Caracterización
de bloques de construcción mediante ensayos de inflamabilidad
Characterization of building blocks through
flammability tests
Páez Fuerez Alejandro Rodrigo1
1
Instituto Superior Tecnológico Tsa’chila, Ecuador alejandropaezfuerez@tsachila.edu.ec
2 Instituto
Superior Tecnológico Tsa’chila, Ecuador
luisnunez@tsachila.edu.ec
Recepción: 30
de abril de 2021
Aceptación: 10
de junio de 2021
Publicación: 28 de agosto de 2021
Citación/como citar este artículo: Páez,
A. y Núñez, L. (2021). Caracterización de bloques de construcción mediante
ensayos de inflamabilidad. Ideas y Voces, 1(1), 01-13.
Most of the cities of Ecuador, specifically, the waste
of PET material, recycled plastic is not being used properly in the recycling
industry, the demand for plastic products is causing damage to the main cities.
Currently, different types of plastic bottles are observed in common areas of
cities, such as sidewalks, parks, fields, rivers and streams, this item being
the highest percentage visible in relation to other types of waste. The
research project that is being studied, entitled "characterization of the
composite material based on recycled plastic in the production of building
blocks through flammability tests", will be developed with the purpose of
promoting a contribution to the improvement of the environment, also offering
the market new innovative construction materials and with the purpose of
improving and reducing soil contamination with plastic materials. Seeing the
deterioration of the planet, which is increasing every day due to the bad
practices of human beings, such as, for example, the contamination whose
process is mainly affecting rivers, lakes, sidewalks, parks, among others. The
need to seek resources for the production of materials such as blocks made from
recycled PET plastic was taken into account. For this project, the use of PET
waste is proposed and transformed into blocks called bio-constructive
materials. This measure will be of great help to reduce the large amounts of
PET waste in the city.
Keywords
Recycler,
plastics, environment, pollutants
En santo domingo de los
Tsáchilas se genera 320 toneladas diarias de desechos plásticos, alrededor de 10 mil en el mes y120 mil
en el año por la gran cantidad de habitantes que hay las cuales afectan
a los recursos naturales debido
a esta situación es necesarios un aporte para mejorar la mucha contaminación (La hora, 2019).
En la recolección se
debe clasificar los envases por su color para el tratamiento físico del reciclaje y controlar con las
características establecidas del producto. El reciclaje en general es muy
importante pero el del plástico en particular
tiene una connotación singular ya que es un material
que tiene el más alto nivel de producción y utilización en la actualidad. El problema es que
no se sabe usar de forma correcta.
En los países
desarrollados al igual que los no desarrollados se encuentran en una gran problemática, la contaminación
medioambiental. Situación que por siglos ha generado un desequilibrio en el planeta, incluyendo por supuesto a nuestro
país, acostando así el espacio de
desarrollo de vida humana y maltrato
de los ecosistemas. Esta realidad, conlleva a
reflexionar en torno a la urgencia de sensibilizar a la población
respecto a la importancia de conocer
medidas de reciclaje que permitan salvar los ecosistemas, haciendo la
reutilización de recursos
renovables como partiendo del plástico de PET, mediante
la creación de bloques con agregado de plástico PET para ser
utilizados como materiales de construcción y con ellos, contribuir a la no contaminación.
Se plantea caracterizar y
estudiar la construcción de los bloques de PET y de esta forma verificar su adaptabilidad al mundo de la
construcción como material para la elaboración de áreas, paredes
u otras construcciones similares que se requieran. Con ellos se plantea la idea de realizar pruebas de inflamabilidad
que permitan verificar la calidad y resistencia del bloque de PET como material,
además de determinar su tiempo de vida, por ende, determinar si es rentable
su uso y si éste puede ser expandido como modelo o referencia a otros proyectos similares.
Adicionalmente, este trabajo
está dirigido a su vez a una ayuda para controlar y reducir los riesgos de contaminación generados por
los desechos sólidos, haciendo énfasis en el
polietileno tereftalato conocido como PET, que se producen en la cuidad
de Santo Domingo, por tal motivo se
pretende captar grandes cantidades de PET con el propósito de realizar un material
de construcción el cual
es determinado como amigable para el ecosistema.
El proceso de reciclaje ha existido desde hace mucho tiempo,
sin embargo, no fue hasta principio
de los años setenta cuando aparecieron los puntos de recolección de reciclaje.
El propósito de esta práctica es
crucial para ayudar a disminuir o hacer frente al volumen de residuos
que producimos, buscando
así soluciones alternativas como es
el caso del PET.
La explotación de los recursos
naturales por parte de la población ha generado un impacto negativo
al medio ambiente
y la biodiversidad. Un amplio
porcentaje de esta explotación de recursos naturales es utilizada en la
elaboración de materiales de construcción de vivienda. Queriendo contribuir para cambiar esta problemática aportando
una solución, se ha escogido este tema de investigación,
involucrando el plástico reciclado PET para elaborar materiales de construcción.
El propósito de este
proyecto es impulsar una moderna utilización del plástico reciclado como materia prima para la elaboración de bloques PET y a su vez generar un gran aporte
al medio ambiente ya que
en nuestra ciudad los bloques forman parte
de uno de los principales elementos de construcción para las viviendas, mamposterías o cualquier
construcción que conlleve a usarlos; por
lo cual, se busca reutilizar los desechos sólidos renovables como el plástico de PET y crear un material
alternativo para el área en la que influye la construcción y utilización de bloques.
Adicionalmente, se pretende
realizar los ensayos de inflamabilidad, con los cuales se intentará analizar los bloques y
determinar si estos están dentro de los estándares de calidad y eficiencia,
así como la durabilidad del material.
5.3.1 Objetivo general
Caracterizar el material
compuesto a base de plástico (PET) en la elaboración de bloques de construcción
mediante ensayos de inflamabilidad
5.3.2 Objetivos específicos
-
Analizar la composición del material compuesto para la fabricación de bloques de la construcción.
-
Realizar el ensayo
de inflamabilidad para las diferentes probetas del material
compuesto.
-
Establecer los valores mínimos de inflamabilidad que deben tener los
bloques de construcción a base de plástico.
Este proceso de
investigación corresponde a una de las etapas en el que se realiza un proyecto o trabajo. Dentro de ella se
decide en conjunto de técnicas y
métodos que se emplearan para llevar
a cabo las tareas vinculadas a la investigación. De esta manera, la metodología de investigación elegida
determinará la manera
en que el investigador recabará, ordenará y analizará
los datos obtenidos. (Coelho, 2017)
Dentro de la metodología de la investigación, se halla como propósito plantear
o caracterizar el material
compuesto a base de plástico (PET) en la elaboración de bloques de construcción mediante ensayos de inflamabilidad.
Se estableció la
iniciativa de la elaboración de un bloque a base de materiales reciclados; que se obtiene a base de mezcla (PET),
cemento como ligante y un aditivo químico que
garantiza la adherencia de las partículas plásticas con el
del cemento.
Los métodos de
investigación corresponden a las herramientas que utiliza el investigador para hacer el análisis de los datos,
incluyendo el muestreo, los cuestionarios, las entrevistas, los estudios de casos, el método
experimental, los ensayos y grupos de enfoque. La elección de un tipo de método es predeterminada
por el problema a resolver y por los datos que
pudiesen obtenerse. (Zita,
2019)
El método que se llevó a cabo durante
la realización de este trabajo
de grado fue el método
experimental porque se realiza con un enfoque científico, donde se
mantienen un conjunto de variables de
forma constante y el otro grupo de variables se mide como
sujeto de experimento.
A lo largo de esta
investigación se observó y manipuló el registro de variables dependientes e independientes, las cuales afectan
directamente al objeto de estudio.
5.4.1 Enfoque
Esta determinado por la forma en la cual el investigador se aproxima al objeto de estudio. De igual forma, es la perspectiva desde
la cual aborda un tema, que variará dependiendo del tipo de resultado que se espera encontrar. (Yanez, 2020)
En esta investigación se
llevó a cabo el enfoque cualitativo, ya que por medio de esta se alcanza un análisis sistemático con información más subjetiva, partiendo
de ideas y opiniones sobre el tema de estudio, abriendo el
análisis no estadístico de los datos, los cuales fueron interpretados de forma subjetiva,
lógica y fundamentada.
La forma de recolección se
realizó de forma ordenada y dinámica, puesto a que no obedece a un estándar o proceso. Por medio de este enfoque se
favorece la comparación los resultados y la interpretación.
5.4.2 Técnicas de investigación
Son el conjunto de herramientas, procedimientos e instrumentos utilizados, con el propósito de obtener información y
conocimiento. Se utilizan de acuerdo a los protocolos establecidos en cada metodología determinada. De un modo más
simple, las técnicas de investigación son las herramientas y procesos disponibles para un investigador cualquiera, con las cuales
se obtienen datos e información, de
igual forma, no garantizan que la interpretación o las conclusiones obtenidas sean completas o
sean las que se buscaban. (Piñero Moreno,2018) Para desarrollar esta investigación se utilizó la técnica de investigación de observación directa,
la cual consiste
en confrontar el fenómeno que se desea
comprender y describirlo. Se toma en consideración la observación
directa, porque otros sistemas como
la entrevista o encuestas no resultan efectivos para la verificación de los elementos
encontrados y analizados.
Con la técnica de
observación directa, se comprende el tema de investigación mediante, libros,
informes, revistas y páginas dedicadas
referentes al problema
de estudio, específicamente en la caracterización del material compuesto a base de plástico reciclado, en la elaboración de bloques de PET, mediante ensayos de inflamabilidad.
5.4.3 Técnicas de recolección de datos
Para esta
investigación determinada como caracterización del material compuesto a base de plástico reciclado en la elaboración de
bloques de construcción mediante ensayos de inflamabilidad,
se desarrolló haciendo parte de la investigación experimental una lista de ideas o mejor conocido como check list de
información, por donde se obtuvo información
adecuada para la culminar satisfactoriamente todos los detalles
que comprenden la investigación.
Las probetas
mencionadas en el siguiente cuadro indican representan la caracterización del
material compuesto a base de plástico PET las cuales fueron sometidas a un
ensayo de inflamabilidad siguiendo los pasos descritos en la norma INEN-ISO 11925-2
Figura 20. Ensayo de inflamabilidad
Tabla 24.
Ensayo de inflamabilidad
|
Criterios de evaluación |
Códigos de Submuestras 21-6164-1 21-6164-2 21-6164-3 21-616-4 |
|||
|
¿Se produce la ignición en la superficie de la muestra? |
Si, desde los 17.96
seg |
Si, desde los 28.10
seg |
Sí, desde 26.15 seg |
Sí, desde 22.26 seg |
|
¿La llama alcanzó un recorrido de 150 mm por encima de su punto de aplicación inicial? |
NO |
NO |
NO |
NO |
|
¿Se observo presencia de
caída de gotitas o partículas en llamas? |
NO |
NO |
NO |
NO |
|
Otras observaciones del
comportamiento de submuestras |
El inicio de la ignición ocurre
con la aglomeración de partículas oscuras
como se muestra
en la figura 10 |
|||
De conformidad con los
objetivos de esta investigación se procedió a ejecutar el ensayo de inflamabilidad correspondiente, con el que se pretendía conocer el comportamiento de las probetas y su resistencia al fuego. Los
valores expresados en la tabla 4 corresponden a los resultados obtenidos en el
laboratorio, de acuerdo con las exigencias del
INEN, utilizando la norma ISO 11925-2:2010
Luego de los ensayos de
inflamabilidad al cual fueron sometidos los ladrillos PET, se obtuvo una serie de resultados, los cuales fueron
analizados de la siguiente manera:
en la parte b) determina las probetas
después del ensayo.
El bloque está
determinado por un tipo de material compuesto por 40% PET y 60% de arena, cemento, chispa de piedra y agua.
Fue basado bajo la norma en BS EN ISO 11925-
2:2010, utilizando un tiempo de quemado de 30 segundos.
Para ello, se utilizó como material de trabajo un pie de rey como instrumento
para medir los diámetros correspondientes, cronometro para coordinar el tiempo de quemado, termohigrómetro, para medir la temperatura
y la humedad ambiental; además de otros equipos de combustión como, por ejemplo:
mecheros, porta muestras
y ducto extractor de aire.
Durante este análisis
la temperatura determinada por la condición ambiental fue de 22.6°C para temperatura máxima y 21.8°C
para temperatura mínima, con una humedad de máxima de 53.6% y mínima de 51.7%.
Para este ensayo se
determinó un código que ayudo a identificar cada una de las probetas evaluadas de acuerdo a submuestra. Dentro del análisis
se llevaron a consideración diferentes interrogantes que determinaron la evaluación planteada
referente al ensayo propuesto, obteniendo según el código de submuestra otorgado lo siguiente:
¿Se produce la ignición en la superficie de la muestra?
a) Según el código 21-6164-1 (probeta uno) si se observa
ignición desde los 17.96 segundos.
b) Según el código 21-6165-2
(probeta dos) se evidencia ignición
desde los 28.10 segundos.
c) Según el código 21-6164-3
(probeta tres) se verifica ignición
en los 26.15 segundos
d) Según el código 21-6164-4 (probeta cuatro) se puede comprobar
una ignición en los
22.26 segundos.
Con este estudio se conoció que el tiempo
promedio dentro del cual las probetas llegan
al punto de ignición
es de 23.70 segundos.
¿La llama alcanzó
un recorrido de 150 mm por encima
de su punto de aplicación inicial?
En
las probetas evaluadas
cuyos códigos
son (21-6164-1), (21-6164-1), 21-6164-3) y (21- 6164-4)
no se alcanzan los 150 mm de llama por encima
del punto de aplicación inicial.
¿Se observó presencia
de caída de gotitas o partículas en llamas?
En ningunas de las probetas evaluadas
se evidencia algún tipo de caída de gotas o partículas de llamas, por lo
que el resultado es negativo.
Por otra parte, teniendo
en consideración otros aspectos u observaciones presentes
durante el comportamiento de las submuestras, según el análisis
respectivo se evidenció que la ignición
ocurre durante la aglomeración de partículas oscuras,
estas se encuentran visibles en la figura 40, mismas
que al hacer el análisis correspondiente determinó el daño o alteración mostrando partículas
similares a quemadas mínimas.
En Ecuador según (La
Hora, 2016) las industrias que fabrican bloques de construcción lo hacen
de acuerdo al uso para el que sea destinado, ya sean para muero portantes o
tabiques de cerramiento, por lo
general tienen caras texturadas que garantizan una buena adherencia del revoque, estos ladrillos pueden adaptarse a cualquier proyecto
de modulación. La mayoría
de estos bloques son de un material llamado Chasqui, el cual se encuentra en
las montañas de la sierra ecuatoriana, se mezcla con arena filtrada, agua y cemento.
Se presentan en una forma fácil y económica la cual
tiene alta resistencias al fuego, una de las razones principales es que no arde, no aumenta la carga de fuego y detiene la propagación del mismo. El concreto tampoco
produce humo ni gases tóxicos,
lo cual disminuye el riesgo de magnitudes de incendio.
De acuerdo a lo antes dicho,
cabe mencionar una serie comparativa acerca del proceso
de inflamabilidad de un bloque convencional con respecto al bloque creado con agregado de
PET, teniendo como consecuencia una serie de características en común mediante
el comportamiento ante el
fuego.
Tabla 25. Comparativa de ignición
|
Diferencia de inflamabilidad |
|
|
Bloque de PET (50x50x50) |
Tiempo en que alcanza la inflamabilidad: 37.7 s |
|
Bloque convencional (20x20x20) |
Tiempo en que alcanza la inflamabilidad: 2 hr |
Para la práctica de resistencia al fuego de un bloque, depende del tipo de agregado utilizado en su fabricación, así como también el espesor del mismo, por ejemplo, para un bloque convencional de tamaño estándar el espesor es de 20x20x40, mientras que el bloque de PET tiene un espesor de 50x50x50.
Una vez terminado los ensayos pertinentes a cada material se constata la resistencia de las piezas, sometidas al impacto de fuego, llegando a analizar que existe una semejanza en consideración a que los dos ladrillos no alcanzan la ignición instantánea, sin embargo, el bloque convencional tiene un aguante de 2 horas sometido al fuego para que ocurra la ignición, con respecto al bloque con agregado de PET el cual en promedio alcanza la ignición en 37.7 s.
En la siguiente grafica se puede observar la conductividad térmica y su comportamiento respecto al tiempo.
Figura
21. Conductividad Térmica
El análisis de los
materiales que componen el ladrillo a base de PET, permitió conocer con exactitud la cantidad de agregado de polietileno
tereftalato de cada probeta, teniendo
un aproximado de 40% de PET y 60% en el
resto de material.
El ensayo de
inflamabilidad presente en cada probeta dio a conocer la resistencia del ladrillo
en su exposición al fuego,
produciendo una ignición
en promedio para las 5 probetas de 23.70
segundos.
Los PET por ser un material
inerte no produce emisiones toxicas al ambiente interior o exterior
de lo que se pretenda construir.
Con este proyecto se estaría
mejorando al comportamiento del medio ambiente, evitando y dando un apoyo a la no degradación del planeta, debido a la
cantidad de desechos que diariamente
son lanzados en calles, ríos, lagos, mares, entre otros. Ocasionando grandes daños al ecosistema, cabe mencionar que el plástico tiene 150 a 1000 años para que culmine el proceso
de degradación.
Se sirve como
propósito a la implementación de conciencia ecológica con el reciclaje de plástico, creando centros de acopio de
estos desechos en las grandes ciudades para así transformar en un material útil para trabajo, siendo este
material novedoso y moderno, el cual
se implementaría en el mercado o la industria de la construcción, logrando
fortalecer el conocimiento e importancia
del reciclado y la transformación y vanguardia que se daría a la ciudad tomando conciencia ecológica.
-
Aguilar, P. (2016).
Ladrillos elaborados con plástico reciclado pet para mamposteria. Cuenca
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-
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