LA CALI. DEFINICION:

La cal es el producto resultante de la descomposición por el calor de las rocas calizas, que son

carbonatos cálcicos o carbonatos de calcio.

La cal es, junto con el yeso y el cemento es uno de los conglomerantes más usados en la

construcción.

Se denominan conglomerantes aquellos materiales que tienen la capacidad de unir

químicamente fragmentos de una o varias substancias entre sí, dando como resultado una

pasta ohesiva llamada argamasa o mortero.

Cantera de caliza Piedra de cal

II. TIPOS DE CALES:

Las cales para la construcción, distingue los siguientes tipos, de acuerdo con su composición

química:

A. CALES AÉREASSon las cales producidas por la calcinación de calizas puras; están constituidas por óxido de

calcio y/o magnesio y se endurecen lentamente mediante la absorción del dióxido de carbono

presente en el aire, llamado proceso de carbonatación. Por eso el nombre de aéreas.

Las cales aéreas a su vez se clasifican en:

Cálcicas: Cales en las que el componente fundamental es el óxido de calcio y el óxido de

magnesio no supera el 5 %.

Cales vivas: Son todas aquellas cales que están compuestas fundamentalmente por óxidos

de calcio y de magnesio. Se obtiene por calcinación o cocción de la piedra caliza en

hornos a unos 900-1000º C .

Cales hidratadas: Son todas aquellas cales resultantes del apagado controlado de las

cales vivas con el agua. La Cal Hidratada o Apagada, es la cal viva mezclada con agua,

hidróxido cálcico, que produce una reacción exotérmica de desprendimiento de calor y

por tanto, también, de vapor de agua, debiéndose realizar con las precauciones necesarias

por el peligro que comporta.

Dolomítica: Cales en las que el óxido de magnesio es superior al 5 %. Eso es, según la

composición de la piedra original que se ha calcinado.

B. CALES HIDRAULICAS: Las piedras calcinadas contienen arcilla ricas en sílice ,

aluminio y hierro, están se endurecen con el agua.

III. CARACTERISTICAS DE LA CAL:

En general, el papel de la cal sobre todo en los morteros tiene por objeto complementar las

propiedades de este con el propósito de producir un material que satisfaga exigencias de

plasticidad, impermeabilidad, estabilidad, durabilidad, adherencia etc. Entre estas

características tenemos:

Adherencia: La cal es un material que se adhiere perfectamente a otras superficies,

permitiendo a su vez ligar ciertos materiales como por ejemplo unidades de

mampostería. Como la cal permite retener agua por más tiempo, se reduce la cantidad

de fisuras que aparecen en la interface mortero-ladrillo.es por ello que los morteros de

cal y cemento alcanzan una mejor adherencia que los morteros de mampostería, en

pruebas con ensamblajes de ladrillo.

Trabajabilidad: Las mezclas que se definen como más trabajables son aquellas que

pueden penetrar y llenar vacíos en la superficie de aplicación y que se pueden esparcir

más fácilmente sobre tales superficies, dando mejores resultados en el trabajo final.

Las mezclas que no son trabajables, se endurecen y se dañan rápidamente a medida

van perdiendo agua por evaporación o absorción de las unidades de mampostería. La

trabajabilidad del mortero depende directamente de la capacidad de retención de agua.

Esta diferencia de tamaño implica que las partículas de cal tienen áreas superficiales

muy grandes, del orden de 20 metros cuadrados por gramo (2 hectáreas por

kilogramo). Cada una de estas partículas se recubre con una delgada película de agua,

logrando de esta manera almacenar o retener más agua. La mayor retención de agua

genera una mayor lubricación entre las partículas, haciendo al mortero más trabajable.

La forma de las partículas de cal ayuda también a mejorar la trabajabilidad, su forma

plana permite que las delgadas láminas resbalen una sobre la otra como lubricante.

Durabilidad: Cuando se usa apropiadamente, la cal es excepcionalmente durable.

Textura: Las superficies recubiertas con cal que poseen una apariencia confortable y

atractiva.

Flexibilidad: La flexibilidad de la cal permite el amortiguamiento entre piedras,

ladrillos y otras unidades de mampostería prolongando su vida útil.

Autoreparación o curación de fisuras: Los morteros que contienen cal tienen la

capacidad de repararse por sí solos. Es común que se generen pequeñas grietas en el

mortero. El agua penetra en estas fisuras y disuelve unas pequeñas cantidad de cal

presente en el mortero. El agua absorbe además dióxido de carbono del aire,

resultando en la reacción del dióxido de carbono y el calcio formando un compuesto

de carbonato de calcio que sella la fisura.

Protección: Morteros de alta fluidez y pinturas a base de cal pueden ser usados para

protección de los edificios, particularmente, ante las inclemencias de clima lluvioso.

Resistencia y costo: Una de las características, y tal vez su principal desventaja, es la

baja resistencia de la cal.

Tiempo de secado: Otra característica de la cal es su prolongado tiempo de

endurecimiento, debido al proceso químico de carbonatación por asimilación de óxido

de carbono del aire. Esto es porque la concentración de CO2 en el aire es muy baja y

la formación de cristales de carbonato de calcio es muy lenta. Contrario al proceso de

fraguado hidráulico del cemento Pórtland, la cal requiere de un prolongado contacto

con el aire para lograr endurecerse.

IV. PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA CAL:

Para la obtención de la cal se sigue el siguiente proceso:

1. Obtención de la Materia prima

La materia prima para la fabricación de la cal es la piedra caliza, que, cuando es pura, está

constituida por carbonato cálcico con un 56% en peso de CaO y un 44% de CO2. 

Las calizas suelen tener impurezas casi siempre de arcillas y otras substancias como sulfuros,

álcalis y materias orgánicas. Al realizarse la cocción algunas se eliminan volatilizándose o

permanecen en pequeñas cantidades, que apenas influyen en la calidad del producto. La

arcilla es la principal impureza que poseen las calizas y determina la hidraulicidad de las

mismas. La fabricación de la cal comprende, en síntesis, el arranque de la piedra caliza del

yacimiento, la calcinación y el apagado.

2. Arranque de la piedra o explotación de las canteras

El arranque de la piedra se realiza empleando explosivos. Como resultado de la explosión se

obtienen grandes bloques que hay que reducir a un tamaño comprendido entre los 5 y los

10cm para hacerlos manejables. Posteriormente el producto se transporta a fábrica, por el

medio más apropiado, que suele estar próxima a las canteras, ya que estas industrias suelen

ser de corto radio de acción. 

Como se ha comentado anteriormente, la cal es un material que se encuentra en la mayor

parte de la geografía mundial, so sólo en forma de piedras calizas en las canteras sino también

en otros formatos.

Arranque De La Piedra

3. Trituración

Antes de introducir el producto en los hornos es necesario el machaqueo, el cual puede ser

seguido por una molienda según el tipo de horno del que se disponga. Esta fase puede

realizarse en cantera o en fábrica.

Trituración De La Caliza

4. Calcinación

El calor que se suministra  a la caliza para su transformación produce un primer efecto que

consiste en la evaporación del agua de cantera. Posteriormente sigue aumentando la

temperatura hasta conseguir la descomposición de la caliza.

El carbonato cálcico se disocia a una temperatura de 898ºC a presión atmosférica. El tiempo

de esta operación es algo largo si lo comparamos con el tiempo que se necesita para alcanzar

temperaturas más altas, pero cuanto más próxima sea la temperatura mínima requerida mayor

será la calidad de la cal. La temperatura más corriente para la fabricación de la cal aérea es de

1050 a 1100ºC.

Las cales hidráulicas comienzan su descomposición a 700ºC, que es cuando la arcilla

comienza a disociarse. A los 1100ºC comienzan a formarse los silicatos y aluminatos de

calcio. El proceso de calcinación debe realizarse con marcha rápida y aspirando CO2, tanto

para facilitar la combustión como para impedir la recarbonatación de la piedra ya calcinada.

5. Hornos

La transmisión de calor depende de la superficie de contacto, por lo que la piedra debe tener

un tamaño mínimo.Si son piedras gruesas se necesitará más combustible y su núcleo no

quedará bien cocido. Las piedras pequeñas en cambio dejarán poco espacio para producir un

tiro adecuado que lleve el CO2 al exterior, pudiéndose producir así una reversión en la

reacción

Se distinguen dos clases principales de hornos, los intermitentes y los continuos. Los hornos

intermitentes son aquellos que se empleaban antiguamente, que se explican en el siguiente

apartado de hornos antiguos. Los hornos continuos se utilizan en la actualidad y se

denominan así porque su diseño permite una emisión de calor continuo hacia el material a

calcinar, consiguiéndose así un óxido de cal más homogéneo y con mejores propiedades.

 

Hornos de cal

6. Sistemas de apagado

El apagado de la cal consiste en la combinación del óxido cálcico obteniéndose un producto,

el hidróxido cálcico, que aumenta de volumen respecto al producto inicial y se desprende

calor. Los pesos atómicos de estos componentes son los siguientes:

Pesos atómicos

CaO H2O Ca (OH)2

56 g/mol 18 g/mol 74 g/mol

Por tanto, se requieren 18 partes en peso de agua por cada 56 partes de óxido de cal para

realizar el apagado. Teniendo en cuenta la pérdida de agua por evaporación al producirse la

reacción de hidratación de la cal viva, se considera necesario alrededor de un 33% de agua en

peso para obtener cal apagada en polvo, entre 300 y 400% para obtener una cal en pasta y

más de un 400% para obtener una lechada o agua de cal.

La velocidad de apagado dependerá fundamentalmente de tres factores.

En primer lugar, de las condiciones físicas de la cal, ya que los fragmentos pequeños,

porosos o finamente divididos aumentan la superficie específica produciendo una mayor

velocidad de hidratación.

Cuanto mayor sea la pureza de la cal mayor será la velocidad de hidratación. Y por último, la

temperatura de cocción de la cal también resulta decisiva, puesto que tanto los fragmentos

poco cocidos como muy cocidos tienen poca capacidad de hidratación.

Para las cales hidráulicas el proceso de apagado es mucho más complejo debido a los

silicatos y aluminatos que ésta contiene. Resumidamente consiste en proporcionar una cierta

cantidad de agua al producto cocido previamente a su entrada en un silo. Los procesos de

apagado del óxido, formación de vapor y nuevo apagado del resto de partículas se producen

progresivamente en el silo.

 

 

 

 

 

Proceso de apagado de la cal

Proceso de apagado de la cal

V. USOS Y APLICACIONES DE LA CAL:

La cal en sus diferentes variantes es uno de los químicos más antiguos que el hombre

procesó y uno de los más utilizados actualmente, su desempeño en multitud de aplicaciones

le ha valido el título de “químico versátil”; sus bastas aplicaciones abarcan desde la

agricultura, la refinación de un gran número de metales así como su utilización como

lubricante en la perforación de pozos de extracción de petróleo y gas y hasta el tratamiento

de aguas contaminadas.Dentro de las más importantes tenemos:

1. En la Construcción

Una de las aplicaciones más tradicionales y difundidas de la cal es su utilización en la

construcción. La cal es un material que transmite al mortero que la contiene, el efecto de un

lubricante, que permite incrementar la plasticidad, generando a su vez un incremento en la

retención de agua del mortero. La cal estrictamente la hidratada, se puede utilizar para

diferentes fines en los concretos:

En sustitución de una parte del cemento; dependiendo del diseño de la mezcla el

cemento se sustituye en relaciones del 10% al 35% en peso por cal hidratada,

obteniéndose relaciones de resistencia a los 28 días equivalentes al de las mezclas

originales, sin embargo la cal genera relaciones de resistencia al largo plazo mayores, es

de esperarse un 20% de resistencia extra a los 90 días y de un 35% a los 365 días.

Como aditivo para evitar problemas con agregados; la cal estabiliza las arcillas en caso

de que existan como contaminante en los agregados, también es un excelente adhesivo

entre la matriz cementante y el agregado evitando rechazos y puntos de ruptura, neutraliza

los ácidos comunes en el agua o la materia orgánica y neutraliza los sulfatos evitando las

eflorescencias.

Como aditivo de fraguado: La cal retiene por más tiempo el agua dentro del concreto,

mejorando notablemente la calidad en el fraguado, evita las grietas, disminuye el módulo

de expansión-contracción del concreto.

Como protección química: La cal protege por deterioro químico al concreto, aumenta su

resistencia a los sulfatos y forma compuestos estables dentro de la matriz puzolánica.

Como protección del acero de refuerzo: La cal modifica el pH del concreto de tal

manera que durante todo el proceso de fraguado del concreto el mismo permanece en

valores superiores a 12 puntos, lo anterior modifica el diagrama de corrosión del acero

ubicándolo en la zona de pasivacion de manera permanente.

2. En los Asfaltos.

El asfalto es una mezcla de derivados pesados del petróleo con un agregado pétreo, que

pueden contener una serie de aditivos para destacar algunas de sus propiedades como lo

pueden ser viscosidad, flexibilidad, adherencia, resistencia a condiciones particulares de

medio ambiente o uso, se busca que los asfaltos prolonguen el máximo de su vida sin

endurecer completamente ya que esto provoca un deterioro acelerado de los mismos,

aunque en apariencia las carpetas asfálticas son sólidas en realidad se trata de sistemas

flexibles, sin embargo debe de existir un equilibrio para que los vehículos no deformen

dichas carpetas.en este sentido, la cal no solo permite prolongar en gran medida la

flexibilidad de los asfaltos al evitar que aumente desproporcionalmente la viscosidad, al

mismo tiempo los cohesiona evitando el agrietamiento de los mismos y los hace

impermeables, sus bondades van más allá al evitar problemas por utilizar agregados fuera

de especificación y sirviendo de liga entre la matriz asfáltica y la superficie del agregado,

facilita el reciclado de los mismos y sirve de material fino de relleno, aumenta la

capacidad de resistencia a los rayos ultravioleta y amplia el rango de temperaturas en los

cuales el asfalto se comporta con alto desempeño.

3.  En la Estabilización de Suelos

Una de las aplicaciones más ampliamente estudiadas y difundidas es la de estabilizar

suelos arcillosos con cal, lo que se hace en realidad es una reacción química que involucra

los elementos componentes de las arcillas, sílice y aluminio que en contacto con el calcio

de la cal forman un sistema puzolánico el cual forma compuestos que fraguan y son

insensibles al contenido de humedad, de tal manera que los terrenos inestables a la

humedad comúnmente conocidos como áreas lodosas son perfectamente susceptibles de

estabilizarse con cal y convertirse en superficies estables y servir de bases para estructuras

trátese de carreteras, estacionamientos, cimentaciones para vivienda, edificios públicos,

naves industriales o centros comerciales.

4. En  Mezclas, Repellados (acabados) y estucos.

Quizás la aplicación más difundida de la cal se trate de su utilización en diferentes

mezclas de albañilería.Las mezclas con arenas finas se utilizan para dar acabado a

cualquier tipo de superficies, se trate de muros, techumbres, pisos, etc, debido al perfecto

acabado liso que presentan son muy apreciadas con colorantes minerales para lograr

acabados arquitectónicos de gran estética.

Los estucos tienen la característica de ser mezclas que se componen de cal y polvo de

mármol, eventualmente pueden contener yeso y pigmentos minerales, una vez seco el

estuco se puede pulir con diversas técnicas lográndose enlucidos que se consideran

verdaderas obras maestras del arte, de los más famosos del mundo son los venecianos.

5. En Pinturas e Impermeabilizantes

En la actualidad la pintura base cal abarca más que el simple blanqueo tradicional, existen

una serie de compuestos que se le pueden agregar a la lechada de cal para mejorar sus

propiedades de adherencia, durabilidad, aspecto y rendimiento.

En el caso de los impermeabilizantes al igual que con las pinturas existen gran número de

variantes con respecto a las formulaciones, sin embargo presentan propiedades muy

superiores a la de los impermeabilizantes asfálticos u orgánicos, debido a su base mineral

de cal, no se deterioran con los rayos ultravioleta, se adhieren a las superficies ya sea de

concreto, enladrillados, acabados de lechada de cemento y otras similares, son capaces de

reparar desde micro-grietas hasta grietas evidentes en la superficie, su durabilidad excede

por mucho a cualquier otro tipo de producto y su aplicación es sencilla, no se trata solo de

una lechada de cal, normalmente se combina con alumbre amoniacal y jabón de cebo

animal, lo que reacciona y produce una base mineral permanente que es propiamente la

que hace la impermeabilización.