Investigación normas

Normas aplicables en el diseño

Es importante que tengamos en cuenta que existen requisitos mínimos que debe cumplir un adoquín según las normas colombianas vigentes, estos requisitos tienen que ver tanto con el producto terminado como con los materiales e insumos usados en su producción. A continuación  se presentan las Normas Técnicas Colombianas que regulan la producción de adoquines en el país (Algunas de ellas se refieren al uso de adiciones y aditivos que si bien no se aplicaron en este proyecto es importante tener en cuenta):

·           NTC 2017:2004, Adoquines de concreto para pavimentos

·    NTC 121:1982, Ingeniería civil y arquitectura. Cemento Pórtland. Especificaciones físicas y mecánicas. (ASTM C 150).

·           NTC 174:2000, Concretos. Especificaciones de los agregados para concreto. (ASTM C 33).

·        NTC 321:1977, Ingeniería civil y arquitectura. Cemento Pórtland. Especificaciones químicas. (ASTM C 150).

·           NTC 1000:1993, Metrología. Sistema Internacional de Unidades. (ISO 1000).

·           NTC 1299:2000, Concretos. Aditivos químicos para concreto. (ASTM C 494).

·           NTC 1362:1977, Cemento Pórtland Blanco. (IRAM 1691).

·           NTC 3459:1994, Ingeniería civil y arquitectura. Agua para la elaboración de concreto. (BS 3148).

·           NTC 3493:1993, Ingeniería civil y arquitectura. Cenizas volantes y puzolanas naturales, calcinadas o crudas, utilizadas como aditivos minerales en el concreto de cemento Portland. (ASTM C 618).

·           NTC 3502:1993, Ingeniería civil y arquitectura. Aditivos incorporadores de aire para concreto (ASTM C 260).

·           NTC 3760:1995, Ingeniería civil y arquitectura. Concreto coloreado integralmente. Especificaciones para pigmentos (ASTM C 979).

·           NTC 3766:1996, Ingeniería civil y arquitectura. Rejillas de concreto (gramoquines) para pavimentación y control de la erosión (NCMA A-15-82).

·           NTC 4018:1995, Ingeniería civil y arquitectura. Escoria de alto horno, granulada y molida para uso en concretos y morteros. (ASTM C 989).

·           NTC 4924:2001, Prefabricados de concreto. Agregados livianos para unidades de mampostería  de concreto (ASTM C 331).

·           NTC 5147:2003, Método de ensayo para determinar la resistencia a la abrasión de materiales para pisos y pavimentos, mediante arena y disco metálico ancho

Especificaciones técnicas

Las especificaciones técnicas de los adoquines de concreto para pavimento están definidas en la NTC 2017, en este documento usted puede encontrar la siguiente información:

·      Definición de las partes de un adoquín, dimensiones y otros términos relacionados

·       Clasificación de los adoquines¹
·   Requisitos físicos (geométricos, apariencia, absorción de agua, resistencia a la flexocompresión, resistencia a la abrasión)
·         Muestreo
·         Métodos de ensayo
·         Apéndice: Referencias normativas
·         Anexos

Para cada espécimen de cada muestra se deben evaluar, sucesivamente, los siguientes parámetros: apariencia, mediciones (dimensiones), absorción de agua (Aa%), densidad (D) longitud de la huella (lh) y módulo de rotura (Mr)

¹ En el cual también se muestran algunos ejemplos típicos de formas

Ensayos a realizar

Es importante tener en cuenta que los ensayos de los materiales (agregados, cementante, adiciones y aditivos) los debe realizar el respectivo proveedor, por lo tanto, en el proyecto solo es necesario llevar a cabo los siguientes ensayos:

• Compresión axial (para determinación de dosificación)
• Absorción de agua
•  Resistencia a la flexotracción (Módulo de rotura (Mr))
• Resistencia a la abrasión (NTC 5147)

Ahora bien, también se deben determinar propiedades geométricas y de apariencia, sin embargo estas no requieren ensayos de laboratorio

La norma establece que para un lote de 10000 unidades, se deben tomar al azar 5 adoquines como muestra representativa y 5 como muestras testigo, sin embargo, al ser este un ejercicio de tipo académico solo se fabricarán 3 adoquines por ensayo y 3 cubos de concreto para los ensayos de dosificación

Esto nos da un total de:

• 9 adoquines para ensayar, de los cuales, los 3 sometidos a ensayo de absorción serán conservados como muestra de exposición
• 3 muestras de concreto para ensayos a compresión, aunque este número puede incrementar de acuerdo a los resultados obtenidos.

Variables a optimizar

El diseño de los adoquines Recicla es un diseño innovador en lo referente a forma y materiales, y su valor agregado está profundamente relacionado con la sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente mediante la inclusión de materiales de desecho como reemplazo de los agregados. Esto nos impone el reto de encontrar un diseño de mezcla que cumpla con las normas técnicas antes mencionadas, y que sea económicamente viable. Desde esta perspectiva la variable económica es la variable a optimizar, esto no quiere decir que se busque un diseño más económico que los actuales en el mercado, pues en general el proceso de selección y trituración del material a reciclar encarece los costos de producción, sino que se busca un diseño que sea razonablemente costoso.

Ensayos de dosificación

Se hace ensayos de compresión simple para encontrar una dosificación que cumpla con los requisitos de resistencia del concreto usado para la fabricación de adoquines, en la siguiente tabla se muestran las 3 primeras dosificaciones propuestas, todas reemplazando la totalidad del agregado fino por material triturado

Agua	Cemento	Agregado fino	Agregado grueso
0,35	1	4,5	0,8
0,35	1	4	0,8
0,35	1	4	0,6

Estas relaciones son proporciones asociadas al peso de los materiales. Es clave tener en cuenta que el tamaño máximo en el agregado grueso es de 3/8” (10mm)

Presentación del producto 

MODELO

PROCESO CREACIÓN MODELO

Estado del Arte

Estado del arte

El cambio climático, la enorme cantidad de desechos generados por la industria y los hogares, la contaminación de fuentes hídricas, entre otras grandes problemas de tipo ambiental que enfrenta la humanidad en la actualidad, son tema de estudio en millones de lugares del mundo; la creciente toma de conciencia acerca de las consecuencias del deterioro del medio ambiente, han generado una pregunta, ¿Que podemos hacer? Y la respuesta es, MUCHO; si bien grandes multinacionales podrían hacer mucho mas con un esfuerzo menor, la responsabilidad de generar cambio es de todos.

La investigación y la generación de nuevas tecnologías verdes toma fuerza, y su implementación va siendo de a poco mas generalizada (Si bien algunas de ellas requieren de una gran inversión inicial), este fenómeno va  muy de la mano de un creciente interés del consumidor por aportar al ambiente prefiriendo productos mas amigables con éste (reciclables, reciclados o de industrias con políticas ambientales reconocidas por ejemplo), provocando a su vez un interés mayor de parte de la industria por el desarrollo de prácticas sostenibles.

El reciclaje de concretos es una práctica que desde hace un par de años viene ganando terreno en el sector constructivo, básicamente por el creciente interés del sector en bajar sus emisiones de carbón, tanto por razones de tipo ambiental como de tipo económico (bonos de carbono). Cabe anotar que el tema comercial no es un factor a tener en cuenta en este caso, pues el uso de materiales reciclados en estructuras suele ser asociado por los compradores a baja calidad.

Este auge viene generando avances importantes en el estado del arte del reciclaje de concretos, a continuación se presentan 3 casos que ejemplifican el avance en el tema

Concretos Reciclados

Concretos Reciclados es una empresa Mexicana dedicada al reciclaje de desechos de la construcción y demolición (RDC) creada en 2004, fue pionera en el reciclaje de éstos materiales a nivel de Latino-América y cuenta con capacidad de producción de 2000 toneladas diarias de agregados.

Proceso de reciclado

• Recepción de escombros: El material debe estar libre de materiales indeseados que puedan restarle calidad a los productos
• Almacenamiento: Los productos van a diferentes almacenes dependiendo del tipo de escombro, así:
• Concretos
• Materiales mixtos (mampostería,cerámicos, tabiques, etc)
• Arenas y arcillas producto de excavación
• Fresado de carpeta asfáltica
• Trituración y clasificación: Usando maquinas de última tecnología se tritura y clasifica el material.

Productos

A continuación se presenta una tabla extraída de la página web de Concretos Reciclados  (www.concretosreciclados.com.mx) donde se muestra el tipo de producto ofrecido y su uso recomendado en la industria.

Reciclado de pavimentos con agregado de cemento

El reciclaje de pavimentos flexibles con adición de cemento consiste básicamente en la recuperación y reconstrucción de los pavimentos existentes. En este proceso de reciclaje, donde los pavimentos han agotado su capacidad estructural, se aprovechan estos materiales, disgregándolos y mezclándolos con cemento, agua y en algunos casos, con nuevo material granular, resultando en una nueva mezcla que al extenderla y compactarla sirve como una capa de la estructura del pavimento recuperado.

Aunque la finalidad del reciclaje es una sola, gracias a la versatilidad tecnológica, el proceso constructivo es variable como se observa en los siguientes casos:

México

En 26 Km de la autopista México DF. – Querétaro, que tiene un tránsito promedio diario -TPD- aproximado de 45.000 vehículos, actualmente se realizan trabajos de reciclaje de pavimento flexible con adición de cemento. Debido a las diferentes estructuras encontradas en sus 16,85m de ancho por calzada, se tienen dos diferentes sistemas de rehabilitación (reciclaje). 

Para la berma exterior y el carril de baja velocidad, se retira el material de la estructura existente, conformada por 0,60m en promedio de asfalto y algún material de base. La nueva estructura se conforma de un 70% del material reciclado proveniente de los carriles de mediana y alta velocidad como relleno y luego, se colocan 0,40 m de material de base granular mejorada con cemento al 9%.

Para los carriles de mediana y alta velocidad, se fresan los primeros 0,40m de la estructura, compuesta principalmente por rodadura en asfalto y en algunas oportunidades por base granular. Un 30% del material fresado se deja para ser mezclado con material de base y ser estabilizado al mismo 9%.

Para la rehabilitación se cuenta con un tren de reciclaje compuesto por recicladora, dosificadora para lechada de cemento y cisternas para la adición de agua. Para la compactación inicial se utiliza un equipo compactador, la conformación de la estructura es a través de motoniveladora y la compactación final se hace con rodillos vibratorios. 

En este proyecto se hace pre-fisuración, para lo cual se usa un saltarín, acondicionado con una quilla de aproximadamente 0,25m. La prefisurarión se hace cada 3m en forma diagonal, luego que la máquina recicladora ha pasado. A diferencia de los procesos anteriormente descritos, el sistema tradicional de construcción que se usa en Colombia consiste de una pasada inicial de la recicladora para la disgregación del pavimento existente, la extensión del cemento se hace por sacos en forma manual, con una segunda pasada de la recicladora para la mezcla del material. Posteriormente, se inicia la extensión con motoniveladora y la compactación con rodillos vibratorios. 

Venezuela

De los 505 Km. que se reciclan actualmente en Venezuela, el espesor del material a reciclar varia entre 0.20 y 0.25m, el cual comprende capas asfálticas de diferentes tipos y en algunos casos base granular. Por su parte, la adición de cemento varía entre el 6 y el 8% en peso, con lo cual, se buscan resistencias mínimas que van desde 25 kg/cm2 hasta 45 kg/cm2.

La extensión del cemento sobre el pavimento flexible se hace a granel, utilizando un dosificador y en una sola pasada de la recicladora se hace la disgregación del pavimento y el mezclado del cemento y agua. Posteriormente entran los equipos de extensión (motoniveladora) y compactación (inicialmente con una “patecabra” para continuar con rodillos vibratorios). En algunos tramos se han adicionado fibras de polipropileno a la mezcla para el control de la fisuración por la retracción que se ha presentado.

Tomado de Construdata- Banco de Conocimiento- Reciclaje de pavimentos flexibles

VAST: Adoquines de material reciclado

Los adoquines VAST son de hecho adoquines hechos prácticamente en su totalidad de caucho y plástico reciclado (hasta 95%). Además de el hecho de ser reciclados cuentan con otras características especiales que los hacen deseables y muy competitivos, por ejemplo:

• Gran durabilidad
• Tiempo de instalación corto gracias a que van ubicados sobre una malla patentada
• Bajo peso por su materia prima
• Son 100% reciclables
• Aporta puntos LEED

Resumen

A continuación se presenta un cuadro resumen en el que se puede apreciar dificultades y ventajas de los ejemplos expuestos

Para mayor información consultar:

http://blog.is-arquitectura.es/2011/12/22/vast-adoquines-con-95-por-ciento-de-material-reciclado/

http://www.construdata.com/BancoConocimiento/R/reciclaje_de_pavimentos_flexibles/reciclaje_de_pavimentos_flexibles.asp

http://www.concretosreciclados.com.mx/es/productos.php

Producto y mercado

A quien va dirigido el producto?

Los adoquines son productos de uso común en vías de transito medio o bajo y en parqueaderos, además de caminos de circulación de peatones (su uso mas común) estéticamente brindan una muy buena apariencia y por su carácter modular no requieren rehabilitación masiva y no presentan mayores problemas constructivos o de mantenimiento.

El producto va dirigido a proyectos de carácter privado o público que requieran obras de parqueadero, vías interiores o peatonales

Porque lo comprarían?

El producto es de amplio uso comercial y el aprovechamiento de desechos le da una ventaja competitiva en el mercado básicamente por el auge en el consumo de productos de este tipo.

Este producto ayudará a reducir la huella ecológica de una construcción?

La reducción de la huella ambiental en este caso específico va de la mano con la reutilización de materiales de deshecho (aumento en el ciclo de vida del producto) en la producción de nuevos productos, esto significaría una reducción en la huella ecológica de cualquier construcción.

Escombros en el Valle de Aburrá

Escombros en el Valle de Aburrá

Los escombros (residuos de construcción y demolición), proceden en su mayoría de obras de construcción y demolición de edificaciones, de obras de reforma en viviendas y urbanizaciones y de obras públicas. Este tipo de residuo es muy común en ciudades en vía de desarrollo,  pues la constante llegada de foráneos implica tanto la construcción de nuevas viviendas como la ampliación y modificación de estructuras existentes.

Es importante que se  tenga en cuenta que no existen datos actualizados oficiales de la cantidad de escombros producidos en Medellín desde 2005 y también que los datos arrojados por los botaderos legales no es del todo representativa dado que un alto porcentaje de los residuos de la construcción van a parar a escombreras ilegales.

Explicado el anterior punto a continuación se presenta la proyección de generación de escombros desde el 2005 hasta el 2020, basado en indicadores del sector de la construcción como la construcción de viviendas nuevas y la producción de escombros medidos en m3 por m2 de construcción y remodelación.

Tomado de “Formulación del Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos Regional del Valle de Aburrá – PGIRSR.” AMVA-325-IN-PR &Universidad de Antioquia, 2006

Cabe resaltar que estos datos nos sirven para dimensionar la cantidad de desechos que se estima produzca la construcción en los años venideros y enmarcar el problema que se busca atacar con el presente proyecto.

Ahora bien, cuando hablamos de residuos de la construcción hablamos de un sinnúmero de materiales asociados a ésta, sin embargo para nuestro proyecto es importante saber que tipo de materiales y en que proporciones genera la industria constructiva, a continuación se presenta una tabla en la que se muestra porcentualmente una posible distribución de materias primas usadas en la construcción, que nos dará una idea de que tipo de residuos se pueden encontrar en el medio (tenga en cuenta que solo es una tabla ilustrativa pues no existen datos oficiales en el Valle de Aburrá)

A continuación se anexa adicionalmente una tabla donde se muestra porcentualmente la cantidad de residuos que llegan a un botadero legal en España (La información en la ciudad de Medellín no es de dominio público), estos datos si bien no son representativos al 100% si pueden ilustrar la distribución de materia prima (residuos de la construcción) con la que cuenta nuestro proyecto de reciclaje

Estado del arte tejas

ESTADO DEL ARTE

Algunas empresas a nivel mundial ya han incursionado en la fabricación de tejas a partir de materiales reciclados, a continuación se presenta la descripción de 3 proyectos destacados en esta área

TEJAS CON MATERIAL DE NEUMÁTICO RECICLADO

La empresa Euroshiled desarrolla tejas de neumático reciclado las cuales son: económicas, de un material ecológico y son extremadamente durables (garantía hasta de 50 años). Para su producción se corta el neumático en grandes trozos (la banda de rodadura), luego se pulen estos trozos y se recubren con polvo de aserrín o pizarra, por ultimo para dar la apariencia de teja, se calientan y se les da la forma deseada.

Estas tejas brindan grandes ventajas ya que no se agrietan ni se deforman, son resistentes a la intemperie y desgaste natural, gran durabilidad y si se desea cambiar el techo pueden volverse a reciclar. Como principal desventaja encontramos que el material se calienta fácilmente y puede generar altas temperaturas al interior de los hogares, sin embargo es un problema menor y manejable en comparación con las ventajas del producto

TEJAS TEJALAR

En Argentina la empresa RECYPACK  S.R.I. dedicada a reciclar materiales, está utilizando estos para la fabricación de tejas. Estas están fabricadas de un compuesto de celulosa, aluminio y polietileno a través de un proceso de termo formado y con agregados de pigmentos para darle el color y de anti UV.

Las ventajas que proporciona esta teja son las siguientes: elevada resistencia a la flexión, no absorbe húmeda, bajo coeficiente de trasmisión térmica, estabilidad ante las variaciones térmicas, es prácticamente irrompible y tienen bajo peso. La única desventaja de la producción de este tipo de teja es la cantidad de procesos previos que hay que hacerle a los materiales para poder generar el producto (varias etapas de selección del material)

TEJAS HECHAS A PARTIR DEL PLÁSTICO DE BOLSA.

La empresa TEJA ANTIGUA DE SANTA ANA, S.A. con sede en costa rica, produce tejas a partir de polietileno de baja densidad y minerales. Su principal fuente de materia prima es la industria bananera. Para su fabricación primero se debe seleccionar cuidadosamente la materia prima y esta se somete a un proceso químico para darle resistencia contra los rayos ultravioleta, luego se le agregan pigmentos para darle color y otros adictivos para mejorar las propiedades de esta, luego se funde para producir una pasta que luego se coloca en moldes para darle la forma indicada

Esta teja presenta varias ventajas: altamente resistente, termoacústica, libre de mantenimiento, no se agrieta, rompe, ni corroe, es liviana, impermeable y es 100% reciclable. Como principal desventaja se puede mencionar que los procesos químicos implícitos en el proceso de producción no son 100% limpios