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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAE.AP. INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERÍA Tecnología de los Materiales

DAICS 2011-II

SEMANA 4

EL YESO

I. INTR0DUCCIÓNEl yeso o algez y la anhidrita natural están ampliamente distribuidos en la corteza

terrestre.

Se trata de dos minerales que contienen en su composición sulfato cálcico. El yeso

es sulfato cálcico dihidrato (CaSO4·2H2O) y su nombre proviene del griego "gyps" que

significa "mineral calcinado".

En cuanto a la anhidrita, se trata de sulfato cálcico anhidro (CaSO4) y su nombre

proviene del griego "sin agua" por contraposición al yeso hidratado. Su composición

química expresada en forma de óxidos es de 33,56 % de CaO, 46,51% de SO3 y

20,93 % de H2O para el yeso y de 41,2% de CaO y 58,8% de SO3 para la anhidrita.

El yeso es un buen material de construcción porque cuando se calienta pierde

rápidamente su agua de hidratación, produciendo yeso calcinado, deshidratado

parcial o totalmente, que recupera su estructura cristalina cuando se hidrata,

fraguando y endureciendo.

Estos dos procesos, deshidratación y rehidratación son la base de la tecnología del

yeso.

Desde la más remota antigüedad, el yeso ha estado presente en el progreso del

hombre, tanto en la construcción como en la decoración, o en campos como la

medicina y la alimentación. Todo ello gracias a su adaptabilidad, facilidad de

aplicación y ventajas características.

Ing. Janet Verónica Saavedra Vera



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1.1 HistoriaEl yeso es uno de los minerales más antiguos utilizados como ligante en la

humanidad. Se tiene conocimiento de la utilización del yeso desde el Neolítico

para realizar cimientos, muros y también como soporte pictórico. En Anatolia

encontramos frescos decorativos sobre base de yeso con 9000 años de

antigüedad. El estuco de yeso aparece como material de construcción aplicado

en las paredes interiores de algunas pirámides egipcias, con una antigüedad

aproximada de 5000 años.

En la Península Ibérica se generalizó el uso durante el periodo de ocupación

romana. Con posterioridad, fue un elemento ornamental y constante en la

arquitectura musulmana y mozárabe de las que conservamos ejemplos de

extraordinario esplendor en la Mezquita de Córdoba, la Alhambra de Granada,

etc.

En el románico, el yeso se empleó en la elaboración de frescos para la

decoración de iglesias y capillas.

El máximo esplendor lo tuvo en las épocas del Barroco y Rococó. El barroco

español (s. XVI a XVII) influyó en toda América Latina e incorporó multitud de

motivos realizados en yeso (plafones, volutas, adornos, etc.). A finales del

barroco, el yeso se utiliza ampliamente en construcción y en la elaboración de

esculturas. En el s. XIX, el yeso va gradualmente incorporándose a la

arquitectura civil como material de revoco y como elemento decorativo en

palacios y viviendas.

El primer científico que estudió el yeso y sus propiedades fue Lavoisier (1765)

sembrando sus principios. Numerosos investigadores han continuado sus

estudios hasta nuestros tiempos.




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Coincidiendo con la expansión de la industria del cemento, en la segunda mitad

del siglo XIX, el yeso alcanzó un considerable desarrollo.

II. MATERIAS PRIMAS2.1 De origen Natural

El yeso natural y la anhidrita natural proceden de depósitos formados por la

evaporación y posterior cristalización de lagunas saladas, de aquí la

denominación de Evaporitas. Los mares contienen una gran proporción de sales. En concreto, el contenido

medio en sales de los mares es del orden de la tabla que se adjunta. La salinidad

media del agua del mar es del orden de 3.5%, valor que es relativamente

homogéneo en términos de grandes océanos. Este valor se hace mayor en

determinados casos, alcanzando valores de incluso el 30%.

Ión Cloruro Sulfato Bicarbonato Sodio Magnesio Calcio Potasioppm 19000 2700 140 10800 1300 400 400

Existen determinados medios sedimentarios como las albuferas, en las que

existe un brazo de mar individualizado del mismo por una barra de arena, que

permite ocasionalmente el paso del agua, pero las aísla durante largos periodos

de tiempo. En estas condiciones, y bajo una fuerte insolación, el agua se

evapora, aumentando progresivamente la concentración en sales hasta su

precipitación. Posteriormente y durante una tormenta o una pleamar

especialmente intensa se vuelve a introducir agua de mar en la cuenca,

reiniciando el proceso.

En cualquier caso, el contenido medio en sales de los mares y océanos permite

establecer la naturaleza de las sales que precipitan a partir del agua de mar: en

primer lugar se alcanza la saturación en sulfato cálcico, que es el menos soluble,

así que serán yeso o anhidrita los primeros minerales que precipiten. A

continuación se produce la saturación en cloruro sódico, produciéndose la

precipitación de halita (cloruro sódico). Por último precipitan los cloruros de




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potasio y magnesio (silvina, carnalita...), que son los más solubles. A menudo

estos minerales aparecen constituyendo capas dentro de las formaciones

evaporíticas, con yeso en las capas basales, halita en las intermedias, y sales

potásicas y magnésicas en las más altas. Posteriormente los movimientos

geológicos tales como fracturas y fallas han hecho que la disposición inicial,

actualmente se encuentre cambiada.




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Sobre este modelo general, en cada cuenca concreta suele darse un predominio

de unos u otros minerales: en algunos casos será el yeso (a menudo

acompañado de anhidrita) el mineral mayoritario, lo que permite su explotación,

en otros, el cloruro sódico (halita), y en otros, los cloruros de potasio y magnesio.

Los depósitos más gruesos y abundantes de yeso se formaron en el Triásico y

Era Terciaria, hace varios millones de años. Estos depósitos constituyen la mayor

fuente de materia prima para la industria yesera. En España las zonas con mayor

contenido en yeso corresponden a las zonas más orientales desde el centro

(Madrid) hacia el este, destacando Zaragoza en el norte y Almería en el sur y en

general todo el mediterráneo español.

En los depósitos de yesos se pueden encontrar intercaladas capas de dolomías

(CaCO3·MgCO3) y calizas, así como de arcillas, que pueden dificultar su

explotación. También existe el inconveniente de la aparición de la anhidrita

natural, mineral que es un inerte. La formación de la anhidrita natural parece que

sea debida al recibir altas presiones (litostáticas) ocurridas en el seno del depósito,

originando una deshidratación y cambio de estructura cristalográfica, debido a las

presiones de compresión recibidas.

En el yeso se encuentran diferentes variedades, en función de su formación. Los más corrientes tienen la forma sacaroide (como el azúcar), selenita o espejuelo (cristalino), alabastro, sericolita (yeso fibroso), flor del desierto, yesos rojos, morenos, en función de las impurezas que hacen cambiar el color blanco original.

Las explotaciones de los depósitos de yeso se realizan normalmente en canteras a

cielo abierto, aunque existen también explotaciones en minas subterráneas. Estas




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explotaciones son realizadas por profesionales de la ingeniería minera, quienes

proyectan los frentes de explotación, analizan los impactos ambientales y su

minimización, así como desarrollan las labores de restauración del Espacio

Natural. El yeso es una materia prima que por su alta solubilidad en la corteza

terrestre, solo en casos relativamente raros se presenta en grandes cantidades. En

estas explotaciones el objetivo es conseguir una materia prima con un mínimo de

pureza en yeso del orden del 85 % para los yesos de construcción y del orden de

un 92 % para la escayolas.




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Para conseguir este resultado se aplican las técnicas mineras convencionales del

banqueo, perforación y volcado con pegas eléctricas y explosivos. La materia

prima es recogida y transportada con camiones a la fábrica para su

transformación.

2.2 De origen Sintético-SubproductosEl aprovechamiento del yeso como subproducto de otros procesos es una

ventaja desde el punto de vista medioambiental porque se reutilizan los




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subproductos y se limita la agresión del medio ambiente en las dos direcciones.

Actualmente se produce anualmente más yeso sintético que el que se extrae de

fuentes naturales.

El DESULFOYESO conocido como FGD (Flue gas desulphurization gypsum)

procede de la desulfurización de los gases de combustión, normalmente de las

centrales térmicas, que utilizan combustibles fósiles (carbones, fuel) que poseen

azufre en su composición, y que al realizar la combustión desprenden además

del CO2 y H2O, el SO2. Este último gas puede provocar efectos devastadores en

la forma de lluvia ácida (H2SO4). Y es por tanto necesario su eliminación a través

de procesos de lavado de los gases de combustión con soluciones de cal y/o

hidróxido cálcico, realizando su transformación a bisulfito cálcico con una

posterior oxidación con aire a sulfato cálcico. Finalmente se obtiene un

precipitado de partículas muy finas.

Alrededor de 5,4 t de yeso son obtenidas a partir de 1t de azufre contenido en el

fuel.

También pueden aprovecharse el yeso que se obtiene como subproducto de los

procesos de obtención de diferentes ácidos minerales como el ácido fosfórico, a

partir del tratamiento de la roca fosfática con ácido sulfúrico. A partir de 1 t de

roca fosfática y 1 t de ácido sulfúrico se obtiene 1,7 t de FOSFOYESO y 0.4-0.5 t

de ácido fosfórico. Actualmente se extraen 130 Mt de fosfoyeso, de las cuales

sólo son aprovechables un 4 % por razones económicas y por cuestiones de

impurezas.

Otra fuente de yeso sintético es la FLUOROANHIDRITA, procedente de la

obtención del ácido fluorhídrico, al tratar la fluorita con el ácido sulfúrico. A partir

de 1 t de fluorita tratada con 1,25 t de ácido sulfúrico se obtienen 0,5 t de ácido

fluorhídrico y 1,7 t de anhidrita. En el mundo se producen entre 2-3 Mt por este

proceso, siendo parcialmente utilizadas.




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También se obtiene yeso a partir del proceso de producción de otros ácidos

como tartárico, cítrico, oxálico, bórico, así como en la purificación del pigmento

óxido de titanio. En este caso al yeso obtenido se le denomina TITANOYESO.

Estos subproductos pueden ser utilizados por la industrias yesera y cementera,

en los países con déficit de materia prima natural, ó en países con una gran

mentalización medioambiental ya que para utilizar estos subproductos se

requiere de unas inversiones adicionales para acondicionar la materia prima que

viene en forma de suspensión o pasta y en consecuencia de mayores costes de

explotación, por llevar una humedad adicional y un tamaño de partícula que

dificultan la calcinación. Todo ello hace que se tenga que recurrrir a

subvenciones estatales para poder ser competitivos frenta a la abundante

materia prima natural.

III. PROPIEDADES3.1 Fases

La razón fundamental de la aplicación del yeso en la construcción es la facilidad

con que se dan las siguientes transformaciones en las que está implicado

(reacciones reversibles):

1. Por efecto de calentamiento, el yeso dihidrato (CaSO4.2H2O) cambia de fase y

pierde agua combinada transformándose en semihidrato (CaSO4.1/2 H2O) y

anhidritas (CaSO4)

2. cuando se le añade agua al semihidrato y algunas anhidritas tienen capacidad

de endurecer (fraguar), quedando el yeso fraguado en su estado original (yeso

dihidrato).




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Partiendo de yeso crudo dihidrato (DH) (cuyos cristales son del sistema

monoclínico) y por calentamiento, ocurre la primera transformación a

hemihidrato o semihidrato (SH) (del sistema romboédrico). A presión

atmosférica la temperatura de equilibrio es de 107ºC, siendo una reacción

endotérmica que requiere una energía de unas 600 MJ/t de semihidrato.

En esta reacción, el equilibrio se establece en función de la presión de vapor

existente. La constante de equilibrio es proporcional a la presión de vapor de agua

elevado a 3/2, por lo que dependerá de que la atmósfera sea seca o muy húmeda,

para influir en el equilibrio de la reacción y por consiguiente en su velocidad y en la

forma de los cristales obtenidos. Con atmósferas secas la deshidratación es más

brusca y genera cristales aciculares de semihidrato, denominados BETA. En cambio

con atmósferas húmedas y presiones de 2-4 bares se generan cristales de SH más

gruesos con formas más cuadradas, denominados del tipo ALFA.




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La mayor diferencia entre los ALFA y BETA, se encuentra en que los ALFA

tienen mucha menor superficie específica. Esto hace que los SH-alfa se mojen

mejor que los beta y necesiten una menor relación de agua/yeso en el amasado.

En consecuencia dan yesos más duros que los beta. Estos yesos alfa son

utilizados para aplicaciones especiales como moldes para cerámica, odontología,

etc.

Los SH más empleados en la construcción son los SH-beta, que son fabricados

en atmósferas secas y con depresión, para favorecer la reacción. Los SH-beta

son obtenidos industrialmente a temperaturas superiores a la de equilibrio (107

ºC) del orden de 120-190 ºC, según el horno, para favorecer cinéticamente el




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proceso de calcinación. La capacidad de fraguar del semihidrato hace de este

producto la fase básica en la fabricación de yesos. El tiempo de fraguado o

capacidad de endurecer es de unos 30 minutos aproximadamente.

Si se sigue incrementando la temperatura de calcinación hasta llegar como

máximo a los 290 ºC se empiezan a formar las anhidritas III que son solubles

(ANH-III, sistema romboédrico) y muy inestables, ávidas de agua, y cuyo calor de

formación a partir del dihidrato es del orden de 900 MJ/t de anhidrita. La anhidrita

III, al permanecer al ambiente, rápidamente toma agua y se transforman en SH.

La ANH-III por esta característica se aplica en la industria como producto

desecador. La ANH-III será del tipo beta o alfa según el procedimiento aplicado,

sea en atmósfera seca o con presión de vapor en atmósfera húmeda. Esta fase

le confiere al yeso mucha reactividad y no suele ser deseada en la composición

final del producto salvo aplicaciones especiales. La ANH-III tiene mayor superficie

de reactividad que el SH y por eso fragua más rápido que el propio SH.

Si seguimos calentando el yeso cuando llegamos a las temperaturas entre 300-

900ºC se forman las anhidritas II, parcialmente solubles, (ANH-II, sistema

rómbico) y cuyo calor de formación a partir del dihidrato es de 800 MJ/t. Tienen

mayor estabilidad al ambiente y una capacidad de fraguar con el agua entre 3-7

días según el grado de calcinación alcanzado. Industrialmente se trabaja en el

entorno de 550 ºC. La ANH-II es la fase buscada en la fabricación de yesos para

añadir al SH y conseguir diferentes tipos de productos de fraguado diferente, en

función de las dosificaciones empleadas.

Cuando se pasa de la temperatura de 900 ºC se forma la anhidrita-I (sistema

cúbico) insoluble ó muerta porque ya no tiene capacidad de fraguar y si se sigue

aumentando la temperatura se disocia en SO3+CaO.

La siguiente tabla muestra las fases del sistema y algunas de las propiedades

físico químicas de sus compuestos:

Fase NombresSistema cristalin

o

Agua combin.

(%) Densidad (kg/m3)

Peso molecular

(g/mol) Dureza Mohs

Solub. en agua 20ºC (g/100 g

solución) SO4Ca·2H2O Sulfato cálcico dihidrato,

Yeso dihidrato, Aljez, monoclín

.20,92 2310 172,17 1,5 0,21




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Yeso químico, Yeso fraguado, Yeso endurecido, Yeso sintético, Yeso subproducto

SO4Ca·1/2 H2O (beta)

Sulfato cálcico semihidrato beta, Hemihidrato beta, Escayola, Yeso de París, Estuco

romboéd. 6,21 2630 145,15 0,88

SO4Ca·1/2 H2O (alfa)

Semihidrato alfa, Hemihidrato alfa, yeso de autoclave

romboéd. 6,21 2760 145,15 0,67

SO4Ca III Anhidrita III, Anhidrita soluble

hexagonal 0 2580 136,14 hidrata a

semihidrato

SO4Ca II

Anhidrita II, Anhidrita natural, Anhidrita sintética, Anhidrita química, Anhidrita calcinada, Anhidrita subproducto

rómbico 0 2950 136,14 3 - 4 0,27

SO4Ca I Anhidrita de alta temperatura cúbico 0 - 136,14 -

3.2 Fragua del YesoLa capacidad de endurecer las fases anhidras del yeso al añadirles agua en poco

tiempo volviendo a su estado original de DH es lo que se conoce como fraguado.

El fraguado ocurre al solubilizarse el SH en el agua y restituirse el agua

combinada necesaria para formar el DH. Éste último por ser más insoluble que el

SH, precipita, volviéndose a disolverse más SH y precipitando más DH. Los

cristales de DH formados se entrecruzan formando una estructura rígida como

las que se observan en las siguientes fotografías obtenidas por microscopía

electrónica de barrido.




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La velocidad de secado influye en el tamaño de los cristales formados:

velocidades de secado pequeñas (fotografía inferior) producen cristales más

grandes que los producidos con velocidades de secado más rápidas. La

estructura formada posee unas cualidades de dureza superficial y resistencia

mecánica adecuada para realizar revestimientos de interiores, así como piezas

prefabricadas. Para medir su dureza se utilizan durómetros de escala tipo Shore

C. Con ellos se mide la resistencia que ofrece la capa de yeso a la penetración

de un cuerpo de cierta forma geométrica, bajo la aplicación de una determinada

fuerza de presión constante. La profundidad de la penetración es medida y

reflejada de forma analógica en el durómetro. Para realizar una medida, el

durómetro se apoya y presiona contra la pared lo que produce la fuerza de




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presión. La profundidad de penetración resultante mide directamente la dureza

shore C de la muestra.

En el fraguado se añade normalmente mayor contenido de agua a la

estequiométrica necesaria con objeto de poder realizar un mejor amasado y tener

un producto más plástico que se pueda moldear. Una vez fraguado el yeso, el

agua excedentaria se evapora a través de la masa de yeso dejando una

microporosidad. Esta porosidad es tanto mayor cuanto mayor cantidad de agua

se le ponga al yeso superior a la estequiométrica ocurriendo una pérdida de

resistencia mecánica si se hacen excesos.

Durante el secado, que suele ser un proceso lento, el agua en exceso debe

desplazarse hasta la superficie del yeso donde se evapora. Si el SH o ANH de

partida contuviera sales solubles en agua, durante el proceso de secado serían

transportadas por el agua a través de los poros de la estructura. Aunque el

contenido en sales solubles fuera pequeño, éstas se irían acumulando en la

superficie en determinados puntos, dando lugar a eflorescencias: manchas de

polvo que se desprenden facilmente de la superficie al no formar una estructura

con ésta.

En las imágenes siguientes se presentan a dos escalas diferentes las fotografías

obtenidas por microscopía electrónica de barrido de unas eflorescencias de

sulfato potásico sobre una placa de yeso. En la fotografía más ampliada (la

inferior) se observan los grandes cristales aciculares de sulfato potásico

formados y su disposición característica. Durante el secado de la placa de yeso,

el agua debe circular a través de los poros del yeso y salir hasta la superficie

exterior donde se evapora. Pero siempre existirán caminos preferentes existiendo

determinados puntos de la superficie donde la cantidad de agua que sale y se

evapora es mayor y en consecuencia, en esos puntos se queda mayor cantidad

de sales solubles depositadas y da lugar a rosetones característicos (figura

superior)




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.

En la fabricación de yesos de construcción se mezclan diferentes proporciones

de SH y ANH-II para conseguir diferentes grados de tiempos de fraguado (desde

unos pocos minutos a algunas horas). Las escayolas están constituidas

exclusivamente por SH y por ello fraguan rápidamente. A mayor proporción de

ANH-II mayor tiempo de fraguado.

Al mismo tiempo se añaden diferentes tipos de aditivos:

Retardadores: para disminuir la velocidad de fraguado, como polifosfatos,

hexametafosfato, proteínas degradadas, ácido cítrico, ácido tartárico, etc.




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Espesantes: para incrementar la consistencias de las pastas formadas (mayor

viscosidad). Se suelen utilizar éteres de almidón de patata.

Retenedores de agua: para evitar la absorción excesiva del agua que posee la

pasta de yeso antes de fraguar cuando está situada en un paramento (cerámica,

bovedillas,etc)

Reguladores de pH: para ajustar el pH de las pastas según los requerimientos

de los aditivos. Normalmente se utiliza hidróxido cálcico.

3.3 Características

IV. FABRICACIÓN




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Las figuras muestran de forma esquemática y mediante bloques el diagrama de flujo

del procesado del yeso.




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1. Extracción: CanterasEl sulfato de calcio se extrae de las minas con la ayuda de barrenos de pólvora de

mina.

Según la situación del filón, la cantera puede ser a cielo abierto o en galerías.

El tamaño de las piedras puede ser de hasta 50 cm de diámetro.

Se hace una minuciosa selección de la piedra de yeso natural.




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2. Trituración primariaLa trituración de la materia prima consiste en reducir el tamaño del mineral

conforme viene de la cantera, de 1m3, hasta un tamaño comprendido entre 0-40

mm. Para conseguir realizar esta reducción se utilizan machacadoras de

mandíbulas ó molinos cónicos como los de las figuras, los cuales por medio de los

impactos reducen el tamaño del mineral.

Trituradoras de mandíbulas. Una trituradora de mandíbulas es uno de los tipos

principales de trituradoras primarias. Se diseñan a partir de la abertura rectangular

o cuadrada de la alimentación. Las trituradoras de mandíbulas primarias son

normalmente de abertura cuadrada, mientras que las secundarias son de diseño

rectangular. Reducen las rocas grandes rompiéndolas por compresión. Una

mandíbula fija, montada en una alineación en "V" es la superficie inmóvil que

rompe, mientras que la mandíbula movible ejerce la fuerza en la roca forzándola

contra la placa inmóvil. El espacio en el fondo de las placas que forman las

mandíbulas en "V" es el hueco correspondiente al tamaño del producto

machacado. La roca permanece en las mandíbulas hasta que es bastante

pequeña para pasar por el hueco en el fondo de las mandíbulas.




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Trituradoras de cono. Una trituradora giratoria de cono es otro de los tipos de

trituradoras empleadas en la molienda primaria del yeso. Son diseñadas o bien a

partir del hueco de paso y diámetro de la pieza móvil o a partir del tamaño de la

abertura de recepción de muestra. Se pueden utilizar para la trituración primaria o

secundaria. La acción trituradora es causada por el cierre del hueco entre la línea

de la pieza móvil montada en el huso vertical central y las líneas cóncavas fijas del

marco pincipal de la trituradora. El hueco es abierto y cerrado por una excéntrica

situada en la parte inferior del huso.

Se utilizan cribas para mejorar los rendimientos en la molienda y garantizar el

tamaño máximo de las partículas.




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3. Almacenamiento de materia prima triturada y trituración secundaria.Una vez, realizada la operación de trituración primaria, el mineral es conducido,

por medio de cintas de banda, elevadores de cangilones, etc. a los silos/parque de

stock y homogeneización.

Stock de materia prima triturada: sirve para tener una cantidad de materia prima

homogeneizada, así como tener un stock de seguridad. De este stock se

suministrará a los hornos para su calcinación. Una parte de este stock se destina

al suministro a las fábricas de cemento para incorporar a su proceso

Trituración secundaria: con esta segunda molienda se reduce el tamaño de

partículas para tener un tamaño adecuado de alimentación de algunos hornos o por

el uso final a que vaya destinado el yeso fabricado

Horno rotatorio 0 - 25 mm




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Marmita 0 - 2 mm Horno flash 0 - 0.2 mm Aljez y anhidrita natural para cemento 5 - 50 mm

Para esa segunda reducción se utilizan molinos de rodillos cuyo principio de

funcionamiento se observa en el esquema adjunto. El material es forzado a pasar

entre una placa y un rodillo o entre dos rodillos (rugosos o lisos) que giran

reduciendo el tamaño de partícula.

Para obtener los tamaños de partículas más pequeños se emplean molinos de

martillos. Un molino de martillos como el de la figura, machaca un material que no

es muy duro, por medio de martillos que giran a gran velocidad (entre 750 rpm y

1800 rpm). El material es forzado contra una placa sólida rugosa que disminuye el

tamaño de las partículas. Finalmente, el material es forzado contra una rejilla de

descarga en donde las partículas más finas caen a través de la rejilla mientras que

las partículas más grandes viajan alrededor para otro ciclo machacante.

4. CalcinaciónEs el proceso a través del cual se realizan las reacciones de deshidratación y

cambio de fase para conseguir semihidrato, anhidrita,etc. Según el tipo de fases

que se quiera obtener se utilizarán diferentes tipos de hornos como los

enumerados a continuación para cada tipo de producto final necesario.




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Horno rotatorio. El horno rotatorio está particularmente indicado para la

calcinación de la piedra de aljez granulada (0-25 mm). Ésta, sin presecado es

alimentada continuamente al horno en contracorriente con los gases calientes

mediante un alimentador de cinta por peso. Los gases calientes se producen en

una cámara de combustión de ladrillo. El exterior del horno no es de ladrillo sino

que consiste en gruesas chapas de acero que garantizan una distribución uniforme

de las partículas a lo largo de la sección transversal del horno. Se consigue una

eficiencia térmica elevada debido a la transferencia directa del calor de los gases

calientes al sólido.

La producción de estos hornos puede alcanzar las 600 t/día. Se utilizan tanto para la

producción de semihidrato beta (temperatura de calcinación entre 120 y 180ºC)

como de anhidrita (a temperaturas entre 300 y 800ºC). Su mezclado mutuo

posterior, en las proporciones adecuadas para obtener las características que se le

quiera dar al producto final permite obtener los llamados yesos multifásicos. Así, en

la tabla siguiente se muestra la composición mineralógica en % en peso de tres

yesos obtenidos en hornos rotatorios, los dos primeros directamente, y el último por

mezcla de los anteriores:

PRODUCTO Horno de hemihidrato

Horno de anhidrita

Yeso multifásico

Dihidrato 0 - 0,5 0 - 2 0 - 2




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Semihidrato beta 75 6 42 Anhidrita III beta 19 18 18

Anhidrita II 5 74 40

El consumo de energía calorífica de estos hornos suele ser del orden de 1000 MJ

por tonelada de material deshidratado en los de semihidrato y de 1400 MJ/t en los

de anhidrita a los que hay que adicionar un consumo eléctrico de 15 - 20 kWh/t

que equivalen a 54 - 72 MJ/t.

Marmita y otros hornos de fuego indirecto. La marmita es una unidad de

calcinación en donde el yeso es calentado indirectamente a traves de tubos o a

través de una doble cámara exterior por los que circulan los gases de combustión

calientes: se trata de hornos en los que los gases de combustión no se ponen en

contacto directo con la piedra de yeso. El material colocado en el interior para ser

calcinado suele ser agitado mecánicamente para mejorar la transferencia de

energía y la homogeneidad del producto.

Los hornos suelen ser discontinuos en los que el material a calcinar se carga en el

horno, se calcina y finalmente se descarga aunque también existen hornos con

carga y descarga de material continua. La controlabilidad de las temperaturas a las

que queda sometido el producto es mayor y con ello la homogeneidad del producto

obtenido. Sin embargo la eficiencia térmica es menor que en los hornos rotatorios




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de fuego directo. Suelen utilizarse para la producción de semihidrato beta que

posteriormente va a ser utilizado en la fabricación de escayola.

En la figura adjunta se muestra una fotografía de un horno discontinuo de fuego

indirecto que utiliza como combustible gas natural. En la parte inferior se observan

los quemadores. La parte central superior consiste de un cilindro con paletas

deflectoras en su interior donde se carga el material a calcinar. El cilindro gira de

forma similar a un horno rotatorio pero a diferencia de éste, el material no está

entrando y saliendo continuamente sino que se realizan operaciones discontinuas

de carga, calcinación y descarga del producto.

Horno flash. En este tipo de horno, los gases calientes a 650ºC y elevada

velocidad se ponen en contacto en una cámara con el material que está finamente

molido. El material es arrastrado por los gases y llevado a ciclones donde se

separa el producto. El proceso de deshidratación ocurre en sólo unos pocos

segundos (entre 1,5 y 2 s) obteniéndose un producto a una temperatura media del

orden de 160ºC. Existen calcinadores donde la cámara inicial de contacto gases




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de combustión - producto es un molino con objeto de reducir más el tamaño de

partícula.

El producto obtenido suele llevar un elevado contenido en anhidrita III lo que hace

que sea muy reactivo y capaz de endurecer en sólo unos minutos cuando es

hidratado. Por ello se utiliza en la fabricación de prefabricados tales como cartón

yeso (pladur) al incrementar la velocidad de producción.

En las figuras siguientes se observan dos fotografías de un horno de este tipo, una

de la parte inferior y la otra de la superior.

5. FABRICACIÓN: Afino, mezclado y aditivadoAFINO: los productos obtenidos en la etapa anterior son sometidos a un afinado ó

molienda para conseguir tamaños de partículas adecuados según el producto final

a conseguir. Para realizar esta operación son utilizados los siguientes elementos

en función de la granulometría a conseguir:

Yesos de construcción: necesitan tener un tamaño granulométrico comprendido

entre 0 y 1,5 mm. Para ello es suficiente utilizar molinos de martillos, a velocidad

media de 900-1200 rpm, en circuito cerrado con el cribado para garantizar su

granulometría final.

Escayolas: necesitan tener un tamaño granulométrico comprendido entre 0 y 200

micras. Para conseguir este tamaño de partícula se utilizan molinos de

espigas/pitones a gran velocidad 2000-3000 rpm y separadores centrífugos. En las

fotografías siguientes se muestra uno de ellos con detalles del rotor y de la parrilla

que debe atravesar el producto.




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Yeso para hacer CARTÓN YESO (PLADUR): El horno flash realiza a menudo

también la molienda conjunta dejando un producto por debajo de 300 micras, y

ayudado por medio de ciclones y filtros para la captación de este tamaño.

MEZCLADO: esta operación consiste en la dosificación gravimétrica de los

componentes mayoritarios (SH, ANH) y los componentes minoritarios (aditivos:

retardadores, retenedores, etc) hacia las mezcladoras. Según el diseño que se

requiera del producto final se realizan diferentes formulaciones , que nos permiten

realizar “yesos a la carta”.

Estas mezcladoras pueden ser de diferentes tipos según la precisión a conseguir y

producción pudiendo ser contínuas o discontínuas. Normalmente suele haber

mejor control en sistemas discontínuos y teniendo un sistema de control

automatizado.




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ENVASADO - CARGA: una vez los productos han sido mezclados son conducidos

a silos para su posterior envasado y paletizado, ó bien a su distribución a granel.

V. USOSSu principal utilización es la producción de escayola.

Medicina:




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Igualmente como material de construcción en edificios temporales, para enyesado de

paredes, molduras y vaciados.




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VI. YESO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓNEl Yeso como Revestimiento Entre las buenas propiedades del yeso como material para revestimiento, destacan

las buenas prestaciones desde el punto de vista de la habitabilidad, la durabilidad y la

protección ante el fuego.

Habitabilidad




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Se pueden considerar los revestimientos de yeso como elementos constructivos que

colaboran eficazmente en el acondicionamiento térmico, higrotérmico, acústico y

lumínico de los edificios.

Aislamiento térmico

En cuanto al coeficiente de conductividad térmica del yeso (medida indirecta de la

resistencia térmica de un material, es decir a menor coeficiente mayor aislamiento

térmico), comentar que varía dependiendo de la densidad y humedad de los

revestimientos. Así en productos ligeros de yeso celular se alcanzan valores que

suponen un extraordinario poder de aislamiento térmico, mientras que en yesos más

densos se obtienen valores que lo sitúan en un buen puesto con respecto a otros

materiales.

TIPO DE YESODENSIDAD

(KG/M3)

COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (W/M

°C)

Enlucido de yeso 800 0,300

Enlucido de yeso y

perlita570 0.180

Enlucido de yeso y

vermiculita600 0,163

Tabla 1. Valores del coeficiente de conductividad térmica del yeso en función de sus

densidades

Por otra parte, cuanto más lisa sea la superficie que presenten los revestimientos,

menor será el coeficiente de fricción y mejor el aislamiento térmico. El yeso alisado,

por tanto, tiene un buen coeficiente de fricción, siendo sólo superado por el cristal.

El yeso a medida que su superficie es más blanca y brillante tiene menor coeficiente

de absorción, de modo que podemos considerar que oscila entre un 20% y un 10%

de la energía recibida. Debido a esto, si utilizamos el yeso en interiores, la absorción

del calor por radiación proveniente de aparatos calefactores, será baja también,

evitando fugas de calor.




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Por otra parte se puede decir que el yeso es un material que garantiza un buen

confort superficial, es decir, resulta confortable el tacto de su superficie ya que, tiene

un bajo coeficiente de penetración térmica, comparativamente con otros materiales,

previniendo además las condensaciones de agua.

MATERIALCOEFICIENTE DE

PENETRACIÓN TÉRMICA (KCAL/H1/2.M2.°C)

Corcho 2.66/4.10

Madera 8.20/12.09

Hormigón celular 10.25/26.65

Yeso (200 kg/m3) 2.25

Yeso (1000 kg/m3) 9.82

Tabla 2. Valores del coeficiente de penetración térmica para diferentes materiales

Aplicación en paredes o fachadas de placas de yeso laminado con doble o simple cámara de aire.

Para un perfecto funcionamiento del

aislamiento térmico Polynum es muy

importante que se respeten los

espacios de cámara de aire, de al

menos 2 cm, sacando así el máximo

provecho al efecto de reflexión.

http://www.optimersystem.com/pdf/instalacion_polynum_fachadas.pdf

Regulación higrotérmica En el caso de las paredes revestidas con yeso, la eliminación del vapor de agua se

puede realizar a través de ellas por ser la difusión relativa a través del yeso unas




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quince veces menor que a través del aire, afirmando por tanto que a través del yeso

las edificaciones transpiran.

Acondicionamiento acústico La influencia de los revestimientos de yeso, en cuanto al aislamiento ante el ruido

aéreo, no es apreciable.

En cuanto al coeficiente de absorción acústica del yeso, comentar que es muy bajo,

pero se puede mejorar actuando en la superficie del yeso mediante tratamientos como

la microfisuración superficial del material, para de esta forma conseguir que la energía

sonora se atenúe a medida en que la onda penetra por el yeso.

MATERIALCOEFICIENTE MEDIO DE ABSORCIÓN

ACÚSTICA

Hormigón 0.015

Cemento 0.020

Yeso 0.020

Madera 0.030/0.100

Ladrillo 0.032

Corcho 0.160

Tabla 3. Valores del coeficiente de absorción acústica para diversos materiales




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http://www.termogar.es/actividades.asp?cat=4

Reflexión luminosa Esta propiedad depende fundamentalmente de la capa de terminación de las

paredes: el yeso, únicamente cuando se deja visto, tiene una influencia en ella.

http://sites.google.com/site/luminotecniasite/propiedades-de-la-intensidad-y-del-flujo-luminoso

DurabilidadLas acciones a las que están sometidas los revestimientos interiores, las podemos

clasificar en mecánicas y debidas al agua.

En cuanto a las acciones mecánicas destacan las debidas a impactos o choques. Por

tanto. la propiedad que más interesa conocer es la de su dureza superficial que por

regla general y en condiciones normales de utilización es suficiente. De todas formas

esta propiedad está relacionada directamente con la densidad del revestimiento y por

tanto de la relación A/Y con la que se amase.

TIPO DE REVESTIMIENTO

DUREZA SUPERFICIAL MÍNIMA (SHORE C)

Tradicional 45

Proyectado 65

Alta dureza 80

Tabla 4. Valores de dureza superficial para revestimientos de yeso

Variaciones dimensionales: Una vez seco el yeso, como los demás productos

minerales tiende a aumentar su volumen por humectación y a reducirlo por secado,

de modo que puede haber oscilaciones máximas de 1.5 a 2 mm/m. Además, el

coeficiente de dilatación térmica de los yesos empleados ordinariamente en la

construcción es de 20 x 10-6 x KG -1

Alteraciones debidas al agua: la solubilidad del yeso en agua no es muy elevada,

pero el deterioro que ésta produce en los elementos de yeso es debido a pérdida de

resistencia que experimentan en presencia de humedad y que puede explicarse

considerando que el agua libre absorbida por el yeso actúa a modo de lubricante




http://www.termogar.es/actividades.asp?cat=4



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entre su estructura cristalina. deshaciendo la trabazón formada por la disposición de

los cristales.

El grado de absorción de agua depende de la porosidad de yeso y por tanto, de su

densidad y de su agua de amasado.

Puede decirse que los yesos a medida que se aproximan a su peso específico, que

está alrededor de 2,5, absorben menos agua y se comportan mejor frente a ella.

Yesos Inífugos

El yeso es un material incombustible, por tanto no hay que contabilizarlo en absoluto al

estudiar la carga de fuego de los edificios. Además tiene una baja conductividad

térmica, le que evita la propagación del calor producido en los incendios y contiene

agua libre y agua química necesitando consumir energía calorífica para evaporarla. El

tiempo de protección de los materiales se expresa en minutos y se considera como el

grado de resistencia al fuego. En la tabla 7, se presentan algunos valores de esta

resistencia al fuego.

TIPO DE PARTICIÓN RESISTENCIA AL FUEGO (RF)

Tabique de ladrillo hueco de 4-6 cm, revestido con 1,5 cm de yeso por las dos caras 90



Tabique de ladrillo macizo de 11-12 cm, sin revestir 180Tabique de ladrillo macizo de 11-12 cm, revestido con 1,5 cm de yeso por las dos caras 240

Tabique de ladrillo macizo de 20-24 cm, sin revestir 240Tabique de ladrillo macizo de 20-24 cm, revestido con 1,5 cm de yeso por las dos caras 240

Tabla 5. Valores de protección contra el fuego (N.B.E. CPI96).

VII. PRODUCTOSLos llamados yesos de construcción que engloban a todos aquellos destinados a

revestir/enfoscar las paredes y techos de los interiores de las viviendas. Pueden

agruparse en yesos manuales, yesos de construcción y yesos aligerados.




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6.1 Yesos manuales Dentro del grupo de yesos manuales se encuentran los yesos tradicionales

para aplicar a través de los métodos clásicos. Se utilizan pasteras donde una

vez se ha vertido el agua, se añade el polvo de yeso de forma manual y se

realiza un batido manual ó mecánico (batidora eléctrica) y se espera a que el

producto tenga la consistencia adecuada para poder sacarlo a través de una

paleta-talocha y realizar el enfoscado de forma manual. El tiempo de duración

de cada amasada es de 30 minutos aproximadamente. Para realizar esta labor

se añaden relaciones altas de amasado de agua/yeso, dando como resultado

final paredes con una dureza SHORE-C de 45 unidades. El riesgo de este tipo

de aplicación es que si la relación agua/yeso aumenta iría en detrimento de las

durezas superficiales.




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6.2 Yesos de proyección mecánicaLos yesos de proyección mecánica son de más reciente creación, tienden a tener mayor tiempo de duración en el fraguado, alrededor de 3 horas, y son amasados mecánicamente por medio de máquinas de proyección. Para la obtención de la pasta a proyectar, las máquinas alimentan de forma automática tanto el agua como el yeso que puede ser añadido mediante sacos como se muestra en el vídeo o a partir de contenedores a granel. La proporción agua/yeso se controla para que la pasta de yeso obtenida quede con una consistencia constante. A continuación, el yeso amasado es bombeado y salpicado a las paredes por medio de una manguera acabada en una boquilla donde se introduce aire comprimido para darle salida a la pasta en forma cremosa. El resultado final es que se realizan enlucidos con unas relaciones de amasado del orden del 60% (A/Y) y dan como resultado enlucidos con durezas superficiales superiores a 80 SHORE-C (casi el doble que la aplicación manual)




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Este sistema permite también el poder ser enviado el producto a granel en silos

de 25 t situados a pie de obra, y por medio de un sistema neumático el producto

pulverulento es transportado a la tolva de recepción de la máquina de

proyección, donde posee un sistema de control de nivel de llenado, por medio

del cual cuando se vacía la tolva y se detecta el nivel de falta de producto,

automáticamente le vuelve a enviar una carga de yeso en polvo. Este sistema

permite ahorros importantes en la puesta en obra del producto, como

deterioros, se eliminan los sacos de papel, los pallets, costes internos de

distribución del producto en obra, etc.

6.3 Yesos aligeradosSon productos aligerados fundamentalmente con perlita expandida (un silicato

de muy baja densidad) consiguiéndose bajar la densidad del yeso de 1000

kg/m3 a menos de 750kg/m3. Las figuras siguientes muestras fotografías

obtenidas por microscopía electrónica de barrido de granos de perlita expandida

a diferentes escalas. En ellas se puede apreciar el gran volumen de huecos que

poseen.

El aligeramiento que produce sobre el yeso le confiere mejor manejabilidad al

producto puesto en obra y, además, por estar aligerado con perlita, le confiere

al yeso mayores contraprestaciones en cuanto a la ignifugación,

incrementando su Resistencia al Fuego (RF) de 1 hora a más de 3 horas. Este

sería el tiempo necesario para que la temperatura del yeso aumentara tanto,




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que ya podría penetrar el fuego en la cerámica, bovedilla, estructura metálica).

Se denomina RF-180: Resistencia al fuego durante 180 min, para 2 cm de

espesor.

Los yesos aligerados se pueden utilizar tanto en la modalidad de aplicación

manual, como en la de proyección mecánica.

6.4 Escayola Las escayolas están constituidas por semihidrato muy puro que le confiere las

propiedades necesarias de blancura y velocidad de fraguado alta. Son

utilizadas para realizar prefabricados de adornos: molduras, cornisas, placas

decorativas y lisas para techos. El producto se expende de la fábrica en polvo

en sacos ó en cisternas a granel para los fabricantes de elementos

prefabricados.




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6.5 Yeso laminadoEste producto conocido también como cartón-yeso “Pladur” (aunque esta es

una marca comercial), está formado por un alma de yeso recubierta por ambas

caras por dos láminas exteriores de cartón, presentándose en forma de

tableros, generalmente de ancho estándar, y diferentes espesores y longitudes.

Este producto también puede venir conformado con doble capa con un panel

intermedio, que puede ir relleno de fibra de vidrio para aumentar el aislamiento

térmico y acústico.

Este material está considerado en los países desarrollados como un material de

decoración y de construcción básica y tradicional. Es un producto agradable al

tacto, cálido, no inflamable, resistente, aislante, de fácil manipulación y manejo.

Las superficies obtenidas con los sistemas realizados con placas de yeso

laminado son planas y lisas, con juntas no aparentes que producen paramentos

continuos y perfectamente planos. Este sistema viene a sustituir los tabiques

tradicionales de cerámica revocados con yeso.

La placa no es un producto nuevo. Se empezó a utilizar en 1890 en los Estados

Unidos, siendo por tanto anterior a muchos materiales tradicionales. El material

llegó a Europa en el año 1917, alcanzando un rápido desarrollo. En la

actualidad hay colocados más de 100.000 millones de m² en todo el mundo.

Para su fabricación, al yeso en polvo calcinado se le añade agua y aditivos con

lo que se tiene una pasta (escayola) que fraguará en pocos minutos. Por medio

de la maquinaria de la línea de producción, esta pasta de yeso se introduce de

forma automática y en proceso continuo, entre dos láminas de cartón, con lo

cual se va obteniendo la placa de yeso laminado. A continuación esta placa se




DAICS 2011-II

corta a la medida adecuada, se seca en un horno y se paletiza, terminado así el

proceso de fabricación.

Para colocar este sistema, previamente se utiliza una ligera estructura de acero

galvanizado donde se atornillan los paneles de cartón-yeso. Este sistema utilizado

ampliamente en USA y países nórdicos desde hace muchos años, parece que será

el sistema con mayor futuro de implantación en España. Permitirá reducir los

costes de colocación dando mayor confort a las viviendas.




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Revisar:

http://www.redesc.ilce.edu.mx/redescolar/publicaciones/publi_rocas/yeso.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Yeso

http://www.yesosproinsa.com/Yeso.html

http://www.yesosespecializados.com/yeso-fabricacion.html

http://iq.ua.es/Yeso/secundaria.htm

http://www.placo.es/placo/elyeso_procesoproductivo.aspx

Yeso Cola de Golondrina

Cristal de Yeso

Yeso Flor del desierto


http://www.placo.es/placo/elyeso_procesoproductivo.aspx

http://www.yesosespecializados.com/yeso-fabricacion.html

http://www.yesosproinsa.com/Yeso.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Yeso

http://www.redesc.ilce.edu.mx/redescolar/publicaciones/publi_rocas/yeso.htm



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Yeso Selenita o Espejuelo

Planicie Salina, al fondo las

serranías, parte de la Sierra

Madre Oriental

Dunas de Yeso en

Cuatrociénegas, Coah


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