INNOVACIÓN EN LA FABRICACIÓN DE CEMENTO PÓRTLAND FOSFORESCENTE.

Transcripción

1 INNOVACIÓN EN LA FABRICACIÓN DE CEMENTO PÓRTLAND FOSFORESCENTE. Dr. José Carlos Rubio Avalos. Director Ejecutivo de Sialato S.A. de C.V de octubre de 2016.

2 UN POCO DE HISTORIA SOBRE LA EVOLUCIÓN DE LOS CEMENTOS. Cementos Egipcios de 2550 a.c. hace aproximadamente 4500 años. FUNCIÓN ADHESIVO.

3 Concreto Romano: Opus Caementitium, aprox años. FUNCIÓN ADHESIVO.

4 Tecnología Maya: Templo de Kukulkán entre 960 y 1200 de nuestra era, hace aproximadamente 1000 años. FUNCIÓN ADHESIVO.

5 La Torre Blanca (White Tower): Conocida como la Torre de Londres, es el edificio central y el más antiguo de la Torre de Londres, además del que le da nombre a la fortificación. Construida entre los años 1078 y 1100, hace apenas 1000 años, la Torre Blanca ha funcionado como residencia real, armería y prisión. Imagen: J.C. Rubio-Avalos, FUNCIÓN ADHESIVO.

6 El Cemento Pórtland. FUNCIÓN ADHESIVO.

7 FUNCIÓN ADHESIVO.

8 Generando Luz con el Cemento.

9 Introducción a la Fotoluminiscencia. Definición Básica: Cuando un sólido recibe energía procedente de una radiación incidente, esta es absorbida por su estructura electrónica y posteriormente es de nuevo emitida cuando los electrones vuelven a su estado fundamental. En la Fotoluminiscencia la energía es de origen electromagnético tales como los rayos ultravioleta provenientes de la radiación solar o en menor intensidad luz artificial.

10 FOTOLUMINISCENCIA: ESQUEMA MOSTRANDO EL MECANISMO DE EXCITACIÓN DE LOS ELECTRONES DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA POR MEDIO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA YSU POSTERIOR LIBERACIÓN DE FOTONES (LUZ). ETAPAS GENERALES: 1. El material absorbe la energía o luz (Ef) presentando sus electrones un cambio en su nivel energético y 2. Una vez retirada la fuente de energía, los electrones vuelven a su estado de menor energía y en ese salto se libera la energía acumulada o absorbida (Ef) en forma de fotones o Luz. Fuente: albaciencia.albacete.org

11 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LA FOTOLUMINISCENCIA: 1. FLUORESCENCIA. 2. FOSFORESCENCIA. Fuente: Fuente:

12 *** EL REQUISITO OBLIGATORIO DE LA FOTOLUMINISCENCIA: PERMITIR EL PASO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA AL INTERIOR DEL MATERIAL.

13 EL MATERIAL COMERCIAL MÁS UTILIZADO PARA LOGRAR LA FOTOLUMINISCENCIA: EL PLÁSTICO.

14 EL PROBLEMA DEL PLÁSTICO: SE DESTRUYE POR LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA, LA MISMA RADIACIÓN QUE EXCITA A LOS MATERIALES FOTOLUMINISCENTES.

15 Cemento Pórtland Fotoluminiscente: EL RETO. El problema el cemento es un material que no permite la transmisión de luz y esta es necesaria para generar la fotoluminiscencia a partir de la excitación de la radiación solar (rayos UV) sobre materiales fotoactivos.

16 UN PARÉNTESIS IMPORTANTE PARA COMPRENDER AL CEMENTO PORTLAND FOTOLUMINISCENTE (FOSFORESCENTE): LA ESTRUCTURA EN LOS SÓLIDOS. Los sólidos se pueden dividir en TRES categorías: 1. Amorfos. Sus átomos están desordenados y forman cadenas moleculares como los polímeros o plásticos o vidrios. 1. Semi-cristalinos. Presentan regiones ordenadas de átomos y otras desordenadas. 2. Cristalinos. Forman sólidos con estructuras atómicas ordenadas y densas como los metales y los materiales cerámicos, incluido el cemento.

17 El Vidrio es un ejemplo de un sólido amorfo.

18 El vidrio: transmite la luz debido al desordenamiento de sus átomos.

19 Ejemplo de un Material altamente Cristalino: El yeso comercial es un Cuerpo opaco y No pasa la luz. J.C. Rubio-Avalos, 2004.

20 Un Poco de Química de Cementos.

21 Mecanismo de acción cementante del CPO (Teoría del Gel): a) Dispersión de los granos del clinker sin reaccionar con el agua. b) Después de unos minutos, los productos de hidratación crecen hacia adentro y hacia fuera de cada grano. c) Después de unas horas las capas que recubren los diferentes granos de clinker se juntan, volviéndose así el conjunto un gel continuo (fraguado). d) Después de unos días, ocurre una compactación progresiva de partículas en mutuo contacto (endurecimiento).

22 PRINCIPALES REACCIONES QUÍMICAS EN EL CEMENTO PÓRTLAND. 2(3CaO.SiO2 ) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH) 2 2(2CaO.SiO2 ) + 4H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH) 2 (3CaOAl 2 O3 )+ 3CaSO4.2H2O+15H2O 3CaOAl 2 O3.3CaSO432H2O 2(3CaOAl 2 O3 )+ 3CaOAl 2 O3.3CaSO4.32H2O+4H2O 3(3CaOAl 2 O3.3CaSO4.12H2O) 3CaOAl 2 O3+ Ca(OH) 2+ 12H2O 4CaOAl 2 O3. 13H2O 22

23 IDENTIFICACIÓN MORFOLOGICA POR LA TÉCNICA DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO DE ALGUNAS FASES CRISTALINAS DEL CEMENTO PORTLAND:

24 Micro-Cristales: siempre presentes en el Cemento Pórtland comercial, aquí se aprecia la formación de una flor! A. Acha, J.C.Rubio-Avalos, M.E. Contreras, 2011.

25 Mecanismo de acción cementante de la cal (Teoría de la Cristalización): 1. Solución. 2. Precipitación. 3. Cristalización.

26 Ecocementos: Geles amorfos y micro-cristales. Ecocem Sialato 12.

27 CRISTALES DE LA CAL Y GELES AMORFOS EN ECOCEMENTOS. Ecocem Sialato 12.

28 Cómo se desarrolló el Cemento Pórtland Fotoluminiscente (Fosforescente). Para el desarrollo de este producto se utilizó la metodología TRIZ. Universalidad (Un objeto puede tener diferentes funciones, puede ser MULTIFUNCIONAL). Segmentación (se dividió el objeto en diferentes partes).

29 Extracción (Se extrajo la parte indeseable). Reemplazo de parte del sistema.

30 Formación de una nueva fase en la matriz del cemento pórtland de un Gel inorgánico amorfo.

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34 Cristales Fotoluminiscentes embebidos en un gel inorgánico para la generación de la energía luminosa.

35 Transmisión de Luz en el Cemento Luminoso endurecido.

36 Prueba Cualitativa de Transmisión de Luz. 1. CEMENTO PÓRTLAND CONVENCIONAL.

37 2. CEMENTO PÓRTLAND FOTOLUMINISCENTE. Lumicement de Sialato S.A.

38 LumiCement de Sialato S.A.

39 CEMENTO PÓRTLAND LUMICEMENT EN ESTADO FRESCO.

40 Preparación de una mezcla con Cemento Fotoluminiscente.

41 Lumicement endurecido emitiendo luz verde una vez cargado.

42 APLICACIONES DE LUMICEMENT EN PREFABRICADOS PARA FACHADAS.

43 JUNTEADOR LUMICEMENT.

44 APLICACIÓN DE LUMICEMENT COMO JUNTEADOR.

45 Gracias. Preguntas?