ntc 4050

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 4050

1996-02-21 INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA. CEMENTO PARA MAMPOSTERÍA E: MASONRY CEMENT.

CORRESPONDENCIA: esta norma es equivalente a la

ASTM C 91 - 93

DESCRIPTORES: cemento; mampostería.

I.C.S: 91.100.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 4050 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1996-02-21. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico. 369901 "Cemento" de la STN ICONTEC - ICPC. CEMENTOS BOYACÁ S.A. COMPAÑÍA DE CEMENTOS ARGOS CONCRETOS DIAMANTE S.A.

INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO TOXEMENT S.A.

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de la siguiente empresa: PROTECVOLT LTDA. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4050

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INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA. CEMENTO PARA MAMPOSTERÍA 1. OBJETO 1.1 Esta norma es aplicable a tres tipos de cemento usados en la preparación de mortero para mampostería. 1.2 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias. 1.3 Los valores se regirán de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades. Véase la NTC 1000. Metrología. 2. NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto constituyen disposiciones de esta norma. En el momento de la publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas a continuación. NTC 107: 1994, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar la expansión en autoclave del cemento Pórtland. (ASTM C 151) NTC 108: 1992, Ingeniería civil y arquitectura. Extracción de muestras y determinación del número de ensayos para cemento hidráulico. (ASTM C 183) NTC 109: 1991, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar los tiempo de fraguado del cemento hidráulico por medio de las agujas de Gillmore. (ASTM C 266) NTC 110: 1991, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico. (ASTM C 187)


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NTC 111: 1990, Ingeniería civil y Arquitectura. Método para determinar la fluidez de morteros de cemento hidráulico. (ASTM C 230, ASTM C 109) NTC 112: 1990, Ingeniería civil y arquitectura. Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica. (ASTM C 305) NTC 118: 1991, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat. (ASTM C 191) NTC 184: 1967, Ingeniería civil y arquitectura. Cementos Hidráulicos, Métodos de análisis químicos. (ASTM C 114) NTC 220: 1992, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico usando cubos de 50 mm de lado. (ASTM C 109) NTC 221: 1992, Ingeniería civil y arquitectura. Método de ensayo para determinar la densidad del cemento hidráulico. (ASTM C 188) NTC 224: 1968, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar el contenido de aire en morteros de cemento hidráulico. (ASTM C 185) NTC 294: 1992, Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar la finura del cemento hidráulico sobre el tamiz 45 µm. (ASTM C 430) NTC 3329: 1995, Ingeniería civil y arquitectura. Especificaciones del mortero para unidades de mampostería. (ASTM C 270) NTC 3512: 1993, Ingeniería civil y arquitectura. Cámaras, cuartos húmedos y tanques para el almacenamiento de agua, empleados en los ensayos de cementos hidráulicos y concretos. (ASTM C 551) 2.1 NORMAS ASTM: ASTM C 219: 1994, Terminology Relating to Hydraulic Cement. ASTM C 778: 1992, Specification for Standard Sand. 3. TERMINOLOGÍA 3.1 DEFINICIONES 3.1.1 Cemento para mampostería. Un cemento hidráulico usado principalmente en mampostería y revoques, compuesto por una mezcla de cemento Pórtland o cemento hidráulico adicionado, y materiales plastificantes (tales como piedra caliza, cal hidratada o hidráulica) junto con otros materiales introducidos para mejorar una o más de las propiedades originales del cemento, tales como el tiempo de fraguado, trabajabilidad, retención de agua y durabilidad. 3.1.2 Otros términos usados en esta Norma están definidos en la norma ASTM C 219.


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4. CLASIFICACIÓN 4.1 TIPO N Usado en la preparación del mortero Tipo N de la NTC 3329 sin adiciones posteriores de cementos o cal hidratada y usado en la preparación de los morteros Tipo S o Tipo M de la Norma NTC 3329 cuando se le adiciona cemento de acuerdo con los requisitos especificados en dicha Norma. 4.2 TIPO S Usado en la preparación del mortero Tipo S de la NTC 3329, sin adiciones posteriores de cementos o cal hidratada. 4.3 TIPO M Usado en la preparación del mortero Tipo M de la NTC 3329, sin adiciones posteriores de cementos o cal hidratada. 5. PROPIEDADES FÍSICAS El cemento para mampostería deberá llenar los requisitos aplicables para su clasificación prescritos en la Tabla 1. 6. MANCHADO 6.1 Este requisito sólo es aplicable cuando el comprador solicite comprobar que el cemento no se mancha como resultado de la reacción con la cal. Un cemento que cumpla con este requisito no debe contener mas del 0,03% de álcalis solubles en agua cuando se aplique el procedimiento para determinarlos de acuerdo con la Sección 14. Notas: 1) La cantidad y naturaleza del material que causa la aparición de manchas en la caliza puede variar de una a

otra roca, por consiguiente, el álcali en cualquier cemento puede inducir diferentes tipos de manchas en rocas distintas, aun cuando aparentemente éstas provengan de la misma fuente.

2) Las manchas no se deben confundir con la eflorescencia. Los cementos que garantizan la no aparición de

manchas no previenen la eflorescencia. 7. TOMA DE MUESTRAS Se toma la muestra del cemento para mampostería de acuerdo con la NTC 108. 8. TEMPERATURA Y HUMEDAD 8.1 La temperatura del aire cercano a la mesa de trabajo y a los materiales secos, moldes, placas de base y el recipiente de mezcla debe mantenerse entre 20 °C y 27,5 °C, y la temperatura del agua de mezclado debe ser de 23 °C ± 2 °C


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Tabla 1. Requisitos Físicos

Tipo de cemento para mampostería N S M

Finura, residuo en un tamiz de 45 µm (No. 325), % máximo. 24 24 24 Expansión en autoclave, % máximo. 1,0 1,0 1,0 Tiempo de fraguado, ensayo por agujas de Gillmore:

Fraguado inicial, no menor de, min 120 90 90 Fraguado final, no mayor de, min 1440 1440 1440 Tiempo de fraguado, ensayo por aparato de Vicat:

Fraguado inicial, no menor de, min 60 45 45 Fraguado final, no mayor de, min 1440 1440 1440 Resistencia a la compresión (promedio de 3 cubos):

La resistencia a la compresión de los cubos de mortero, compuestos por 1 parte de cemento y 3 partes de arena mezclada por volumen (mitad arena normal gradada y mitad arena 20-30), preparados y probados de acuerdo con esta norma, debe ser igual o mayor que los valores especificados para las siguientes edades, así:

7 días, MPa

3,5

9,0

12,5

28 días, MPa 6,2 14,5 20,0 Contenido de aire del mortero, preparado y ensayado de acuerdo con los requisitos de esta norma:

mínimo, % en volumen 8 8 8 máximo, % en volumen 21 19 19 Valor de la retención de agua, % mínimo de la fluidez inicial.

70

70

70

8.2 La humedad relativa del aire del laboratorio no debe ser menor del 50 % . 8.3 El cuarto o la cámara húmeda deben cumplir con los requisitos de la NTC 3512. 9. FINURA Se determina el residuo en un tamiz de 45 µm (No. 325) de acuerdo con la NTC 294. 10. CONSISTENCIA NORMAL Debe ser determinada por medio del aparato de Vicat de acuerdo con la NTC 110. 11. EXPANSIÓN EN AUTOCLAVE Debe ser determinada de acuerdo con la NTC 107. Después del vaciado, se almacenan las barras en el cuarto o la cámara húmeda por 48 h ± 30 min, antes de desmoldar las muestras para efectuar las medidas y el ensayo en el autoclave. Se calcula la diferencia en la longitud de la muestra antes y después de someterla al ensayo en el autoclave, con aproximación del 0,01% de la longitud efectiva del patrón, y se reporta el resultado como la expansión en autoclave del cemento para mampostería.


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12. TIEMPO DE FRAGUADO Debe ser determinado por medio del aparato de Vicat de acuerdo con la NTC 118 ó por medio de las agujas de Gillmore de acuerdo con la NTC 109. 13. DENSIDAD La densidad del cemento para mampostería debe determinarse de acuerdo con la NTC 221, usando keroseno como líquido. Se utiliza este resultado para el cálculo del contenido de aire de los morteros. 14. ENSAYO DE MANCHADO (PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LOS ÁLCALIS

SOLUBLES EN AGUA) 14.1 PROCEDIMIENTO Se aplica la NTC 184 para determinar los álcalis solubles en agua. 14.2 CÁLCULOS Se calcula el porcentaje de álcalis solubles en el agua de acuerdo con la norma NTC 184, expresado como porcentaje de Na2O y aproximado al 0,01% . 15. APARATOS USADOS PARA LOS ENSAYOS DEL MORTERO 15.1 Pesas, balanzas, tamices, probetas graduadas, moldes para muestras, pisón, palustre, moldes de cubos y máquina de ensayo. Tal como se describen en la NTC 220. 15.2 MESA DE FLUJO Debe cumplir con los requisitos establecidos en la NTC 111. 15.3 APARATOS DE MEZCLADO Deben cumplir con los requisitos establecidos en la NTC 112. 15.4 MEDIDOR, REGLA, ESPÁTULA, BARRA APISONADOR Y CUCHARA Deben cumplir con los requisitos dados en la NTC 224. 15.5 MOLDES PARA MUESTRAS Deben ser preparados de acuerdo con la NTC 220. 16. MEZCLADO DE LA ARENA La arena usada debe ser una mezcla de partes iguales por peso de arena normal gradada y arena 20-30 de acuerdo con la ASTM C 778. La finura de cada arena debe ser revisada aplicando uno de los procedimientos descritos en la ASTM C 778.


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17. PREPARACIÓN DEL MORTERO. 17.1 PROPORCIONES El mortero utilizado para los ensayos de aire incorporado, resistencia a la compresión y retención de agua, deberá tener las siguientes proporciones: 420 g de cemento y 1 440 gramos de arena. La arena deberá contener 720 g de arena normal gradada y 720 g de arena 20-30. La cantidad de agua, medida en mL deberá ser suficiente para producir un flujo de 110 % ± 5 % determinado en la mesa de flujo (véase la nota 3). Nota 3. Si se requiere preparar un volumen mayor de mortero deberá mantener las mismas proporciones en peso. 17.2 PROCEDIMIENTO PARA LA MEZCLA DE MORTEROS Debe aplicarse el descrito en la NTC 112. 17.3 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA FLUIDEZ Debe aplicarse el descrito en la NTC 111. 18. AIRE INCORPORADO. 18.1 PROCEDIMIENTO Si el mortero tiene la fluidez correcta, use una porción separada de mortero para determinar el aire incorporado. Se determina la masa de los 400 mL de mortero de acuerdo con la NTC 224. 18.2 CÁLCULO Se calcula el contenido de aire del mortero, con una aproximación del 0,01 %, con la siguiente fórmula:

D = W + W + VWS

+ WS

+ V

1 2 W

1

1

2

2W

¡Error! Argumento de modificador no especificado.

A = 100 - W4D

m

¡Error! Argumento de modificador no especificado. Donde: D = densidad del mortero libre de aire, g/cm3, W1 = masa del cemento, g, W2 = masa de la arena, g, VW = mililitros-gramos del agua usada, S1 = densidad del cemento, g/cm3


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S2 = densidad de la arena, 2,65 g/cm3 A = porcentaje en volumen del aire incorporado, y Wm = masa de los 400 mL de mortero, g 19. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 19.1 ESPECÍMENES DE ENSAYO: 19.1.1 Llenado de los moldes Inmediatamente después de determinar la fluidez y la masa de los 400 mL de mortero, se devuelve todo el mortero al recipiente de mezcla y se mezcla nuevamente por 15 s a la velocidad media. Se hace el llenado de los moldes de acuerdo con la NTC 220, excepto que el tiempo transcurrido del mezclado del mortero, la determinación de la fluidez, la determinación del aire incorporado y el inicio del llenado de los moldes debe ser máximo de ocho minutos. 19.1.2 Almacenamiento Se almacenan todos los especímenes de ensayo sobre superficies planas dentro de un cuarto o cámara húmeda por un período de 48 h a 52 h inmediatamente después del llenado de los moldes, de tal forma que las superficies superiores estén expuestas al aire húmedo. Luego se remueven los cubos de los moldes y se colocan en un cuarto o cámara húmeda por 5 d, asegurándose de que el aire circule libremente alrededor de por lo menos cinco de las caras de los especímenes. Cuando tengan 7 d de edad, se sumergen los cubos para los ensayos de los 28 d en tanques de almacenamiento hechos en material no corrosible, llenos de agua saturada con cal. 19.2 PROCEDIMIENTO 19.2.1 Se ensayan los cubos de siete días de edad inmediatamente después de retirarlas del cuarto o cámara húmeda, y las demás muestras inmediatamente después de retirarlas del almacenamiento en agua. Si se retiran al mismo tiempo varios cubos del cuarto o cámara húmeda para someterlas a los ensayos de los 7 d, se cubren con un trapo húmedo hasta el momento del ensayo. Si se retiran al mismo tiempo varios cubos del almacenamiento en agua para someterlo a los ensayos correspondientes, se colocan en un recipiente que tenga suficiente profundidad para sumergirlas completamente hasta el momento del ensayo. El agua deberá tener una temperatura de 23°C ± 2°C. 19.2.2 El resto del procedimiento del ensayo debe hacerse de acuerdo con la NTC 220. 20. RETENCIÓN DE AGUA 20.1 APARATOS 20.1.1 Aparato para la retención de agua Se debe utilizar un aparato igual al que se muestra en la Figura 1. Este aparato está conformado por un aspirador de agua u otra fuente de vacío controlada por una columna de mercurio y


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conectado por una llave de tres vías a un embudo sobre el cual descansa un disco perforado. Este disco debe estar hecho de un metal no atacable por el mortero de mampostería. El metal en la base del disco debe tener un espesor de 1,7 mm a 1,9 mm y debe cumplir con los requisitos dados en la Figura 1. La llave de paso debe tener un diámetro de 4,0 mm ± 0,5 mm, y el tubo conector de cristal debe tener un diámetro interior mínimo de 4 mm. El vacío es indicado por un manómetro de mercurio conectado tal como se muestra en la Figura 1. Las superficies de contacto del embudo y el disco perforado deben ser planas y estar pulidas para asegurar un contacto íntimo. Durante el ensayo se debe mantener un sello hermético entre el embudo y el disco, empleando cualquiera de los siguientes procedimientos: 1) Un empaque de caucho sintético (resistente a la grasa) que permanezca sellado

al borde del embudo usando una grasa liviana para asegurar el sello entre el empaque y el disco.

2) El borde del embudo puede ser cubierta ligeramente con una grasa liviana para

asegurar el sello entre el embudo y el disco. Se debe tener cuidado de que ninguno de los agujeros en el disco perforado esté obstruido. Se debe usar un papel de filtro, resistente, liso y que no sea de filtrado rápido, con un diámetro de 150 mm colocado de tal manera que cubra completamente las perforaciones en el disco.

20.1.2 Regla Debe ser de acero, con una longitud no menor de 200 mm y un espesor entre 1,6 mm y 3,2 mm. 20.1.3 Otros aparatos Los demás aparatos requeridos para el ensayo de retención de agua deben cumplir con los requisitos aplicables en esta sección. 20.2 PROCEDIMIENTO 20.2.1 Se ajusta la columna de mercurio para mantener un vacío de 51 mm ± 3 mm como lo indica el manómetro. Se coloca el disco perforado sobre el empaque engrasado o el borde engrasado del embudo. Se coloca un papel filtro húmedo en el fondo del disco. Se gira la llave de paso para aplicar el vacío al embudo y se revisan posibles escapes en el aparato para asegurarse de obtener el vacío requerido. Se cierra la llave de paso para mantener el vacío. 20.2.2 Se mezcla el mortero hasta alcanzar una fluidez de 110 % ± 5 % de acuerdo con la NTC 112. Inmediatamente después de hacer el ensayo para determinar la fluidez, se devuelve el mortero de la mesa de flujo al recipiente de mezcla y se mezcla nuevamente por 15 s a la velocidad media. Después de realizar el nuevo mezclado, se llena el disco perforado con el mortero ligeramente por encima del borde. Se apisona 15 veces el mortero. Las diez primeras veces se apisona a distancias uniformemente espaciadas del borde exterior del disco y formando ángulo recto entre el eje longitudinal del pisón y los radios del disco. Las cinco veces restantes se presiona sobre puntos al azar distribuidos en el área central del disco. La presión del pisón debe ser suficiente para asegurar el llenado del disco. Después de completar el apisonado, la superficie del mortero debe extenderse ligeramente por encima del borde del disco. Se pasa suavemente el lado plano de la regla (con el borde ligeramente oblicuo) sobre la superficie del disco. Se retira el exceso de mortero usando la regla con un movimiento de sierra hasta emparejar la superficie con el borde del disco, realizando dos cortes, comenzando cada uno


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desde el centro del disco. Si al efectuar el proceso de emparejado el mortero es empujado fuera del disco, se presiona suavemente hacia dentro del disco con el pisón. 20.2.3 Se gira la llave de paso para aplicar vacío al embudo. El tiempo transcurrido entre el inicio de la mezcla del cemento y agua y el momento de aplicar el vacío no debe exceder los 8 min. Después de succionar por 60 s, se gira rápidamente la llave de paso para exponer el embudo a la presión atmosférica. Se retira inmediatamente el disco perforado del embudo, se toca momentáneamente con un trapo húmedo para remover el agua y se coloca el disco sobre la mesa. Se raspa y se mezcla el mortero del disco por 15 s usando el raspador (un raspador de caucho como el usado en la NTC 112). Después de completar el mezclado, se coloca el mortero en el molde de flujo y se determina la fluidez. La operación completa debe realizarse sin interrupción y tan rápido como sea posible dentro de un lapso de 11 min después de comenzar la mezcla del cemento y el agua para la primera determinación de la fluidez. Ambos procesos de determinación de la fluidez deben realizarse de acuerdo con la NTC 220. 20.3 CÁLCULOS Se calcula el valor de retención de agua para el mortero así: Valor de retención de agua = (A/B) x 100 Donde: A = fluidez final, después de la succión, y B = fluidez inicial, inmediatamente después del mezclado, antes

de la succión. 21. ALMACENAMIENTO E INSPECCIÓN 21.1 El cemento debe almacenarse de tal manera que permita el fácil acceso para la adecuada inspección e identificación de cada embarque, y en un lugar apropiado para proteger el cemento de la humedad y minimizar el efecto de compactación durante el bodegaje. 21.2 Se deben dar todas las facilidades al comprador para la inspección y la toma de muestras necesarias. 22. RECHAZO 22.1 El cemento puede ser rechazado si no cumple con cualquiera de los requisitos de esta norma. 22.2 Los bultos cuyo peso estén más de un 2 % por debajo del especificado en el empaque pueden ser rechazados y si el peso promedio de los bultos en cualquier embarque, al tomar 50 bultos al azar, es menor del especificado en los empaques, se puede rechazar el embarque entero.


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Nota. El empaque debe ser caucho sintético. La llave de paso y el diámetro del tubo deben medir por lo menos 4 mm. Se sugiere tener una válvula de retención o trampa de agua, o ambas, para la conexión al aspirador.

Figura 1. Ensamblaje del aparato para el ensayo de retención del agua.


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2.3 El cemento que permanezca almacenado por un período mayor de seis meses después de efectuados los ensayos y antes de ser despachado en un pedido, debe ser sometido nuevamente a los ensayos y puede ser rechazado si no cumple con cualquiera de los requisitos de esta norma. 23. CERTIFICACIÓN A solicitud del comprador en un contrato u orden, se debe enviar un reporte del fabricante que contenga los resultados de los ensayos efectuados a las muestras del material tomadas durante la producción o empaque, y que certifique el cumplimiento de requisitos aplicables de esta norma. 24. EMPAQUE Y ROTULADO Cada bulto debe estar marcado con: - Marca y nombre del fabricante. - “Cemento para Mampostería”, y tipo - Peso neto del bulto en kilogramos. Se debe suministrar información similar en los documentos de compra que acompañen el pedido de cemento de mampostería a granel. 25. PALABRAS CLAVES Mampostería: Cemento para Mampostería; Mortero. 26. DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Specification for Masonry Cement. Philadelphia, 1993, 5 p (ASTM C 91)


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Algunas unidades del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad básica

SI Símbolo Equivalencia

Longitud metro m 1 m 39,370 1 pulgadas 3,280 84 pies

Masa kilogramo kg 1 kg 2,204 52 libras Tiempo segundo s Presión pascal Pa 1 Pa 1 N/m2

0,101 472 kgf/mm2 0,208 854 lbf/pie2 1,450 38 x 10-4

lbf/pulgada2 Temperatura Celsius grado Celsius °C Fuerza newton N 1 N 0,101 972 kgf

0,224 809 lbf Nota. Un psi es igual a lbf/pulgada2

ntc 4050

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