiene el 16% y Estados Unidos 65%.

Entre las razones que han beneficiado al sector, se encuentran:

a) La ubicación geográfica: la cercanía con Estados Unidos, por lo que actualmente el 80% de la producción nacional se destina a la exportación.

b) Los tratados comerciales que han favorecido la entrada de automóviles mexicanos a otros mercados.

c) La especialización en recursos humanos y la sofisticación que han alcanzado la cadena de suministro. 

Si bien la industria vive un "boom", el reto - dicen productores y distribuidores - es reactivar el mercado interno que en los últimos 10 años ha estado deprimido.

La automotriz, una industria estratégica (Mayo - Junio 2013). Mundo ferretero, Año 15, No. 4, 26

ASF: Las finanzas, en riesgo

Además de los riesgos externos, la economía mexicana enfrenta riesgos internos derivados de su lento crecimiento, que se reflejan en un deterioro del capital humano y en los limitados ingresos en las finanzas públicas. La Auditoría Superior de la Federación (ASF) advirtió que las finanzas del país tendrán grandes retos en los próximos años. 

El primero de ellos es el resultado del cambio en la estructura de la población, lo cual implicará un doble desafío. Por una parte, conllevará a que en el corto plazo se deba satisfacer la demanda de empleo, educación y vivienda de la población joven, pero a partir del 2020 se tienen que atender las necesidades de la población mayor de 65 año, relacionadas con los servicios de salud, pensiones y jubilaciones.

En este último caso el problema ya es acuciante y tenderá a niveles críticos en el futuro si no se le da tratamiento adecuado. Para la ASF la insuficiencia de fondos de pensiones y jubilaciones es un asunto de prioridad nacional, debido a que, por una parte, vulnera la capacidad financiera del Estado y, por otra, exige cumplir con los derechos de los trabajadores. 

Otro riesgo son los ingresos petroleros que perdieron participación en el total de los ingresos presupuestarios, pero representan una tercera parte, con lo que se manifiesta una fuerte dependencia de estos recursos, situación que es un riesgo para las finanzas públicas, debido a la incertidumbre y volatibilidad relacionada con estos ingresos. 

Los riesgos inherentes a la crisis económica internacional no se han superado, por lo que en la parte interna se deben fortalecer las finanzas públicas y racionalizar los requerimientos financieros. Esto para permitir que una mayor cantidad de recursos se destine a impulsar el crecimiento económico, el empleo y el bienestar. 

La ASF detalló que entre 2007 y 2011 el Producto Interno Bruto (PIB) del país avanzó 1.6% en promedio por año, lo que fue insuficiente para las necesidades de generación de empleo, ya que en el mismo lapso la Población Económicamente Activa (PEA) aumentó en casi 900 mil, y en los siguientes 12 años alcanzará una cifra histórica. 

Un factor de riesgo adicional es la deuda pública, ya que si bien representó 47.5% del PIB en 2011, se se incluyen otros pasivos contingentes y laborales, además de la deuda subnacional, la cifra se eleva a 77.6%, lo cual excede notablemente los niveles recomendados para los países en desarrollo. Se trata de una situación de alto riesgo, por lo que deben atenderse sus causas estructurales. 

Por otra parte, el ingreso masivo de capitales a los mercados financieros en los últimos años es también un riesgo latente, debido a que una salida abrupta tendría efectos adversos sobre la economía, en particular en el tipo de cambio y en la estabilidad inflacionaria. 

Un riesgo para el sistema bancario es el hecho de que algunas instituciones tienen exposiciones elevadas en los créditos que han otorgado a estados y municipios. Es así porque tres instituciones tienen concentrada en una sola entidad federativa una exposición equivalente a 100% de su capital, lo que significa una potencial vulnerabilidad del sistema bancario, en el caso de que ocurra una fuerte caída en las participaciones federales. 

ASF: Las finanzas, en riesgo (Mayo - Junio 2013). Mundo ferretero, Año 15, No. 4, 24

La Torre Doha

En un sector de la arquitectura mundial, a menudo impulsado por una "carrera hacia la cima", las estructuras más altas frecuentemente ganan la aclamación mundial; sin embrgo, hay algo más que ser simplemente el edificio más alto. El Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano (CTBUH, por sus siglas en inglés) ha seleccionado al ganador en la competencia por el aclamado título de Mejor Edificio Alto del Mundo. 

Desarrollos de todo el mundo, asociados a todas las zonas geográficas del planeta fueron seleccionados para entrar a tan magna competición; fueron estos el edificio Blight Street, de Sydney, en la región de Australia y Asia (primer edificio rascacielos verde de Australia; diseñado por las firmas de arquitectura: Architctus and Ingehoven Architekten); el edificio Absolute Towers, ubicado en Mississauga, Canadá para la región de las Américas (edificación compuesta por dos torres circulares curvilíneas, diseñada por la compañía china de arquitectura MAD); el edificio Lombardía Palazzo, en Milán Italia, para la región Europa (en la actualidad, el rascacielos más alto de la ciudad de Milán), y la Torre Doha, en Doha para la región del Medio Oriente y África.

Durante el prestigioso programa de premios, el jurado encargado en hacer la selección del mejor de los edificios altos, en esta ocasión, no solamente se enmarcó en la altura de los edificios, sino que evaluó otros aspectos de innovación, la importancia cultural y el diseño arquitectónico ambientalmente responsable; es ahí donde resultó la Torre Doha el Mejor Edificio Alto del Mundo. 

El presidente de Cook+Arquitectos Fox, Richard Cook, refiriéndose al premio, plantea que el edificio estéticamente establece enlaces funcionales y agradables a la vista, entre lo tradicional y lo cultural, de lo más significativo de la arquitectura en Qatar; también implementa una manera de reducir el consumo de energía en el interior de la edificación, captando energía térmica de origen solar. Al respecto, refiere Cook dice que: "La piel (fachada) del edificio es una hermosa expresión de la cultura local, que interconecta la modernidad de la edificación con los antiguos diseños islámicos". Comenta además que "también proporciona un modelo fantástico de iluminación al interior del edificio, que de manera eficiente se amortiguan con las ganancias del calor interno de los rayos solares". Por otra parte, Anthony Wood, Director Ejecutivo de CTBUH reconoce que la eficiencia del edificio, va más allá de las ganancias de energía, sino también del uso inteligente del edificio de concreto armado.

Aunque los elementos tecnológicos, el diseño integral, la eficiencia energética y la promoción de la construcción como edificio verde, fueron elogiados, ninguno de estos aspectos fue reconocido más que la contextualización cultural y geográfica de la construcción, lo que permite que se destaque como un icono nacional. 

"La Torre Doha es un excelente ejemplo de una torre moderna eficiente, que se inspira en la cultura local y en el entorno", dice Wood. "En una época de torres lisas homogeneizadas a nivel mundial, la Torre Doha está completamente arraigada a su sitio. No es un icono específico que se podría edificar en cualquier ciudad del mundo":

La Torre Doha (Diciembre 2012). Construcción y tecnología en concreto 9 (2), 12.

Recorte del gasto en aduanas de EU afectará exportaciones

Los recortes de tiempo y personal anunciados por la Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza de Estados Unidos, que entraron en vigor el pasado 1 de marzo, ocasionarán esperas de hasta 6 horas para cruzar mercancías al vecino país, y con ello menor competitividad y pérdidas en la cadena productiva, que en algunos sectores como el transporte de carga podría impactar hasta 50% sus ingresos.

La frontera de Baja California con California es considerada la segunda más importante para el comercio de México y Estados Unidos, debido a que por esa zona circulan diariamente 2 mil camiones con carga y 1 mil vacíos, con operaciones comerciales que tienen un valor de más de 20 mil millones de dólares anuales. 

La Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza (CBP) informó que el impacto en el recorte de 754 millones de dólares anunciado por Janet Napolitano para las agencias que manejan el control fronterizo, incluye la disminución de horas operación, trabajo y beneficios a sus empleados; ausencia de servicios extraordinarios en los puertos de entrada, y las cargas que entren a las 8:00 horas estarán limitadas hasta que se tenga personal asignado, lo que generará más horas de espera. 

Además, se calcula un plazo de cinco días o más para la liberación de cargas en puertos marítimos, en tanto que en los aeropuertos puede exceder 4 horas derivado de falta de personal, y en las fronteras y cruces terrestres 5 horas o más. 

Según cifras de CBP, por eta frontera cruzaron casi 60 mil camiones, pero hay meses como el de agosto en que el número aumenta a 73 mil vehículos de carga que realizan operaciones por esta garita comercial. 

De acuerdo con la notificación, el recorte del CBP tendrá un impacto inmediato y significativo en las operaciones en el cruce de mercancías.

La Asociación de Agentes Aduanales de San Diego comentó que con los cambios anunciados, CBP estará forzado a cerrar sus puertas a la hora indicada, sin la posibilidad de extender sus horarios por cuestión de días festivos (antes-después), problemas con los sistemas tanto de Estados Unidos como de México u otros incidentes.

Para evitar esto, Eduardo Acosta, miembro de la agrupación de San Diego, recomienda realizar sus cruces entre 8:00 am y 12:00 pm, el horario en que CBP, a partir del viernes 1 de marzo sólo permitirá la entrada de vehículos de exportación hasta las 19:30 horas a los patios fiscales de la aduana de Estados Unidos, así como la entrada de vehículos de importación hasta las 20:00 horas a los patios fiscales de la aduana de México.

La Cámara Nacional de la Industria y la Transformación (Canacintra) de Tijuana coincidió en que la reducción del tiempo extra (causado por la falta de personal) tendrá repercusiones, y también está enviando la recomendación a sus socios para que reduzcan las afectaciones.

Recorte del gasto en aduanas de EU afectará exportaciones (Mayo - Junio 2013). Mundo ferretero, Año 15, No. 4, 24

Influencia del tipo de agregado en las características de concretos de alta resistencia

La resistencia a la compresión del concreto ha sido aceptada universalmente como la característica mecánica más importante del concreto estructural. Disímiles investigaciones apuntan a que entre otros, los factores que más influyen en esta característica son: la cantidad y tipo de cemento; la relación agua-cemento (a/c); el tipo de agregado y su granulometría, la trabajabilidad de la mezcla en estado fresco, las adiciones minerales utilizadas y las condiciones de curado. En este sentido, no son pocas las investigaciones que afirman que la resistencia del concreto se muestra significativamente influenciada por las característicasdel mortero, por el agregado grueso y por la matriz de interface. De acuerdo a esto, es común que al considerar una misma calidad de mortero, con diferentes tipos de agregado grueso, en lo que respecta a formas, texturas, minerología y resistencias, pueden resultar en diferentes resistencias.

En este trabajo se presentan los resultados de una investigación, que a nivel de laboratorio se desarrolló para estudiar la influencia de cinco tipos diferentes de agregados, en la resistencia a la compresión, a la tensión, a la flexión y a la abrasión de concretos de alta resistencia adicionados con Humo de sílice (SF por sus siglas en inglés). En el citado estudio se utilizó cemento Portland Tipo I. Asimismo, el SF fue suministrado por la fábrica de Ferrocromo de Antalya-Etibank en Turquía, con un peso específico y unitario de 2.32 y 245 kg/m3, respectivamente. 

Los tipos de agregados empleados fueron: gabro, basalto, cuarcita, piedra caliza y arenisca, cuyas resistencias a la compresión uniaxial (USC) se determinaron utilizando probetas cilíndricas con diámetro y longitud de 42 mm y 85 mm, respectivamente. Estas muestras fueron ensayadas además a la abrasión, dureza, peso específico, absorción y porosidad. 

La proporción de las mezclas de concreto fue considerad en peso según 1:4:0.35; cemento, agregado y a/c, respectivamente. La cantidad aproximada de contenido de cementante (NPC + SF) fue de 475 kg/m3, correspondiente a la categoría de un concreto de alto desempeño. Se utilizó una relación de reemplazo del cemento por SF del 15% en peso, así como un 4% (también en peso) de aditivo superplastificante, para mantener una trabajabiliadad constante con un revenimiento en la mezcla oscilante entre los 10 y los 15 cm. 

Las muestras de concreto fueron elaboradas cúbicas con lado de 100 mm y prismáticas con dimensiones 100 x 100 x 500 mm. Todas fueron compactadas por medio de la vibración, desmoldadas en un 1 día, y luego curadas en agua a una temperatura de 22 +- 2° C. La resistencia a la compresión y flexión de los concretos fueron medidas a los 3, 7, 28 días y 3 meses. Para el ensayo de abrasión fueron elaboradas dos tipos de muestras: cúbicas con un lado 71 mm para abrasión superficial por medio del aparato Dorry Bohme, y prismáticas con dimensiones 50 x 50 x 100 mm para la abrasión por Los Angeles (LA).

Los resultados de la investigación mostraron que la resistencia del agregado, así como su textura ejercen significativa influencia en la resistencia a la compresión, a la tensión, a la flexión y a la abrasión del concreto. La resistencia a la compresión del basalto, la piedra caliza y la arenisca limitaron la resistencia a la compresión de los concretos elaborados con estos agregados. Por ora parte, la textura de la cuarcita limitó la resistencia a la compresión y la abrasión del agregado (LA). La relación entre la resistencia a la compresión del agregado y la resistencia del concreto (a la compresión y flexotracción) mostró un coeficiente de determinación R2 en el orden del 80%. También se presentó buena relación entre la esistencia del agregado a la abrasión (LA), así como también con la abrasión según Bohme; ambas con un coeficiente R2 en el orden 80%. Asimismo, con un coeficiente R2 en el orden del 90% y superior, se presentó la relación entre la dureza del agregado y la abrasión LA y Bohme del concreto. 

Influencia del tipo de agregado en las características de concretos de alta resistencia (Diciembre 2012). Construcción y tecnología en concreto 9 (2), 11.

México, 11a economía del planeta

La Cntral de Inteligencia de Estados Unidos, la CIA, actualizó los datos de The World Factbook (TWFactbook), donde ubica a México como la 11a economía del planeta, según la paridad del poder de compra, que es la suma del valor de todos los bienes y servicios producidos por un país, valuados respecto al valor de los producidos por Estados Unidos.

De acuerdo con el documento (disponible en línea en la página: https://www.cia.gov/library/publications/theworldfactbook/rankorder/2001rank.html

Para llegar a este puesto México rebasó a España, Australia y Canadá, que apenas el año previo estaban en los sitios 13, 12 y 11, respectivamente, en un comparativo de 229 países.

En la publicación se puede ver que el año previo, la producción del 2011 registrada por la misma agencia en 1.1 billones de dólares, situó la economía mexicana en el lugar 13 del ranking anual. Estamos lejos del 9° puesto que ocupamos en 2002, pero vamos acercándonos al top ten.

El top ten está integrado por Italia (10), Francia (9), Reino Unido (8), Brasil (7), y Rusia (6), Alemania (5), Japón (4), India (3), China (2) y Estados Unidos (1). 

México, 11a economía del planeta (Mayo - Junio 2013). Mundo ferretero, Año 15, No. 4, 12