Tesis_oficial

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UNIVERSIDAD JUAREZ DEL ESTADO DE DURANGO 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS Y ARQUITECTURA 
 
 
TESIS 
“DOSIFICACIONES DE CONCRETO CON ESCORIA DE FUNDICION COMO AGREGADO 
GRUESO Y FINO” 
 
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE 
 INGENIERO CIVIL 
 
PRESENTAN: 
CESAR FERNANDO FRAIRE CABRAL 
LUIS FELIPE PADILLA MOLINA 
EDUARDO FLORES ALANIZ 
 
DIRECTOR DE TESIS 
MC. ARMANDO ESPINOZA ROCHA 
 
GOMEZ PALACIO DGO FEBRERO 2014 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
A nuestro director de tesis M.C. Armando Espinoza Rocha por el apoyo que nos brindo 
en la elaboración de esta investigación, a todos los catedráticos de la Facultad de 
Ingeniería Ciencias y Arquitectura que a si mismo nos brindaron su apoyo y 
compartieron sus conocimientos a lo largo de la nuestra carrera, al personal del 
Laboratorio de Mecánica de suelos y resistencia de materiales de FICA – UJED por su 
apoyo y prestarnos el laboratorio para realizar las pruebas necesarias y ah todos 
nuestros compañeros que nos ayudaron en la elaboración de algunas pruebas de esta 
investigación. 
Un agradecimiento muy especial para las empresas AUTLAN y CORESA pero en 
especial al Ingeniero Químico Eleazar Flores Rodríguez por su apoyo que nos brindo en 
la elaboración de esta tesis y permitir que se tomara material para poder desarrollar 
esta investigación. 
 Cesar Fernando Fraire Cabral 
A mis padres Pedro Cesar Fraire Chavarría y Martha Cabral Valdés por darme la vida y 
la oportunidad de tener unos estudios y el apoyo que me brindaron a lo largo de mis 
estudios. A mi hermana Pamela Fraire Cabral por el apoyo y consejos que me dio a lo 
largo de cuatro años y medio durante mi carrera. A mi novia Viridiana López Frutos por 
el apoyo que me dio a lo largo de mi carrera, gracias a ella pude superarme y ser un 
mejor estudiante y a Dios por darme una vida y una gran oportunidad de estudiar la 
carrera de Ingeniería Civil. 
 Luis Felipe Padilla Molina 
A mis padres: Felipe de Jesús Padilla Molina y Lidia Ivonne Molina García. 
A mis hermanos: Jesús Abel Padilla Molina y Felipe de Jesús Padilla Molina. 
A mi familia, a mis compañeros, a mi novia, a mis catedráticos y a Dios. 
 Eduardo Flores Alaníz 
 A mis padres José Ángel Flores Rosales y Rocío Alanís Galindo por apoyarme en todo 
mi camino, corregirme en todo momento y por darme la oportunidad de mis estudios. 
A mis hermanos José Ángel, Bertha Alicia y Emilio por el apoyo y su valiosos consejos. A 
mis amigos, compañeros, catedráticos y a Dios por todas sus bendiciones. 
 
 
 Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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1.- INDICE 
 
1.- INDICE ....................................................................................................................................... 3 
2.- INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 6 
3.- JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................................... 8 
4.- ALCANCES .............................................................................................................................. 10 
5.- LIMITACIONES ......................................................................................................................... 10 
6.- DELIMITACIONES .................................................................................................................... 10 
7.- HIPOTESIS................................................................................................................................. 11 
8.- OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... 11 
9.- OBJETIVOS PARTICULARES .................................................................................................... 11 
10.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................... 12 
11.- MARCO TEORICO ................................................................................................................ 15 
11.1.- Antecedentes ................................................................................................................................ 15 
11.1.1. Aprovechamiento y valorización de residuos industriales. .................................................... 15 
11.1.2.- El ser humano y los residuos. ................................................................................................ 16 
11.2.- ¿Que es la escoria de fundición? .................................................................................................. 18 
11.2.1.- Escorias siderúrgicas. ............................................................................................................ 18 
11.2.2.- Escorias de alto horno. .......................................................................................................... 18 
11.3.- ¿Que soluciona el correcto manejo de las escorias? .................................................................... 25 
11.3.1. ¿Cuáles son los beneficios asociados a un correcto manejo y aprovechamiento de las escorias?
 ................................................................................................................................................................ 26 
11.3.2.- Mejores técnicas disponibles para escorias de fundición ......................................................... 27 
11.3.- Recuperación de metales ............................................................................................................. 31 
11.3.1.- Recuperación de metales férricos ......................................................................................... 31 
11.3.2.- Recuperación de metales no férricos .................................................................................... 31 
11.3.3.- Reciclaje de las escorias en otros sectores ............................................................................ 31 
11.3.4.- Descripción del proceso productivo ...................................................................................... 32 
11.4.- Cemento ....................................................................................................................................... 38 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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11.4.1.- Definición y características .................................................................................................... 38 
11.4.2.- Designación de los cementos de acuerdo a la norma mexicana vigente .............................. 39 
11.4.3.- Clasificación del cemento por tipo ........................................................................................ 40 
11.4.4.- Clasificación del cemento por clase resistente ...................................................................... 41 
11.4.5.- Designación normalizada ....................................................................................................... 42 
11.4.6.- Componentes de los cementos ............................................................................................. 43 
11.4.7.- Especificaciones de los cementos con características especiales ......................................... 44 
11.4.8.- Especificaciones mecánicas y físicas del cemento ................................................................. 45 
11.4.9.- Usos de los cementos ............................................................................................................ 45 
11.4.10.- Alcances y criterios de medición y cuantificación ............................................................... 47 
11.4.11.- Elaboración de cemento y concreto.................................................................................... 47 
11.5.- Agregados pétreos ........................................................................................................................ 48 
11.5.1.- Definición ............................................................................................................................... 48 
11.5.2.- Clasificación ........................................................................................................................... 48 
11.5.3.- Agregado fino ........................................................................................................................ 49 
11.5.4.- Agregado grueso .................................................................................................................... 51 
11.5.5.- Alcances y criterios de medición y cuantificación ................................................................. 57 
11.6.- Agua .............................................................................................................................................. 60 
11.6.1.- Definición y características .................................................................................................... 60 
11.6.2.- Valores característicos y límites máximos tolerables de sales e impurezas .......................... 62 
11.6.3.- Recomendaciones .................................................................................................................. 63 
11.7.- Concreto ....................................................................................................................................... 65 
11.7.1.- Definición y características .................................................................................................... 65 
11.7.2.- Dosificaciones y proporcionamientos para la fabricación de concreto ................................ 72 
11.7.3.- Volumen de concreto fabricado por bulto de 50 kg de cemento ......................................... 75 
11.7.4.- Requisitos de temperatura del concreto para climas frios.................................................... 81 
11.8.- Prueba de los cilindros de concreto ............................................................................................. 81 
11.8.1.- Comportamiento de cilindros de concreto sometidos a la prueba de compresión .............. 82 
11.8.2.- Conclusiones de la prueba ..................................................................................................... 82 
11.9.- Prueba del revenimiento: ............................................................................................................. 84 
11.9.1.- Revenimientos especificados ................................................................................................. 86 
11.9.2.- Valor nominal del revenimiento y tolerancias ....................................................................... 86 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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11.9.3.- Conclusiones de la prueba ..................................................................................................... 86 
11.10.- ARENA ......................................................................................................................................... 88 
11.11.- GRAVA ......................................................................................................................................... 88 
12.- PRUEBAS FÍSICAS DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS. ........................................... 89 
12.1.- Determinación de las muestras de agregados para concreto. ..................................................... 89 
12.2.- Preparación de las muestras de agregados para concreto. ......................................................... 94 
12.3 Determinación del porcentaje de humedad en los agregados fino y grueso para concreto. ........ 96 
12.4 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la arena para concreto. ..... 98 
12.5.- Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los agregados finos.
 .............................................................................................................................................................. 110 
12.6.- Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los agregados gruesos.
 .............................................................................................................................................................. 113 
12.7.- Análisis granulométrico (Granulometría). .................................................................................. 116 
13.- BANCO DE MATERIAL (ESCORIA DE FUNDICION) ......................................................... 120 
13.1.- GENERALIDADES DE LA EMPRESA .............................................................................................. 120 
14.- DOSIFICACIONES ............................................................................................................... 122 
15.-RESULTADOS FINALES DE LA TESIS ..................................................................................... 123 
15.1.- Resistencia a compresión a los 7 días. ........................................................................................ 123 
15.2.- Resistencia a compresión a los 14 días ....................................................................................... 125 
15.3.- Resistencia a compresión a los 28 días ....................................................................................... 127 
16.- OBSERVACIONES ............................................................................................................... 129 
17.- CONCLUSIONES ................................................................................................................. 130 
18.- BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 132 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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2.- INTRODUCCIÓN 
 
En este proyecto de investigación se presenta inicialmente un marco teórico, algunos 
conceptos a definir son; escoria de fundición, grava, arena y cemento, así como, el 
procedimiento que se llevó a cabo para la realización de los cilindros de concreto con 
escoria de fundición existentes en la región. 
La sociedad actual puede convertir en oportunidades los problemas actuales para el 
manejo y control de desperdicios, y aprovechar estos recursos para desarrollar una 
industria consiente del reciclaje que reditué en negocios sustentables, obteniendo 
beneficios económicos, ya que del reciclaje se pueden obtener varios beneficios; 
entre ellos, la recolección de materiales desechados para procesos de nuevos 
productos, beneficiar el precio de venta al mercado y reducir el costo del proceso. 
La industria metalúrgica es uno de los sistemas más antiguos de producción de bienes 
materiales fundamentales para la economía mundial y a su vez uno de los más 
contaminantes por la naturaleza de sus procesos de producción. Dentro de la 
metalurgia, la siderurgia es una de las industrias más desarrolladas por la diversidad de 
usos del acero en distintos sectores económicos, pero su manufactura genera una 
cantidad importante de residuos que pese a la adopción de medidas y procesos 
basados en los conceptos de producción más limpia, hay que reconocer que su 
generación permanece en cantidades significativas. 
Teniendo a la comunidad científica y a la industria en una permanente búsqueda de 
una solución ante esta problemática ambiental, se ha encontrado en la técnica de la 
valorización de los residuos industriales una medida que abarca tanto las 
preocupaciones técnicas y ecológicas de los científicos como las productivas y 
financieras de los industriales,logrando un equilibrio entre lo industrial y lo ambiental. 
Uno de los principales residuos o subproductos en la industria del acero son las escorias 
(negras y blancas) que constituyen residuos potencialmente aprovechables cuyo uso 
se ha venido desarrollando a nivel mundial especialmente en el sector de la 
construcción e infraestructura vial con resultados viables y prometedores.1 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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Aunado a lo anterior, la tendencia creciente del sector de la construcción demanda 
explotación de grandes cantidades de materiales para cubrir las necesidades del 
sector sin medir los impactos ambientales que causan estas actividades, el 
aprovechamiento de las escorias negras, como agregado para concreto, representa 
una alternativa para frenar el deterioro provocado por la actividad minera e impulsar 
el mercado de residuos. 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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3.- JUSTIFICACIÓN 
Desde los comienzos de la era industrial a finales del siglo XVIII, la constante evolución 
tecnológica ha permitido alcanzar unos niveles de desarrollo que han tenido como 
consecuencia una mejora en la calidad de vida y la instauración de un nuevo tipo de 
sociedad caracterizada por un aumento en el consumo de bienes y servicios. Este 
hecho, además de producir un notable incremento demográfico, también ha 
propiciado la proliferación del número de industrias y la diversificación de las 
actividades desarrolladas por el ser humano. A pesar de ello, el nivel de progreso 
alcanzado no solo ha tenido asociadas consecuencias positivas, también ha 
propiciado una serie de inconvenientes que suponen una amenaza seria para el 
medio ambiente y el desarrollo futuro. 
Por una parte, el aumento en la cantidad y variedad de los residuos generados por las 
diferentes industrias, ha provocado la aparición de problemas en su gestión, dando 
lugar a un crecimiento de la acumulación de estos vertederos, con los impactos que 
ello conlleva. Por otra, la tendencia marcada por la sociedad de consumo ha 
incurrido en un incremento obligado de la producción, que se ha visto traducido en un 
aumento del consumo de los recursos naturales, generándose problemas de escases 
cada vez mayores en el abastecimiento de las materias primas utilizadas en las 
actividades causantes de este desarrollo. 
Debido a esta problemática, a partir de la segunda mitad del siglo XX la sociedad 
empieza a tomar conciencia social de la necesidad de minimizar el impacto causado 
por el proceso evolutivo y aparece una nueva forma de concebir el desarrollo, 
basada en promover un consumo y un sistema de producción apropiados en la 
perspectiva de proporcionarnos las necesidades de hoy sin comprometer las de 
mañana. Así, hoy en día, parece ya bastante instaurado el concepto de sostenibilidad 
en la mayor parte de las actividades desarrolladas por el ser humano. Esta política 
también a irrumpido con fuerza en la industria de la construcción, inculcando en ella la 
necesidad de una gestión eficiente de los escasos recursos naturales que el medio 
aporta y fomentando el desarrollo de técnicas que permitan reutilizar los residuos que 
en ella generan. En este orden, desde los gobiernos e instituciones de los diferentes 
países se están desarrollando grandes esfuerzos que permitan dar uso a dichos 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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materiales, reduciendo de esta forma las repercusiones ambientales y económicas 
que estos sucitan. 
Este proyecto de tesis se realizó con el fin de obtener un concreto elaborado con 
material que se deseche de alguna empresa y este contamine la región, por eso se 
elaborara con escoria de fundición, el cual una vez que se obtenga una resistencia 
igual al de un concreto tradicional se podrá usar de una manera sustentable en la 
industria de la construcción y de paso ya no estará contaminando el medio ambiente. 
Se espera que esta tesis de investigación de concreto con escoria de fundición tenga 
un impacto positivo en el aspecto ambiental, ya que la escoria se puede conseguir en 
los tiraderos de algunas empresas mineras, los cuales son los causantes de algunas 
enfermedades respiratorias en la región debido al polvo que suelta la escoria, ya que 
no es no cualquier tipo de polvo, es metal. 
Con base en la gran preocupación que existe actualmente por el medio ambiente, y 
pensando en una solución acorde a la carrera de ingeniería civil que permita 
contribuir a contrarrestar algunos de los efectos negativos que el hombre ha hecho al 
planeta en su afán de llevar acabo mejores construcciones, y en consecuencia de la 
gran cantidad de contaminantes que produce el hombre, se llega a la conclusión de 
contribuir a la reducción de desechos inorgánicos, que son los que más contaminan al 
planeta y tardan en degradarse. 
Así mismo permite llegar al estudio de nuevos componentes que puedan ayudar a 
mejorar la resistencia del concreto en construcciones de mayor y menor volumen, 
desde banquetas hasta elementos estructurales más complejos. Siendo el tema de 
estudio concreto con escoria de fundición para poder dar una solución y a la vez 
contribuir a la conservación del medio ambiente; dando más opciones para la 
construcción de edificaciones sostenibles. 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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4.- ALCANCES 
Con la elaboración de esta tesis de investigación se hizo la mezcla de concreto con 
escoria de fundición a diferentes resistencias, los cuales se sustituyeron a diferentes 
porcentajes y en su totalidad los cuales después de que hayan fraguado se 
sometieron a prueba de compresión, lo cual permitió comparar la mezcla de concreto 
con escoria de fundición con la resistencia del concreto tradicional. 
Analizar que la mezcla de concreto con escoria de fundición puede tener los mismos 
usos que un concreto tradicional o hasta mayores; como para vigas, losas, columnas, 
trabes y ya en su defecto usarlo en pavimentos y banquetas. 
 
5.- LIMITACIONES 
 El tiempo de la elaboración de esta tesis, ya que no contamos con lo necesario. 
 Bibliografía; ya que no se encontró lo necesario, pero lo poco que se encontró 
fue importante para la ayuda de la elaboración de esta tesis. 
6.- DELIMITACIONES 
 Estudiar el comportamiento de la mezcla de concreto con escoria a diferentes 
resistencias. 
 Todos los cilindros fueron sometidos solamente a carga de compresión. 
 Se realizaran cilindros de control con concreto tradicional y cilindros con 
sustitución de agregados finos y gruesos en su totalidad. 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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7.- HIPOTESIS 
El uso de escoria de fundición con concreto como agregado fino y grueso tiene la 
misma resistencia o mayor resistencia que la de un concreto convencional. 
8.- OBJETIVO GENERAL 
Analizar la valorización de las escorias negras como material agregado en mezclas de 
concreto comparar la resistencia a la compresión de la mezcla de concreto con 
escoria de fundición y concreto convencional, para la minera Autlan (CORESA) en el 
municipio de Gómez Palacio. 
 
9.- OBJETIVOS PARTICULARES 
 Estudiar a fondo la materia de tecnología de concreto para hacer una correcta 
dosificación. 
 Mejorar el conocimiento sobre los materiales que se utilizaran en la elaboración 
de los especímenes. 
 Realizar diferentes dosificaciones de concreto 
 Realizar pruebas de compresión a todos los cilindros. 
 Analizar y comparar los resultados obtenidos a compresión con la mezcla de 
concreto con escoria de fundición y concreto convencional. 
 Con la elaboración de esta tesis ayudar al medio ambiente con la utilización de 
la escoria y lograr el título de Ingeniero Civil. 
 
Dosificaciones de concreto con escoriade fundición como agregado grueso y fino 
 
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10.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
En la actualidad vivimos en un planeta del cual lo tenemos muy contaminado 
gracias a nuestros errores, gracias a eso muchas personas y empresas han 
puesto mucho énfasis en el cuidado del medio ambiente, pero sin embargo, no 
se han desarrollado muchas soluciones de las cuales impacten realmente a la 
sociedad para revertir los daños. Aunque podríamos tomar como un gran 
ejemplo la re utilización de materia prima o de desechos inorgánicos. 
 
En la ciudad de Gómez Palacio Durango, en la carretera Gómez Palacio – 
Tlahualilo en el km 8.5 existe una empresa minera llamada AUTLAN en la cual es 
donde se crea o se hace el material que se usara en esta investigación, la 
escoria. Dentro de esta empresa existe otra llamada CORESA que es la que 
queda totalmente encargada de este material, y la cual ubica sus basureros 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
13 
 
enfrente de dicha empresa, en la imagen se puede observar que lo que está 
encerrado en un círculo, es el gran tiradero que mantiene la empresa en dicho 
lugar. En ese lugar se llegan a acumular 160 metros cúbicos de escoria por día 
los cuales pueden a llegar ser muy tóxicos para la salud y por medio de todo 
eso se llega a tener una contaminación ambiental. 
 
 
 
 
Algunos de los problemas de salud que se pueden llegar a tener por inhalar el 
polvo que se emana de los aires de la región, son los producidos por los polvos 
de sílice. La presencia de polvo de sílice en una amina, al ser respirado por los 
habitantes de la ciudad o trabajadores, conlleva la pérdida de elasticidad y 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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permeabilidad de la pared alveolar de los pulmones, obstruyendo el normal 
intercambio de oxígeno y salida de dióxido de carbono. 
La sílice que entra en los pulmones no sale de ellos y se mueve de célula en 
célula destruyendo todo a su camino. Las alteraciones que se presentan 
debido a la sílice son irreversibles provocando la silicosis, la cual es una 
enfermedad progresiva y degenerativa. No existe tratamiento específico para 
la misma, quien la contrae no tiene la posibilidad de sanar, solo se puede 
detener su avance. La silicosis tiene un largo período de incubación y puede 
tratarse de 6 a veinte años en desarrollarse. 
Alteraciones 
En su etapa inicial se presenta tos y secreción permanente, daños en los 
pulmones, falta de aire, coloración violácea de la piel, labios y mucosas. Luego 
se complica con problemas cardíacos, se acentúa la dificultad respiratoria, tos 
persistente con taquicardia. 
En su etapa final, el tórax aparece aplastado, hay insuficiencia cardiaca, 
pérdida total de la capacidad de trabajo. La muerte sobreviene por 
agravamiento de estos síntomas, o, por contraer una enfermedad muy 
asociada a la silicosis como neumonía o tuberculosis. [5] 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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11.- MARCO TEORICO 
11.1.- Antecedentes 
11.1.1. Aprovechamiento y valorización de residuos industriales. 
Nuestra época se caracteriza por un crecimiento poblacional desmedido y por una 
reconversión industrial derivada de las políticas de globalización apoyada en 
conceptos de calidad total, e coeficiencia y competitividad industrial. Esta 
característica propia de la contemporaneidad demanda criterios que den prioridad al 
cuidado del ambiente, en particular, al control de los impactos ambientales 
generados por las actividades productivas. 
Al respecto hay que señalar que la industria es responsable, en gran medida, del 
deterioro ambiental. El aspecto cuestionable a este sector está relacionado con el 
empleo de procesos de producción que en la mayoría de los casos, arrojan al 
ambiente subproductos indeseables que deterioran la calidad de los recursos 
naturales, tales como las emisiones contaminantes a la atmósfera, descargas de aguas 
residuales y en particular, la generación de residuos tanto peligrosos como no 
peligrosos. 
En la actualidad se generan grandes volúmenes de estos residuos, que en muchos 
casos la naturaleza es incapaz de eliminarlos, degradarlos o asimilarlos, generando 
efectos adversos sobre el ambiente e incluso afectando la salud de la población. 
En este mismo sentido, los sitios para el confinamiento de tales residuos, por lo general 
no tienen en cuenta variables que son fundamentales para reducir los riesgos implícitos 
que por sus características tienen estos materiales, por lo que la adecuación de los 
lugares de disposición final implican costos que generan una inquietud socio-
ecológica que crece día a día. [17] 
[17] SANCHEZ GOMEZ, Jorge. Manejo de residuos industriales [En Línea]. 1ª ed. México: 
Universidad Autónoma de Aguas calientes, 2003. p 41 [Citado el 1 de Abril de 2010]. Disponible 
en internet: 
<http://books.google.com.co/books?id=hv83eHnrhz8C&pg=PA219&dq=residuos+industriales&hl
=es&ei=dbEsTPf5CYGC8gbW7PHtCw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CDAQ6
AEwAg#v=one>. 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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11.1.2.- El ser humano y los residuos. 
Desde los tiempos más remotos, el ser humano se ha esforzado por desarrollar 
actividades que le han permitido subsistir y evolucionar. En un principio, dichas 
actividades se limitaban a consumir directamente los recursos que el medio ofrecía, sin 
producir alteración alguna en la naturaleza ya que los residuos generados eran 
básicamente orgánicos, perfectamente asumibles por el medio ambiente. Con el 
perfeccionamiento de actividades como la ganadería o la agricultura aparecieron los 
primeros asentamientos, aumentando por tanto la generación de esos residuos, los 
cuales se depositaban en el entorno más inmediato en basureros fuera de los núcleos 
de población o se empleaban como abono, alimento para el ganado o como 
materiales para la construcción de viviendas. 
Los avances tecnológicos desarrollados en la edad antigua dieron lugar a la aparición 
de las primeras grandes civilizaciones e imperios (Egipto, Grecia y roma), pero también 
de nuevos tipos de y mayores cantidades de residuos (metales como acero o el cobre, 
aunque en su mayoría seguían siendo de tipo orgánico). La acumulación de basura en 
las ciudades se convierte en un problema serio, provocando focos de epidemias y por 
tanto surge la nueva necesidad de establecer medidas innovadoras en la gestión de 
residuos. Puede destacarse la labor de los romanos en este campo puesto que fueron 
los primeros en encontrar soluciones como la construcción de redes de alcantarillado 
urbano o de vertederos a las afueras de las ciudades. 
La evolución sufrida en el tratamiento de los residuos, entra en retroceso con la 
irrupción de las civilizaciones germánicas. Durante toda la edad media y hasta el siglo 
XVIII, la importancia dada a la administración de los deshechos producidos fue 
prácticamente nula (lo mas que se realizaban eran tratamientos básicos como la 
reutilización de parte de la basura domestica como estiércol, alimento para el 
ganado…), motivo por el cual aparecieron las grandes epidemias que durante todo 
este periodo asolaron los principales núcleos de población. 
Con la llegada de la revolución industrial a finales del siglo XVIII y principios del XIX, los 
problemas con los residuos se multiplicaron, debido principalmente al importante 
incremento de la población (y por tanto de los residuos) y a la diversificación de las 
actividades realizadas (aparecen un gran número de nuevas industrias y con ellas de 
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nuevos residuos). Este hecho trajo consigo la necesidad de establecer mejoras en la 
gestión de los residuos y el empleo de nuevas tecnologías para optimizar sutratamiento. En la segunda mitad del siglo XIX aparecen las primeras incineradoras, 
planes de gestión de residuos y tratamiento de aguas, pero a pesar de ello, las 
epidemias siguieron haciendo estragos debido a las precarias condiciones de la salud 
pública. 
Con la aparición de la sociedad de consumo, la cantidad y variedad de residuos 
generados creció exponencialmente, alcanzándose las mayores cotas en la segunda 
mitad del siglo XX. Debido a las mejoras producidas en la sanidad y alimentación de la 
población, el tamaño de las ciudades se multiplico. Además, la tendencia al consumo 
motivo que se pasara del concepto de producir “para toda la vida”, a la costumbre 
de que los objetos y aparatos utilizados se quedaron obsoletos en poco tiempo, 
incrementando así la producción de residuos. Aparecen nuevos tipos de residuos y 
surgen nuevas necesidades, tratamientos especiales, nuevos modelos de gestión, 
empieza a tomar conciencia de la necesidad de minimizar su impacto. La mejora en 
la gestión y el empleo de nuevas tecnologías para optimizar su tratamiento, supusieron 
el inicio de un movimiento social e institucional cada vez más amplio. Este movimiento 
genero la creación de textos legislativos más serios y la aparición de nuevos conceptos 
y principios como “sostenibilidad”, “quien contamina paga” o el principio de las “3 
erres” (reducir, reciclar y reutilizar), los cuales han contribuido a dar el giro definitivo 
para reducir la producción y acumulación de residuos. 
En efecto, desde la aparición de esta nueva conciencia social, las políticas 
desarrolladas por los gobiernos e instituciones de los diferentes países han ido 
encaminadas hacia la inculcación de una gestión eficiente de los recursos naturales 
que el medio aporta, fomentando el desarrollo de técnicas que permitan reutilizar los 
residuos generados en nuestra sociedad. El objetivo actual es la búsqueda del “residuo 
cero”, es decir, intentar en la medida posible que las actividades llevadas a cabo por 
el ser humano no produzcan ningún tipo de residuo, convirtiendo a estos en 
subproductos reutilizables. 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
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11.2.- ¿Que es la escoria de fundición? 
11.2.1.- Escorias siderúrgicas. 
La fabricación de acero es siempre acompañada por la producción de un 
subproducto llamado escoria formado por las reacciones químicas entre la materia 
prima con otras sustancias añadidas al horno y las impurezas oxidadas durante la 
refinación del material. Su composición química y física depende y varía 
extensamente de acuerdo con la materia prima usada y la tecnología empleada. 
Las escorias como subproductos del proceso siderúrgico formadas en la refinación del 
acero se componen principalmente de óxidos, silicatos, sulfuros, aluminatos y fosfatos 
que la hacen más ligera y por lo tanto suben a la superficie del baño metálico, 
formando una capa sobrenadante caracterizada principalmente por su basicidad 
que es la relación entre óxidos básicos y ácidos otorgándole la capacidad a la escoria 
de absorber y retener sólidamente las impurezas del metal.5 
Para la producción del acero, en Colombia se utilizan principalmente dos tipos de 
procedimientos: fabricación por medio de alto horno y por medio de horno de arco 
eléctrico, cuyas materias primas son el mineral de hierro y la chatarra, 
respectivamente. 
11.2.2.- Escorias de alto horno. 
 
Análisis químicos de la escoria de alto horno muestran que usualmente los cuatro 
principales óxidos (cal, magnesio, silicio y alúmina) comprenden hasta el 95% de su 
composición; otros elementos menores como el sulfuro, hierro, manganeso y trazas de 
otros elementos, completan su estructura. 
La mayoría de las escorias de alto horno producidas en los Estados Unidos tienen una 
composición comprendida en los rangos mostrados en la Tabla N°2. 
 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
19 
 
Tabla 2 .composición típica de escorias de alto horno 
ELEMENTO 
 
CONCENTRACION (% en peso) 
CaO 
 
38-42 
SiO2 32-37 
MgO 7 - 9 
Al2O3 10 - 14 
S <1 
Fe2O3 0.1 - 1.5 
FeO 0.4 - 0.8 
MnO 0.2 – 0.6 
Fuente: Catálogo de Residuos. Centro de Estudios y Experimentación de Obras 
públicas, 2009. 
La mayoría de las escorias generadas en otros países parecen también pertenecer, o 
estar muy cerca, a este rango de composición.[6] 
[6] ZARAGOZA VALDÉS. Utilización de las escorias de los hornos de arco eléctrico y de cuchara 
como materiales de construcción. Unidad Docente Metalúrgica “Antillana de Acero”. La 
Habana: Facultad Ingeniería Mecánica. Instituto Superior Politécnico “José Antonio 
Echevarría”,2001. 
La composición química de la escoria depende de la composición del mineral de 
hierro, del combustible y de las proporciones requeridas para la operación eficiente 
del alto horno que deben ser uniformes para producir hierro con características de 
calidad consistentes y estables, procedimiento que a la vez asegura uniformidad en la 
composición de la escoria con limites de variación relativamente estrechos. 
Las escorias procedentes del alto horno son generadas a 1600°C por lo que deben ser 
enfriadas y según éste procedimiento se pueden clasificar como escoria granulada, 
expandida, y enfriada al aire. 
La escoria granulada es obtenida por el enfriamiento rápido por agua, aire 
comprimido o por ambos elementos. La escoria obtenida es un material vítreo similar a 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
20 
 
la arena. La escoria expandida resulta de en un enfriamiento rápido por la aplicación 
controlada de una cantidad de agua, aire y vapor formando un producto espumoso 
ligero y de naturaleza vesicular diferenciándola por su porosidad relativamente alta y 
su baja densidad; la pelletización es también un método usado usualmente para la 
expansión de la escoria en tambores rotatorios que le da una forma esférica.[6] 
Cuando la escoria se vierte en camas y es lentamente enfriada bajo condiciones 
ambientales al aire libre, una estructura cristalina y dura en grandes bloques es 
formada y posteriormente puede ser triturada y cribada. 
1.1.4. Escorias de horno de arco eléctrico. La aplicación de los hornos de arco 
eléctrico es casi exclusiva para la fusión de la chatarra de acero que abarca además 
la posible utilización, total o parcial, de pre-reducidos de mineral de hierro, 
ferroaleaciones, cal, espato-flúor, coque y oxígeno. 
El funcionamiento del horno se basa en la transformación de la energía eléctrica en 
calor aplicado por medio de electrodos de grafito, en corriente alterna que se 
introduce por la parte superior de la cuba a la carga provocando la elevación de la 
temperatura y por consiguiente la fundición del material. 
La escoria de horno eléctrico es procesada al aire libre para su enfriamiento, los 
metales son separados magnéticamente y usualmente separados por tamaño de 
partícula para su posterior uso. 
El proceso completo de fundición se realiza en dos etapas de Fusión y Afino en donde 
paralelamente se producen dos clases de escorias denominadas oxidantes o negras y 
reductoras o blancas. [7] 
[7] Blastfurnaceslag. [En línea] [Citado el 24 de Abril de 2010]. Disponible en Internet: 
<http://www.tfhrc.gov/hnr20/recycle/waste/bfs1.htm>. 
La composición química de las escorias negras es condicionada por las distintas 
variables de operación pero se pueden considerar como representativos los 
porcentajes presentados en la Tabla N°3 mostrada a continuación: 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
21 
 
Tabla 3. Composición típica de las escorias negras de horno de arco eléctrico 
ELEMENTO CONSENTRACION (%) 
Ca O 27 – 37 
Si O2 11 – 25 
Fe O 3 -25 
Fe2 O3 2 – 22 
Mg O 4 – 11 
Cr2 O3 0.6 – 4 
Ti O2 0.25 – 1.6 
Fuente: Libro blanco para laminimización de residuos y emisiones, escorias de acerías, 
2000 
1.1.5. Aprovechamiento de escorias negras. El re uso y establecimiento de las escorias 
de acería como co-producto en el sector de la construcción es un estudio que se ha 
dado por décadas debido a la importancia de la producción de acero en la 
economía actual y las características químicas y físicas de las mismas. 
La NSA (NationalSlagAsociation) en Canadá, desde su fundación, ha trabajado en 
corregir la errónea clasificación de estos co-productos como residuos para mostrar 
que en realidad son valiosos materiales de construcción extremadamente versátiles. 
La historia del uso de la escoria data desde el Imperio Romano hace 2000 años 
cuando escoria de la fabricación de hierro se usaba en bases de construcción. 
Caminos hechos de escoria fueron construidos en Inglaterra en el siglo XIX y para el 
año 1880 bloques de escoria eran de uso general para el pavimento de calles tanto en 
Europa como en Estados Unidos. Aún así, aunque la escoria demostraba su 
versatilidad, por mucho tiempo su uso principal era como balastro para las vías férreas. 
Su aplicación era esporádica hasta el último siglo cuando grandes cantidades 
comenzaron a ser usadas para varios propósitos. A medida que la producción del 
material aumentaba y en años recientes, la necesidad del re-uso y reciclaje de 
materiales de los procesos industriales, por razones económicas y ambientales se 
impuso como requisito para incrementar la efectividad y competitividad empresarial, 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
22 
 
se ha llevado a cabo un rápido desarrollo de la utilización de la escoria en diferentes 
productos reconociendo su potencial real. 
A continuación se enuncian brevemente los principales usos e investigaciones que se 
han realizado en diferentes partes del mundo sobre la utilización de la escoria de 
acería. 
Los primeros desarrollos de aplicación de escoria se llevaron a cabo sobre la escoria 
de alto horno debido a la antigüedad de esta práctica metalúrgica. La ASTM define 
las escorias como “producto no metálico que consiste esencialmente en silicatos y 
aluminosilicatos de calcio y otras bases, que se desarrolló en condiciones líquidas 
justamente en el hierro del alto horno”.[7] 
La escoria de alto horno ha sido usada en los Estados Unidos en la construcción de 
caminos desde 1830, como balastro para vías férreas desde 1875 y como agregado 
para concreto en 1880. En los últimos 50 años, la escoria de alto horno, producida en 
éste país, ha sido utilizada en su totalidad, por lo que su competitividad con otros 
materiales ya sea porque, provee igual comportamiento a menores costos o mejor 
comportamiento a costos similares, permitiéndole alcanzar un nivel comercial en el 
sector de la construcción. 
Los distintos usos de la escoria de alto horno se derivan de los diferentes tipos de ésta 
de acuerdo al proceso de enfriamiento al que se sometan. 
Los usos de la escoria enfriada al aire son muchos y variados incluyendo todo tipo de 
aplicaciones como agregados en la construcción, en el cemento, vidrio y como 
acondicionadores de suelo. 
El uso mayormente aplicado es, sin un tratamiento previo, como bases de caminos y 
todo tipo de construcción de la misma manera en la que se usaría cualquier material 
natural triturado; la escoria ofrece características deseables en este tipo de 
construcción como la forma de partícula y textura para proveer estabilidad, 
estabilidad del volumen en diferentes condiciones climáticas y bajo peso por unidad 
de volumen. Los mismos beneficios son aplicados a su uso como balastro de ferrovías y 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
23 
 
relleno estructural que junto con su uso para bases, constituyen el 56% de las toneladas 
de escoria totales comercializadas. 
El segundo uso principal es como agregado para concreto asfaltico y es uno en el que 
es un material preferido frecuentemente. Además de su estabilidad y durabilidad, 
tiene una resistencia al paso del tráfico como muchos otros agregados naturales. 
[8] American Society for Testing and Materials (ASTM) standard Terminology Relating to 
Concrete and Concrete Aggregates. ASTM C-125, 1998. 
En su uso como concreto, la escoria cristalizada ofrece propiedades de excelente 
adherencia con el cemento, estabilidad de volumen y durabilidad, fortaleza y 
resistencia al fuego superior al obtenido con otros agregados. Los concretos con 
agregado de escoria son hechos usualmente con la escoria como agregado grueso y 
arena natural como fino para mejorar su trabajabilidad.[9] 
La escoria de alto horno granulada tiene un uso inferior. El 84% es usado como base de 
caminos y relleno estructural y el porcentaje restante como agregado fino de 
concreto; el uso en cemento es muy pequeño pero el interés en esta aplicación está 
creciendo rápidamente en los Estados Unidos, de hecho en España es uno de los usos 
más extendidos para este tipo de escoria y donde existen regulaciones ya 
establecidas para su aprovechamiento para fabricación de cemento Portland 
existiendo distintas variedades de éste según el contenido de escorias. 
La escoria expandida fue ampliamente usada como agregado ligero para concreto 
donde provee mejor aislamiento térmico y resistencia al fuego en comparación a otros 
agregados. Otros usos incluyen fabricación de acero, instalaciones de drenaje y 
material de relleno ligero bajo condiciones adversas de suelo particulares. 
Debido a que la producción de acero tiene la tendencia a utilizar para la fundición 
del material Hornos de Arco Eléctrico debido a sus ventajas técnicas, económicas, y 
ambientales sobre la tecnología del Alto Horno, su implementación ha crecido 
considerablemente en los últimos años; patrón que se sigue a nivel mundial ya que en 
Europa su uso se ha incrementado un 38% y en Estados Unidos un 45%. Países asiáticos 
como Indonesia, Malasia, Tailandia y Vietnam poseen el 100% de la producción con 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
24 
 
ésta tecnología, Japón 34% y Filipinas el 71%. El ámbito Nacional no es ajeno a esta 
tendencia ya que la única siderurgia con alto horno es la Industria Acerías Paz del Río. 
[10] 
[9] CEDEX CENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACION DE OBRAS PÚBLICAS. Catálogo de residuos 
industriales. [En línea]. Ministerio de fomento. Madrid. Marzo 2009. [Citado el 2 de Junio de 
2010]. Disponible en internet: 
http://www.cedexmateriales.vsf.es/view/ficha.aspx?idresiduo=217&idmenu=218 
 
[10] D.W. LEWIS. Properties and uses of iron and steel slags. MF N°182-6. [En línea] National slag 
association. Toronto, Canadá. 2002. [Citado el 2 de Junio de 2010]. Disponible en internet: 
http://www.nationalslag.org/index.htm 
 
Las escorias son desechos que se generan durante la etapa de fusión de la materia 
prima (chatarra, metales usados y, en menor proporción lingotes de metal) que 
corresponde a impurezas de la chatarra y de los fundentes. El fundente es adicionado 
en la carga al horno o cuando el metal se está fusionando, y su adición tiene por 
objetivo, remover impurezas formando la escoria o nata, la cual alcanza la superficie 
del metal en fusión, donde es removido antes del vaciado. La nata de la escoria sobre 
la superficie del metal en fusión ayuda a prevenir la oxidación del metal e incrementa 
la eficiencia energética del proceso. La escoria generada tendrá diferente 
composición química en función del tipo de chatarra utilizada, del control de variables 
de operación, entre otros. Los tipos de escorias generados pueden ser bastante 
variados, pero en general se suelen diferenciar en función del proceso de origen: 
fundición ferrosa o fundición no ferrosa. Las escorias se pueden procesar para 
recuperar su contenido de metales, aprovechar el subproducto en otras aplicaciones,o bien desecharlas en instalaciones de disposición final.[1] 
Las escorias son un subproducto de la fundición de la mena para purificar los metales. 
Se pueden considerar como una mezcla de óxidos metálicos; sin embargo, pueden 
contener sulfuros de metal y átomos de metal en forma de elemento. Aunque la 
escoria suele utilizarse como un mecanismo de eliminación de residuos en la fundición 
del metal, también pueden servir para otros propósitos, como ayudar en el control de 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
25 
 
la temperatura durante la fundición y minimizar la re oxidación del metal líquido final 
antes de pasar al molde. 
En la naturaleza, los minerales de metales como el hierro, el cobre, el aluminio y otros 
metales se encuentran en estados impuros, a menudo oxidados y mezclados con 
silicatos de otros metales. 
Durante la fundición, cuando la mena está expuesta a altas temperaturas, estas 
impurezas se separan del metal fundido y se pueden retirar. La colección de 
compuestos que se retira es la escoria. 
Los procesos de fundición ferrosos y no ferrosos producen distintas escorias. Por 
ejemplo, la fundición del cobre y el plomo, no ferrosa, está diseñada para eliminar el 
hierro y la sílice que suelen darse en estos minerales, y se separa en forma de escoria 
basada en silicato de hierro. Por otro lado, la escoria de las acerías, en las que se 
produce una fundición ferrosa, se diseña para minimizar la pérdida de hierro y por 
tanto contiene principalmente calcio, magnesio y aluminio.[2] 
MENA: Una mena de un elemento químico, generalmente un metal, es un mineral del 
que se puede extraer aquel elemento porque lo contiene en cantidad suficiente para 
poderlo aprovechar. Así, se dice que un mineral es mena de un elemento químico, o 
más concretamente de un metal, cuando mediante un proceso de extracción a base 
de minería se puede conseguirse mineral a partir de un yacimiento y luego, mediante 
metalurgia, obtener el metal a partir de ese mineral.[2] 
11.3.- ¿Que soluciona el correcto manejo de las escorias? 
Las escorias son un desecho intrínseco de la etapa de fundido de los metales por lo 
que su generación no se puede evitar. La cantidad generada depende de diversos 
factores: la calidad de la materia prima, el contenido en óxidos de metal o la 
basicidad de la escoria, el volumen de alimentación de oxígeno, la eficiencia del 
horno, entre otros. En términos de porcentaje, la proporción de escoria generada 
respecto de la materia prima utilizada no es constante, situándose en promedio en un 
10% para las fundiciones no ferrosas, y un 12% para las fundiciones ferrosas. El principal 
problema asociado a la generación de escorias es el costo económico asociado al 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
26 
 
manejo y disposición final de estos residuos. Por otra parte, las escorias pueden 
presentar características que las clasifiquen como residuos peligrosos, esto, si los 
materiales cargados contienen cantidades importantes de metales pesados y tóxicos, 
como plomo, cadmio o cromo, y si éstos son potencialmente lixiviables desde la 
escoria. En general las escorias de origen ferroso son no peligrosas y las procedentes 
de fundiciones no ferrosas se clasifican con mayor frecuencia como peligrosas. En este 
caso el costo de eliminación de los residuos es superior. Finalmente, la disposición final 
de escorias implica un desaprovechamiento de materia prima, tanto de metales 
como de potenciales subproductos, que podría minimizarse mediante la recuperación 
de metales o su reciclaje en otros sectores. 
11.3.1. ¿Cuáles son los beneficios asociados a un correcto manejo y 
aprovechamiento de las escorias? 
 
Debido a que las posibilidades de minimización en la generación del residuo son 
limitadas, los esfuerzos se concentran en la búsqueda de posibilidades de reutilización 
de las escorias con dos objetivos fundamentales: la recuperación de metales o la 
utilización como materia prima para la elaboración de otros productos. 
Los principales beneficios resultantes de la aplicación de buenas prácticas y reciclaje 
de escorias son: 
• Reducción de los costos de disposición de residuos, por la menor cantidad de 
escorias a transportar y eliminar. 
• Aprovechamiento de materias primas, mediante la recuperación del metal y su 
posterior uso en la fundición. 
• Ahorro energético y reducción de emisiones, de material particulado y compuestos 
orgánicos volátiles (MP, COV), por un mejor control de la calidad de la materia prima y 
el control de procesos. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
27 
 
• Generación de subproductos (áridos) que se pueden aprovechar en otros sectores, 
como por ejemplo, en la construcción de carreteras o en la fabricación de materiales 
de construcción. 
11.3.2.- Mejores técnicas disponibles para escorias de fundición 
Las mejores técnicas disponibles para el manejo de las escorias en fundiciones son 
aquellas que permiten conseguir la mejora de la eficiencia productiva y ambiental del 
sector de las fundiciones. 
Impacto en el sector Beneficio ambiental 
• Disminución de los costos asociados al 
manejo y eliminación de los residuos. 
• Recuperación de metales como 
materias primas y beneficio económico 
asociado. 
• Ahorro energético. 
• Potencial beneficio económico por el 
reciclaje externo de las escorias como 
subproducto. 
• Reducción de la generación de 
residuos sólidos y potencialmente 
peligrosos. 
• Reducción del consumo de materias 
primas en otros sectores. 
• Reducción de las emisiones de MP y 
COV. 
La implementación de cada una de las MTD descritas a continuación no está en 
perjuicio de la aplicación de las demás. 
1. Control de la materia prima para la fundición. 
2. Reutilización de las escorias con alto contenido en metal en la fundición. 
3. Valorización de escorias en otros sectores. 
1Control de la materia prima para la fundición 
Consiste en la implementación de un sistema de control de la materia prima que 
asegure su calidad. Este control se basa principalmente en la selección de la chatarra 
mediante operaciones de cribado y/o limpieza en la recepción de la misma. Fundir 
chatarra limpia impide la absorción de compuestos no metálicos por parte de la 
escoria y evita perjuicios en el refractario del horno. Limitar la contaminación presente 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
28 
 
supone reducir la cantidad de escoria, prolongar la vida útil del horno y del 
revestimiento de las cucharas y reducir la generación de residuos sólidos del 
tratamiento de gases. 
 ¿Porque utilizar chatarra limpia? 
• La calidad de la chatarra como materia prima es fundamental para la fabricación 
del acero, por tanto, mientras menos impurezas contenga (tierra, plásticos, etc.), 
menor será la cantidad de escoria generada, esto, teniendo en cuenta que las 
impurezas se oxidan para ser eliminadas con la escoria. 
• Además debido al deterioro que está sufriendo la calidad de la chatarra por el 
fuerte incremento de su precio resulta casi imprescindible proceder a su limpieza antes 
de su introducción en el horno, asegurando de esta forma el control de la materia 
prima para la fundición. 
• De la misma manera, la presencia de contaminantes y óxidos en la carga puede 
provocar que se consuma parte de la energía de fusión disminuyendo la eficiencia del 
proceso. 
• Por lo tanto, la selección de la chatarra, antes de proceder a su acopio en el parque 
de chatarra, permitirá eliminar impurezas (tierra, plásticos, gomas, etc.) que irían 
directamente a la escoria y que se estima suponen el 1% de la chatarra adquirida. 
• Para proceder a esta selección se suelen utilizar maquinarias que permite separar las 
impurezas que contaminan la chatarra. Entre estasmaquinarias se destacan las mesas 
vibrantes y los tambores magnéticos giratorios. 
Ventajas de su aplicación Desventajas de su aplicación 
• Reduce el consumo energético entre un 
10 y un 15% durante la fundición. 
• Disminuye la generación de escorias, 
por tanto genera ahorros en la disposición 
final. 
• Reduce las emisiones de MP y COV. 
• Incrementa el costo de la materia 
prima. 
• Requiere, una inversión inicial en 
equipos. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
29 
 
¿Cuáles son las condiciones de uso? 
• Aplicable a todas aquellas fundiciones con potencial sustitución de proveedores de 
chatarra, y espacio suficiente para llevarla a cabo. 
• Si la chatarra es importada, será más difícil controlar de manera efectiva la calidad 
de la materia prima. 
2.- Reutilización de las escorias como alto contenido de metal en la fundición 
Consiste en la reutilización de parte de las escorias dentro del proceso, a través de un 
sistema de tratamiento físico, con la finalidad de recuperar los metales y reutilizar el 
árido residual como subproducto. 
¿Cómo se reutiliza la escoria? 
• En general, la recuperación de las escorias ferrosas se inicia mediante una trituración 
y posterior separación magnética del acero, el cual se reutiliza en el proceso 
productivo. 
• La escoria de tamaño superior a las 8 pulgadas pasa a un alimentador vibratorio 
donde, a través de una cinta transportadora llega a un chancador de mandíbula. 
• La escoria reducida en el chancador pasa por una cinta transportadora hasta un 
separador magnético de tambor, realizándose la tercera separación de acero 
(metálico), obteniéndose una escoria de tamaño menor a las 2,5 pulgadas, la cual 
podrá ser reutilizada como árido. 
Ventajas de su aplicación Desventajas de su aplicación 
• Aprovecha el metal recuperado como 
materia prima en la fundición. 
• Disminuye la cantidad de residuos 
destinada a disposición final. 
• Genera subproductos (áridos) que se 
pueden aprovechar en otros sectores. 
• Requiere cierto volumen de generación 
de escorias (cantidades superiores a 1.000 
t/año), y un determinado contenido de 
metal en la escoria que por la propia 
naturaleza del proceso de refinación del 
metal suele ser mínimo. La generación de 
escorias corresponde aproximadamente 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
30 
 
a un 6% del total procesado, lo que para 
las empresas de fundición medianas 
(unas 3.000 t/año) y pequeñas 
( alrededor de las 600 t/año) supone una 
generación de escorias que oscila entre 
las 180 t/año y las 36 t/año, 
respectivamente. Para llegar a la 
generación de escorias necesaria para 
rentabilizar estas instalaciones es 
aconsejable la asociación de pequeñas y 
medianas empresas de fundición. 
• Requiere una elevada inversión inicial 
en equipos. 
 
¿Cuáles son las condiciones de uso? 
• El reciclaje de escorias se puede llevar a cabo tanto en fundiciones férricas como no 
férricas, de tamaño mediano a grande. 
• Es preciso controlar las emisiones de partículas durante el proceso de reciclado, de 
acuerdo con la normativa vigente. 
• Esta alternativa resulta interesante desde el punto de vista económico cuando la 
escoria presenta altos contenidos del metal procesado. 
• En caso de no compensar la inversión por un volumen limitado de generación de 
escorias, se puede externalizar el proceso en una planta de reciclaje. 
3.- valorización externa de escorias 
Consiste en el aprovechamiento de las escorias a través de empresas externas, para 
recuperar el contenido en metal, así como los subproductos de áridos en diferentes 
aplicaciones en los sectores de la construcción y la obra civil. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
31 
 
11.3.- Recuperación de metales 
11.3.1.- Recuperación de metales férricos 
• A partir de una etapa de clasificación y preparación mecánica, se procede a 
chancar la escoria de mayor tamaño. Luego, se separa el material ferroso del no 
ferroso mediante un electroimán, y el material residual permite elaborar un árido que 
puede ser utilizado en empresas de la construcción como aditivo o materia prima. 
• En promedio, la escoria ferrosa puede contener desde un 5 a 20% de metal residual, 
por lo que actualmente existen empresas que se dedican a recuperar este material. 
• Como ejemplo, en la Región Metropolitana existe como mínimo una planta 
recuperadora de metales a partir de escorias ferrosas. 
11.3.2.- Recuperación de metales no férricos 
• Las empresas del sector cuentan con procesos físico-químicos a través de los cuales 
pueden recuperar diferentes tipos de metales. También se utilizan hornos eléctricos 
para escorias ricas en cobre. 
• En el caso de las escorias no ferrosas, existe un conjunto de empresas que 
comercializan este tipo de residuo por el alto valor de los metales contenidos (cobre, 
aluminio, zinc). 
11.3.3.- Reciclaje de las escorias en otros sectores 
Construcción de carreteras 
• La utilización de escorias como bases y sub bases de carreteras es posible dadas sus 
condiciones de dureza y forma, que permiten, mediante tratamiento mecánico previo, 
crear esqueletos minerales resistentes, con una elevada capacidad para transmitir las 
cargas del tráfico a las capas inferiores sin deformarse. 
• Esta aplicación puede llevarse a cabo siempre y cuando se verifiquen las exigencias 
técnicas y que los resultados del ensayo de lixiviación realizados sobre la escoria 
permanezcan por debajo de los límites permisibles. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
32 
 
• Las escorias también se pueden utilizar en la capa de rodaduras, aunque la falta de 
finos procedentes del tratamiento de las escorias requiere la incorporación de ciertas 
cantidades de materias primas naturales. 
La planta Gómez Palacio se construyo en 1958 iniciando sus operaciones en 1960 bajo 
la administración de fundadora de Monterrey. Posteriormente en 1981 paso a ser parte 
del grupo SIDERMEX y finalmente en 1993 fue adquirida por Minera Autlan, quien la 
mantuvo bajo programa de modernización durante dos años aproximadamente. 
En octubre de 1995, la planta vuelve a iniciar formalmente sus actividades. Esta planta 
se ubica en la parte noreste del estado de Durango en el municipio de Gómez 
Palacio, colindando con Ciudad Lerdo, Durango. 
11.3.4.- Descripción del proceso productivo 
11.3.4.1.-Recepción y clasificación de materia prima. 
 La chatarra es recibida en la Planta, en camiones de carga larga que al ingresar son 
registrados y dirigidos a una báscula para determinar su peso inicial. 
Se realiza una inspección visual del contenido y características de la chatarra para 
determinar según su tamaño, proveniencia, composición y tipo de material no 
deseable el lugar de almacenamiento en uno de los 9 patios de chatarra existentes en 
la planta. Ésta inspección, se hace con el fin de encontrar elementos (tanques 
presurizados u objetos bélicos) que representen peligro para la seguridad de los 
trabajadores que manipulan estos materiales. 
Preparación. Una vez clasificada la chatarra y dispuesta en los patios de 
almacenamiento, de acuerdo con sus características, pasa por un proceso de 
preparación física para ajustarla en tamaño y composición a las especificaciones 
requeridas para el ingreso al horno y para la obtención del acero final. 
Existen tres procesos para la preparación de la chatarra, los cuales a través del tiempo 
se han venido industrializado en busca de la reducción de costos de transporte y 
manejo, a saber: 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
33 
 
 Corte: El proceso se realiza ya sea con cizalla u oxicorte. La cizalla hidráulica de 
acople en retroexcavadora es una herramienta para la preparación de la chatarraindustrial como son rieles, tubería y vigas. Este equipo es especialmente útil en el 
desguace de carrocerías de vehículos, tanques y barcos. Las ventajas son infinitas en 
tiempos de operación y costos comparados con el corte de oxi-acetileno y la mano 
de obra utilizados por muchos años. 
Compactación: Las prensas móviles cumplen la función de compactación de chatarra 
con la característica de ser transportable y de fácil ubicación en sitios donde se tenga 
acceso por carretera a vehículos articulados, ocupa poco espacio y es autónoma en 
su funcionamiento. Diseñada para procesar la chatarra en casi cualquier sitio donde 
esta se produzca o almacene. 
Fragmentación: La fragmentadora es una pieza básica para la recuperación de la 
chatarra. Consiste en una máquina que permite reducir en pequeños trozos un 
paquete de chatarra y separar sus componentes seleccionando los diferentes 
materiales para facilitar su posterior reutilización. 
En primer lugar, la fragmentadora dispone de una tolva de alimentación por donde 
entra el material que se quiere fragmentar. En el rotor se encuentran unos martillos que 
van rodando y trituran el material hasta dejarlo en pequeños trozos de chatarra. 
Dentro del rotor se produce una aspiración que separa el polvo o restos de suciedad 
que se produce en el momento de la trituración y lo transporta hasta un silo de 
recogida. El material, después de ser triturado, se vierte en una cinta transportadora 
que lo lleva hasta una estación separadora. Aquí llega todo el material, es decir, 
férrico, no férrico y material de desecho. 
Debido a que el manejo de la chatarra es un punto de influencia en la cadena de 
producción, la compañía realizó grandes esfuerzos para la adquisición de 
Retroexcavadoras equipadas con grapas hidráulicas y electroimanes, excavadoras 
para el manejo de la chatarra en grandes patios y mini-cargadores para los pequeños 
patios, que agilizan los cargues y descargues de la misma; todo esto con el fin de darle 
mayor agilidad al manejo y preparación de la chatarra. El éxito de estas máquinas se 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
34 
 
ha visto reflejado en la rapidez, eficiencia y bajo costo en las operaciones de la 
planta. 
Fundición.- En el proceso de fundición de chatarra en horno eléctrico además de la 
chatarra, como materia prima se usan pequeñas cantidades de mineral de hierro, pre 
reducido, ferroaleaciones, Cal, espato-fluor, coke y oxigeno 
Se puede separar en dos etapas principalmente: la primera que es de Fusión, se realiza 
en el horno eléctrico y la segunda, llamada de Afino, se inicia en el horno de arco 
eléctrico y finaliza en el horno-cuchara. 
Fusión: De esta etapa se obtiene el acero líquido y la escoria. Comprende 3 fases: 
Oxidación: Se produce la oxidación de parte del metal contenido en el líquido 
fundido, es decir, el contenido de hierro en la chatarra, y este óxido de hierro a la vez 
oxida al silicio y al manganeso, causando fuertes reacciones exotérmicas y reduciendo 
el consumo energético; se alcanzan temperaturas de 1600°C. 
La adición de carbón permite la reducción del oxido de hierro presente en la escoria 
formando gas de monóxido de carbono y el paso de éste a través de la escoria es lo 
que se conoce como escoria espumante y facilita la penetración en la misma con los 
electrodos, incrementándose la eficiencia energética del horno. 
Desfosforación: La presencia de fosforo disuelto en el líquido fundido produce gran 
fragilidad en el acero en frío, por lo que debe ser removido. La adición de óxido de 
calcio hace que el fósforo oxidado desaparezca del líquido fundido para pasar a 
formar parte de la escoria. 
Formación de la escoria: El paso del gas de monóxido de carbono a través de la 
escoria forma burbujas y genera espuma. 
Afino: Comprende las siguientes fases: 
Desoxidación: Se procede a cubrir el líquido fundido con una escoria fuertemente 
reductora formada por 3 partes de cal, una parte de espato-flúor y una parte de coke 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
35 
 
o grafito, que con el simple contacto desoxida el líquido. La desoxidación definitiva se 
consigue cuando se añaden ferroaleaciones de silicio y manganeso. [12] 
[12] GOBIERNO VASCO. Libro blanco para la minimización de residuos y emisiones, Escorias de 
acerías. Sociedad Pública Gestión Ambiental, España: IHOBE, 1999. p 37. 
Consiguiendo formar en el baño metálico partículas líquidas que tienen tendencia a 
cohesionarse entre sí dando lugar a partículas de gran tamaño que suben a la escoria. 
El contenido de óxido de hierro en la escoria reductora comienza en un 6-12% y a los 
30 minutos se encuentra entre el 0.5-1% 
Desulfuración: Paralelamente a la fase anterior, al contacto del líquido fundido con la 
escoria reductora y en presencia de óxido de calcio y carbón se produce sulfuro de 
calcio y monóxido de carbono. 
La presencia de azufre es perjudicial porque el sulfuro de hierro forma hierro eutéctico 
cuyo punto de fusión es muy bajo (988°C) y si el acero resultante es forjado o laminado 
a temperaturas de 1000-1300°C presenta fragilidad apareciendo grietas durante el 
proceso. 
Control de nitrógeno, hidrogeno y oxigeno: Esta fase se da en la fabricación de aceros 
especiales donde se procese a la corrección de la composición del acero en función 
de especificaciones requeridas. 
Descarburación: Este método se basa en la eliminación del carbono por reducción de 
la presión parcial del CO formado durante la etapa de oxidación que se realiza con 
mínimos contenidos de oxigeno para evitar la oxidación del cromo. Esta fase se utiliza 
en la fabricación de aceros inoxidables. 
Metalurgia de inclusiones: Se realiza cuando las inclusiones no metálicas presentes en 
el acero son perjudiciales para la calidad del mismo. El control de la morfología de las 
inclusiones pretende que las que permanezcan en el acero sean compatibles con las 
propiedades mecánicas del mismo. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
36 
 
Vaciado: Cuando el acero alcanza una temperatura y composición química 
adecuada en el horno de fusión, se procede a vaciar el acero líquido en una cuchara 
para su transporte y posterior proceso en el horno de afino. 
Escoriado: Cuando es vaciado completamente el acero líquido, se procede a 
bascular el horno para sacar los residuos (escoria) que se forman en la superficie del 
baño del acero líquido. 
Laminación. El proceso de laminación en caliente se encuentra dividido en 5 
subprocesos: 
Calentamiento: El horno de recalentamiento Bendotti, de combustión de gas natural, 
es alimentado a través de una mesa de empujadores hidráulicos los cuales llevan la 
palanquilla al interior del horno donde consigue la temperatura de laminado que 
oscila entre 1160 y 1200 °C de acuerdo a la velocidad de laminación y a la referencia 
de producto que se encuentra en proceso. La temperatura del horno y el proceso de 
combustión son controlados de forma semiautomática de acuerdo al perfil y al ritmo 
de producción, donde la experiencia y destreza del operario juega un papel relevante 
en la operación del horno. Cuenta con señales de temperatura, flujo y presión los 
cuales son variables que ayudan a la operación del horno. 
A pesar de que actualmente se opera el horno con Gas natural, la combustión es 
limpia pero el nivel de consumo de energía no es el más eficiente, debido a la 
frecuente manipulación de la relación aire combustible. La palanquilla caliente es 
desalojada una a una del horno en forma transversal por medio de una lanza 
refrigerada de deshorne. 
Desbaste: La palanquilla es transportada del horno Bendotti hasta el tren de desbaste 
por medio de caminos de rodillos motorizados. 
En el desbaste la palanquilla sufre un gran cambio de sección transversal de 130mm x 
130mm a 50mmx 50mm. La palanquilla con nueva sección, sale del desbaste y es 
conducida por medio de canaletas al tren continuo. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
37 
 
Laminado en continuo: La barra en proceso pasa a través de ocho (8) cajas 
laminadoras dispuestas en línea recta. En cada caja, la barra sufre una reducción de 
área entre 20 y 23%. La barra sufre un corte de cabeza y cola por medio de cizalla 
volante. 
El acabado de las barras se da en las últimas cajas del tren continuo, dependiendo del 
diámetro del perfil en proceso. 
Termotratado: Este subproceso solamente se utiliza en el caso de producción de barras 
corrugadas. 
La barra pasa a través de una serie de cámaras de enfriamiento controlado por agua, 
donde, con unas condiciones especiales de presión y caudal, se le da al producto las 
propiedades mecánicas requeridas por la norma. 
Enfriamiento y corte: La barra sale del tren continuo y es cortada por medio de una 
cizalla volante a una longitud aproximada de 48 metros. 
En la mesa de enfriamiento el material pierde temperatura y es trasladado por medio 
de palancas y sistemas mecánicos hacia un camino de rodillos motorizado. Estas 
barras son cortadas a 6 y 12 metros por medio de una cizalla de guillotina. 
Empaquetado y despacho. Posteriormente salen las barras con el corte a medida y son 
contadas y empaquetadas de acuerdo al número de unidades determinadas por el 
diámetro del perfil. 
El material empaquetado es marcado, identificado y almacenado en la bodega de 
productos terminados para su despacho. [13] 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
38 
 
11.4.- Cemento 
11.4.1.- Definición y características 
Según Adam N. Neville el cemento puede definirse como “un material con 
propiedades tanto adhesivas como cohesivas, las cuales le dan la capacidad de 
aglutinar fragmentos minerales para formar un todo compacto”. 
Según la norma mexicana “el cemento hidráulico es un material inorgánico finamente 
pulverizado, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbesto 
u otros materiales, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en 
virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, 
desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad” (NMX-C-414-ONNCCE-2004). 
El cemento es el material de construcción más utilizado en el mundo. Aporta 
propiedades útiles y deseables, tales como resistencia a la compresión (el material de 
construcción con la mayor resistencia por costo unitario), durabilidad y estética para 
una diversidad de aplicaciones de construcción. 
Algunas de las propiedades de los productos basados en cemento son: 
Hidráulicas: La reacción de la hidratación entre el cemento y el agua es única: el 
material fragua y luego se endurece. La naturaleza hidráulica de la reacción permite 
que el cemento hidratado se endurezca aun bajo el agua. 
Estéticas: Antes de fraguar y endurecerse, el cemento hidratado presenta un 
comportamiento plástico. Por lo tanto, se puede vaciar en moldes de diferentes 
formas y figuras para generar arquitecturas estéticamente interesantes, que serían 
difíciles de lograr con otros materiales de construcción. 
De durabilidad: Cuando se usa correctamente (por ejemplo, con buenas prácticas de 
diseño de mezclas de concreto) el cemento puede formar estructuras con una vida 
de servicio larga que soporte los cambios climáticos extremos y agresiones de agentes 
químicos. 
Acústicas: Utilizados con un diseño adecuado, los materiales basados en cemento 
pueden servir para un excelente aislamiento acústico. 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
39 
 
 
Tipos de cemento: tabla 16 
Clasificación por sus características especiales: tabla 17 
Composición de los cementos: tabla 18 
Clasificación de los cementos por su resistencia mecánica a la compresión y 
características físicas: tabla 19. 
11.4.2.- Designación de los cementos de acuerdo a la norma mexicana vigente 
Para referirse a un cemento se identificará el tipo (ver tabla 16) y la clase resistente (ver 
tabla 19). Si el cemento tiene especificada una resistencia inicial se añadirá la letra R. 
Si el cemento tiene alguna de las características especiales que se describen en la 
tabla 17, su designación se completa de acuerdo con la nomenclatura indicada en 
dicha tabla. Si presenta dos o más de estas características especiales, la designación 
se hace siguiendo el orden descendente de la tabla 17, separándolas con una 
diagonal. 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
40 
 
Tabla 16 a 
11.4.3.- Clasificación del cemento por tipo 
Tipo Denominación Descripción 
CPO Cemento 
Pórtlandordinario 
Es el cemento producido a base de la molienda de 
Clinker Pórtland y usualmente, sulfato de calcio. 
CPP Cemento Pórtland 
Puzolánico 
Es el cemento que resulta de la integración de 
clinker Pórtland, materiales puzolánicos y sulfato de 
calcio. 
CPEG Cemento Pórtland 
con escoria granulada 
de alto horno 
Es el cemento que resulta de la integración de 
clinker Pórtland, escoria granulada de alto horno y 
sulfato de calcio. 
CPC Cemento Pórtland 
Compuesto 
Es el cemento que resulta de la integración de 
clinker Pórtland, sulfato de calcio y una mezcla de 
materiales puzolánicos, escoria de alto horno y 
caliza. En el caso de la caliza, éste puede ser único. 
CPS Cemento Pórtland 
con humo de sílice 
Es el cemento que resulta de la integración de 
clinker Pórtland, humo de sílice y sulfato de calcio. 
CEG Cemento con escoria 
granulada de alto 
horno 
Es el cemento que resulta de la integración de 
clinker Pórtland, sulfato de calcio y principalmente 
escoria granulada. 
Fuente: norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2004 
TABLA 16 B 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
41 
 
11.4.4.- Clasificación del cemento por clase resistente 
 
RESISTENCIA A 
LA 
COMPRESION, 
N/mm2 
CLASE RESISTENTE 
RAPIDA (3 
DIAS) 
NORMAL (28 DIAS) 
 
MIN. N/mm2 
MIN. 
N/mm2 
MAX. 
N/mm2 
20 - 20 40 
30 - 30 50 
30 R 20 30 50 
40 - 40 - 
40 R 30 40 - 
Fuente: norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE-
2004 
 
 
 
 
 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso y fino 
 
42 
 
Tabla 16 C 
Clasificación del cemento por características especiales 
NOMENCLATURA CARACTERISTICAS ESPECIALES DE LOS CEMENTOS 
RS Resistente a los sulfatos 
BRA Baja reactividad álcali-agregado 
BCH Bajo calor de hidratación 
B Blanco 
 
 
11.4.5.- Designación normalizada 
Los cementos se deben identificar por el tipo y la clase resistente (véase tablas 16 A y 
16 B). Si el cemento tiene especificada una resistencia a tres días se añadirá la letra R 
(Resistencia rápida). En el caso de que un cemento tenga alguna de las 
características especiales señaladas en la tabla 16 C, su designación se completa de 
acuerdo con la nomenclatura indicada en dicha tabla; de presentar dos o más 
características especiales, la designación se hace siguiendo el orden descendente de 
la tabla 16 C, separándolas con una diagonal. 
Ejemplos: 
Un cemento Portland Ordinario de clase resistente 30 con alta resistencia inicial se 
identifica como: Cemento CPO 30 R 
Un cemento Pórtland Compuesto de clase resistente 30 con alta resistencia inicial y 
resistencia a los sulfatos, se identifica como: Cemento CPC 30 R RS 
Un cemento Pórtland Puzolánico de clase resistente 30, de baja reactividad álcali-
agregado y bajo calor de hidratación, se identifica como: Cemento CPP 30 BRA/BCH 
Un cemento Pórtland Ordinario de clase resistente 30 con alta resistencia inicial y 
blanco se identifica como: Cemento CPO 30 RB 
 
Dosificaciones de concreto con escoria de fundición como agregado grueso