Entrega 1

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

1.    Introducción

Desde sus inicios el hombre ha interactuado con su entorno, y gran parte de sus acciones ha buscado controlarlo o modificarlo con el objetivo de obtener beneficios. No obstante, es desde la revolución industrial que el hombre busco instaurarse en procesos que le permitieron generar desarrollo, crecimiento, productividad e innovación, es por ello que surgieron las técnicas de automatización y optimización; conceptos que fueron aplicados a los antiguos y tradicionales métodos empleados por el hombre. Asimismo, estos términos se fueron inculcando en la vida cotidiana de las personas, trayendo como consecuencia la aceleración  del ritmo de vida en todo el mundo.

El modernismo fue una época regida por los avances científicos y tecnológicos, lo cuales se hicieron notorios cuando se aplicaban en la solución de un problema o cuando facilitaban actividades en la cuales se tenía que realizar grandes inversiones, ya sea de esfuerzo, dinero, tiempo, etc.  Lastimosamente estos avances trajeron consigo consumismo,  contaminación y múltiples desechos orgánicos e inorgánicos. Es por ello que se busca desarrollar una aplicación que permite la reutilización de materiales que son clasificados como basura o desechos actualmente.

Se presente desarrollar un material en el cual se empleen desechos orgánicos e industriales, que tengan una nula o poca aplicación y que sean difíciles de reciclar o sean altamente contaminantes. Para ello se investiga acerca de la escoria de alto horno, sobre desechos orgánicos de los bovinos y sobre fibras naturales, materiales pensados con el objetivo de establecer un material que pueda ser empleado como un mampuesto.

2.    Objetivo general

Elaborar un material que pueda ser empleado en el campo de la construcción civil, el cual sea fabricado a partir de materia prima reciclada de la industria o de desechos orgánicos inutilizados.

3.    Objetivos específicos

-       Crear un material el cual puede ser empleado en el desarrollo de un producto a emplear en el sector de la construcción.

-       Aprender a caracterizar materiales desde sus propiedades mecánicas, químicas, térmicas y acústicas.

-       Reutilizar desechos con el fin de disminuir con el fin de contribuir con la disminución de la contaminación ambiental.

-       Rescatar técnicas y materiales utilizados por los nativos de nuestro país antiguamente.

-       Generar una idea de empresa y un producto que sea amigable con el medio ambiente y cumpla con todos los requerimientos del mercado.

4.    Definición del producto-material

Para definir el material a desarrollar se busco en la posibilidad de integrar en un elemento los objetivos y propósitos establecidos, que este fuese amigable con el medio ambiente, mecánicamente viable y que diera solución  a alguna problemática en la industria colombiana. La propuesta seleccionada consiste en simular una mezcla de concreto o mortero con materiales diferentes a los convencionales, buscando con ello fabricar un elemento prefabricado que pueda ser empleado en obra.

Una de las propuestas que se había planteado el equipo para realizar como proyecto fue la de un concreto que “respire”.  El termino respirar quiere decir que el absorbe el monóxido de carbono y expulsa dióxido de carbono, ya que el dióxido de carbono es mucho menos contaminante que el monóxido de carbono. Además los arboles toman este co2 para expulsar o2 por medio de la respiración celular.

Para que el proceso de respiración se realice, al concreto se le aplica un recubrimiento con dióxido de titanio en fase anatasa o en su defecto en fase rutilo. Este recubrimiento por medio de la fotocatálisis reacciona de una manera fisicoquímica con los rayos ultravioleta generando co2.

El objetico principal del proyecto es el de convertir el monóxido de carbono en oxido de carbono, pero también se esperaba un alcance a mayor escala que no expulsara co2 ya que este, aunque es menor que el monóxido, todavía sigue siendo muy contaminante para el ambiente, si no que expulsara otro gas menos contaminante y más amigable para el medio ambiente.

Se decidió no seguir con este proyecto debido a que es un proyecto de una complejidad muy elevada y por esto necesitábamos la colaboración de una profesora muy capacitada para el tema pero ella no se encuentra actualmente en el país y no es seguro la fecha de su retorno por lo que tendríamos mucho tiempo sin su supervisión, además es un proyecto que puede llegar a ser muy extenso por lo que seis meses puede ser muy poco tiempo para su realización.

Otra propuesta que tuvo el equipo fue la de crear placas de tetra pack para división de interiores. El tetra pack es un material cuyo fin principal es el de la conservación de alimentos. Constituido por capas de cartón en un 75%, polietileno en un 20%,  y con un 5% de aluminio materiales que son perfectamente reciclables pero es necesario hacer una separación de todos estos componentes para ello lo que dificulta bastante este proceso.

Lo que busca el proyecto es dar un uso a este desecho aprovechando las propiedades que aportan los materiales que lo componen suprimiendo la separación de ellos, y lograr un producto para la industria de la construcción que puede ser utilizado como placas para división de interiores 100% realizado con un residuo reciclable.

Para empezar con el proceso de fabricación de las placas es necesario lavar el tetra pack para eliminar bacterias y cualquier factor contaminante que pueda afectar las propiedades mecánicas del producto final, se procede a moler todo el material y escoger el un tamaño de partícula determinado para que el producto sea lo más homogéneo posible. Se introduce todo en un molde con las dimensiones deseadas y se prensa a temperaturas altas para que el polietileno sea fundido y sirva como material aglomerante para unir el cartón y el aluminio.

En varios como Brasil, Alemania, España entre otro existen industrias que fabrican este producto llamado TECTAN por sus grandes ventajas mecánicas como ambientales.

FIBRAS NATURALES

Ventajas

·         Bajo peso específico, que se traduce en  mayor resistencia especifica que la que ofrece otras fibras como la de vidrio.

·         Equivalen a un recurso renovable

·         Bajo consumo de energía en su elaboración

·         Pueden obtenerse con un bajo costo

·         Pueden ser reciclables dependiendo el tipo de matriz en el se trabajen

·         Proporcionan buenas térmicas, acústicas y aislantes.

Desventajas

·         Baja resistencia al impacto

·         Alta dispersión en las propiedades, dependiendo de factores como el clima o método de obtención.

·         Alta absorción, que produce importantes variaciones de peso y volumen, afectando su durabilidad.

·         Pueden presentar baja resistencia al fuego.

Fibra de maíz

El cultivo de maíz es uno de los es uno de los que más produce residuos que no son aprovechados y son desechados. Se calcula que una hectárea de cultivo de maíz produce más de 1.6 toneladas de residuos de tallo.

Estudios demuestran que la fibra de maíz puede mejorar resistencias a flexo-tracción y compresión, también el poco consumo que se requiere para su elaboración.

Propiedades mecánicas.

Otros usos de la fibra de maíz

La fibra se combina con otros productos para producir el gluten de maíz, llamado “gluten feed”, utilizado también para la alimentación de vacas lecheras, ganado de engorda, aves, cerdos y alimento de mascotas y Harina de germen para la alimentación de las aves y cerdos.

Fibra de algodón

El algodón es un cultivo muy apreciado debido a que sólo el 10% de su peso se pierde en el proceso de producción. Su pulpa es  ordenada de manera para proporcionar algodón propiedades únicas, de durabilidad, resistencia y absorción.

Propiedades según la variedad de semilla

Otros usos del algodón

La generalización de su uso se debe sobre todo a la facilidad con que la fibra se puede trenzar en hilos. La resistencia, la absorbencia y la facilidad con que se lava y se tiñe también contribuyen a que el algodón se preste a la elaboración de géneros textiles muy variados.

Escoria de alto horno

Material que se origina en procesos de temperaturas muy altas principalmente con contenido de metales, puzolana

Presenta alta resistencia a los sulfatos y agua de mar. Estudios realizados demuestran que bloques que contenían escoria de alto horno presentaban un desgaste menor (entre 15% - 20%) que los fabricados solo con concreto.

Se realiza un barrido del estado del arte de materiales y técnicas de fabricación y construcción autóctona de diferentes regiones del país, dentro de ellas se evalúa la tapia pisada y el bareque como abanderados de los procesos constructivos colombianos. Asimismo se evidencia que el cagajón en empleado como revoque en diferentes partes del país, en las cuales se presentan condiciones de humedad y temperatura diferentes; y en todas ellas este material desarrolla propiedades cementantes.

Se pretende desarrollar una mezcla de referencia a partir de la cual se inicie un proceso de estudio investigación y mejoramiento, en ella no se descarta la necesidad de emplear cemento, no obstante se estipula como un parámetro del proyecto emplear la menor cantidad de este producto debido a que su proceso es de un costoso consumo energético y fuertemente contaminante, se estima que por cada tonelada de cemento se emite 0.85 toneladas de CO2 y que la industria del cemento Portland produce alrededor de 1.4 billones de toneladas de CO2 por año, lo que representa el 6% del total de emisiones del hombre a la atmósfera (1).

En el departamento se encuentra uno de los mayores yacimientos minerales del mundo, esta industria metalurgia se encuentra ubicada en el departamento de córdoba, en ella se refinan 63 toneladas aproximadamente de metal y residuos llamados escorias (escoria granulada 9600 ton/día y escoria planta de recuperación 30 ton/día). En el procesamiento se generan escorias que son dispuestas en botaderos, aproximadamente 9600 toneladas diarias y poseen un stock de aproximadamente 20 millones de toneladas.

La escoria es un material que desarrolla propiedades cementantes, incluso este puede ser reemplazado en el concreto como agregado grueso, o puede ser adicionado al cemento en su producción, no obstante como la escoria de Córdoba contiene contenidos de magnesio y calcio que hacen que el cemento supere las cantidades máximas permitas por la norma para estos minerales en el cemento, ha hecho que este material no sea reutilizado en este proceso, es por ello que se incluye la escoria de alto horno dentro de los materiales a emplear en el producto.   

Nuestro país tiene grandes extensiones de tierra dedicadas a la agro industria, debido a gran fertilidad de nuestros terrenos, en dichas industrias se generan toneladas diarias de desechos, un ejemplo de ello son los cultivos de plátano y banano, los cuales desprecian el vástago superior de la planta al cortar el fruto. Es por ello que se pretende adicionar a nuestra mezcla fibras naturales que contribuyan a la retracción del producto a elaborar. 

5.    QFD

6.    Justificación del producto

Como el objetivo de este proyecto es desarrollar un material aplicable en un producto de la construcción, como por ejemplo un mampuesto, canales, divisores de carreteras, prefabricados para ciudades cercanas al mar etc.  Los productos expuestos se consideran por que el material a desarrollar será de bajo costo, altamente resistente a la corrosión y a la fatiga, es decir presentara poco desgaste y amigable con el medio ambiente.

El producto puede ser adquirido en proyectos que busquen hacer construcciones sostenibles y amigables con el medio ambiente, asimismo puede ser empleado en condiciones agrestes que generen alto desgaste. Además personas con poco poder adquisitivo puede tener este producto como una opción económica para sus viviendas o proyectos constructivos.

Este producto generaría una disminución fuerte de la huella ambiental, debido a que reduce consumo energético, disminuye las emisiones de dióxido de carbono, la generación de metano, utiliza desechos y brinda la oportunidad de aplicación a materiales que generan alta contaminación.  En las siguientes imágenes se muestran las diversas problemáticas a las cuales se les daría solución o por lo menos se contribuiría a disminuir su huella ambiental.

 

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

ensayo escoria

fluorescencia

x

x

6

ensayo escoria

distracción de rayos x

x

x

7

ensayo escoria

fuerza atómica

x

x

8

ensayo escoria

termo gravitación

x

x

9

segunda entrega

x

10

ensayo escoria

granulometría

x

x

11

ensayo cagajón

proceso de purificación y separación

x

x

12

ensayo cagajón

granulometría

x

x

13

crear material solo(referencia)

x

14

Tercera entrega

x

15

crear material -cemento

x

x

16

crear material-cemento-cagajón

x

x

17

ensayos de fibra

x

x

18

Entrega final

x

19

Exposición

x

Bibliografía

1. Carvajal, Juan Felipe. EVALUACIÓN DE ESCORIAS DE CÓRDOBA PARA SU UTILIZACIÓN EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO PÓRTLAND. Medellin : s.n., 2012.

2. Rodriguez, Silvia Manrrique. Bombas de infusion inteligentes. [prod.] 55 Congreso Nacional S.E.F.H. Madrid : s.n., 20 de 10 de 2010.

 LUNA,Lisset. Proyecto de grado. Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga). (2012)

REYES.Cesar. Tesis doctoral. Universidad Politécnica de Catalunya (Barcelona). (2009)