REUTILIZACIÓN DE DESECHOS
ORGÁNICOS E INDUSTRIALES
REDOI-PROYECTO I
EINER
BLANQUISETT SANCHEZ
SANTIAGO
SÁNCHEZ
DANIELA
DIOSA
ALEJANDRO
CARMONA
JUAN
DAVID CORREA
PROFESOR:
ALEJANDRO
VÁSQUEZ
UNIVERSIDAD
EAFIT
ESCUELA
DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA
CIVIL
MEDELLIN
2014
TABLA DE CONTENIDO
LISTA
DE FIGURAS
LISTA
DE TABLAS
1. INTRODUCCIÓN
El siguiente informe
contiene el estado de avance del proyecto, se explican los procedimientos de
mescla, los ensayos a realizar, la matrices de correlaciones y las variables
que hasta el momento se pretenden evaluar en el desarrollo del proyecto.
El objetivo planteado es
desarrollar un material compuesto, el cual emplee residuos de la industria y
material orgánico clasificado como desecho. Es por ello que se pretende evaluar
las propiedades y características portantes de la escoria en mesclas o procedimientos estandarizados en
la ingeniería civil, además se adicionara en este proceso una fibra natural, se
prende emplear estiércol de vaca. Como el objetivo es evaluar la influencia de
la escoria y el cagajón, se plantea a su vez realizar mampuestos de tierra con
dichos materiales, realizando adiciones controladas verificando las
características de interés en el material. (1)
2. PROCEDIMIENTO DE MESCLA
La mescla a realizar es un
mortero, el diseño de la mezcla se realiza de acuerdo a lo propuesto por Diego
Sánchez de Guzmán en el libro de tecnología de concreto y el mortero.
La principal propiedad a
evaluar del material es la resistencia a la compresión de acuerdo a la norma
NTC 673. El procedimiento consiste en variar las relaciones agua cemento, y el
contenido de escoria en la mescla. Para ello se estable tres relaciones agua
cemento, en cada una se realiza una mescla de referencia sin contenido de
escoria, y se realizan mesclas reemplazando cierto porcentaje de peso de arena
por escoria hasta llegar a realizar una mescla de solo escoria. (2)
|
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
|
REMPLAZOS POR % PESO DE ARENA
POR ESCORIA DE ALTO HORNO
|
||||
|
0,35
|
0
|
25
|
50
|
75
|
100
|
|
0,55
|
0
|
25
|
50
|
75
|
100
|
|
0,65
|
0
|
25
|
50
|
75
|
100
|
En el reemplazo de la
escoria se buscara mantener la curva granulométrica de la arena, retirando de
la arena solo las distribuciones de tamaño que pueden ser reemplazadas por
escoria, ello con el objetivo de mantener una curva bien gradada de los agregados,
manteniendo una buena distribución de las partículas lo cual induce a un mejor
comportamiento mecánico de la muestra. En la siguiente tabla se muestra la
cantidad de mortero a producir en volumen.
|
Volumen de un
cubo de mortero
|
125
|
cm^3
|
|
cubos de
mescla en total teniendo en cuenta ensayo de fluidez
|
155
|
cubos
|
|
volumen neto
de mortero
|
19375
|
cm^3
|
|
volumen total
a producir
|
21312,5
|
cm^3
|
Luego de realizar los
morteros iniciales se pretende realizar la adición del cagajón manteniendo una
relación agua cemento constante y adicionar entre 15 y 30 %.
|
Relación agua/cemento
|
%en adición por peso en cantidad de agregado
|
||
|
Escoria
|
Arena
|
Cagajón
|
|
|
0,55
|
0
|
85
|
15
|
|
0
|
70
|
30
|
|
|
50
|
35
|
15
|
|
|
50
|
20
|
30
|
|
|
85
|
0
|
15
|
|
|
70
|
0
|
30
|
|
3. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
3.1. AGREGADOS LIGEROS ARTIFICIALES
Son agregados que se
obtienen por medio de la producción y los procesos de las industrias.
Principalmente estos agregados se pueden clasificar en base a la materia prima
utilizada y en el método de producción
empleado de los cuales se derivan 3 grupos principales.
El primer grupo se
caracteriza por la producción de agregados en el proceso de calentamiento a
temperaturas de fusión de un material
como por ejemplo la expansión de una arcilla, la de la pizarra y la del
esquisto, la expansión de estos materiales es producida por gases encerrados.
En el segundo grupo, por el
contrario, los agregados se obtienen por un proceso de enfriamiento el cual
produce una expansión de la escoria de alto horno y las cenizas industriales
corresponden al tercer grupo de agregados ligeros artificiales.
3.2. ESCORIA DE ALTO HORNO
Existen dos maneras para la
producción de la escoria de alto horno. La primera lleva el nombre de “chorro
de agua” que consiste en poner la escoria en el momento de descargue del horno
en contacto con una cantidad controlada de agua, el vapor de agua produce que
la escoria se endurezca de forma porosa.
La otra forma es el proceso
de “maquina” que consiste en agitar la escoria con una cantidad de agua y no
dejar salir el vapor que se produce lo
que ocasiona una concentración de gases por reacciones químicas. Los
resultados obtenidos con escoria evidencian una resistencia baja a la
compresión y una contracción media. (3)
3.3. ENSAYOS DE LABORATORIO
Se realizara una
caracterización completa de los materiales a emplear, a la arena en estudio se
le realizara su respectiva cuerva granulométrica, contenido de humedad y la
absorción.
A la escoria se le realizara un análisis químico por
fluorescencia de rayos x (XRF), este ensayo permite establecer la composición
de las materias primas, en este caso se empleara escoria del horno de arco
eléctrico (EHE). De manera ilustrativa en la figura se muestra el resultado que
se espera obtener del ensayo.
Otro ensayo a realizar es la difracción
de rayos x (DRX), la aplicación más importante de la técnica es la
identificación de fases cristalinas presentes en la muestra sólida o de polvo,
tanto en su aspecto cualitativo como cuantitativo. Este procedimiento apoya el
estudio cristalográfico de las especies que no se presentan o no es posible
obtener en forma de monocristal. Entre otras aplicaciones encontramos:
§ Conocer la forma y distribución de los
átomos en un cristal.
§ Conocer el tipo de combinación química de
una sustancia.
§ Calcular el coeficiente de absorción de una
sustancia para una radiación dada.
§ Conocer la composición mineralógica
cuantitativa, semicuantitativa y cualitativa de una muestra.
§ Determinar el tamaño de partícula. Si el
tamaño de los cristales es menor que 2000Å se puede medir por la fórmula de
Scherrer t=0.01/Bcosq. (2)
Se realizaran los ensayos de resistencia a
la compresión y se determina la fluidez de la misma en una mesa vibratoria de
acuerdo a lo establecido por norma.
Se realiza una curva
granulométrica inicial del material con el objetivo de conocer a grandes rasgos
la distribución del tamaño de partículas que conforman o tiene la escoria en
evaluación. No obstante esta curva solo es tomada como un indicio o parámetro
de los tamaños y contenidos de los diferentes tamaños de grano de la escoria.
|
TAMIZ
|
PESO RETENIDO (gramos)
|
%RETENIDO
|
%RETENIDO ACUMULADO
|
%PASA
|
|
|
NUMERO
|
(mm)
|
||||
|
4
|
4,47
|
199
|
7,99
|
7,99
|
92,01
|
|
8
|
2,36
|
967
|
38,84
|
46,83
|
53,17
|
|
10
|
2,2
|
249
|
10,00
|
56,83
|
43,17
|
|
16
|
1,2
|
643
|
25,82
|
82,65
|
17,35
|
|
30
|
0,6
|
368
|
14,78
|
97,43
|
2,57
|
|
40
|
0,425
|
56
|
2,25
|
99,68
|
0,32
|
|
50
|
0,3
|
4
|
0,16
|
99,84
|
0,16
|
|
100
|
0.15
|
4
|
0,16
|
100,00
|
0,00
|
|
|
|
2490
|
100,00
|
|
|
4. DISEÑO DE MESCLA
Paso
I: determinación del tipo de arena
Debe ser una arena limpia y
bien gradada para su buena trabajabilidad y una humedad óptima. La selección
dependerá del comportamiento en el mortero en cuanto a consistencia,
resistencia y tamaño representado en el módulo de finura; este módulo de finura
se procura de que sea lo mayor posible económicamente y estructuralmente ya que
puede disminuir el contenido del cemento en una mezcla.
Paso
II: Determinación de la relación agua cemento
La relación agua cemento se
determina teniendo en cuenta la resistencia, retracción, adherencia,
durabilidad y propiedades para el acabado.se debe conocer la resistencia del
material a trabajar y tener en cuenta la correspondencia con la relación agua
cemento de este mismo ya que puede variar con cada material.
Paso
III: Selección de la consistencia
La consistencia depende del
requerimiento de una obra y puede variar en un porcentaje de flujo entre el 90%
y el 130% dependiendo si es seca plástica o fluida.
Paso
IV: Determinación de los factores que influyen en el contenido de agua
Para una consistencia
deseada se tiene en cuenta la cantidad de agua que requiere el cemento y la
arena para el mortero ya que este requerimiento varía para cada tipo de cemento
y de arena utilizada. Entre más fino el cemento es requerida más cantidad de
agua y ocurre al contrario con la arena, entre más gruesa el agua requerida es
mucho menor.
La relación agua/cemento
para una consistencia específica se calcula así:
es la relación de agua
cemento
es la proporción de mezcla ( número de partes
de cemento en un peso)
es un factor, que relaciona
la consistencia requerida, módulo de finura, forma textura de la arena
valor de la relación
agua-cemento para la consistencia
requerida, en términos de fluidez
Para determinar el valor de
k se realizan varias pastas de cemento con diferentes contenidos de agua para
establecer los porcentajes de flujo (para realizar la gráfica % de flujo vs
relación agua/cemento).
El factor b depende de la
consistencia requerida, el módulo de finura y el tipo de arena.
Paso
V: Determinación de la proporción 1:n
Para conocer el valor de n
es necesario haber calculado anteriormente los valores de A/C, K, b y se aplica
la siguiente ecuación.
Paso
VI: Calculo del contenido de cemento
Para calcular la cantidad de
cemento necesaria por unidad de volumen se obtiene de los volúmenes que
conforman 1 m³ de mortero.
Volumen de cemento
Volumen de la arena
Peso o volumen de agua
Pero, como:
Se tiene:
+
+ A = 1000
Cemento en kg
Arena en kg
Agua en kg o l
Peso específico del cemento
Densidad aparente seca de la
arena
Pero 
,
entonces:
,
entonces:
Factorizando:
Dónde:
Pero, 
Entonces:
Paso VII: Determinación del contenido de
agua
Se
debe conocer la relación agua-cemento y el contenido de cemento y se determina el contenido de agua asi:
(A/C) C
Paso VIII: Determinación del contenido
de arena
Conocer
el valor de n y el contenido del cemento. El contenido de arena es:
Paso IX: Ajustes por humedad de arena
Es
necesario hacer una corrección al contenido de humedad de la arena ya que el
agua de absorción (depende de las condiciones de humedad campo y de
almacenamiento) de esta, no hace parte
de la mezcla del mortero.
Paso X: Ajustes a la mezclas de prueba
Cuando
se culmina con todo este proceso se procede a la verificación de las
proporciones calculadas por medio de mezclas de prueba y realizar los ajustes
pertinentes.
5. MERCADEO
El producto (REDOI) no tiene un mercado definido
debido a que es un material que no solo sirve para un objetivo definido, este
puede utilizarse para diferentes fines. Por esto nuestro mercado se expande en
las diferentes industrias. Lo que hace favorable el utilizar el producto es
inicialmente el costo. Como se puede apreciar en la gráfica inferior los costos
de la materia prima son relativamente bajos frente a sistemas convencionales ya
que son materiales que hoy en día no tienen utilidad y además tienen problemas
para su desecho, estos costos se deben a que no se utilizan para nada, con el
tiempo pueden incrementarse un poco al industrializar el producto.
Por otra parte tenemos el
enfoque ambiental del producto. Esta es la mejor ventaja y lo más llamativo del
producto, ya que estamos en la era de “lo verde” donde todo lo que ayude al
ambiente tiene más acogida que lo demás, hasta políticamente el enfoque
ambiental tiene un peso en la toma de decisiones. En el entorno social de hoy
en día la construcción tiene este tema como uno de los de mayor importancia a
la hora de escoger materiales y de realizar proyectos en cualquier parte del
mundo. Aca es donde entra en juego el producto ya que este está realizado
solamente con materia prima agro-industrial, por lo que el impacto ambiental
que tiene el producto es de gran magnitud. Incluso la madera que se utiliza
para la creación de formaletas es reciclada.
No obstante aun al ser
realizado con materiales reciclados el material no pierde calidad en sus
propiedades mecánicas, por lo contrario es posible que algunas de estas se vean
mejoradas por las características que posee la materia prima utilizada.
|
Costos
|
|
|
Transporte material
|
$ 35,000
|
|
Escoria
|
$ 0
|
|
Cagajón
|
$ 0
|
|
Cemento(50 kilos)
|
$ 24,000
|
|
madera formaleta(reciclada)
|
$ 0
|
La mano de obra que se
requiere para trabajar con el material no tiene que ser calificada ya que este
es un proceso artesanal inicialmente, por lo que con dos o tres personas es
suficiente. Para el desarrollo del material los mismos integrantes del proyecto
son las personas que lo trabajan por lo que no se obtienen costos de este
rubro.
6. BIBLIOGRAFÍA
1. Application of agro-waste for sustainable
construction materials: A review. Mangesh V. Madurwar a, Rahul V.
Ralegaonkar a, Sachin A. Mandavgane. s.l. : SciVerse ScienceDirect
Construction and Building Materials 38 , 2012.
2. The use of steel slag
aggregate to enhance the mechanical properties. Qasrawi, Hisham.
s.l. : Construction and Building Materials Civil Engineering Department,
Hashemite University, Zarqa 13115, Jordan, 2013.
3. Tecnologia del concreto y mortero. Guzmán,
Diego Sánchez de. Bogota : Universidad Javeriana.
4. EVALUACIÓN DE ESCORIAS DE CÓRDOBA PARA SU UTILIZACIÓN
EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO PÓRTLAND. VINASCO, JUAN FELIPE CARVAJAL.
Medellin : UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
|
TAREA
|
DESCRIPCION DE LA LABOR
|
SEMANA DE TRABAJO EN LA CUAL SE REALIZARA LA
ACTIVIDAD
|
||||||||||||||||||||||
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
20
|
|||||
|
1
|
definir proyecto
|
propuesta y selección del proyecto
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
inicio actividad
|
|
2
|
investigación
|
estudio del arte
|
x
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fin actividad
|
|
3
|
Adquirir materiales
|
Compra y recolección de los materiales a utilizar
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4
|
primera entrega
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5
|
Definición propuesta
|
Replanteo y delegación de funciones.
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6
|
Diseño de la mescla
|
Dosificaciones
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
7
|
ensayo escoria
|
distracción de rayos x
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
8
|
ensayo escoria
|
fluorescencia
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
9
|
segunda entrega
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
10
|
Muestras de referencia-25%
|
granulometría
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
11
|
Mesclas de 50%
|
proceso de purificación y separación
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
12
|
Mesclas
75 %
|
granulometría
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
13
|
Mesclas 100%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
14
|
Tercera entrega
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
15
|
Mesclas con cagajón
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
|
||
|
16
|
crear material-cemento-cagajón
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
|
||
|
17
|
Ensayo con tierra y escoria
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
x
|
|
|
|
||
|
18
|
Entrega final
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
||
|
19
|
Exposición
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
||
