Conceptos generales
De una definición general de los agregados para concretos, podemos hacer énfasis en algunos aspectos relacionados con la humedad y el control de inventarios:
“Los agregados son cualquier sustancia sólida o partículas añadidas intencionalmente al concreto que ocupan un espacio rodeado por pasta de cemento, de tal forma que, en combinación con ésta, proporcionan resistencia mecánica al concreto o mortero endurecido y controlan los cambios volumétricos que ocurren durante el fraguado del cemento.”
Implícitamente, en su definición, se incluye una relación natural y muy importante entre el agregado y su volumen. De esta manera, es conveniente revisar los factores que afectan el volumen de los agregados. Entre sus propiedades y características, que son muchas, encontramos las siguientes:
- Forma y textura: La forma permite acomodamientos diferentes de los agregados cuando se transportan y almacenan. Aquellos agregados producto de trituración tienen mayor rugosidad y la fricción es mayor, por lo que permiten mayor altura de almacenamiento y mayor ángulo de fricción. Así, las pilas pueden ser más altas y voluminosas en comparación con las de materiales aluviales, que son más lisos y tienen menor rugosidad y fricción
- Granulometría: El tamaño del agregado está relacionado con el volumen. El agregado fino (arena) permite mejor acomodamiento que el agregado grueso (grava), por lo que para una misma fuente o tipo de roca, vamos a tener mas cantidad de masa en un mismo volumen.
- Densidad nominal aparente absoluta: El concepto de la magnitud física de densidad (peso/volumen) en los materiales granulares, y por tanto en los agregados, es algo complejo.
Así como la forma, textura y tamaño afectan el volumen, el tipo de roca presenta diferencias en su densidad. Sin embargo, para una misma roca, el valor de la densidad puede variar dependiendo de cómo la medimos. Por ejemplo, si tenemos en cuenta que la roca tiene poros y aire en su interior, el valor de densidad es menor a si solo medimos el mineral como tal.
En cualquier caso, valores mayores de densidad indicarán que -para un mismo volumen- podemos tener más peso de material almacenado o transportado.
- Absorción: La absorción -en general- es una característica de la roca y de su proceso geológico, por lo que la relación con los cambios de volumen estará ligada a la humedad. La absorción poco cambia y, operativamente, no es común que afecte el volumen.
- Humedad: La humedad, que es la base de este artículo, es uno de los factores que más afecta el volumen de los agregados en cualquier estado.
El agua es un líquido que, dadas sus propiedades, interactúa con los agregados de varias formas: rellena los espacios vacíos de los poros saturables, y de esta manera, aumenta el peso del agregado, porque el agua pesa y a su vez desplaza el aire que hay en estos poros; dadas sus características de tensión superficial y capilaridad, el agua se “pega” a la superficie y a su vez permite cierta liga entre los granos, afectando un poco el acomodamiento de los granos, especialmente los pequeños (arenas y finos).
De esta manera es muy relevante y directa la incidencia de la humedad en los agregados, y su volumen: la humedad aumenta el peso, y afecta el acomodamiento del agregado.
- Cambio de volumen por abultamiento: Es una de las propiedades más relevantes de la forma como actúa la humedad en el agregado.
- Masa volumétrica: Es determinante y es el resultado de la afectación de las características anteriormente descritas. El ensayo de masas unitarias es muy importante para relacionar la masa con el volumen cuando estamos controlando inventarios y transporte.
Control de inventarios y transporte
Pautas de actuación operativas:
Los controles básicos en los agregados, en los aspectos operativos, son el transporte y su inventario.
Para el control de inventarios, se sugiere prestar especial atención a:
- Identificación de tipo de agregado. Según fuente, tipo de roca, granulometría.
- Información sobre el proceso de producción del agregado: triturado clasificado, lavado o no.
- Almacenamiento separado e identificado.
- Piso preferiblemente uniforme, en lo posible compacto o rígido
- Desniveles para evitar encharcamientos por lluvia y para que el agua de escurrimiento fluya libremente.
- Medición de masa unitaria suelta y compacta.
- Medición de la humedad real y representativa del lote a controlar.
- Almacenamiento y acomodación del material de forma tal que se facilite medirlo y obtener de manera precisa su volumen, ya sea de forma manual o a través de topografía.
- Para plantas de concreto con almacenamiento mayor a 50 m3, sugerimos utilizar el promedio de la masa unitaria suelta y compacta como factor de conversión entre volumen y peso.
- El valor de la masa obtenida en la conversión del volumen con la masa unitaria promedio se debe disminuir por el % de humedad real encontrado. De esta manera se obtiene el peso del volumen medido lo mas cercano a la realidad.
Premisas base del productor
La identificación del proceso de producción del agregado es clave para conocer los aspectos que inciden en el control. Generalmente los agregados de cantera, normalmente triturados, pueden ser clasificados en seco. De esta manera, la humedad presente para su almacenamiento y transporte será baja (< 2%). En este caso la afectación de la humedad en el volumen será baja.
Pero si el proceso incluye lavado, por supuesto la humedad será mayor. La humedad en el momento del lavado será alta y durante el almacenamiento -por parte del productor- esta debe disminuirse hasta que no haya escurrimiento sobre las vías durante su transporte. Esto se obtiene en general con humedades menores a 8% en arenas, y a 3% en gravas.
Para procesos con material aluvial (de ríos o depósitos aluviales), lo normal es que aún sin lavado el material esté húmedo. Por lo tanto, el productor debe permitir que el material pierda humedad antes de su transporte.
Premisas base del receptor
La remisión del agregado debe tener también la información del proceso de producción y las características del tipo de agregado.
De esta manera, una vez identificado el tipo de agregado y dispuesto en su sitio de almacenamiento, se debe obtener el % de humedad real y el resultado de las masas unitarias.
Medidas de control básicas para el control de inventarios
A continuación, se describen los criterios más importantes a tener en cuenta para el control de inventarios:
- Productor: % humedad, masa unitaria suelta y compacta.
- Receptor: % humedad real, masa unitaria suelta y compacta.
- Medición del volumen almacenado.
- Utilización de conversión de volumen a peso según factor de masa unitarias.
- Afectar el volumen disminuyéndolo por el % de humedad encontrado.
La uniformidad en los procesos facilitará el control. De esta manera, lo más aconsejable es mantener las fuentes, y contar con procesos estables y lo más uniforme posible.
El resultado de las mediciones debe ser registrado y analizado periódicamente mediante técnicas estadísticas que permitan inferir resultados ante cambios inesperados.
En plantas de concreto debe estandarizarse la secuencia de recepción y utilización de los agregados, de tal manera que lo que llegue primero se consuma primero, o establecer mecanismos de mezcla para asegurar homogeneidad.
La gran mayoría de agregados tendrán humedad presente, excepto cuando se empleen procesos de secado. Por esto, siempre habrá que afectar los inventarios de acuerdo con la humedad medida.
Dado que el transportador está limitado -por normativa- a controlar a la humedad del agregado para evitar dejar residuos en la vía por escurrimiento de agua y finos, el receptor en planta debe saber que el agregado llegará con algo de humedad, pero con cierta límitación.
En resumen, de un 100% de material que se reciba habrá un % de humedad, y por tanto el material real será menor al recibido. La diferencia será el % de humedad encontrado.
Los valores típicos promedio de humedad son:
- Arenas finas a gruesas: entre 2,0 % y 8,0 %.
- Gravas: entre 0,5 % y 3,0 %.
Nunca el % de humedad será 0,0 % excepto para procesos en seco. Por tanto, siempre habrá que afectar el inventario y el transporte por el % de humedad.
En Colombia las lluvias son un factor de variación de humedad y por tanto, de ser posible, la protección del agregado a la lluvia, es un mecanismo que mejora los controles y disminuye la variación en los inventarios.
Observación final
La situación descrita sugiere que haya un proceso previo entre el productor y receptor, para establecer límites en el % de humedad para el transporte, lo que tendrá consecuencias en las negociaciones y en la medición de inventarios.
La medición del material transportado y almacenado debe medirse en volumen y la conversión a peso debe utilizar la masa unitaria: para pequeños volúmenes, la masa unitaria suelta; y para grandes volúmenes sugerimos utilizar el promedio entre masa unitaria suelta y compacta. El resultado final deberá ajustarse por el % de humedad.
Ejemplo básico aplicable
Material Aluvial de canto rodado procesado, triturado clasificado y lavado en su fuente de extracción.
Recepción en planta de concreto fija.
Información básica del proveedor:
Agregado fino
- La granulometria cumple con la NTC 174
- Módulo de finura: 2,82
- % de humedad en patio: 10%
- % de humedad para transporte: 8%
- % de absorción: 1,5%
- Masa unitaria suelta: 1,51 ton/m3
- Masa unitaria compacta: 1,58 ton/m3
- Volumen por despachar: 100 m3.
- Se utilizará un vehículo doble troque con capacidad de 14 m3.
Información básica del receptor:
Agregado fino para comprobar y verificar:
- La granulometria si cumple con la NTC 174
- Mediciones en lote recibido:
- % de humedad en patio: 6%
- Masa unitaria suelta: 1,51 ton/m3
- Masa unitaria compacta: 1,58 ton/m3
- Volumen recibido en patio: 100 m3 (teóricos según remisión)
Mediciones en patio de almacenamiento:
- Volumen estimado ya sea manual ó por topografía = 95 m3
- Factor de masa unitaria a utilizar para conversión:
- Promedio (1,51+1,58) / 2 = 1,545 ton /m3
- Cálculo de material en patio 95 m3 x 1,545 ton/m3 = 146,8 ton
- Corrección por humedad del 6% 146,8 (100% – 6%) = 138 ton
- Material comprado 100 m3 = 146,8 ton
- Material en patio 95 m3 = 138 ton
- Diferencia en inventario = 8,8 ton, equivalente al 6% del despachado.
- Causas de la diferencia: % humedad, exactitud en medida en patio en planta.
Como se observa en el ejemplo, es aconsejable incluir en los presupuestos las diferencias en inventario producto de la humedad, para afectar el costeo. Se sugiere realizar una negociación con el proveedor para dividir los costos de este hecho real.
