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• Jimbet Josmil Guevara Estela

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL

“MATERIALES, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS DE CONSTRUCCION”

DOCENTE

:

ALUMNO

:

CICLO

ING. SALAZAR HUAMAN, ERLYN

:

CAJAMARCA, febrero del 2016

INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL

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I.

INTRODUCCION:

Desde la Edad de Piedra hasta el presente, a través de la historia el hombre ha ido cambiando sus métodos de hacer las cosas basándose en nuevos entendimientos del mundo y creando nueva tecnología que responda mejor a los problemas que surgen del diario vivir. Todas las disciplinas han evolucionado y mejorado buscando ser más eficientes y menos costosas. En la construcción, la piedra, el barro, la madera, el acero y las herramientas como el martillo, el serrucho han evolucionado en ladrillos, tablas, bloques de cemento, taladros, caladoras, sierras, etc. Con la nueva tecnología viene una nueva generación, una nueva construcción, nuevos materiales sintéticos y químicos. Los nuevos materiales tienen propiedades altamente deseables para la construcción como lo son el bajo peso, extraordinariamente baja conductividad térmica, resistencia al desgaste, impermeabilidad, aislación acústica, resistencia al fuego, entre otros. Estos materiales se combinan para crear SISTEMAS compuestos como el Sistema CONCRETEK en donde todos sus componentes aportan sus ventajas individuales al beneficio del resultado final del Sistema. El Sistema CONCRETEK ha sido desarrollado para resolver los problemas de construcción de una forma más eficiente y económica. Aunque el Sistema CONCRETEK es un producto que utiliza una tecnología avanzada es bien sencillo de usar, fácil y rápido. El procedimiento de construcción es tan simple que puede adiestrarse una cuadrilla de construcción en muy poco tiempo.

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II.

OBJETIVOS:

A. Objetivo general:  Conocer los materiales, equipos y herramientas más utilizados en obras de infraestructura civil.

B. Objetivos específicos:  Saber diferenciar entre equipos livianos y equipos pesados.  Conocer los elementos principales en la construcción de ladrillos y cemento.  Saber qué tipos de agregados y materiales usar de forma correcta en una construcción.

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III.

DESARROLLO DE CONTENIDO:

A. Materiales de construcción:

CONCEPTO: Un material de construcción es una materia prima o con más frecuencia un producto manufacturado, empleado en la construcción de edificios u obras de ingeniería civil.

1. Orígenes:

Desde sus comienzos, el ser humano ha modificado su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello ha hecho uso de todo tipo de materiales naturales que, con el paso del tiempo y el desarrollo de la tecnología, se han ido trasformando en distintos productos mediante procesos de manufactura de creciente sofisticación. Los materiales naturales sin procesar (arcilla, arena, mármol) se suelen denominar materias primas, mientras que los productos elaborados a partir de ellas (ladrillo, vidrio, baldosa) se denominan: materiales de construcción. No obstante, en los procesos constructivos muchas materias primas se siguen utilizando con poco o ningún tratamiento previo. En estos casos, estas materias primas se consideran también materiales de construcción propiamente dichos. Por este motivo, es posible encontrar un mismo material englobado en distintas categorías: por ejemplo:

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•

La arena puede encontrarse como material de construcción (lechos o

camas de arena bajo algunos tipos de pavimento), o como parte integrante de otros materiales de construcción (como los morteros), o como materia prima para la elaboración de un material de construcción distinto (el vidrio, o la fibra de vidrio). •

Los primeros materiales empleados por el hombre fueron el barro, la

piedra, y fibras vegetales como madera o paja. •

Los primeros "materiales manufacturados" por el hombre probablemente

hayan sido los ladrillos de barro (adobe), que se remontan hasta el 13.000 a. C, mientras que los primeros ladrillos de arcilla cocida que se conocen datan del 4.000 a. C. •

Entre los primeros materiales habría que mencionar también tejidos y

pieles, empleados como envolventes en las tiendas, o a modo de puertas y ventanas primitivas.

2. Características: Los materiales de construcción se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y baratas. Por ello, la mayoría de los materiales de construcción se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra. Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energía y no sean excesivamente elaborados. Esta es la razón por la que el vidrio es considerablemente más caro que el ladrillo, proviniendo ambos de materias primas tan comunes como la arena y la arcilla, respectivamente. Los materiales de construcción tienen como característica común el ser duraderos. Dependiendo de su uso, además deberán satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza. Por

norma

general,

ningún

material

de

construcción

cumple

simultáneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la

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construcción es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.

3. Propiedades de los materiales: Con objeto de utilizar y combinar adecuadamente los materiales de construcción los proyectistas deben conocer sus propiedades. Los fabricantes deben garantizar unos requisitos mínimos en sus productos, que se detallan en hojas de especificaciones. Entre las distintas propiedades de los materiales se encuentran: 

Densidad: relación entre la masa y el volumen



Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua



Coeficiente de dilatación: variación de tamaño en función de la temperatura



Conductividad térmica: facilidad con que un material permite el paso del calor



Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos



Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo



Plasticidad: deformación permanente del material ante una carga o esfuerzo



Rigidez: capacidad de los materiales de soportar cargas con poca deformación, es la resistencia a la deformación

4. Regulación: En los países desarrollados, los materiales de construcción están regulados por una serie de códigos y normativas que definen las características que deben cumplir, así como su ámbito de aplicación.

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El propósito de esta regulación es doble: por un lado garantiza unos estándares de calidad mínimos en la construcción, y por otro permite a los arquitectos e ingenieros conocer de forma más precisa el comportamiento y características de los materiales empleados. Las normas internacionales más empleadas para regular los materiales de construcción son las normas ISO. En España existe la entidad certificadora AENOR con el mismo propósito.

5. Nomenclatura:

Puesto que los productos deben pasar unos controles de calidad antes de poder ser utilizados, la totalidad de los materiales empleados hoy día en la construcción están suministrados por empresas. Para los materiales más comunes existen multitud de fábricas y marcas comerciales, por lo que el nombre genérico del material se respeta (cemento, ladrillo, etc). Sin embargo, cuando el fabricante posee una parte importante del mercado, es común que el nombre genérico sea sustituido por el de la marca dominante. Este es el caso del fibrocemento (Uralita), del cartón yeso (Pladur), o de los suelos laminados (Pergo). Tampoco es inusual que determinados productos, bien sea por ser más específicos, minoritarios, o recientes, sólo sean suministrados por un fabricante.

6. Tipos: Atendiendo a la materia prima utilizada para su fabricación, los materiales de construcción se pueden clasificar en diversos grupos:  Arena: Se emplea arena como parte de morteros y hormigones. El principal componente de la arena es la sílice o dióxido de silicio (SiO2). De este compuesto químico se obtiene: 

Vidrio, material transparente obtenido del fundido de sílice.

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

Fibra de vidrio, utilizada como aislante térmico o como componente estructural (GRC, GRP)



Vidrio celular, un vidrio con burbujas utilizado como aislante.

 Arcilla: es químicamente similar a la arena: contiene, además de dióxido de silicio, óxidos de aluminio y agua. Su granulometría es mucho más fina, y cuando está húmeda es de consistencia plástica. La arcilla mezclada con polvo y otros elementos del propio suelo forma el barro, material que se utiliza de diversas formas: 

Barro, compactado "in situ" produce tapial



Cob, mezcla de barro, arena y paja que se aplica a mano para construir muros.



Adobe, ladrillos de barro, o barro y paja, secados al sol.

Cuando la arcilla se calienta a elevadas temperaturas (900ºC o más), ésta se endurece, creando los materiales cerámicos: 

Ladrillo, ortoedro que conforma la mayoría de paredes y muros.



Teja, pieza cerámica destinada a canalizar el agua de lluvia hacia el exterior de los edificios.



Gres, de gran dureza, empleado en pavimentos y revestimientos de paredes. En formato pequeño se denomina gresite.



Azulejo,

cerámica

esmaltada,

de

múltiples

aplicaciones

como

revestimiento. De un tipo de arcilla muy fina llamada bentonita se obtiene: 

Lodo bentonítico, sustancia muy fluida empleada para contener tierras y zanjas durante las tareas de cimentación.

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 Piedra: La piedra se puede utilizar directamente sin tratar, o como materia prima para crear otros materiales. Entre los tipos de piedra más empleados en construcción destacan: 

Granito, actualmente usado en suelos (en forma de losas), aplacados y encimeras. De esta piedra suele fabricarse: 

Adoquín, ladrillo de piedra con el que se pavimentan algunas calzadas.



Mármol, piedra muy apreciada por su estética, se emplea en revestimientos. En forma de losa o baldosa.



Pizarra, alternativa a la teja en la edificación tradicional. También usada en suelos.

La piedra en forma de guijarros redondeados se utiliza como acabado protector en algunas cubiertas planas, y como pavimento en exteriores. También es parte constitutiva del hormigón. 

Grava,

normalmente canto

rodado.

Mediante

la

pulverización

y

tratamiento de distintos tipos de piedra se obtiene la materia prima para fabricar la práctica totalidad de los conglomerantes utilizados en construcción: 

Cal, Óxido de calcio (CaO) utilizado como conglomerante en morteros, o como acabado protector.



Yeso,

sulfato

de

calcio

semihidratado

(CaSO4 · 1/2H2O),

forma

los guarnecidos y enlucidos. 

Escayola, yeso de gran pureza utilizado en falsos techos y molduras.



Cemento, producto de la calcinación de piedra caliza y otros óxidos. El cemento se usa como conglomerante en diversos tipos de materiales:



Terrazo, normalmente en forma de baldosas, utiliza piedras de mármol como árido.

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

Piedra artificial, piezas prefabricadas con cemento y diversos tipos de piedra.



Fibrocemento, lámina formada por cemento y fibras prensadas. Antiguamente de amianto, actualmente de fibra de vidrio.

El cemento mezclado con arena forma el mortero: una pasta empleada para fijar todo tipo de materiales (ladrillos, baldosas, etc), y también como material de revestimiento (enfoscado) cuando yeso y cal no son adecuados, como por ejemplo en exteriores, o cuando se precisa una elevada resistencia o dureza. 

Mortero:



Mortero monocapa, un mortero prefabricado, coloreado en masa mediante aditivos

El cemento mezclado con arena y grava forma: 

Hormigón, que puede utilizarse solo o armado. 

Hormigón, empleado sólo como relleno.



Hormigón armado, el sistema más utilizado para erigir estructuras



GRC, un hormigón de árido fino armado con fibra de vidrio



Bloque de hormigón, similar a un ladrillo grande, pero fabricado con hormigón.

El yeso también se combina con el cartón para formar un material de construcción de gran popularidad en la construcción actual, frecuentemente utilizado en la elaboración de tabiques: 

Cartón yeso, denominado popularmente Pladur por asimilación con su principal empresa distribuidora, es también conocido como Panel Yeso.

Otro material de origen pétreo se consigue al fundir y estirar basalto, generando:

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

Lana de roca, usado en mantas o planchas rígidas como aislante térmico.

 Metálicos: Los más utilizados son el hierro y el aluminio. El primero se alea con carbono para formar: 

Acero, empleado para estructuras, ya sea por sí solo o con hormigón, formando entonces el hormigón armado.



Perfiles metálicos



Redondos



Acero inoxidable



Acero cortén

Otros metales empleados en construcción: 

Aluminio, en carpinterías y paneles sandwich.



Zinc, en cubiertas.



Titanio, revestimiento inoxidable de reciente aparición.



Cobre, esencialmente en instalaciones de electricidad y fontanería.



Plomo, en instalaciones de fontanería antiguas. La ley obliga a su retirada, por ser perjudicial para la salud.

 Orgánicos:

Fundamentalmente la madera y sus derivados, aunque también se utilizan o se han utilizado otros elementos orgánicos vegetales, como paja, bambú, corcho, lino, elementos textiles o incluso pieles animales. 

Madera



Contrachapado



OSB



Tablero aglomerado

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

Madera cemento



Linóleo suelo laminar creado con aceite de lino y harinas de madera o corcho sobre una base de tela.

 Sintéticos:

Fundamentalmente

plásticos

derivados

del

petróleo,

aunque

frecuentemente también se pueden sintetizar. Son muy empleados en la construcción debido a su inalterabilidad, lo que al mismo tiempo los convierte en materiales muy poco ecológicos por la dificultad a la hora de reciclarlos. También se utilizan alquitranes y otros polímeros y productos sintéticos de diversa naturaleza. Los materiales obtenidos se usan en casi todas las formas imaginables: aglomerantes, sellantes, impermeabilizantes, aislantes, o también en forma de pinturas, esmaltes, barnices y lasures. 

PVC o policloruro de vinilo, con el que se fabrican carpinterías y redes de saneamiento, entre otros. 

Suelos vinílicos, normalmente comercializados en forma de láminas continuas.



Polietileno. En su versión de alta densidad (HDPE ó PEAD) es muy usado como barrera de vapor, aunque tiene también otros usos.



Poliestireno empleado como aislante térmico  Poliestireno expandido material de relleno de buen aislamiento térmico. 

Poliestireno extrusionado, aislante térmico impermeable.



Polipropileno como en geotextiles.



Poliuretano, en forma de espuma se emplea como aislante térmico. Otras formulaciones tienen diversos usos.

sellante,

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en

canalizaciones

diversas,

y

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

Poliéster, con él se fabrican algunos geotextiles.



ETFE, como alternativa al vidrio en cerramientos, entre otros.



EPDM, como lámina impermeabilizante y en juntas estancas.



Neopreno, como junta estanca, y como "alma" de algunos paneles sandwich



Resina epoxi, en pinturas, y como aglomerante en terrazos y productos de madera.



Acrílicos, derivados del propileno de diversa composición y usos:



Metacrilato, plástico que en forma trasparente puede sustituir al vidrio.



Pintura acrílica, de diversas composiciones.



Silicona, polímero del silicio, usado principalmente como sellante e impermeabilizante.



Asfalto en carreteras, y como impermeabilizante en forma de lámina y de imprimación.

B. Maquinaria y equipo:

a) Tipo: principal, secundario, auxiliar. b) Aplicación: explanación, conformación, pavimentación. c) Operación: operación, cargue, transporte, fabricación de material, extensión y colocación, equipos de compactación. A continuación observamos algunas de la maquinaria y equipos más utilizados: INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL

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1. Andamio: estructura o armazón metálica o de madera empleado para facilitar el trabajo en niveles altos de difícil alcance para la altura del trabajador. Los metálicos son de estructura desarmable y modular, de fácil uso gran seguridad. Los hay fijos y colgantes.

Fuente: Google

2. Banco para figurar hierro: madero grueso en forma de tablón muy resistente. Tiene patas como de una mesa donde se le adaptan taches o platinas que sirven como punto de apoyo para doblar platinas o varillas de hierro.

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3. Batea o artesa: recipiente en forma de bandeja, de diferentes tamaños y materiales, empleada para revolver mezclas de construcción. INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL

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Fuente: Google

4. Bulldozer: máquina para excavación y empuje de tierra, su rendimiento depende de la potencia que tenga el tractor y el tipo de cuchilla.

Es una maquina utilizada para trabajos de tala, empuje, corte, nivelación, perfilado y construcción de terraplenes.

Tipos de cuchilla: 

Recta: empuja cargas importantes.



Universal: empuja cargas a gran distancia.



Amortiguable: evita golpe de material.



Angulable: no desborda material.

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5. Cilindro de 55 galones: recipiente metálico por lo general empleado para recolectar agua, remojar ladrillo y en ocasiones sirve como andamio.

Fuente: Google 6. Cargador: equipo compuesto por un tractor (sobre oruga o sobre neumáticos), equipado con una cuchara cuyo movimiento de elevación se hace por ejes articulados laterales. La cuchilla viene de diferentes tipos de acuerdo con el tipo de trabajo. Se utiliza para cargue de materiales . El cargador sobre oruga se utiliza para trabajar en terrenos flojos, difíciles, remoción de material duro, desplazamiento a sitios cercanos. El cargador sobre neumáticos se utiliza para trabajar en terrenos duros, desplazamiento a sitios lejanos, superficies que no se deben dañar.

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7. Cizalla: compuesta por dos cuchillas, una fija y otra móvil. Se emplea para cortar láminas y varillas metálicas. También las hay a manera de tijeras grandes para dos mismos usos. Está diseñada según el diámetro o espesor del metal que se desea cortar.

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8. Compactadora: Maquina utilizada para apretar los materiales del suelo y hacer que estos tengan mayor estabilidad, compactación y resistencia a las cargas que deben soportar: Tipos:

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i.

Pata de cabra: se utiliza en compactación de arcillas y limos, en espesores de hasta 30 cm, la compactación se logra de abajo hacia arriba.

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ii.

Cilindro vibratorio: usado en compactación de arenas de granulometría uniforme, en suelos que contengan bastante agua, y en terrenos con pendiente alta.

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iii.

Cilindro liso: tres ruedas, usado en compactaciones de materiales pétreos, bases elaboradas de rocas triturada y en terminación de pavimentos fríos.

Fuente: Google iv.

Comprensor: equipo que consta de un motor, por lo general eléctrico que comprime aire en un cilindro metálico al que está conectada una manguera y una pistola al que va anexado un recipiente en donde se coloca la pintura o el líquido que se va a aplicar , que al recibir el aire a presión hace expandir el contenido por medio de una boquilla, tiene diversas aplicaciones en construcción.

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v.

Excavadora: maquina compuesta de una cuchara con el cual se efectúan labores de desmonte y excavación de tierras. La cuchara sirve también para realizar los trabajos de degrado ósea de remoción de arenas, grava, cieno, etc. De los fondos de los cursos de agua.

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vi.

Motoniveladora: maquina utilizada para la limpieza de capa vegetal, extensión, conformación, nivelación, perfilado y bombeo. Se utiliza además para la conservación de caminos y operaciones finales de nivelación (refine). Para excavación de zanjas en V. para terminado de canales de fondo plano.

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vii.

Mototraílla: maquina dotada de dispositivos para corte, carga y transporte de materiales. Compuesta por un tractor y una trailla de llantas. Es una maquina indispensable en la construcción de obras civiles.

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viii.

Dumper: utiliza para el transporte de materiales (pétreos y de excavación) en grandes volúmenes.

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ix.

Carrotanque: utilizado para el transporte de líquidos como combustibles, asfalto líquido y agua.

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x.

Vibrador: equipado con un motor eléctrico o a gasolina. Transmite vibraciones. En construcción se emplea para lograr una compactación uniforme de la mezcla.

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xi.

Zaranda: marco metálico o de madera al cual va adherida una malla para cernir material granulares como la arena. Se diferencia entre sí por la forma y tamiz de la malla. Esta última característica, es la distancia que existe entre los alambres que conforman la malla.

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C. Herramientas:

i.

Pala: Es un instrumento o herramienta de mano compuesta de una placa metálica y un cabo de madera, la placa puede terminar recta y en este caso sirve para cavar zanjas, para hacer revolturas, morteros y mezclas, emparejar superficies, etc. O puede terminar redondeada y en punta sirviendo entonces principalmente para excavar. Puede tener cabo recto y largo o más corto y terminando en un mango para ahí tomar la pala con la mano y con la otra el cabo.

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ii.

Pico: es una herramienta consistente en un cabo o mango de madera con una pieza larga de fierro en su extremo. Esta pieza puede terminar en dos puntas o en una punta, en un extremo y un corte angosto en el otro.

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iii.

Mazo: se conoce como un marro a una masa de fierro provista de un mango. Se les denomina según el peso de la masa de hierro y los hay de muchos tamaños, los más pequeños tienen el mango corto y se usan

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con una mano para clavar estacas o bien los albañiles lo emplean para rastrear piedras toscamente.

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iv.

Cuña: Barra de acero cilíndrica corte de 30 a 40cm. De largo y de 38 a 51mm. De diámetro terminada en punta o como cincel que se usa para romper piedras colocándola en las gritas y golpeando con un marro.

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v.

Paletas: En principio las llanas dibujadas al lado son suficientes para realizar cómodamente. A estas la mayor parte de sus trabajos. Se les llama también “llanas” para alisar las juntas.

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vi.

Cuchara de albañil: se conoce como cuchara de albañil a una hoja de acero de forma triangular con un mango de madera que se utiliza en múltiples trabajos de albañilería, los más grandes se emplean para mampostear y hacer aplanados y las más pequeñas para trabajar detalles.

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vii.

Plana: Rectángulo de madera de unos 30cm de lado largo por unos 15cm de ancho y de dos a tres de gruesos que sirve para hacer acabados ásperos en aplanados y recubrimientos.

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viii.

Llana: Placa de acero rectangular de unos 25cm de largo por 15cm de ancho. Consiste de un mango que sirve para hacer acabados finos.

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ix.

Pisón de mano: Se utiliza para que un hombre compacte materiales que pueden ser de terracerías plantillas, fondos de zanjas, relleno de zanjas, acostillado de tubos, etc. consiste en una masa pesada provista de una barra en posición vertical.

Fuente: Google x.

Carretilla de mano: En esencia puede decirse que es un carrito de mano con una rueda adelante sostenido en un eje apoyado a su vez en dos largueros de los cuales se empuja y con una caja metálica gruesa para transportar materiales de construcción de todas clases o de tercería, trabajo sobre el principio de la palanca.

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xi.

Manguera: Es un tubo flexible para transportar el agua de un lugar a otro, es utilizada tanto para el proceso constructivo como para la limpieza del área de trabajo.

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xii.

Alicate: Es una herramienta manual, que se utiliza para doblar, cortar o sujetar. Del diseño original similar a una tijera se han derivado otros con usos más específicos en fontanería, electricidad y mecánica entre otros. Es una herramienta muy utilizada en la construcción para el ensamble de las armazones de varillas .

Fuente: Google

xiii.

Desatornilladores: Es una herramienta manual utilizada para sacar o aflojar tornillos pequeños, los tipos de desatornilladores están en función de la forma de la cabeza, los más usuales son los planos o los tipo Philips.

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Fuente: Google

xiv.

Plomada: Es una pesa sujeta a una cuerda que por acción de la gravedad genera una línea perpendicular al suelo.

Fuente: Google xv.

Cinta métrica: Es un instrumento de medición elaborado normalmente de una cinta metálica flexible cubierta por un cascaron plástico. Existen de muchos tamaños en función de la longitud, las más usuales ven de 2 a 10 metros.

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xvi.

Nivel: Es un instrumento utilizado para corroborar la horizontalidad o verticalidad de un elemento, funciona con una burbuja de aire en dentro de un recipiente lleno con algún líquido y algunas marcas en el exterior,

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cuando la burbuja se encuentra a la misma distancia de las marcas centrales se está a nivel. También en distancias largas se utiliza una manguera transparente llena de agua que funciona por la diferencia de presiones entre sus extremos.

Fuente: Google

xvii.

Sierras: En la construcción lo más usual es encontrar dos tipos de sierras el serrucho y la segueta, la primera es usado normalmente para cortar madera y la segunda para el corte de acero y plástico, ambas cuentan con una hoja dentada que es la encargada de acerrar.

Fuente: Google

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IV.



CONCLUSIONES:

Se logró reconocer materiales equipos y herramientas que antes no se conocían como es el caso del comprensor, vibrador mecánico y sus utilidades en el campo de la ingeniería.



Ahora se sabe que existen equipos livianos y pesados en el caso de equipos pesados tenemos a la motoniveladora que nos sirve para nivelar superficies; en equipos livianos tenemos a la cizalla que se utiliza para cortar acero y varían depende a su tamaño.

V.

BIBLIOGRAFIA: 

Página Web de SENCICO



Modulo alternativa de desarrollo sostenible CRC Corporación Autónoma Regional Del Cauca “ La Guadua”

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