elaboraciÓn de teja tipo s con compositos de matriz

ELABORACIÓN DE TEJA TIPO S CON COMPOSITOS DE MATRIZ CEMENTICIA

ADICIONADA CON CASCARILLA DE ARROZ EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO

JHONNY ESTEBAN BERNAL AGUILAR

BRAYAN ESNEIDER BRAUSIN RODRÍGUEZ

JOSÉ LUÍS GUTIÉRREZ RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

SEDE VILLAVICENCIO

2018

2

ELABORACIÓN DE TEJA TIPO S CON COMPOSITOS DE MATRIZ CEMENTICIA

ADICIONADA CON CASCARILLA DE ARROZ EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO

JHONNY ESTEBAN BERNAL AGUILAR ID: 350108

BRAYAN ESNEIDER BRAUSIN RODRÍGUEZ ID: 353225

JOSÉ LUÍS GUTIÉRREZ RODRÍGUEZ ID: 351858

Trabajo de Grado, Modalidad Análisis Sistemático de Literatura como requisito para optar

al título de Profesional en Ingeniería Civil.

Asesor Técnico y Metodológico

MSc. SAULO ANDRES OLARTE BURITICA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

SEDE VILLAVICENCIO

2018

3

AUTORIDADES ACADÉMICAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

Dra. MARITZA RONDON RANGEL

Rectora Nacional

Dr. HENRY EMIRO VERGARA BOBADILLA

Subdirector Administrativo sede Villavicencio

Ing. RAUL ALARCON BERMUDEZ

Decano de la facultad de Ingeniería Civil

Ing. NELSON EDUARDO GONZALES ROJAS

Coordinador de comité de investigación del

Programa de Ingeniería

4

Nota de aceptación

______________________________

______________________________

______________________________

______________________________

______________________________

______________________________

______________________________

__________________________

Firma del presidente de jurado.

__________________________

Firma del Jurado

__________________________

Firma del Jurado

Villavicencio, 2018.

5

Dedicatoria

A Dios primero que todo, que me ha dado la oportunidad de emprender este proyecto en mi

vida, ha sido mi mejor, fiel y buen amigo, como ÉL ninguno siempre ha estado ahí, aunque lo

empecé a conocer hace ya casi cuatro años, han sido los mejores tiempos de mi vida, Doy

gracias a Dios por escoger a mis Padres como mi familia, Omaira Aguilar, Gonzalo Bernal y mi

Padrastro José López que han sido un apoyo incondicional para poder alcanzar este logro, que

me dieron consejos útiles que ayudaron a superarme como persona y poder afrontar las

dificultades que se han presentado en este largo camino; a mi familia en general que con su

amor y confianza me ha dado las fuerzas para poder llegar a culminar esta meta. Les agradezco

por ser un ejemplo a seguir y todas las enseñanzas que me han dejado haciendo de mí una

persona insistente que logra todo lo que se propone y este proyecto es una muestra de ello.

Jhonny Esteban Bernal Aguilar

6

Éste logró y trabajo va dedicado primero a Dios que es el ingeniero de mi vida, quien ha sido

el gran diseñador y constructor de mi proyecto de vida y que con sus bendiciones ha hecho

posible que sea una realidad éste sueño y meta, quien me ha ayudado en cada paso y ha puesto

ángeles en mi camino para salir adelante ante toda adversidad. A mis padres, Nubia Rodríguez

González y Juan Carlos Gutiérrez Prieto quienes han sido mi gran apoyo, quienes con su

esfuerzo y dedicación me han ayudado de gran manera durante toda mi vida, han estado

presentes en todo momento y muy pendientes y prestos para ayudarme a salir adelante y poder

llegar hasta éste punto. A mis demás familiares, a los docentes, amigos, compañeros y todos los

que de alguna u otra manera tanto de forma directa como indirecta han puesto su granito de

arena y me han ayudado a forjar éste logro.

José Luis Gutiérrez Rodríguez

7

Este logro y trabajo cumplida va dedicado en primera medida a Dios que me permitió

llevar acabo cada actividad con la mayor de la disposición, pues él me ha guiado por el camino

correcto para poder cumplir con esta meta. A mis padres, María Irene Rodríguez Paniagua y

Edilson Brausin quienes fueron mi apoyo, me dieron el amor y los recursos necesarios para

poder cumplir con las expectativas, hacerlos sentir orgullosos de verme poder culminar esta

etapa de mi vida con éxito, ellos han hecho un gran esfuerzo para sacarme adelante y por eso

les dedico esta gran meta, también, A mis hermanos, Johnnatan Brausin Rodríguez (Mayor) y

Jhojan Arlex Brausin Rodríguez (Menor), quienes me ayudaron a tomar decisiones sobre los

caminos por los cuales debía guiarme en el transcurso del cumplimiento de la meta, en especial

a mi hermano mayor quien con su experiencia siempre estuvo pendiente de mí, me dio su total

apoyo y amor incondicional. A mi novia y su familia por estar en este gran proceso y apoyarme

en todo de manera incondicional, me dieron consejos que fueron vitales durante el cumplimiento

de esta meta, para finalizar a los docentes, laboratoristas y compañeros quienes de manera

indirecta han puesto su grano de arena para el cumplimiento de este gran proyecto.

Brayan Esneider Brausin Rodríguez

8

Agradecimientos

Le agradecemos a Dios por habernos acompañado y guiado a lo largo de nuestra carrera, a

nuestro tutor el Ingeniero Saulo Andrés Olarte Buritica por el tiempo, dedicación, apoyo y

conocimientos compartidos los cuales fueron de gran ayuda para la realización de nuestro

proyecto de grado, al Ingeniero Fredy Rene Leal por sus conocimientos compartidos, su gran

labor y preocupación de que los estudiantes sean bien formados.

Le agradecemos a nuestros maestros del programa de Ingeniería Civil quienes nos

acompañaron a lo largo de la carrera compartiendo sus conocimientos y apoyándonos

diariamente para ayudarnos a crecer no solo intelectualmente sino también como personas.

Agradecemos a los auxiliares y trabajadores del laboratorio de ingeniería civil de la

Universidad Cooperativa de Colombia-sede Villavicencio por su apoyo y siempre buena

atención para estar prestos a brindarnos una solución y ayuda en cada ocasión que necesitamos

realizar algún trabajo en los laboratorios.

Los autores.

9

Tabla de contenido

Pág.

Introducción........................................................................................................................... 20

Objetivos ............................................................................................................................... 21

1. Planteamiento del problema ........................................................................................... 22

2. Justificación .................................................................................................................... 24

3. Marco referencial ........................................................................................................... 25

3.1. Marco teórico .......................................................................................................... 25

Breve descripción: ......................................................................................................... 25

Proceso de producción................................................................................................... 26

Montaje de las Tejas ...................................................................................................... 33

“La cascarilla de arroz. .................................................................................................. 36

“Breve reseña del cultivo del arroz ............................................................................... 41

“Alternativas de aprovechamiento ................................................................................ 45

“Briquetas de Cascarilla de Arroz ................................................................................. 47

Alternativas de aprovechamiento de la cascarilla de Arroz en Colombia. .................... 48

“Mejora las propiedades mecánicas de durabilidad y compresión del cemento a partir

de la mezcla con cascarilla de arroz. ..................................................................................... 50

“Aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia ............................................ 52

“Diseño de mezclas para tejas de mortero con CCA y CV ........................................... 53

10

“Diseño mezcla de mortero aligerado con cascarilla de arroz (Sección Experimental) 57

¿Cuáles son las tejas de asbesto? ................................................................................... 60

“Proyecto de ley para prohibir el asbesto en Colombia en riesgo por lobby de

Ascolfibras en el senado ....................................................................................................... 63

3.2. Marco conceptual .................................................................................................... 65

“Cascarilla de arroz ....................................................................................................... 65

3.3. Marco legal ............................................................................................................. 67

4. Metodología ................................................................................................................... 72

4.1. Estudios Preliminares.............................................................................................. 73

4.2. Selección y preparación de los materiales .............................................................. 74

4.3. Caracterización y preparación de materiales .......................................................... 91

4.4. Análisis de resultados e informe final ................................................................... 116

5. Resultados .................................................................................................................... 117

1.1 Determinación del estado de la cascarilla para el uso de los ensayos de resistencia. 117

5.1. Calculo de material para el 0% de cascarilla ........................................................ 119

5.2. Calculo del material para el 1% de cascarilla ....................................................... 120


5.4. Calculo del material al 3% de cascarilla ............................................................... 122



11

5.7. Calculo del material al 6% de cascarilla ............................................................... 125


1.10 Calculo del material al 8% de cascarilla ................................................................. 127

1.11 Calculo del material al 9% de cascarilla ................................................................. 128

1.12 Calculo del material al 10% de cascarilla ............................................................... 129

1.13 Cantidades de material total .................................................................................... 130

1.14 Falla al 0% de cascarilla .......................................................................................... 130


1.16 Falla al 2% de cascarilla ......................................................................................... 134








1.24 Falla al 10% de cascarilla ........................................................................................ 147

1.25 Comportamiento general de las fallas ..................................................................... 149

1.26 Calculo de los materiales con el 2% de cascarilla para la realización de las tejas .. 151

1.27 Calculo de los materiales con el 4% de cascarilla para la realización de las tejas . 152

12

6. Análisis de resultados ................................................................................................... 153

6.1 Uso de cascarilla ........................................................................................................ 153

6.1. Datos finales de resistencia ................................................................................... 153

6.2. Porcentaje utilizado para elaboración de tejas ...................................................... 154

7. Conclusiones ................................................................................................................ 155

8. Recomendaciones ......................................................................................................... 156

9. Referencias ................................................................................................................... 157

Anexos ................................................................................................................................. 159

13

Lista de Tablas

Tabla 1: “Tejas de Micro concreto TMC (Mortero vibrado) características ......................... 25

Tabla 2. Mezclas ternarias evaluadas en Valencia ................................................................ 56

Tabla 3. Dosificación mezclas Valencia ............................................................................... 56

Tabla 4: Dosificación de 3 cilindros con 5% de adición de cascarilla de arroz .................. 107

Tabla 5: 5% cascarilla pura - 14 días curado ....................................................................... 117

Tabla 6: 5% cascarilla limpia - 14 días curado ................................................................... 117

Tabla 7: Material para el 0% cascarilla ............................................................................... 119



Tabla 10: Material para el 3% cascarilla ............................................................................. 122

Tabla 11: Material al 4% de cascarilla ................................................................................ 123

Tabla 12: Material para el 5% de cascarilla ........................................................................ 124





Tabla 17: Material al 10% cascarilla ................................................................................... 129

Tabla 18: Cantidad total ...................................................................................................... 130

Tabla 19: 0% - 7 días curado ............................................................................................... 130

Tabla 20: 0% - 14 días curado ............................................................................................. 131











14









Tabla 39: 6% - -28 días curado ........................................................................................... 141











Tabla 50: 10% - 14 días curado ........................................................................................... 147

Tabla 51: 10% - 28 días curado ........................................................................................... 148

Tabla 52: Materiales 2 tejas al 2% ...................................................................................... 151

Tabla 53: Materiales para 2 tejas al 4% .............................................................................. 152

15

Lista de ilustraciones

Ilustración 1. Lamina plástica sobre mesa vibradora ............................................................ 27

Ilustración 2. Fijación de marco a la mesa ............................................................................ 27

Ilustración 3. Mortero sobre la lámina .................................................................................. 28

Ilustración 4. Mortero bajo vibración .................................................................................... 28

Ilustración 5. Cajuela del tacón de fijación ........................................................................... 29

Ilustración 6. Lamina de mortero trasladada al molde .......................................................... 29

Ilustración 7. Curado de tejas ................................................................................................ 30

Ilustración 8. Almacenamiento de tejas ............................................................................... 32

Ilustración 9. Instalación de tejas .......................................................................................... 32

Ilustración 10. Colocación de la lámina plástica y vertido de mortero sobre la mesa .......... 34

Ilustración 11. Alistado del mortero sobre mesa vibradora................................................... 35

Ilustración 12. Deslizado de lámina plástica con mortero sobre el molde ............................ 35

Ilustración 13. Desmoldado y curado de las tejas ................................................................. 35

Ilustración 14. Capas de la cascarilla de arroz ...................................................................... 37

Ilustración 15. Sección de cascarilla ..................................................................................... 38

Ilustración 16. Ceniza de cascarilla de arroz CCA ................................................................ 40

Ilustración 17. Combustible alternativo. Cascarilla de arroz luego del proceso de

Briqueteado (Assureria, 2004). ..................................................................................................... 48

Ilustración 18. Aspecto de las briquetas ................................................................................ 49

Ilustración 19. Tipo de teja fabricada .................................................................................... 55

Ilustración 20. Cascarilla de arroz, pura y molida. ................................................................ 58

Ilustración 21. Teja de Asbesto cemento............................................................................... 60

Ilustración 22. Ana Cecilia Niño Robles. .............................................................................. 63

Ilustración 23: Cascarilla de arroz ......................................................................................... 75

Ilustración 24: Arena de peña ................................................................................................ 75

Ilustración 25: Cemento argos ............................................................................................... 76

Ilustración 26: Agua .............................................................................................................. 76

Ilustración 27: Agua destilada ............................................................................................... 77

Ilustración 28: Soda cáustica ................................................................................................. 77

Ilustración 29: Teja tipo S ..................................................................................................... 78

16

Ilustración 30: Esquema molde en AutoCAD ....................................................................... 78

Ilustración 31: Molde de hierro ............................................................................................. 79

Ilustración 32: ACPM ........................................................................................................... 79

Ilustración 33: Herramienta (Lupa) ....................................................................................... 80

Ilustración 34: Herramientas (Brocha) .................................................................................. 80

Ilustración 35: Herramienta (Cucharón)................................................................................ 81

Ilustración 36: Herramienta (Espátula) ................................................................................. 81

Ilustración 37: Herramienta (Palustre) .................................................................................. 82

Ilustración 38: Herramienta (Pala) ........................................................................................ 82

Ilustración 39: Herramienta (bandeja) ................................................................................... 82

Ilustración 40: Herramienta (taza) ......................................................................................... 83

Ilustración 41: Herramienta (Vaso de precipitado) ............................................................... 83

Ilustración 42: Herramienta (Probeta) ................................................................................... 84

Ilustración 43: Herramienta (Pipeta) ..................................................................................... 84

Ilustración 44: Herramienta (juego de tamices) .................................................................... 85

Ilustración 45: Herramienta (moldes cilíndricos) .................................................................. 86

Ilustración 46: Herramienta (barra apisonadora) ................................................................... 86

Ilustración 47: Herramienta (pie de rey) ............................................................................... 87

Ilustración 48: Herramienta (Flexómetro) ............................................................................. 87

Ilustración 49: Equipo (balanza) ........................................................................................... 88

Ilustración 50: Equipo (Horno) ............................................................................................. 88

Ilustración 51: Equipo (licuadora) ......................................................................................... 89

Ilustración 52: Equipo (mesa de vibrado) ............................................................................. 90

Ilustración 53: Equipo (Máquina de ensayo a compresión) .................................................. 91

Ilustración 54: Análisis de la arena de peña .......................................................................... 92

Ilustración 55: Proceso de secado en horno .......................................................................... 93

Ilustración 56: Proceso de tamizado ...................................................................................... 93

Ilustración 57: Examen visual ............................................................................................... 94

Ilustración 58: Examen manual ............................................................................................. 95

Ilustración 59: Elementos identificados como nocivos. ........................................................ 95

Ilustración 60: Proceso de granulometría de la cascarilla de arroz. ...................................... 96

17

Ilustración 61: Material retenido en el tamiz N° 4 ................................................................ 97

Ilustración 62: Material retenido en el tamiz N° 8 ................................................................ 97

Ilustración 63: Material retenido en el tamiz N° 16 .............................................................. 98



Ilustración 66: Material retenido en el tamiz N° 100 ............................................................ 99

Ilustración 67: Tratamiento de la Cascarilla de arroz por tamizado .................................... 100

Ilustración 68: Preparación de la soda cáustica al 5% ......................................................... 102

Ilustración 69: Tratamiento químico de la cascarilla de arroz ............................................ 102

Ilustración 70: Extracción de la cascarilla de arroz después del lavado ............................. 103

Ilustración 71: Proceso de triturado y desgaste en la licuadora .......................................... 104

Ilustración 72: Proceso de secado en horno de la cascarilla de arroz .................................. 104

Ilustración 73: Cascarilla de arroz antes del tratamiento químico ...................................... 105

Ilustración 74: Cascarilla de arroz después del tratamiento químico .................................. 105

Ilustración 75: Homogenización de las partículas solidas................................................... 107

Ilustración 76: Proceso de elaboración primeros cilindros ................................................. 108

Ilustración 77: Proceso de fraguado .................................................................................... 108

Ilustración 78: Proceso de curado ....................................................................................... 109

Ilustración 79: Primeros Especímenes elaborados .............................................................. 109

Ilustración 80: Ensayo de resistencia a compresión ............................................................ 110

Ilustración 81: Falla típica de los especímenes ................................................................... 110

Ilustración 82: Proporciones con adición de 2% de cascarilla de arroz .............................. 112

Ilustración 83: Proporciones con adición de 4% de cascarilla de arroz .............................. 112

Ilustración 84: Proceso de desencofrado de los especímenes ............................................. 113

Ilustración 85: Montaje sobre la mesa de vibrado ............................................................... 114

Ilustración 86: Vertimiento de la mezcla en el molde ......................................................... 114

Ilustración 87: Proceso de vibrado de la mezcla de mortero ............................................... 114

Ilustración 88: Ubicación en el molde tipo teja S ............................................................... 115

Ilustración 89: Ubicación en el molde tipo teja ondulada ................................................... 115

Ilustración 90: Tejas tipo S con porcentajes de 2% y 4% de adición de cascarilla de arroz 116

Ilustración 91: Teja tipo ondulada ....................................................................................... 116

18

Ilustración 92: XIV Encuentro Regional de Semilleros de Investigación REDCOLSI ...... 159

Ilustración 93: Presentación del proyecto en la Universidad Cooperativa de Colombia sede

Villavicencio ............................................................................................................................... 159

Ilustración 94: XX Encuentro Nacional y XIV Internacional de Semilleros de Investigación

..................................................................................................................................................... 160

19

Lista de Gráficas

Grafica 2: Resistencia del mortero 0% ................................................................................ 132



Grafica 5: Resistencia del mortero al 3% ............................................................................ 137





Grafica 10: Resistencia del mortero al 8% .......................................................................... 145

Grafica 11: Resistencia del mortero al 9% .......................................................................... 147

Grafica 12: Resistencia del mortero al 10% ........................................................................ 148

Grafica 13: Comportamiento general .................................................................................. 149

Grafica 14: Comportamiento 28 días .................................................................................. 150

20

Introducción

En los últimos años se ha despertado un gran interés en llevar a cabo investigaciones por

medio de las cuales se busque brindarle una utilidad a materiales que son segregados de la

producción de otros elementos, sobre todo en el sector agrícola, donde se generan toneladas de

materiales que son considerados como desechos, como es el caso de la cascarilla generada de la

producción de arroz. Esto se debe a la incrementada cantidad de cascarilla de arroz que se está

generando en la producción de dicho grano, produciéndose solo en Colombia alrededor 700.000

toneladas anuales (Alternativas integrales de Energía Renovable, 2009), que son consideradas

como toneladas y toneladas de desechos, y que en su gran mayoría terminan ocupando grandes

espacios al aire libre, quemada o en pocos casos como insumo para el abono de las plantas.

Sumado a ello, se ha presentado en los últimos años una problemática causada debido al uso

indiscriminado del asbesto, un tipo de fibra natural que junto a una mezcla de cemento forman

las tan conocidas tejas de asbesto-cemento, que según estudios se ha descubierto es perjudicial

para la salud de los que entran en contacto directa o indirectamente con sus componentes, como

los realizados por la American Cancer Society, provocando enfermedades graves como la

asbestosis y el cáncer de pulmón.

Considerando lo anterior, se pretendió usar la cascarilla de arroz procedente de la región del

Meta como material alternativo para la fabricación de tejas, tomando como base la mezcla de un

mortero convencional, para sustituir un porcentaje de arena de peña usada normalmente para su

elaboración por un porcentaje de cascarilla arroz. Todo con el fin de conseguir un diseño de

mezcla y dosificación de materiales que sea el más económico y ambientalmente viable, y que

además cumpla con las especificaciones de resistencia esperadas.

21

Objetivos

Objetivo General

Elaboración de teja tipo S con compósitos de matriz cementicia adicionada con cascarilla de

arroz en la ciudad de Villavicencio.

Objetivos Específicos

Realizar una búsqueda del estado del arte relacionado con el uso de cascarilla de arroz en el

mortero y en la construcción de cubiertas.

Evaluar el tratamiento con soda cáustica como posible tratamiento de fibra natural para la

cascarilla de arroz.

Determinar el comportamiento mecánico de las mezclas de mortero con compósitos de matriz

cementicia adicionada con cascarilla de arroz.

22

1. Planteamiento del problema

Las tejas son piezas muy utilizadas para la construcción de cubiertas de diversas estructuras,

como edificios y viviendas, por lo cual su demanda es muy alta y su fabricación debe ser en

masa. Las hay fabricadas de varios tipos de materiales como fibrocemento, arcilla, concreto,

asfalto, madera, acero, entre otros; nosotros vamos a manejar como molde una teja a base de

arcilla, conocida como tipo S, además de las tipo Eternit, que son de las más comunes en el

mercado. Todas estas alternativas han surgido por la necesidad de cambiar un tipo de teja que se

ha producido en masa en las últimas décadas a base de un material que se ha descubierto, según

estudios, es muy nocivo para la salud de quienes lo manipulan o entran en contacto de forma

directa o indirecta; como lo es el asbesto-cemento, una mezcla de cemento Portland con un 10%

a 20% de fibras de asbesto, que da como resultado un producto con muy buenas propiedades

como resistencia mecánica, incombustibilidad, fácil colocación y relativo bajo precio, pero que

se ve afectada por factores como cambios de temperatura y humedad, gases, vapores alcalinos,

ácidos, entre otros, que provocan que las fibras sean liberadas y trasportadas por la lluvia y

vientos suaves hacía el sistema respiratorio, pudiendo ocasionar según estudios como los

desarrollados por la American Cancer Society enfermedades muy graves como la asbestosis, la

Mesotelioma y el cáncer de pulmón. Dichas enfermedades se encuentran consideradas dentro

de la tabla de enfermedades laborales expedida por medio del decreto 1477 de 2014.

Debido a ello, se ha identificado la urgente necesidad de detener la producción de asbesto-

cemento, expidiéndose así el proyecto de ley 97 de 2015 del senado por el cual se prohíbe la

producción, comercialización, exportación, importación y distribución de cualquier variedad de

asbesto en Colombia, surgiendo así la necesidad de buscar el uso de materiales alternativos para

la fabricación de cubiertas, siendo el objeto de éste proyecto el de promover el uso de la

23

cascarilla de arroz como material alternativo para la fabricación de tejas, al reemplazar un

porcentaje de arena por un porcentaje de dicho material, el cual iremos concluyendo con el

avance de la investigación.

Sumado a dicha problemática, tenemos la abundante producción de cascarilla de arroz en el

país, siendo así que se están produciendo alrededor de 700.000 toneladas anuales de las cuáles

solo se están reutilizando un 3,5% aproximadamente (Alternativas Integrales de Energía

Renovable, 2009), siendo destinada la restante para ser almacenada en grandes extensiones de

tierra, ocupando espacios que podrían ser utilizados para otros fines; o para ser quemada,

produciéndose durante el proceso gases contaminantes como el dióxido de carbono (CO2).

Conforme a lo anterior, se puede evidenciar la urgente necesidad de brindar alternativas de

uso a la cascarilla de arroz proveniente de la actividad agrícola en otros campos como la

construcción, siendo usada en la presente investigación como material alternativo para el diseño

de mezclas de mortero. Además, se identifica la necesidad de buscar modelos alternativos de

cubiertas que sirvan como alternativa para reemplazar las elaboradas con tejas de asbesto-

cemento comercializadas en la actualidad, lo cual nos lleva a elaborar tejas con la mezcla de

mortero adicionada con cascarilla de arroz, como una posible alternativa al uso de dichas

cubiertas.

24

2. Justificación

La región del Meta en el sector agrícola ha tenido un gran papel como productor de diversos

tipos de granos, como es el caso del arroz, llegando a producir anualmente 550.166 toneladas

(Mora, 2005). Sumado a ello, se presenta la producción de subproductos, (Prada y Cortés, 2010)

afirman “la cascarilla de arroz es uno de los desechos más importantes de la producción de arroz,

(…), la cantidad de cascarilla que se genera, año tras año en la región, puede superar las 100.000

ton/año”. Siendo un producto de abundancia en la región y de fácil acceso, que se puede

conseguir a un bajo costo, de aproximadamente $1.500 el bulto de 12 kg.

La cascarilla de arroz ha despertado el interés tanto de investigadores como organismos

internacionales, debido al potencial de uso que tiene para diferentes actividades.

Según la industria; para cama en las avícolas, pesebreras, para flores, alimentos concentrados

para animales y productores de compostaje principalmente. Otro uso que está auge y es

nuestro proyecto central es el reemplazo de esta Biomasa por combustibles fósiles como el

carbón, petróleo y el gas. (Alternativas integrales de energía renovable, 2009).

Motivando el desarrollo de diferentes proyectos con el fin de reutilizar el grano en otros

campos de la vida diaria, siendo el campo de la construcción uno de ellos.

Por medio de estudios se ha determinado la posibilidad de obtener dióxido de silicio de la

cascarilla de arroz como agregado para el cemento, sirviendo para mejorar sus características

mecánicas, conclusión que se ha podido determinar por medio de investigaciones de

especialistas, que han determinado el enorme potencial que tiene dicho material como material

alternativo para el campo de la construcción (Páez y Ahumada, 2006). Siendo rico en silicatos y

reaccionando positivamente con la mezcla del mortero, ayudando a incrementar su resistencia.

25

3. Marco referencial

3.1.Marco teórico

Tabla 1: “Tejas de Micro concreto TMC (Mortero vibrado) características

Propiedades especiales Producción con materiales parcialmente locales

Aspectos económicos Bajo costo y excelente relación calidad-precio

Estabilidad Buena, si se fabrican y montan bien

Habilidades requerida Baja especialización aunque ejecución cuidadosa

Equipamiento requerido Mesa vibradora y moldes

Resistencia a terremotos Satisfactoria

Resistencia a huracanes Satisfactoria

Resistencia a la lluvia Buena

Resistencia a los insectos Buena

Adaptabilidad ambiental Útil en cualquier clima. Buen comportamiento acústico y

térmico

Estado de desarrollo Tecnología desarrollada en proceso de difusión internacional

Breve descripción:

• Sustituyeron a las tejas tipo pantile fabricadas con fibras naturales y mortero virado,

demostrando ser más duraderas y económicas.

• Sustituyen con ventajas, en términos ecológicos, a las láminas metálicas y de asbesto

cemento, así como a las tejas de arcilla cocida, dado su muy bajo consumo energético.

• Se producen tejas tipo pantile (de doble onda o de canalón) y romana. Las dimensiones son

de 50 x 25 cms y los espesores entre 6 y 10 mm. Para los caballetes se producen tejas especiales.

26

• Para su producción se requiere de una pequeña mesa vibratoria manual o movida por

electricidad y moldes preferentemente de producción industrial.

• Consumen entre 6 y 8 kg. de cemento por metro cuadrado, alrededor de la mitad de lo que

las láminas de asbesto cemento.

• Resisten bien el almacenaje y el transporte.

• Admiten imprecisiones menores en la estructura de soporte y para resistir vientos de

consideración deben estar bien fijadas a esta.

• Las tejas son además inoxidables, incombustibles, de gran durabilidad y buena apariencia.

Proceso de producción

Materiales necesarios

• Cemento: Se utiliza cemento portland ordinario tipos P250 ó P350, con una proporción de

cemento por 2,5 a 3,0 de arena y una relación agua/cemento de 0,45 a 0,50. Cada teja utiliza

entre 0,6 y 1,0 kg. de cemento, en dependencia de su espesor y tipo.

• Arena: Preferentemente con partículas angulares y una buena distribución de granos, (entre

0.06 y 4 mm), libre de arcilla y limo. Cada teja utiliza entre 1.2 y 1.8 kg. de arena.

• Agua: Debe usarse limpia, preferentemente potable Es muy importante garantizar su

correcta dosificación para obtener buena resistencia en las tejas.

• Aditivos: Pueden utilizarse impermeabilizantes si las arenas no tienen buena granulometría

y colorantes si se desea obtener otra apariencia.

• Alambre: Para la fijación de las tejas al soporte, si se adopta este método. Se necesitan por

teja 10 cm de un alambre de 1.4 mm.

27

Equipamiento necesario

• Mesa vibratoria: Está formada por una superficie que vibra y marcos articulados a esta,

intercambiables para producir diferentes tipos y espesores de tejas. El dispositivo vibratorio

puede ser movido manualmente o alimentado por corriente alterna o por medio de una batería de

automóvil.

1. Coloque la lámina plástica sobre la mesa vibradora

Ilustración 1. Lamina plástica sobre mesa vibradora

Fuente: (Stulz, Roland & Mukerji, Kiran, 1993)

2. Fije el marco a la mesa

Ilustración 2. Fijación de marco a la mesa


28

3. Coloque el mortero sobre la lámina

Ilustración 3. Mortero sobre la lámina


4. Distribuya y alise el mortero bajo vibración

Ilustración 4. Mortero bajo vibración


29

5. Rellene la cajuela del tacón de fijación e inserte el lazo de alambre

Ilustración 5. Cajuela del tacón de fijación


6. Traslade la lámina con mortero fresco al molde y coloque este en la estiba

Ilustración 6. Lamina de mortero trasladada al molde


30

7. Cure las tejas en cualquier depósito con agua.

Ilustración 7. Curado de tejas


• Moldes de conformación: En ellos se termina el proceso de dar forma a la teja. De la

calidad de los moldes depende la de las tejas, tanto en términos de superficie como de precisión y

similitud entre ellas, lo que repercute posteriormente en la precisión y uniformidad del montaje

del techo y en su apariencia Se recomiendan los producidos industrialmente en plástico resistente

al impacto, ligeros, acumulables, con marcas para la correcta ubicación de la lámina fresca en el

molde, reforzados con marcos de madera para garantizar su durabilidad, y lograr al acumularlos

unos sobre otros, una cámara hermética de curado que garantiza la calidad inicial del mortero.

Cada molde permite producir una teja cada 16 horas como mínimo, aunque se utilizan

generalmente cada 24 horas.

• Láminas de plástico: Sirven para la conformación inicial y vibrado de la lámina de mortero

fresco y facilitar su traslado de la mesa vibratoria al molde. Se utilizan de igual modo que los

moldes. Deben tener un espesor de 24 micras y ser traslúcidos para que cumplan bien su función.

31

• Equipamiento complementario: Dispositivos para control de calidad, cuyas versiones más

elementales pueden construirse en el taller y un set profesional para ensayos de flexión e

impacto.

Fabricación y curado

• Se coloca la lámina plástica de interface sobre la mesa vibratoria

• Se baja el marco articulado y se fija a la mesa

• Se coloca la cantidad necesaria de mortero utilizando de ser posible una cuchara

dosificadora, (Se suministra con los equipos profesionales)

• Se distribuye, compacta y alisa el mortero con ayuda de una plana y de la vibración de la

mesa por espacio de 30 seg. aproximadamente

• Se rellena, sin vibración, el suplemento para el tacón, se coloca en el mismo el lazo de

alambre y se vibra posteriormente un par de segundos.

• Se abren los cierres de fijación del marco a la mesa y se levanta este

• Se coloca el molde en los soportes correspondientes de la mesa

• Se tira horizontal y suavemente de la lámina por sus extremos delanteros manteniendo

estirado el correspondiente borde y se coloca en el molde en la posición adecuada

• Se coloca el molde sobre el utilizado anteriormente

• Se desmolda a las 16-24 horas, mediante un dispositivo, (que se suministra con los equipos

profesionales), que facilita retirar la lámina plástica.

• Se verifica, con el mencionado dispositivo, la forma de la teja y se eliminan rebabas que

puedan haber quedado alrededor del borde

32

• Se procede al curado de la teja sumergiéndola en un tanque con agua por espacio de siete

días o manteniéndola en una cámara de curado al vapor por espacio de cuatro días

• Posteriormente se almacenan a la sombra por dos semanas, luego de las cuales están aptas

para el uso.

Ilustración 8. Almacenamiento de tejas


Ilustración 9. Instalación de tejas


33

Las tejas de caballete se fabrican con el mismo procedimiento, pero se utiliza otro marco y

un molde artesanal, de madera, dada la poca cantidad de estas tejas a fabricar, con el ángulo

correspondiente al del techo a construir. El lazo de alambre se coloca después que el mortero está

colocado en el molde.

Montaje de las Tejas

Las tejas TMC se colocan sobre correas de madera, acero u hormigón armado, del mismo

modo que las tejas cerámicas, pero espaciadas a 40 cms excepto las dos primeras que se espacian

a 33 cm. La forma de fijación depende del material del soporte. En el caso de ocurrencia de

fuertes vientos todas las tejas de borde llevan doble fijación. La pendiente del techo debe ser

como mínimo del 40 %.” (Stulz, Roland & Mukerji, Kiran, 1993)

Según lo anterior en el catálogo para materiales de construcción apropiados, elaborado por

en ejemplos de materiales para cubierta, nos da a conocer las características, una breve

descripción, proceso de producción y demás de las tejas de micro concreto.

“Preparación de tejas

Para la fabricación de las tejas se utilizó la misma mezcla de mortero de cemento utilizado

en las probetas prismáticas. La dimensión nominal de la teja es de 25x50 cm con 10 cm de

espesor y su dimensión efectiva es de 20x40 cm. El procedimiento experimental es el siguiente:

1. Se coloca la lámina plástica sobre la mesa vibratoria.

2. Se baja el marco y se fija la mesa.

3. Se coloca la cantidad necesaria de mortero para producir la teja (se utiliza una cuchara

dosificadora).

34

4. Se distribuye, compacta y alisa el mortero con la ayuda de la vibración (durante un

minuto) de la mesa y del palustre.

5. Se abren los cierres de fijación del marco y se levanta.

6. El mortero fresco es retirado de la mesa por medio de la lámina plástica y posteriormente

colocado sobre el molde. Estos moldes están diseñados de tal forma que puedan colocarse unos

sobre otros conteniendo a la teja en su interior con la doble función de facilitar su

almacenamiento y crear una cámara entre ellas evitando una excesiva evaporación de agua. Con

la teja colocada sobre el molde, y situados unos sobre otros se cubre la última con un nuevo

molde y se trasladan a la cámara húmeda, donde permanecerán

durante 24 horas.

7. Luego, se desmolda a las 24 horas.

8. Se verifica la forma de la teja y además se eliminan las rebabas que hayan quedado en los

bordes.

9. Se procede al cura de la teja, sumergiéndola en un tanque con agua durante todo el tiempo

de curado previsto hasta el momento del ensayo.

Ilustración 10. Colocación de la lámina plástica y vertido de mortero sobre la mesa

Fuente: (Méndez Mutschler, 2009, pág. 84)

35

Ilustración 11. Alistado del mortero sobre mesa vibradora


Ilustración 12. Deslizado de lámina plástica con mortero sobre el molde


Ilustración 13. Desmoldado y curado de las tejas


36

Según lo anterior el Diseño de tejas prefabricadas de bajo coste que incorporan residuos

industriales de carácter puzolánico para uso en países en vías de desarrollo. aplicación al caso de

Cali (Colombia) en la sección de preparación de tejas nos explica los pasos a seguir para elaborar

una teja de mortero.

“La cascarilla de arroz.

Generalidades

Es bien sabido que el arroz constituye uno de los pilares de la alimentación mundial, siendo

el segundo alimento más consumido en el mundo, después del trigo y constituyendo la base de la

alimentación en Asia y América Latina. Esto implica una producción que satisfaga estas

necesidades, y por tanto un área cosechada que permita alcanzar esta producción.

Según datos de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la

Alimentación) el área cosechada en el mundo durante el año 2007 alcanzaba los 157 millones de

hectáreas, de los cuales casi 5 millones de hectáreas se sembraron en América del Sur. Si

hablamos de producción también a lo largo del año 2007, se estima el cultivo mundial de arroz

en alrededor de 650 millones de toneladas, y 21,5 millones de toneladas en América del Sur.

Esta producción supone una gran cantidad de subproductos derivados de su procesado para

extraer el fruto, que precisan también ser tratados para evitar que supongan un problema

económico y medioambiental.

La quinta parte del peso de la cosecha del cereal seco está constituida por la cáscara del

arroz, que constituye en residuo agrícola. La utilización de este residuo producido en la industria

arrocera es difícil debido a su carácter abrasivo, pobre valor nutritivo como pienso (la cascarilla

del arroz, compuesta fundamentalmente por fibras, celulosa, y minerales, tiene una utilización

restringida en el campo de la elaboración de alimentos concentrados para animales, debido a su

37

alto contenido de sílice-SiO2- elemento que disminuye notablemente su digestibilidad), gran

resistencia a la degradación, muy baja densidad aparente y su alto contenido en ceniza.

Este desecho ha sido utilizado como fuente de silicio para la obtención de silicatos de calcio,

ya que éstos se usan en la fabricación de ladrillos de cal y arena, en la industria del cemento,

como material de relleno, en las industrias de pinturas y plásticos y en la fabricación de

porcelanas dieléctricas, entre otros. Pero la cáscara de arroz sigue siendo uno de los mayores

residuos del mundo, cuya utilización es necesaria, ya que, si toda la cáscara producida en un año

en el mundo se almacenara, se necesitarían 500 millones de m³ de

espacio. Así pues, este residuo presenta un serio problema de almacenamiento, utilización y

contaminación del medio ambiente, siendo su empleo como combustible, la forma más simple y

económica de disminuir la cantidad y volumen de este residuo agrícola.

Ilustración 14. Capas de la cascarilla de arroz


Al igual que multitud de vegetales, la planta de arroz contiene sílice en su interior. Esta

sílice desempeña principalmente funciones estructurales y aumenta su resistencia. En la mayoría

de las plantas es tomada de la tierra como componente inerte, para pasar a situarse en

38

determinadas zonas, e incluso participar en su metabolismo, y en la formación de compuestos

orgánicos. Normalmente se encuentra concentrada en los tallos, para reforzarlos y endurecerlos.

Dependiendo de la parte de la planta que estemos considerando, el contenido en sílice es

distinto, variando entre un 2,63% y un 13,3%, presentándose los mayores porcentajes en la

cascarilla.

Si se observa al microscopio la cascarilla puede apreciarse la distribución de la sílice en sus

diferentes zonas. Para esta observación es necesario seccionar la cascarilla y embeberla en una

matriz de resina.

Ilustración 15. Sección de cascarilla


El contraste entre las zonas claras y oscuras que muestran las imágenes es debido a la

diferente absorción atómica que presentan la sílice y los componentes orgánicos. La

concentración de sílice es, por tanto, muy alta en la cara externa, un poco más baja en la interna,

y prácticamente nula en la zona interior.

Ceniza de cascarilla de arroz (CCA). Durante el proceso de combustión de la cáscara de

arroz, con el fin de eliminar compuestos orgánicos, se obtiene una gran cantidad de ceniza (entre

el 13% y el 29% del peso inicial) con un elevado contenido de sílice, entre el 87% y el 97%.

39

Su aplicación en la industria del cemento se debe a que esta ceniza está compuesta por una

sílice de alta reactividad, y un tamaño de partícula muy fino. Dado el pequeño tamaño de

partícula y la alta reactividad de la sílice, la ceniza obtenida de la calcinación de la cascarilla se

usa en la industria del cemento y como fuente para la preparación de compuestos de silicio,

como carburo de silicio, nitruro de silicio, silanoles y zeolitas.

Al igual que se ha estudiado la incorporación del cemento de puzolanas, tales como el humo

de sílice, ceniza volante y escorias de alto horno, a finales de los años 70 se comenzó a estudiar

la posible aplicación de la ceniza de cáscara de arroz como adición del hormigón.

En las investigaciones desarrolladas hasta el momento se han obtenido resultados muy

positivos. En un futuro próximo, la ceniza de cáscara de arroz será uno de los más importantes

subproductos usados en la ingeniería Civil, debido a sus altas prestaciones como material

puzolánico.

Puzolanidad y reactividad

El origen de la actividad puzolánico de la cascarilla de arroz está

precisamente en su composición mineral que, como hemos visto anteriormente, es rica en

sílice.

Hay que tener muy en cuenta que el proceso de quemado y posterior enfriamiento influirá

de forma determinante en las características de la ceniza obtenida, es decir, las variaciones en las

condiciones de incineración van a dar como resultados cenizos totalmente distintas. Por ejemplo,

si la temperatura resulta muy baja no se consumiría por completo la parte orgánica de la

cascarilla; si, por el contrario, resulta excesiva se corre el riesgo de que la sílice sufra un proceso

de cristalización; ambas condiciones supondrían una disminución de la reactividad, pudiendo

40

incluso llegar a convertirla en totalmente inerte. Varias investigaciones precedentes señalan que

las condiciones idóneas se presentan con un quemado entre 500 y 700º C.

Algunas van más allá indicando los valores exactos de temperatura, tiempo y método de

enfriamiento, demostrando que la ceniza con mejores características se obtiene con un quemado

a 500 ºC durante 12 horas, seguido de un enfriamiento rápido (el enfriamiento puede hacerse

dentro del horno, considerado enfriamiento lento, o extrayendo la ceniza inmediatamente al

exterior, lo que sería el enfriamiento rápido). Evidentemente, estos valores corresponden al tipo

de cascarilla con el que se ensayó. Debido a la gran variedad de cascarillas existentes no resulta

adecuada establecer estos resultados como únicos, pero sí nos pueden dar una idea de los

márgenes en que deberíamos movernos.

En la siguiente figura se observa la micrografía por SEM de una ceniza de cascarilla de

arroz. Se aprecian claramente las distintas fases, resaltando la parte cristalina con algunas

partículas de cuarzo, y la parte amorfa, correspondiente a la sílice.

Ilustración 16. Ceniza de cascarilla de arroz CCA


La presencia de cuarzo (fase cristalina) se podría explicar de dos formas. Una es que la

cascarilla se encontrara contaminada con arena en el momento de introducirla en el horno. La

otra es que la temperatura de combustión fuera demasiado alta, produciéndose la cristalización

de la sílice. Esto último es poco probable ya que otros estudios comprobaron que las

41

combustiones a altas temperaturas producen otras formas de cristalización de la sílice, como

tridimita y/o cristobalita.” (Méndez Mutschler, 2009, pág. 40)

“Breve reseña del cultivo del arroz

El arroz, forma parte de un grupo de 19 especies de hierbas anuales de la familia de las

Gramíneas, aunque es el arroz común (Oryza sativa) la única especie importante para el consumo

humano. Algunos historiadores afirman que este cereal es nativo del Sureste asiático y se cultiva

desde hace más de 7 000 anos. Se tienen evidencias de su cultivo, anteriores al año 5000 a.n.e. en

el oriente de China, y antes del año 6000 a.n.e. en una caverna del norte de Tailandia. La

nacionalidad del arroz es tan controversial como su historia. Estudiosos del tema, consideran que

el arroz es oriundo de Asia meridional, porque crece silvestre en la India, Indochina y China. Si

bien es cierto que en estas zonas

muchas variedades se desarrollan espontáneamente desde épocas muy antiguas, otros

investigadores aseguran que el cereal se originó en África y luego se trasladó al Asia. Una

tercera hipótesis afirma que surgió en ambos continentes a la vez. Lo indiscutible para todos, es

que se trata de uno de los alimentos más antiguos de la humanidad. No se ha podido determinar

con exactitud la época en que apareció sobre la tierra ni cuánto tiempo el hombre necesito para

domesticarlo, muchos países asiáticos se atribuyen su origen. La literatura china considera al

arroz como el alimento básico de ese pueblo desde el año 3000 a.n.e; donde se indica que la

siembra de este cereal era motivo de una gran ceremonia y

señala que el arroz se domestico entre 1000 y 1300 años a.n.e. Dicen los historiadores, que

es desde Asia, donde comienza a difundirse el arroz hacia la India, durante la invasión de los

Arios.

42

Ellos basan su criterio en que al parecer el termino griego Oryza se deriva de los nombres en

sanscrito yrini y arunya. Sin embargo, la Biblia no menciona el cereal en sus relatos, por tanto,

se deduce que era desconocido en el Medio Oriente, para la fecha en que otros lo describían en

sus testimonios.

Otros doctos en la materia, reportan la existencia del arroz unos 4 000 a 6000 años antes de

nuestra era, al menos el género Oryza sativa. Para algunos existen dos puntos de vista sobre el

origen del arroz; uno tiene su respuesta en las Ciencias Naturales y el otro en las Humanistas.

El primero está basado en los estudios genéticos y la evolución; mientras que el segundo

examina los records históricos de las literaturas arqueológicas y etnológicas, y precisa que el

mismo apareció de 6000 a 7000 años antes de nuestra era en Asia Tropical, mas especifico en

Hemudu, cerca del valle de Ningpo, en la parte central de China.

Los libros históricos mencionan que, en Persia y Mesopotamia, se conoció el arroz a través

de los intercambios comerciales y diplomáticos del rey persa Dario con China y la India. Entre

los testimonios de esa época se afirma que el emperador chino Chen-Nung (ano 2700 a.n.e.)

realizaba una ceremonia, en la que sembraban cinco cereales: el arroz, el trigo, el mijo, la soja y

el sorgo, pero él personalmente era quien sembraba el arroz dándole así una significación mayor.

Posteriormente, durante la expansión de China hacia Occidente, el arroz se difundió en

Egipto y Siria. En el año 300 a.n.e. el filósofo y botánico griego Teofrasto cita el Oruzun como

una planta exótica desconocida para los griegos.

Otros investigadores señalan en sus estudios una clasificación preliminar agronómica y

alimenticia del arroz. Describen que su origen tuvo lugar en la región central del Sudoeste de

Asia, fijan dos centros de origen que son: India y Birmania. Segun los historiadores, entre los

griegos y romanos, el arroz se consideraba como una especia exótica de lujo que se traía desde el

43

Oriente, útil solamente para las personas más ricas de la sociedad. Ellos veneraban el cereal,

sobre todo, por las propiedades del agua de arroz. En la época de Nerón, el medico griego

Dioscórides describe este cultivo como un medicamento muy eficaz para los problemas

intestinales. Por su parte, los latinos Horacio, Plinio y Columella recomiendan su uso como

tisana. Dicen que Alejandro Magno fue quien traslado el cereal desde Oriente, como alimento. El

caso es que, en breve lapso, el arroz se propago de la India y Sudeste de Asia a China; de aquí a

Corea y luego a Japón en el siglo I a.n.e., y del Sur de China a Filipinas e Indonesia, África y

parte superior de Europa. Los españoles afirman que seguramente los árabes, asentados en el

reino del Al-Ándalus, fueron los responsables de los primeros arrozales, y que probablemente

entro el arroz a Italia por los árabes, alrededor del siglo IX d.n.e. Lo real es que era un artículo

muy caro durante toda la Edad Media, en la que se consideraba un lujo propio de las personas

más ricas de la población.

Hoy día no se ha podido establecer con exactitud de donde vino cuando llego el arroz al

hemisferio Occidental. Algunos afirman que Cristóbal Colon en su segundo viaje en 1493, trajo

semillas, pero no germinaron. El historiador Fray Pedro Simón, en 1561 afirma que en el valle

del Magdalena en Colombia hubo siembras en 1580, en área de Mariquita (Tolima). En el

municipio de Prado se cultivó hace 300 años y en 1778 lo introdujeron los Jesuitas a San

Jerónimo (Antioquia). Otra de las zonas arroceras importantes, es la de los llanos, la cual inicio

su siembra a escala comercial hacia 1908 utilizando como mano de obra a los prisioneros de una

colonia penal situada a 130 kilómetros de Bogotá, bajo la vigilancia del general Mariano Ospina

Chaparro. A lomo de mula se transportó a Bogotá y en 1914 se instaló el primer molino de arroz

con capacidad para 4 mil 800 kilos en 24 horas. En 1928 se remonta la historia del cultivo a la

44

costa pacífica con siembras en el bajo Atrato. Los cultivos se intensificaron en área de los

municipios de Armero, Venadillo, Alvarado y Mariquita en el Tolima, y Campo alegre.

Producción de la cascarilla de arroz

Los eslabones involucrados en la Cadena de arroz son relativamente pocos: en primer lugar,

se encuentra la producción agrícola de arroz, la cual se cosecha en forma de arroz paddy

(cascara) verde; en segundo lugar, el procesamiento industrial, el cual consiste en someter el

paddy verde a un proceso de secamiento (paddy seco), el descascarillado (trilla), el pulimento

para obtener arroz blanco apto para el consumo y algunos subproductos, y derivados tales como

el arroz partido, la harina de arroz, el triturado de arroz, el afrecho de arroz, los grits de arroz; y,

en tercer lugar, encontramos los procesos de comercialización del arroz paddy y de arroz blanco

y sus subproductos tanto nacional como importado.

La Cadena de valor del arroz, que en 2000 ascendió a US $521 millones, se distribuyó

aproximadamente de la siguiente manera: el 72% correspondió al valor del arroz paddy

comprado por la Industria molinera en todo el país, el 7% a materias primas industriales,

servicios públicos, etc., que la Industria transfiere en el proceso de producción, y el restante 21%

es el valor agregado constituido por la molinería de arroz. Estos US $521 millones representaron

en el 2000 el 2% de la producción bruta nacional generada por la actividad industrial y el 7% de

la producción bruta total del sector de Fabricación de productos alimenticios, excepto bebidas.

En el 2001, los productos y subproductos finales creados por la molinería de arroz y que van al

mercado en Colombia, se distribuyeron como se muestra en la siguiente gráfica.

45

Gráfica 1. Cadena de valor del arroz en Colombia (producción bruta 2000: $1.06

billones o US$21 millones)

Fuente: EAM-DANE. Cálculos Observatorio Agrocadenas.

Gráfica 2. Distribución del valor de bienes producidos por la industria trilladora y

pulidora de arroz en Colombia, 2001

Fuente: EAM-DANE. Cálculos Observatorio Agrocadenas.”

(Sierra Aguilar, 2009, pág. 18)

“Alternativas de aprovechamiento

El arroz es uno de los alimentos más comunes e importantes en el mundo por lo que se

generen altas producciones anuales. La cascarilla de arroz no presenta propiedades nutritivas

significativas. La cascarilla de arroz a diferencia de la cascarilla de trigo o salvado, cuya fibra es

saludable para el aparato digestivo, no es comestible y no presenta propiedades nutritivas

46

significativas. Presenta un alto contenido de Dióxido de Silicio (SIO2), que se encuentra en

distintas especies de minerales como el cuarzo y es el componente principal de la arena. Al

fundirse con otros óxidos metálicos, genera diferentes variedades de vidrio y se utiliza en la

fabricación de cementos y materiales cerámicos; lo cual lo hace imposible de ingerir como

alimento.

Además de contener un bajo contenido de celulosa (40% aproximadamente), presenta un

valor nulo por ser deseco y no se le ha dado un uso adecuado para conferirle un valor agregado.

Por esta característica, la cascarilla del arroz tiene aplicaciones limitadas: en Estados Unidos no

puede emplearse más de 5% en la alimentación de animales, y en México también se aprovecha

en muy baja proporción con ese fin. Aunque a veces se maneja como combustible, es un material

totalmente inadecuado para este uso, porque presenta una elevada resistencia al fuego. Es así que

la cascarilla de arroz, que forma la tercera parte de las cosechas, por lo general se convierte en

basura.

Usos potenciales para su aprovechamiento a nivel de Latinoamérica

Los estudios en Latinoamérica se pueden clasificar en:

Uso como combustible y generador de gas

Uso constructivo

Uso como sustrato en hidroponía

Uso de camas para cría de aves” (Sierra Aguilar, 2009, pág. 34)

47

“Briquetas de Cascarilla de Arroz

El Briqueteado es una tecnología de aumento de tamaño, en el que con la cascarilla de arroz

reducida a polvo se fabrican briquetas [pequeños “ladrillos” producto de un proceso de prensado

en moldes] de diferentes formas y tamaños.

La densificación del producto generalmente es obtenida por compresión mecánica.

En los procesos de Briqueteado seco es necesario contar con altas presiones de compactación.

En tal caso no es necesario el uso de aglomerantes, pero este proceso es caro y recomendado solo

para altos niveles de producción. Por otro lado, el proceso de Briqueteado húmedo requiere bajas

o menores presiones de trabajo, pero se hace necesario usar una sustancia aglomerante. También

se fabricaron briquetas cilíndricas por compresión mecánica usando diversas sustancias

aglomerantes como por ejemplo la arcilla, bentonita o almidón de yuca. El uso de aglomerante

nos permitió reducir la presión de trabajo.

Los niveles de producción de las briquetas son bajos y las habilidades necesarias para operar

el equipo son fáciles de desarrollar. Adicionalmente, los aglomerantes seleccionados están

disponibles en el mercado, no son caros y poseen una fuerte capacidad de aglomeración. El

proceso comienza con la conversión de la cascarilla de arroz en un polvo fino, mediante su

molienda en un molino de martillos. Luego se mezcla el polvo fino con agua y una sustancia

aglomerante. La mezcla pastosa formada es puesta en una prensa briqueteadora.

Finalmente, la briqueta necesita ser secada para reducir el contenido de agua. El secado puede

realizarse al aire libre o en un secador eléctrico.

48

Ilustración 17. Combustible alternativo. Cascarilla de arroz luego del proceso de

Briqueteado (Assureria, 2004).

Fuente: (Sierra Aguilar, 2009, pág. 36)”

Alternativas de aprovechamiento de la cascarilla de Arroz en Colombia.

A continuación, relacionaremos los diversos intentos por desarrollar tecnologías para

aprovechar de manera sostenible la cascarilla de arroz desde el punto de vista energético y

constructivo en Colombia .Las investigaciones han sido realizadas con la participación de

universidades, empresas del sector arrocero, Colciencias y fundaciones ecológicas, como

respuesta a los requerimientos de energía y uso sostenible de los productos de desecho de la

actividad agroindustrial y la vinculación de profesionales del sector ingenieril en las áreas

ambientales, civil, mecánica, etc.

Briquetas de cascarilla de arroz, Fundación Ecológica de Colombia FUNDEC

Como alternativa y frente a la necesidad imperiosa de reemplazar las fuentes de energía

contaminantes y no renovables por fuentes de energía renovables y ecológicas que no

contaminen, amigables con el medio ambiente, la Fundación Ecológica de Colombia

FUNDEC18 busca contribuir en este propósito incentivando en las empresas la adopción de

tecnologías y materias primas limpias, con el fin de que el proceso productivo en cada una de sus

49

etapas genere el menor impacto ambiental posible al medio ambiente y adicionalmente reduzca

costos de producción. Como combustible alternativo FUNDEC comercializa briquetas de

Cascarilla de arroz las cuales tienen las siguientes características técnicas y representan los

siguientes beneficios:

Especificaciones Técnicas:

Composición química: 100% cascarilla de arroz Briqueteado

Poder calorífico: 5000 – 6000 Kcal/Kg

Dimensiones: Altura 10 – 15 cms

Diámetro: 10 cms

Peso: 1 Kg

Apariencia física: Áspera

Ilustración 18. Aspecto de las briquetas

Fuente: Fundación Ecológica De Colombia

Beneficios:

Reincorporación de un desecho agroindustrial a un proceso productivo ahorrando costos

y disminuyendo contaminación al medio ambiente.

50

Reemplazo en la utilización de energía térmica altamente contaminante por sus emisiones

principalmente de azufre y nitrógeno a la atmosfera.

Reemplazo en la extracción de una materia prima no renovable (carbón térmico) evitando

su impacto ambiental.

La ceniza de las briquetas con un contenido entre 90% - 97% de óxido de sílice SIO2

puede ser utilizada como una de las materias primas para la elaboración.

Costo:

Briqueta de cascarilla de arroz (según especificaciones) valor por tonelada: $60.000 pesos

mcte incluido flete nacional e IVA.” (Sierra Aguilar, 2009, pág. 68)

“Mejora las propiedades mecánicas de durabilidad y compresión del cemento a partir

de la mezcla con cascarilla de arroz.

El cemento Portland, el tradicional, el que se consigue en cualquier ferretería, mejora sus

propiedades si se le agrega un producto obtenido a partir de la cascarilla de arroz.

En uno de los proyectos de investigaciones del Grupo de Materiales Compuestos de la

Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle, en convenio con la Empresa Arrocera La

Esmeralda y el apoyo de Colciencias, se lograron mejorar las propiedades mecánicas de

durabilidad y compresión del cemento.

El procedimiento se inició con la quema de la cascarilla de arroz, para eliminar el

compuesto orgánico de la misma. Luego, la ceniza se sometió a un proceso químico para extraer

la sílice y adicionarlo, en pequeñas cantidades al cemento.

Luego de varias pruebas y de cambios, se obtuvo, en el laboratorio, una muestra del nuevo

cemento compuesto, con una mejora del 20 por ciento de la resistencia a la compresión, en

comparación con el Portland tradicional.

51

La compresión es la capacidad de soportar carga que tiene el concreto y las exigencias en

compresión de este material son importantes a la hora de construir un puente, un edificio o una

casa de habitación.

Un edificio de gran altura, requiere de materiales con buena capacidad de soportar cargas a

compresión u otras propiedades, incluso aquellas relacionadas con el medio ambiente donde

estará colocado.

Pero, además de mejorar la compresión, el nuevo compuesto cementante obtenido mostro

una mejor durabilidad y un excelente desempeño en ambientes marinos.

El cemento con la adición, es menos permeable a los iones cloruros que son los que facilitan

la corrosión del acero, que, recubierto de concreto, funciona como la columna vertebral de las

construcciones.

Al mismo tiempo, el grupo de Materiales Compuestos trabaja en el desarrollo de nuevos

materiales cementantes con las mismas o superiores propiedades mecánicas que el cemento

tradicional y que favorezcan el menor uso de recursos naturales no renovables, el mínimo

consumo energético y sin emisiones, por ende, contribuyan a la sostenibilidad del medio

ambiente.

Consecuentes con tal idea, el Grupo sigue experimentando con subproductos industriales y

agroindustriales, escoria siderúrgica, cenizas volantes y otros minerales, un objetivo es la

producción de nanos polvos activos. Los nanos materiales son aquellos de dimensiones

minúsculas pues un nano equivale a la millonésima parte de un milímetro.” (Sierra Aguilar,

2009, pág. 71)

52

“Aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia

La cascarilla de arroz es una opción energética que abunda en las zonas donde se siembra

arroz, cultivo que continúa creciendo debido a su amplia aceptación y demanda.

La cascarilla tiene diferentes usos según la industria; para cama en las avícolas, pesebreras,

para flores, alimentos concentrados para animales y productores de compostaje principalmente.

Otro uso que está auge y es nuestro proyecto central es el reemplazo de esta Biomasa por

combustibles fósiles como el carbón, petróleo y el gas.

Gracias a la alianza comercial que tenemos con el grupo Roa-Florhuila contamos con

disponibilidad de cascarilla en sus diferentes molinos de arroz ubicados en los departamentos del

Tolima, Huila, Meta y Casanare. Del total de toneladas anuales que se generan en Colombia que

ascienden a 700.000 Toneladas aproximadamente Contamos con el 3,5 % Provenientes de estos

molinos cantidad suficiente para llevar acabo nuestros proyectos.

Actualmente el uso que le damos a esta Biomasa es la comercialización directa para las

diferentes empresas consumidoras y a mediano plazo buscamos que a través de los diferentes

proyectos el residuo sea usado de manera más eficiente.

Comercialización de cascarilla:

Nuestra actividad principal con este residuo es su Recolección, retiro y comercialización de los

molinos de arroz Roa y Florhuila ubicados en las zonas del Tolima, Huila, Meta, Villavicencio y

Casanare. Consiste básicamente en darle buen uso al residuo satisfaciendo la demanda de las

diferentes industrias que la requieren manejando varias presentaciones (pacas de cascarilla,

cascarilla cruda y cascarilla quemada).

Cascarilla como sustituto de Combustibles fósiles:

Gracias a la realización de un estudio de disponibilidad de biomasas en todo el territorio

53

nacional, se concluyó que una de las biomasas más representativas es la cascarilla de arroz.

De acuerdo a este estudio, se concluyó que en Colombia hay mucho potencial de desarrollo de

proyectos de sustitución de combustible en diferentes industrias, como en las plantas de cemento,

ladrilleras y tabacaleras, debido a la alta disponibilidad de esta Biomasa. Estos proyectos de

sustitución en la actualidad están en fase de pruebas en la industria del ladrillo y tabaco, mientras

que en el sector cementero ya se realizó la estructuración del Proyecto MDL, para Cemex

Colombia, el cual ya fue aprobado y registrado por la UNFCCC, y en la actualidad está en

ejecución, gracias al trabajo realizado en conjunto con CO2 Solutions.

Obtención y utilización de cenizas de alta calidad provenientes de la cascarilla de arroz

para uso en el mercado de la construcción:

La Ceniza de Cascarilla producto del proceso de una quema controlada es utilizada como

material que sirve como adición para cemento o concreto (ceniza de muy buena calidad que

actúa como sustituto parcial del clínker en el cemento). Aunque los mercados para el uso de las

cenizas de cascarilla de arroz en cemento no están tan bien desarrollados como los del acero, hay

gran potencial para su uso debido a la disponibilidad del residuo y a la búsqueda de procesos

industriales más eficientes y menos contaminantes además con el uso de la ceniza, puede ser

posible generar Certificados de Reducción de Emisiones (Bonos de CO2) cuando se sustituyen

éstas por cemento Portland.” (Alienergy S.A., 2010)

“Diseño de mezclas para tejas de mortero con CCA y CV

Trabajo experimental realizado en la Universidad Politécnica de Valencia

En primer lugar (desde marzo de 2008 a octubre 2008) se realizaron y ensayaron las mezclas

con sustitución del cemento por CCA. Éstas se fabricaban pesando y mezclando por separado

54

cada vez en la amasadora, la cantidad para 3 probetas prismáticas o la cantidad para una única

teja. En total se realizaron 90 probetas prismáticas y 90 tejas.

A partir de octubre 2008 hasta mayo 2009 se realizaron y ensayaron las mezclas con

sustitución del cemento por FCC. Éstas se fabricaban pesando y mezclando en la mezcladora la

cantidad para realizar 9 probetas prismáticas y 9 tejas de una sola vez. En total se fabricaron

otras 90 probetas prismáticas y otras 90 tejas. Para las mezclas con sustituciones del 20 y del

30% de FCC se tuvo que añadir plastificante para obtener la trabajabilidad deseada, de forma que

se añadió, tras su estudio, un 0.75% en peso sobre el conglomerante (cemento + puzolana) en las

mezclas con un 20% de FCC y un 1% de peso

sobre el conglomerante para mezclas del 30% de FCC.

Para ajustar la cantidad de cemento a sustituir, se consultó la norma ASTM C618, que limita a

un 30% la cantidad de materiales puzolánicos que pueden ser añadidos a la mezcla de mortero.

Con este valor fijado como máximo se decidió evaluar todas las muestras al 10, 20 y 30%

para estudiar la progresión de la reacción puzolánica y de los resultados de resistencia mecánica.

Las tejas tienen las siguientes características:

Dimensiones en mm 500 x 250

Dimensión efectiva mm 400 x 200

Espesor mm 10

Altura de onda mm 40

55

Ilustración 19. Tipo de teja fabricada


Una vez realizadas las tejas según el procedimiento explicado en el

apartado de material y métodos (Preparación de tejas), éstas se proceden a curar entre

moldes durante 24 horas y finalmente a desmoldar y curar bajo agua saturada con cal.

Las probetas prismáticas de 40mm x 40mm x 160mm se fabrican según como se describe en

la norma UNE-EN 1015: “Métodos de ensayo de los morteros para albañilería “, curándolas 24

horas en el molde y, después de desmoldarlas, curándolas bajo agua saturada con cal.

Tejas con sustitución de cemento por Ceniza Cascarilla de arroz CCA y Ceniza Volante CV

Se fabricaron tejas tipo romana de micro hormigón con relación agua/cemento de 0,5 y

árido/material cementante de 3. Se evaluaron las diferentes mezclas de reemplazos de cemento

por CCA y CV del 10, 20 y 30% en peso a 7, 28 y 90 días de curado. En la siguiente tabla, se

observan las diferentes mezclas estudiadas. Las tejas se fabricaron por vibrado y moldeo, y el

proceso de curado fue bajo agua a 25°C.

56

Tabla 2. Mezclas ternarias evaluadas en Valencia


Se establecieron las siguientes cantidades, en gramos, de cada componente para la

fabricación de los prismas y las tejas en cada caso:

Tabla 3. Dosificación mezclas Valencia

Material Tres Prismas (4x4x16cm) (g) Una Teja (g)

Conglomerante (Cemento + puzolana) 450 g 720 g

Agua 225 g 360 g

Arena Gruesa (78%) 1053 g 1685 g

Arena Fina (22 %) 297 g 475g

Fuente: (Méndez Mutschler, 2009, pág. 105)”

%CEMENTO %CV %CCA

100 0 0

90 10 0

90 0 10

80 20 0

80 10 10

80 0 20

70 30 0

70 20 10

70 10 20

70 0 30

57

“Diseño mezcla de mortero aligerado con cascarilla de arroz (Sección Experimental)

Para los morteros se ha utilizado cemento gris Portland tipo CEM I-52,5R según la Norma

RC-08 y cuyos principales componentes son 63,69% CaO, 19,9% SiO2, 5,38% Al2O3, 3,66%

SO3, 3,62% Fe2O3, 2,14% MgO, 1,17% K2O, 0,10% Na2O, 2,02% P.F., 0,95% R.I. La arena fina

silícea (AFA 80) fue de tamaño máximo de árido 1 mm y los porcentajes de arena retenidos en

tamices fueron de: 39,93% entre 1 - 0,5 mm, 52,34% entre 0,5 - 0,16 mm, 5,43% entre 0,16 -

0,08 mm, 2,3% menor que 0,08 mm. El agua utilizada fue agua potable.

La cáscara de arroz molida (con un tamaño medio de partículas de 870 mm) fue

suministrada por Agro cítrica (Valencia, España). En la primera figura se muestra la distribución

granulométrica de la cáscara molida, y en la segunda figura dos imágenes, una de la cáscara

original y otra molida.

Gráfica 3. Granulometría de la cascarilla molida

Fuente: (Serrano, Borrachero, Monzó, & Payá, 2012)

58

Ilustración 20. Cascarilla de arroz, pura y molida.

Fuente: (Serrano, Borrachero, Monzó, & Payá, 2012)

El tenso activo utilizado fue Gena Pol PF 80 (EO-PO block polymer, 80% EO) y se añadió

al 1% con respecto a cemento. El acelerarte usado fue el cloruro cálcico anhidro (CaCl2). Para

los pretratamientos de la cáscara de arroz se utilizó ácido nítrico (HNO3), hidróxido sódico

(NaOH) e hidróxido potásico (KOH). En las primeras muestras, el procedimiento de preparación

de la cáscara de arroz molida consistió en un lavado con agua potable, y un posterior secado

durante 24 h en una estufa a 105ºC, para eliminar su humedad. Con esta cáscara de arroz tratada

se elaboraron las series de probetas M1, M2, M3, M4 y M5.

El tratamiento con ácido y con base consistió en elaborar una disolución ácida mezclando 20

mL de HNO3 (ácido nítrico) 1:2 y 980 mL de H2O destilada, y una básica mezclando 100 mL de

NaOH (hidróxido sódico) 1M y 900 mL de H2O destilada. En ambas disoluciones se depositaron

aproximadamente 100 g de cáscara de arroz. Esta suspensión permaneció 24 h en agitación

mecánica. Transcurridas las 24 h se procedió a la decantación de la mezcla y al lavado de la

cáscara de arroz con 1 L de agua destilada. Posteriormente se decantó el agua de lavado, y se

filtró la misma, a fin de recoger la cáscara tratada. Por último, se secó la cáscara de arroz en una

estufa a 105ºC durante 24 h.

59

Para la determinación de las resistencias mecánicas en morteros de cemento, se utilizaron

probetas de 4x4x16 cm. Dichas probetas se fabricaron en moldes de acero con capacidad para

tres probetas por molde. La amasadora y el procedimiento de amasado que se utilizaron para los

diferentes procesos de amasado, cumplen con la norma UNE-EN 196-1:1996.

Se utilizó una mesa compactadora que cumplía los requisitos exigidos de la norma UNE 83-

811.92. Los moldes se depositaron posteriormente en una cámara de curado, (20 ± 1ºC y 100%

de humedad relativa), con la precaución de cubrir la parte superior con un cristal, retirándose de

allí a las 24 h para proceder al desmoldado.

Uno de los aspectos más relevantes en la dosificación del mortero fue la determinación de la

cantidad de agua necesaria. Para la preparación del mortero de cáscara de arroz-cemento, se

estimó el nivel óptimo de contenido en agua, considerando los requerimientos de:

Agua absorbida por la cáscara.

Agua para obtener la plasticidad que permita el en moldado.

Correlación entre la resistencia de los morteros y la variable agua/cemento.

Los valores de resistencia a flexión se obtienen como valor promedio de tres ensayos

realizados mediante un ensayo de flexión a 3 puntos (sensibilidad de la prensa 2 kg), mientras

que los valores de resistencia a compresión se obtienen como valor promedio de seis ensayos

(sensibilidad de la prensa 10 kg). Para ambos ensayos, los equipos utilizados cumplen con UNE-

EN 196-1:1996 [22]. Los valores de las densidades se obtuvieron como la media de tres

probetas, calculada cada una de ellas como la masa (g) de la probeta, dividida por el volumen de

la misma (256 cm3)” (Serrano, Borrachero, Monzó, & Payá, 2012)

60

¿Cuáles son las tejas de asbesto?

Ilustración 21. Teja de Asbesto cemento.

Fuente: (asbesto, 2014)

Tejas de asbesto son un tipo de material de construcción utilizado para formar el revestimiento

exterior de un techo. Son muy similares a las tejas de cemento de fibra de hoy en día, pero

contienen una cierta cantidad de fibras de amianto en adicional a los elementos tradicionales de

mesa de cemento. Este material se utilizó en gran parte del siglo 20 para la construcción de

techos de casas y pequeños edificios comerciales. Desde la década de 1970, la producción de

productos que contienen amianto se ha interrumpido debido a problemas de salud relacionados

con las fibras de amianto.

Historia de Asbestos culebrilla

El asbesto fue utilizado por primera vez por los constructores en Europa en la década de

1800, que agregaron que, al revestimiento, baldosas, tejas, y una variedad de otros productos.

Una vez que los usuarios comenzaron a reconocer los beneficios de este material, su uso se

extendió rápidamente a los EE.UU. Tejas de asbesto rápidamente comenzaron a sustituir a otros

http://movimientouca.cl/wp-content/uploads/tejado_de_uralita.jpg

61

materiales como la pizarra y arcilla, que eran más caros y menos duradero. Desde el siglo 20 a

través de la década de 1970, las tejas de asbesto seguían siendo uno de los materiales para techos

más dominantes disponible. Aunque el uso del amianto fue generalizado, muchos también

temían que era un peligro para la salud, con las muertes atribuidas al amianto a la exposición que

se remonta a la década de 1920. A fines de 1970, los peligros asociados con el amianto ya no

podían ser ignorados. La EPA emitió advertencias sobre su uso, y el miedo público resultante

puso fin a la producción de este producto por la década de 1980. En la actualidad, no hay

empresas estadounidenses que todavía producen tejas que contienen amianto.

Propiedades de la culebrilla asbesto.

A lo largo de la historia, el amianto ha sido considerado algo así como un producto

milagroso. Es tan fuerte y duradero como el mármol, pero está formado por hilos finos que

ocupan muy poco espacio. Al añadir a las tejas, los fabricantes fueron capaces de aumentar su

fuerza, haciéndolos más resistentes a los daños o condiciones climáticas extremas. Además, las

fibras de amianto hicieron la culebrilla prácticamente a prueba de fuego, lo cual fue un factor

crítico en el siglo 20. Tejas de asbesto también actuaban como aislantes térmicos y ayudaron a

mantener los ruidos del exterior entre en la casa. Es importante señalar que estas tejas no se

hicieron a partir de amianto solo, pero en lugar se componen principalmente de cemento. El

término “tejas de asbesto” sólo significa que una cierta cantidad de asbesto se puede encontrar en

el material, con porcentajes que generalmente van de 5 a 35 %.

Peligros del asbesto

Según la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA), hay un vínculo definitivo entre

la exposición al amianto y la enfermedad pulmonar. Cuando se respira una fibra de amianto, se

puede quedar atrapado en los pulmones. A medida que el cuerpo trata de deshacerse de la fibra

62

se puede empezar a causar daño a sí mismo en forma de dificultades respiratorias, cáncer de

pulmón, insuficiencia cardíaca, o mesotelioma. Debido a estos peligros, el uso de amianto en la

industria de la construcción fue prohibida en los EE.UU. a partir de 1990. Tejas de asbesto

existentes y otros materiales se les permite permanecer en el lugar, pero los nuevos productos se

prohibió la producción o de la instalación.

Las tejas de asbesto en el hogar

Muchos hogares construidos antes de la década de 1980 pueden tener tejas de asbesto, así

como el techo que contiene asbesto fieltro y pegamento. Siempre y cuando el techo está intacto y

las tejas no se vean perturbadas, prácticamente no hay peligro de efectos en la salud de la

exposición al amianto. Peligro sólo se produce cuando las fibras son inhaladas, así que mientras

el asbesto está encerrado en la mezcla de cemento de las tejas, las fibras no estar en el aire. Si la

culebrilla se daña de alguna manera, las fibras de asbesto pueden liberarse, lo que representa un

peligro para la salud. En este caso, las tejas de amianto deben retirarse o encapsulados por un

profesional capacitado y con licencia. El intento de retirar las tejas de asbesto por su cuenta

puede tener consecuencias catastróficas. De la misma manera, se debe tener cuidado de no

perforar en estas tejas, o para perturbar la superficie usando una lavadora a presión o cualquier

otra herramienta.

Remoción y Disposición

Si se encuentran las tejas de asbesto dañado o alterado, deben ser examinados por un

contratista con licencia reducción. Para pequeñas reparaciones, que puede ser capaz de quitar y

reemplazar las tejas dañadas o sellarlos con una capa protectora que contendrá el amianto. Si esto

no es posible, el contratista tendrá que quitar las tejas en su totalidad, y reemplazarlos con un

material más seguro. Primero se obtendrán los permisos de las autoridades locales, a

63

continuación, eliminar de forma segura las tejas para minimizar la exposición a los ocupantes de

la casa y el público. Generalmente el techo se encapsula con una tienda de campaña protectora, y

un filtro HEPA se utiliza para mantener las fibras se escape. Todos los materiales del techo se

mantendrán húmeda para que las fibras de amianto no flotar. Las tejas serán luego desechadas de

manera segura en una planta de relleno o reciclaje. Por norma de OSHA 29 CFR 1926.1 101,

toda la retirada de amianto debe ser realizado por personas capacitadas que trabajan para

empresas con licencia.” (asbesto, 2014)

“Proyecto de ley para prohibir el asbesto en Colombia en riesgo por lobby de

Ascolfibras en el senado

Ilustración 22. Ana Cecilia Niño Robles.

Fuente: (Caracol Radio, 2017)

El Lobby de Ascolfibras, asociación que defiende el uso del asbesto a cargo del abogado

Andrés Pinzón Rendón, quien se habría hecho pasar por periodista, pero es especialista en

derecho constitucional para obtener información haciendo lobby en el senado, buscaría hundir el

proyecto que permitiría prohibir el uso del asbesto en Colombia, denominado Ley Ana Cecilia

Niño.

64

Pinzón Rendón quedó en evidencia en la radicación del proyecto de ley, donde se cayó su

fachada. Así lo denunció en Caracol Radio Daniel Pineda, esposo de una de las víctimas

mortales del asbesto en el país.

“Este año vuelve a estar presente el lobby de las empresas defensoras del asbesto en el

senado. Pinzón trabaja como contratista de Ascolfibras y quedó en evidencia mientras,

posiblemente, buscaba el favorecimiento de los senadores para el uso de ese material que usan

grandes industrias”, activista líder del movimiento Colombia Sin Asbesto.

Agregó que “Pinzón afirma que él no hace parte de la nómina de Ascolfibras, pero, sin

embargo, indicó que sí trabaja para ellos “por un contrato de prestación de servicios a través de

una firma de abogados”.

Recordó que “a Pinzón nosotros lo veíamos en todos los debates en años anteriores, incluso lo

vimos recientemente en la presentación del proyecto de ley Ana Cecilia Niño cuando estaba

grabando, registraba con preocupación la radicación del documento, angustiado y en forma

cuidadosa enviaba desde su teléfono todo lo que decían los senadores que lo presentaron.

Cuando le preguntaron quien lo invito dijo "soy periodista".

“Sabemos que él ha hecho más de 300 visitas al congreso, nosotros, los promotores de una

Colombia sin Asbesto, no tenemos ese poder, pero lo único es que los colombianos nos

acompañen con su conciencia sobre el peligro del uso del asbesto, y esperamos que por ese

lobby, no se hunda la ley Ana Cecilia Niño”, denunció Pineda.

El proyecto de ley que se ha presentado 8 veces, se espera discutir a partir de septiembre en la

Comisión Séptima del Senado, pero aún está pendiente la citación al primer debate.

La aprobación del proyecto presentado por la senadora del Partido Conservador Nadia Blel,

ya entró en cuenta regresiva, ya que sus promotores tienen 3 meses para que se logren sacar

65

avante los debates respectivos, para dar buen término a su lucha que completa 12 años.

“La otra posibilidad, que es la que llevamos esperando hace más de una década, es que el Juez 39

Administrativo de Bogotá, que tiene el poder de suspender el uso del asbesto. Sin embargo, con

tanta dilatación para ello, entendemos que no es la voluntad del juez”, explicó el promotor del

movimiento Colombia sin Asbesto.

Pineda aseguró que han buscado diálogo con los Ministros de ambiente y trabajo Luis Murillo

y Griselda Restrepo, pero que ha sido imposible.

Un grupo de más de veinte especialistas de alto nivel en diversas ramas de la salud y el medio

ambiente pide que en Colombia no se postergue más la prohibición definitiva del Asbesto.

A pesar de las evidencias médicas, Colombia todavía no prohíbe ni la fabricación, ni el uso

del asbesto que sí está vetado en 54 países.

Finalmente, Pineda le envió un mensaje a los lobistas a favor del asbesto en el congreso “señor

Pinzón, siendo abogado, experto en derecho constitucional, no le queda bien decir mentiras, si

necesitamos expertos como usted, pero que digan la verdad. Aunque sabemos que esa es la

forma como actúa Ascolfibras, el gremio que defiende el asbesto a punta de falsas premisas, lo

invitamos a usted y su equipo de lobistas a defender la salud y la vida de los colombianos en

lugar de buscar sus propios beneficios”.” (Caracol Radio, 2017)

3.2.Marco conceptual

“Cascarilla de arroz

La cascarilla de arroz es un subproducto de la industria molinera, que resulta abundantemente en

las zonas arroceras de muchos países y que ofrece buenas propiedades para ser usado como

sustrato hidropónico, bien sea cruda o parcialmente carbonizada.

Entre sus principales propiedades físico-químicas se destaca que es un sustrato orgánico de baja

66

tasa de descomposición (difícil degradación), es liviano (baja densidad),de alto volumen, de buen

drenaje, buena aireación.

El principal inconveniente que presenta la cascarilla de arroz es su baja capacidad de retención

de humedad y lo difícil que es lograr el reparto homogéneo de la misma (humectabilidad) cuando

se usa como sustrato único en camas o bancadas.

La pérdida de masa de este material ocurre en tres zonas de temperatura, las cuales ocurren en el

rango de temperaturas de 50ºC y 550ºC, hay una ligera pérdida de peso cercana al 6% sobre los

150ºC, seguido por una descomposición térmica.

Un segundo evento térmico representa la pérdida del 38% de peso que ocurre entre los 150 –

375ºC.

La tercera etapa representa una pérdida en peso del 34% en el rango de 375 – 550ºC el que

corresponde a los procesos de carbonización, quedando al final del tratamiento un residuo

(cenizas) de 22% en peso representando el contenido de sílice e impurezas inorgánicas en la

cáscara de arroz.

En los análisis químico realizados a través de diferentes técnicas de caracterización (ICP-AES,

FOTOMETRÍA DE LLAMA, GRAVIMETRÍA)se ha determinado que contiene un alto

porcentaje de material orgánico (82%), compuestos que contienen carbón, el segundo elemento

en abundancia viene a ser Sílice (17%). El resto de compuestos son óxidos los cuales representan

el 1% en peso.

Para conocer la morfología de la cáscara de arroz se han realizado análisis con microscopio

electrónico de barrido. En una microfotografía de la cáscara de arroz con 28 aumentos es posible

observar la diferencia que existe de la zona interna de la cáscara con la zona externa.

En una micrografía de un corte transversal de la cáscara de arroz con 558 aumentos, al observar

67

la cara interna de la cáscara de arroz, se identifica una estructura no definida morfológicamente,

la cual probablemente contenga mayor contenido de compuestos orgánicos porque ha de estar en

contacto con el grano de arroz.

En cuanto a la cara externa, se observa una estructura esponjosa y más rígida probablemente con

mayor contenido de sílice debido a que esta zona protege al grano de arroz del exterior.

En el mismo corte se observa una capa intermedia porosa, capa a la cual se debe la baja densidad

de este material, cuyas estructuras porosas probablemente contengan alto contenido de sílice,

debido a ello, su alta dureza y resistencia a la degradación.

Un análisis químico elemental cualitativo a ambas caras de la cáscara por separado, permite

determinar que en la cara interna de la cáscara existe alta presencia de carbón y en la parte

externa la presencia de Silicio es mucho mayor.” (Basaure, 2008)

3.3.Marco legal

Según la ley 97 de 2015 senado. Por la cual se prohíbe la producción,

comercialización, exportación, importación y distribución de cualquier variedad de asbesto

en Colombia; aunque como tal en el país no se ha probado dicha ley, se han realizado

diferentes debates para aprobarla, pero no se ha cumplido con el objetivo.

El Congreso de la República decreta:

o Artículo 1°. Objeto. La presente ley tiene por objeto preservar la vida y la salud de

todos los habitantes del territorio nacional al decretar la prohibición absoluta de la

producción, comercialización, exportación, importación y distribución de todas las formas

de asbesto y de los productos con estos elaborados.

o Artículo 2°. Prohibición absoluta de la utilización de asbesto. Prohíbase la

producción, comercialización, exportación, importación y distribución de cualquier

68

variedad de asbesto y de los productos con ella elaborados. De manera enunciativa se

entienden incluidos: asbesto crisotilo, la crocidolita, la amosita, la tremolita, la antofilita,

la actinolita, entre otros.

o Artículo 3°. Período de transición. Se establece como período de transición para la

sustitución del asbesto el término de un año, contado a partir de la expedición de esta ley.

Al término del plazo establecido en esta norma, ninguna persona, natural o jurídica,

dentro del territorio colombiano podrá producir asbesto o elaborar, distribuir o

comercializar productos que contengan cualquier variedad de asbesto.

o Artículo 4°. Clausura de minas de asbesto. A partir de la expedición de esta ley se

deberán iniciar todas las acciones tendientes a clausurar las minas de todas las variedades

de asbesto que se encuentren abiertas, activas o inactivas en el país, y no podrán abrirse

nuevas minas de asbesto bajo ninguna circunstancia.

Pasado el término de un año, ninguna mina de asbesto podrá continuar activa en el

territorio colombiano.

o Artículo 5°. Plan de Adaptación Laboral. El Gobierno nacional deberá elaborar

un Plan de Adaptación Laboral para los trabajadores de las minas de asbesto, en virtud

del cual se dicten medidas que les garanticen ser reubicados en un trabajo que no genere

las afectaciones a la salud que produce el contacto con el asbesto.

El Gobierno nacional deberá establecer acciones que posibiliten la vinculación de los

trabajadores de la mina en nuevos empleos mediante el desarrollo de las competencias

necesarias para que logren insertarse nuevamente en el mercado laboral.

o Artículo 6°. Asistencia Técnica para la sustitución. El Gobierno nacional prestará

asistencia técnica a las empresas y/o personas que así lo requieran, y estén obligadas a

69

sustituir el asbesto en virtud de lo expuesto en esta ley, para planear la sustitución de

cualquier variedad de asbesto, por materiales considerados como inofensivos o menos

nocivos para la salud.

La asistencia técnica tendrá en cuenta, entre otros aspectos, la instrucción a los agentes

s obre la existencia de sustitutos para las diferentes variedades de asbesto que resultan

inofensivos o menos nocivos para la salud del ser humano, y pueden reemplazar al asbesto

por tener propiedades similares.

o Artículo 7°. Fondo de reparación de víctimas de asbesto. Créase el fondo de

reparación de víctimas de asbesto, destinado al resarcimiento material y mejora de las

condiciones de vida digna de las víctimas de asbesto; en cuenta adscrita al Ministerio de

Salud manejada por encargo fiduciario, sin personería jurídica ni planta de personal propia.

El gobierno nacional reglamentará, la fuente de recurso, funcionamiento y los requisitos

para acceder al mismo.

o Artículo 8°. Comisión Nacional para la sustitución del Asbesto. Créase la Comisión

Nacional para la sustitución del Asbesto, que estará conformada por los siguientes

integrantes: dos delegados del Ministerio de Ambiente y desarrollo sostenible, dos

delegados del Ministerio de Salud, un delegado del Ministerio de Minas y Energía, y un

delegado del Ministerio del Trabajo, que serán designados por el Ministro del ramo

correspondiente, un integrante de Universidades que representen a la academia, un

representante del sector más significativo de la industria del asbesto y un representante del

sector más significativo de la industria que a la fecha de la vigencia de la presente ley haya

sustituido el asbesto de manera exitosa.

70

o Artículo 9°. Sanciones. Si pasado el término del año contado a partir de la

expedición de esta ley, alguna persona continúa con la producción, comercialización,

exportación, importación y distribución de cualquier variedad de asbesto y de los productos

con este elaborados, el Gobierno Nacional, a través de la Superintendencia Nacional de

Salud, sancionará a los infractores con cien (100) salarios mínimos legales mensuales

vigentes por cada día de retraso.

El procedimiento para imponer dicha sanción será el contemplado por la

Superintendencia Nacional de Salud o en su defecto el establecido en el Código de

Procedimiento Administrativo y de lo Contencioso Administrativo.

o Artículo 10. Supresión de la Comisión Nacional de Salud Ocupacional del Asbesto

Crisotilo y otras Fibras. Con la presente ley se deroga la Resolución número 935 de 2001

y la Resolución número 1458 de 2008 del Ministerio del Trabajo y las demás que le sean

inherentes, por las cuales se creó la Comisión Nacional de Salud Ocupacional del Asbesto

Crisotilo y otras fibras, por lo tanto deberá procederse a la eliminación de esta Comisión.

o Artículo 11. Vigencia y derogatorias. La presente ley rige a partir de la fecha de su

publicación y deroga todas las normas que le sean contrarias.

Según la Norma INV-E 402-13 (Elaboración y curado en el laboratorio de muestras

de concreto para ensayos de compresión y flexión); Esta norma tiene por objeto establecer

el procedimiento para la elaboración y curado de muestras de concreto en el laboratorio

bajo estricto control de materiales y condiciones de ensayo, usando concreto compactado

por apisonado o vibración como se describe en la presente norma. Los valores establecidos

en unidades SI deben ser considerados como la norma. Esta norma no pretende considerar

los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien emplee esta

71

norma, establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicación

de limitaciones regulatorias antes de su empleo.

Según la Norma INV E – 123 – 07 (Análisis granulométrico de suelos por

tamizado); El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la

distribución de tamaños de partículas de suelo. Esta norma describe el método para

determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada

en el ensayo, hasta el de 75 µm (No.200).

Según la Norma Técnica Colombiana NTC 4694 (Placas onduladas de

fibrocemento para cubiertas y revestimientos) Esta norma específica las características

técnicas de las placas onduladas de fibrocemento usadas en cubiertas y revestimientos.

También especifica los ensayos para verificar estas características, así como el rotulado y

las condiciones de aceptación. Esta norma no se aplica para las placas onduladas de

asbesto-cemento, las cuales están cubiertas por la NTC 160.

72

4. Metodología

El presente proyecto que trata sobre la elaboración de teja tipo S con compósitos de matriz

cementicia adicionada con cascarilla de arroz la primera metodología desarrollada fue de tipo

investigativa, llevándose a cabo una consulta sobre el estado del arte de los diferentes aspectos

técnicos, temas y campos que se trataran en el transcurso del proyecto, con el fin de partir de

unas bases y antecedentes sobre investigaciones desarrolladas con anterioridad a nuestro

proyecto. El proyecto también es de carácter experimental, puesto que durante los procesos de

laboratorio se manejaron una o más variables independientes con respecto a una o más variables

dependientes, como se puede evidenciar en los diseños de mezcla y ensayos de laboratorio, para

concluir con una validación interna de la situación experimental. Por último, se da lugar al

empleo de una metodología de tipo cuantitativa y cualitativa, ya que se determinan las

características propias de las materias primas, mezclas y productos terminados, y se cuantifican

las variables del elemento final elaborado. Los resultados se presentan en base a tablas y gráficas

sobre el comportamiento de las variables obtenidas.

El lugar donde se llevará a cabo está investigación será en el laboratorio de ingeniería civil de

la universidad Cooperativa de Colombia, sede Villavicencio en el departamento del Meta,

empleando materiales propios de la región, como el cemento gris marca Argos, la arena de peña

y la cascarilla de arroz, realizando los ensayos bajo todos los estándares de calidad requeridos y

cumpliendo con los lineamientos de las normas INVIAS aplicables.

El proyecto se desarrolló hasta una fase de caracterización, diseño de mezcla y elaboración de

teja tipo S, abarcando lo relacionado con la recolección de materiales, molde, elaboración,

curado y ensayo de resistencia. Todo lo desarrollado se presenta como una antesala para que se

73

puedan preparar estudios futuros que permitan ir más allá de lo alcanzado en el presente proyecto

sobre el tema investigado.

Las principales etapas que se adelantarán a nivel metodológico y cronológico en el proyecto

de investigación son:

4.1.Estudios Preliminares

El primer paso a desarrollar es investigativo, donde se lleva a cabo una serie de consultas de

varias fuentes con el fin de recolectar la mayor información relacionada con el proyecto. Esto

sirve para adquirir conocimiento acerca del tema, tener claro el marco reglamentario que se

necesitara aplicar, consultar experiencias anteriores acerca de proyectos similares y de trabajos

con cascarilla de arroz, para tener idea sobre el punto de partida del proyecto, estudios y

tratamientos que se necesitan hacer a los materiales a usar.

Consultas necesarias para la elaboración de la teja tipo S:

Marco conceptual de las tejas.

Disponibilidad de cascarilla de arroz en sus diferentes molinos.

Propiedades (Físico – químicas y mecánicas) de la Cascarilla de Arroz.

Dosificación de mezcla de mortero para tejas.

Fabricación de tejas con asbesto – cemento.

Posibilidad de Prohibir la producción del asbesto – cemento (ley 97 de 2015 del

senado).

Enfermedades por la producción del asbesto – cemento.

Norma INV-E 402-13 (Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de

74

concreto para ensayos de compresión y flexión).

Norma INV E – 123 – 13 (Análisis granulométrico de suelos por tamizado)

Norma Técnica Colombiana NTC 4694 (Placas onduladas de fibrocemento para

cubiertas y revestimientos).

Norma INV-E-410-13 (Resistencia a la compresión de cilindros de concreto).

4.2.Selección y preparación de los materiales

Después de consultadas las fuentes de información, se procede a la determinación,

recolección y caracterización de los materiales a utilizar durante el proyecto. Los materiales

utilizados fueron:

Materiales

Cascarilla de arroz. Es una fibra natural que se obtiene como subproducto de la industria

molinera y que es muy abundante en zonas con alta producción de arroz en el país, como es el

caso del departamento del Meta. Es un sustrato orgánico constituido por celulosa y rico en sílice,

de baja tasa de descomposición, liviano, de buen drenaje y aireación (Calderón, 2002). La

recolección del material se llevó a cabo en el molino de arroz Roa ubicado en el km 1 de la vía

Villavicencio-Acacias, el cual se encontraba almacenado al granel en una bodega. El material se

obtenía en lonas de aproximadamente 12 kg a un costo de $1.500 cada una. El transporte se hacía

con facilidad en carro o en moto, (Véase Ilustración 23).

75

Ilustración 23: Cascarilla de arroz

Fuente Propia

Arena de peña. Es un agregado fino obtenido de la explotación minera en canteras, es de

color claro, cernida y se utiliza para realizar pañetes, terminaciones y morteros suaves. Su

obtención se llevó a cabo en dos ferreterías de la ciudad de Villavicencio, en presentación de

lonas de aproximadamente 25 kg a un costo de $3500 cada una, (Véase lustración 24).

Ilustración 24: Arena de peña

Fuente Propia

76

Cemento Argos de uso general. Se utiliza en obras que no exigen propiedades especiales, es

adecuado para la construcción, remodelación y reparación. Se usa para la producción de

elementos prefabricados de pequeño y mediano formato, desarrolla resistencias requeridas tanto

en edades tempranas como en edades finales, contribuye a una mejor apariencia y mayor

durabilidad. Se manejó en presentaciones de 50 kg, 5 kg y 1 kg, (Véase Ilustración 25).

Ilustración 25: Cemento argos

Fuente propia.

Agua. Es un compuesto químico muy estable, compuesto por dos átomos de hidrogeno y uno

de oxígeno, es inodora, insípida e incolora y cubre la mayor parte de la superficie terrestre,

siendo un factor determinante para la vida en nuestro planeta, (Véase Ilustración 26).

Ilustración 26: Agua

Fuente propia.

77

Agua destilada. Es aquella sustancia cuya composición es la unidad de moléculas de H2O y

ha pasado por un proceso de purificación o limpieza denominado destilación, (Véase Ilustración

27).

Ilustración 27: Agua destilada

Fuente propia.

Soda cáustica. Hidróxido de sodio (NaOH), es un hidróxido cáustico usado en la industria

(principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos y detergentes.

Cuando se disuelve en agua libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente para

encender materiales combustibles, (Véase Ilustración 28).

Ilustración 28: Soda cáustica

Fuente propia.

78

Teja tipo S. es un tipo de teja pequeña a base de arcilla de una sola onda, muy utilizada para

cubiertas y que se manejó como unos de los moldes para darle la forma final a las tejas

fabricadas, (Véase Ilustración 29).

Ilustración 29: Teja tipo S

Fuente propia.

Molde de hierro. Silueta de forma rectangular de 34,5 cm por 45,5 cm con dos recortes en las

esquinas diagonales de 4 cm por 8,5 cm, y un centímetro de alto, elaborado en hierro, tomando

como base la forma de la teja tipo S, (Véase Ilustración 30 y 31).

Ilustración 30: Esquema molde en AutoCAD

Fuente propia.

79

Ilustración 31: Molde de hierro

Fuente propia.

ACPM. Siglas usadas para nombrar al Aceite Combustible Para Motores, denominado

petrodiesel, es utilizado como desmoldante para evitar una adherencia de la mezcla de mortero a

la superficie de los moldes, facilitando su posterior extracción, (Véase Ilustración 32).

Ilustración 32: ACPM

Fuente propia.

80

Herramienta Menor

Lupa. Instrumento óptico que consta de una lente convergente que permite observar una

imagen virtual ampliada de un objeto, (Véase Ilustración 33).

Ilustración 33: Herramienta (Lupa)

Fuente propia.

Brocha. Instrumento consistente en un conjunto de cerdas unidas a un mango, utilizado para

limpiar, pintar y aplicar el desmoldante, (Véase Ilustración 34).

Ilustración 34: Herramientas (Brocha)

Fuente propia.

81

Cucharón. Es una especie de cuchara de gran tamaño con un asa larga, de plástico, usado

para extraer y transportar material, como también para revolver, (Véase Ilustración 35).

Ilustración 35: Herramienta (Cucharón)

Fuente propia.

Espátula. Herramienta consistente en una lámina plana de metal con mango plástico similar a

un cuchillo con punta roma. Es utilizado para revolver materiales y mezclas, como también para

raspar, limpiar y hacer acabados sobre superficies, (Véase Ilustración 36).

Ilustración 36: Herramienta (Espátula)

Fuente propia.

82

Palustre. Es un instrumento manual compuesto por una lámina de acero que se emplea para

aplicar, extender o suavizar materiales plásticos como el concreto o mortero, (Véase Ilustración

37).

Ilustración 37: Herramienta (Palustre)

Fuente propia.

Pala. Herramienta constituida por una superficie plana con una ligera curvatura elaborada en

metal y de un mango de madera que permite su manipulación, que fue usada transportar y

mezclar los materiales, (Véase Ilustración 38).

Ilustración 38: Herramienta (Pala)

Fuente: (Construmatica (Metaportal de Arquitectura, Ingeniería y construcción), 2011)

Bandeja y taza. Pieza plana y levemente cóncava, de metal, que se utiliza para depositar o

trasportar materiales, (Véase Ilustración 39 Y 40).

Ilustración 39: Herramienta (bandeja)

Fuente propia.

83

Ilustración 40: Herramienta (taza)

Fuente propia.

Vaso de precipitado. Es un recipiente cilíndrico de vidrio borosilicatado fino que se utiliza

muy comúnmente en el laboratorio, para preparar sustancias, medir o traspasar líquidos. Fue

utilizado para realizar la disolución de soda cáustica en agua destilada y realizar el proceso de

limpieza de la cascarilla, (Véase Ilustración 41).

Ilustración 41: Herramienta (Vaso de precipitado)

Fuente propia.

84

Probeta. Es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio

borosilicatado que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.

Fue utilizado para medir la cantidad de agua precipitada que se debía agregar para la solución,

(Véase Ilustración 42).

Ilustración 42: Herramienta (Probeta)

Fuente propia.

Pipeta. Es un instrumento volumétrico de laboratorio, hecho en vidrio o plástico, formada por

un tubo transparente que termina en una de sus puntas de forma cónica y que tiene una

graduación que indica distintos volúmenes, (Véase Ilustración 43).

Ilustración 43: Herramienta (Pipeta)

Fuente propia.

85

Juego de tamices. Son recipientes con mallas de diferente diámetro de abertura, ubicadas una

sobre otra de mayor a menor en orden descendente, con una tapa sobre la parte superior y un

fondo cóncavo sobre la parte inferior, se utilizan para realizar la clasificación granulométrica o

granulometría, que es la medición y gradación que se lleva a cabo de diferentes materiales con el

fin de conocer la distribución del tamaño de sus granos, como también para la selección de un

material. Se utilizaron para realizar la clasificación granulométrica de la cascarilla de arroz, para

su tratamiento y el de la arena de peña, (Véase Ilustración 44).

Ilustración 44: Herramienta (juego de tamices)

Fuente propia.

Moldes para los cilindros de ensayo. Como su nombre lo indica, son moldes de forma

cilíndrica de 10 centímetros de diámetro por 20 centímetros de altura, hechos de hierro, usados

para dar forma a las mezclas de mortero durante su fraguado y posterior curado, y así poder

86

obtener como producto final los especímenes que serán llevados a falla como ensayo de

resistencia a la compresión, (Véase Ilustración 45).

Ilustración 45: Herramienta (moldes cilíndricos)

Fuente propia

Barra apisonadora. Es una barra alargada de acero, lisa, recta, cilíndrica, de 16 mm de

diámetro y 600 mm de longitud. El extremo de apisonar debe ser hemisférico con un radio de 8

mm. Se utiliza para brindar un adecuado compactado y acabo a la mezcla de mortero durante la

elaboración de los cilindros, (Véase Ilustración 46).

Ilustración 46: Herramienta (barra apisonadora)

Fuente propia.

Pie de rey. También denominado calibre, calibrador, cartabón de corredera, es un instrumento

de medición, usando principalmente para calcular diámetros exteriores, interiores y

profundidades, muy utilizado en el ámbito industrial. Fue utilizado para medir el diámetro de los

especímenes de mortero previo a su falla a compresión, (Véase Ilustración 47).

87

Ilustración 47: Herramienta (pie de rey)

Fuente: (PCE - Ibérica, s.f.)

Flexómetro. Instrumento de medición también conocido como cinta métrica, compuesto por

una delgada cintra metálica, dividida en unidades de medición, la cual se enrolla dentro de una

carcasa de plástico. Fue utilizada para medir las alturas de los especímenes de mortero previo al

ensayo de resistencia a compresión, (Véase Ilustración 48).

Ilustración 48: Herramienta (Flexómetro)

Fuente: (Laboratorio de Fisica , 2014)

88

Equipos utilizados

Balanzas. Son instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático que utilizan la acción

de la gravedad para la determinación de la masa con una exactitud de 0,30%. Se usó una balanza

marca OHAUS de referencia Ranger-count 3000 para calcular las masas de los distintos

materiales a utilizar, (Véase Ilustración 49).

Ilustración 49: Equipo (balanza)

Fuente propia.

Horno de tiro forzado. Es un tipo de horno usado para deshidratar reactivos de laboratorio o

secar instrumentos, el cual aumenta su temperatura gradualmente conforme pase el tiempo, así

como también sea su programación, cuando la temperatura sea la óptima y se estabilice,

mantendrá la temperatura, (Véase Ilustración 50).

Ilustración 50: Equipo (Horno)

Fuente propia.

89

Licuadora. Es un electrodoméstico utilizado ampliamente para licuar y mezclar alimentos

que se fusionan por la misma acción del triturado. Consta de un motor eléctrico, el cual se

encuentra dentro de una carcasa plástica que se conecta al recipiente por medio de un eje con

aspas que al girar genera un ciclón que atrae al alimento o material para su molienda o

trituración. Dicho equipo se utilizó en el proyecto como alternativa de triturado para la cascarilla

de arroz, (Véase Ilustración 51).

Ilustración 51: Equipo (licuadora)

Fuente propia.

Mesa de vibrado. Es un equipo que funciona por medio de un sistema de polea que conecta

un motor eléctrico que hace girar un eje que transmite energía a un sistema de resortes el cual

ocasiona que se genere vibraciones sobre la superficie de la mesa. Éste equipo se utilizó para

vibrar la mezcla de mortero con el fin de eliminar vacíos y generar mayor consistencia (Véase

Ilustración 52).

90

Ilustración 52: Equipo (mesa de vibrado)

Fuente propia.

Máquina de ensayo a compresión. Debe ser de un tipo que tenga la suficiente capacidad de

carga, operar con electricidad y aplicar la carga de manera continua y sin impactos. Debe estar

equipada con dos bloques de carga de acero con caras endurecidas, uno que es un bloque de

asiento con sistema de rótula que descansará sobre la superficie superior del espécimen, y el otro

un bloque sólido sobre el cual se apoyara. El porcentaje de error de las cargas dentro del rango

propuesto para uso de la máquina, no debe exceder de ±1% de la carga indicada. Durante el

proceso, ejerce carga en los especímenes de forma vertical. En el proyecto de investigación se

utilizó para determinar la fuerza y esfuerzo a compresión ejercido sobre los especímenes de

mortero (Véase Ilustración 53).

91

Ilustración 53: Equipo (Máquina de ensayo a compresión)

Fuente propia.

4.3.Caracterización y preparación de materiales

Después de seleccionado y recolectado los materiales que se utilizaran, se procede a

determinar aquellos en los cuales se debe prestar mayor atención y que requieren de un análisis y

estudio que nos permita conocer su estado actual y desarrollar una caracterización, para así poder

determinar si en sus condiciones naturales es adecuado su uso para la elaboración de la mezcla

de mortero o si por el contrario requerirá de un tratamiento previo, que permita mejorar sus

propiedades originales. Los materiales seleccionados fueron la arena de peña y la cascarilla de

arroz, porque son aquellos que se encuentran en un estado más natural, siendo el más crítico la

cascarilla debido a su origen orgánico.

Análisis de la arena de peña. Al realizar un examen visual y manual de la arena de peña en

su estado natural, en un primer análisis se puede determinar dos factores que pueden requerir una

intervención; el primero es la presencia de partículas de tamaño superior a la granulometría

correspondiente a una arena (mayor a 4,75 mm) como también la presencia de limos, y el

92

segundo es el exceso de humedad en que se encuentra, dos factores que pueden influir de forma

negativa en la mezcla de mortero y los resultados esperados (Véase Ilustración 54).

Ilustración 54: Análisis de la arena de peña

Fuente propia.

Tratamiento de la arena de peña. Identificados los dos factores que requieren intervención,

se determina llevar a cabo dos tratamientos que permitan mejorar las propiedades físicas del

material y sus efectos sobre el mortero. El primero consiste en un proceso de secado en horno de

tiro forzado, donde la arena de peña depositada en bandejas se somete un proceso de eliminación

de agua con el fin de que el material resultante esté compuesto solo por las partículas sólidas,

evitando un posible suministro de agua extra que provoque un cambio en la relación agua-

cemento propuesta inicialmente. La duración del proceso es de un día para otro (12 a 16 horas) o

hasta que se alcance una masa constante. El segundo consiste en una selección por medio de un

tamizado, pasando el material por los tamices N° 4 y N°200, que es el rango de tamaños

correspondiente a una arena, con el fin que en el primero queden retenidos las partículas más

grandes (mayores a 4,75 mm), en el fondo de los tamices queden depositados los limos y arcillas

(partículas pasa 200 o de tamaño inferior a 75 micrómetros) y que el material a utilizar sea el que

93

quede retenido entre éstos dos tamices. Esto se hace con el fin de evitar de que partículas muy

grandes estén presentes en la elaboración de la teja y que partículas muy pequeñas como limos

afecten la resistencia de la misma (Véase Ilustración 55 y 56).

Ilustración 55: Proceso de secado en horno

Fuente propia.

Ilustración 56: Proceso de tamizado

Fuente propia.

94

Análisis de la cascarilla de arroz. La cascarilla de arroz primero se sometió, al igual que la

arena de peña, a un examen visual y manual con el fin de determinar de forma previa su

composición inicial, la presencia de partículas nocivas para la mezcla de mortero (como

contenido de materia orgánica) y tener una idea del posible tratamiento a seguir. En éste primer

análisis se logró determinar la presencia de materia orgánica (como granos de arroz y ramas), de

material diferente a la cascarilla de arroz, de partículas muy grandes y muy pequeñas del tamaño

de los limos (Véase Ilustración 57, 58 y 59).

Ilustración 57: Examen visual

Fuente propia.

95

Ilustración 58: Examen manual

Fuente propia.

Ilustración 59: Elementos identificados como nocivos.

Fuente propia.

96

Después del análisis visual y manual previo, con el fin de hacer una mejor caracterización de

la cascarilla de arroz, se determinó llevar a cabo un proceso de análisis granulométrico del

material por tamizado, manejando la serie de tamices compuesta por las aberturas No. 4, No. 8,

No.16, No. 30, No.50, No. 100 y No. 200, tomando como guía los parámetros de la norma INV

E-123-13 DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS DE LOS

SUELOS (Véase Ilustración 60).

Ilustración 60: Proceso de granulometría de la cascarilla de arroz.

Fuente propia.

Este proceso nos sirvió para conocer la granulometría y la curva granulométrica de la

cascarilla de arroz, que nos permitiera corroborar lo visto en el primer análisis y además nos

sirviera como base para determinar el tratamiento posterior (Véase Ilustración 61, 62 63, 64, 65 y

66).

97

Ilustración 61: Material retenido en el tamiz N° 4

Fuente propia.


Fuente propia.

98


Fuente propia.


Fuente propia.

99


Fuente propia.


Fuente propia.

100

Tratamiento de la cascarilla de arroz. Después del análisis visual, manual y granulométrico

hecho a la cascarilla de arroz, se logró identificar la necesidad de realizar una selección de las

partículas con el fin de recolectar la mayor cantidad de material y hacer una primera eliminación

de materiales nocivos como partículas de tamaños muy grandes, muy pequeñas (del tamaño de

los limos) y materia orgánica o diferente a las fibras de cascarilla; para lo cual se determinó

como primer tratamiento un tamizado pasando la cascarilla de arroz por los tamices N°8 y N°16

(ya que fueron en los que la mayor parte del material quedo retenido en el análisis

granulométrico) para seguir trabajando con el material que quedara depositado entre dichos dos

tamices y desechar el depositado en el fondo (Véase Ilustración 67).

Ilustración 67: Tratamiento de la Cascarilla de arroz por tamizado

Fuente propia.

101

Luego del tratamiento por tamizado efectuado a la cascarilla de arroz, se determinó pertinente

aplicar un tratamiento químico para fibras naturales con el fin de buscar la eliminación de la

materia orgánica restante y así poder mejorar algunas de sus propiedades con respecto a la

durabilidad.

Después de consultar fuentes de información y conceptos de expertos se determinó aplicar un

tratamiento con solución de soda cáustica al 5% de concentración en agua destilada o natural. El

procedimiento consistió en preparar la solución en vasos precipitados, donde se depositada

primero un 5% soda caustica y luego se vertía un 95% de agua que se mezclaba empleando una

pipeta hasta provocar la reacción del químico, el cual desencadenaba un fuerte desprendimiento

de energía calorífica que hacía un efecto de “quema química” sobre las partículas de cascarilla al

ser depositada dentro de la solución. Se optó por éste tratamiento debido a que el tratamiento

más común es quemar la cascarilla de forma artesanal para obtener su ceniza, pero este proceso

provoca un desprendimiento de gases de efecto invernadero que afecta considerablemente al

medio ambiente.

Por lo cual, se buscó una alternativa de quema diferente con la que se pudiera desarrollar un

efecto similar sobre la cascarilla. La cascarilla de arroz se dejaba en la disolución por un tiempo

aproximado de dos horas. Para éste procedimiento se emplearon elementos de protección como

guantes de látex, tapabocas y gafas, por motivos de seguridad (Véase Ilustración 68 y 69).

102

Ilustración 68: Preparación de la soda cáustica al 5%

Fuente propia.

Ilustración 69: Tratamiento químico de la cascarilla de arroz

Fuente propia.

103

Luego de terminadas las dos horas, se procedía a extraer la cascarilla de arroz lavada por

medio de un colador con el cual se retenía las partículas sólidas y se extraía el sobrante de soda

caustica por medio de unos lavados con agua. Posteriormente las partículas extraídas eran

llevadas a una licuadora para un proceso de trituración y desgaste que permitiera obtener un

material más fino (Véase Ilustración 70 y 71).

Ilustración 70: Extracción de la cascarilla de arroz después del lavado

Fuente propia.

104

Ilustración 71: Proceso de triturado y desgaste en la licuadora

Fuente propia.

Finalmente, la cascarilla fue llevada a un proceso de secado en horno de tiro forzado por un

periodo de tiempo de 12 a 14 horas o hasta que se obtuviera una masa constante. En éste paso se

logró identificar que la cascarilla de arroz sufre un proceso de secado muy rápido (Véase

Ilustración 72, 73 y 74).

Ilustración 72: Proceso de secado en horno de la cascarilla de arroz

Fuente propia.

105

Ilustración 73: Cascarilla de arroz antes del tratamiento químico

Fuente propia.

Ilustración 74: Cascarilla de arroz después del tratamiento químico

Fuente propia.

106

Diseño de mezcla, elaboración de especímenes y ensayos

Después de haber seleccionado los materiales, se procede a realizar los respectivos diseños de

mezcla del mortero, donde después de haber consultado en diferentes fuentes sobre las

proporciones más ideales para trabajar, se decide tomar como base lo estipulado en el capítulo

10, proporciones a volumen suelto del libro CONCRETO SIMPLE del ingeniero Gerardo

Rivera, donde nos brindan una clasificación de los tipos de morteros de acuerdo a la proporción

que se maneje de cemento y arena, eligiéndose una relación 1:2 entre el cemento y la arena de

peña respectivamente, que corresponde un mortero de mampostería estructural. Además nos

brinda un rango de resistencia probable a los 28 días de acuerdo a la proporciones, siendo para la

proporción 1:2 una resistencia esperada dentro del rango de 19 a 24 MPa (Rivera, 2013, p. 227-

230). Con respecto a la relación agua-cemento se determinó manejar el mínimo permitido,

correspondiente a 0,40, con el fin de obtener un mínimo consumo de agua y una alta resistencia a

compresión.

Proporciones iniciales para el mortero base

0,4:1:2

Correspondientes al agua, cemento y agregado fino respectivamente.

Primeros ensayos de resistencia a compresión. Partiendo del diseño de mezcla inicial, se

determina realizar ensayos de resistencia con una adición de cascarilla de arroz del 5% con

respecto a la arena de peña y en sustitución de la misma, elaborando tres especímenes con

adición de cascarilla de arroz que ha sido sometida solo al primer tratamiento por tamizado y

otros tres con adición de cascarilla de arroz con todo las fases del tratamiento, incluyendo el

proceso químico de lavado con soda cáustica. Esto se hace con el fin de comprobar el efecto que

107

tiene los tratamientos sobre la resistencia a la compresión del mortero. Los cilindros se

elaboraron con dimensiones de 10 centímetros de diámetro por 20 centímetros de altura,

sometiéndose a un tiempo de curado de 14 días en ambos casos.

Tabla 4: Dosificación de 3 cilindros con 5% de adición de cascarilla de arroz

Material Agua Cemento Arena Cascarilla de arroz

Proporciones 0,4 1 1,9 0,1

Masas (gr) 1278,0 3195,0 6070,5 319,5

Fuente Propia.

La dosificación es la misma para la elaboración de los 6 especímenes, la variación radica en el

tratamiento previo de la cascarilla adicionada. Se manejó un desperdicio del 13% (Véase

Ilustración 75).

Ilustración 75: Homogenización de las partículas solidas

Fuente propia.

108

Después de seleccionadas las cantidades de material para la mezcla, el primer paso es realizar

una homogenización, es decir, una combinación de las sustancias (cemento, arena de peña y

cascarilla de arroz) para producir una mezcla uniforme (Véase Ilustración 76, 77, 78, 79, 80, 81).

Ilustración 76: Proceso de elaboración primeros cilindros

Fuente propia.

Ilustración 77: Proceso de fraguado

Fuente propia.

109

Ilustración 78: Proceso de curado

Fuente propia.

Ilustración 79: Primeros Especímenes elaborados

Fuente propia.

110

Ilustración 80: Ensayo de resistencia a compresión

Fuente propia.

Ilustración 81: Falla típica de los especímenes

Fuente propia.

111

Los resultados de éste primer ensayo determinaron que los especímenes con adición de

cascarilla de arroz con solo el primer tratamiento por tamizado arrojaron mejores resultados de

resistencia a compresión a los 14 días que los elaborados con cascarilla de arroz lavada con soda

cáustica, obteniendo alrededor del doble en relación de unos con respecto a los otros. Éste

ensayo nos sirvió para identificar que el tratamiento con soda cáustica que buscaba mejorar las

características de la cascarilla con respecto a la durabilidad ocasionaban un efecto muy

perjudicial a la misma que iba en detrimento con su resistencia a la compresión. Por lo cual, se

determinó que lo más aconsejable era continuar el proyecto de investigación con cascarilla de

arroz sometida solo al proceso de tratamiento por tamizado.

Luego de haber determinado la cascarilla de arroz con que se iba a continuar los ensayos, se

llevó a cabo una serie de ensayos de resistencia a compresión Teniendo los materiales y las

proporciones previamente definidos, se procede a realizar las mezclas y elaborar los especímenes.

En este proyecto se realizaron 6 Cilindros por cada porcentaje de adición de cascarilla de arroz a

evaluar, en donde de 2 Cilindros tenían un tiempo de curado de 7 días, 2 Cilindros de 14 días y los

restantes de 28 días, con el objetivo de tener un balance de las resistencias y determinar cuáles

eran los porcentajes de adición con mejor comportamiento y resultados, según la Norma INV-E

402-13 (Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de concreto para ensayos de

compresión y flexión); se realizaron cilindros con 0% de adición de cascarilla de arroz (mortero

típico) y sucesivamente en 1 en 1 hasta llegar a un porcentaje de adición de Cascarilla arroz del

10%, con el fin de determinar cuál porcentaje resistiera más y hasta cual se podía tener aún una

buena manejabilidad de la mezcla. Los resultados determinaron que los porcentajes que arrojaron

los mejores resultados y más consistentes fueron los de un adición de 2% y 4%, que se ubicaron

112

dentro del rango esperado. Por lo cual se decidió con el equipo de investigación realizar tejas con

un porcentaje de adición de cascarilla de arroz del 2% y 4% (Véase Ilustración 82, 83 y 84).

Ilustración 82: Proporciones con adición de 2% de cascarilla de arroz

Fuente propia.

Ilustración 83: Proporciones con adición de 4% de cascarilla de arroz

Fuente propia.

113

Ilustración 84: Proceso de desencofrado de los especímenes

Fuente propia.

Por último, partiendo de la base de que las proporciones con mejores resultados de resistencia

a compresión son las del 2% y 4% de porcentaje de adición de cascarilla de arroz, se determina

elaborar la teja tipo S y otra ondulada tipo eternit, como producto final del proyecto de

investigación. Para su elaboración, se empleó un molde metálico el cual se apoyó sobre una mesa

vibratoria que hiciera el efecto de vibrar la mezcla de mortero para obtener un mínimo número

de vacíos y una mejor consistencia. Para obtener la forma, se emplearon como moldes una teja

tipo S y otra ondulada (Véase Ilustración 85, 86, 87, 88, 89, 90 y 91).

114

Ilustración 85: Montaje sobre la mesa de vibrado

Fuente propia.

Ilustración 86: Vertimiento de la mezcla en el molde

Fuente propia.

Ilustración 87: Proceso de vibrado de la mezcla de mortero

Fuente propia.

115

Ilustración 88: Ubicación en el molde tipo teja S

Fuente propia.

Ilustración 89: Ubicación en el molde tipo teja ondulada

Fuente propia.

116

Ilustración 90: Tejas tipo S con porcentajes de 2% y 4% de adición de cascarilla de arroz

Fuente propia.

Ilustración 91: Teja tipo ondulada

Fuente propia.

4.4.Análisis de resultados e informe final

Por último, se procederá realizar el análisis de los resultados y el informe final respectivo con

la recopilación de todas las fuentes consultadas, los procesos desarrollados, los resultados

obtenidos y las conclusiones que deja el proyecto de investigación llevado a cabo.

117

5. Resultados

1.1 Determinación del estado de la cascarilla para el uso de los ensayos de resistencia.

Inicialmente durante el proceso de selección de cascarilla se hizo un tratamiento previo con

soda caustica y agua destilada para eliminar las impurezas que puede tener la cascarilla, para

verificar el comportamiento de la resistencia se trabajó con un 5% de la cascarilla limpia con una

edad de 14 días de curado contra un 5% de la cascarilla pura (salida del molino) con una edad de

14 días de curado.

5 % cascarilla en estado puro (directa del molino) con 14 días de curado

Tabla 5: 5% cascarilla pura - 14 días curado

Altura 1 Altura 2 Altura 3

Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

Cilindros

Cás.

Pura

P1 203 202 202 202.3 101.4 102.3 101.8 101.8

P2 202 203 202 202.3 102.1 102.8 102.3 102.4

P3 203 203 203 203 102.6 102.6 102.6 102.6

Relación

L/D

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

1.99 8144.6 0.0081446 1647924.2 0.001648 3.35 2032.9 78.2 9601.45 9.60

1.98 8235.5 0.0082355 1666315.5 0.001666 3.36 2016.4 79.82 9692.19 9.69

1.98 8267.7 0.0082677 1678342.7 0.001678 3.38 2013.9 77.35 9355.69 9.36

5% cascarilla limpia (con tratamiento) con 14 días de curado

Tabla 6: 5% cascarilla limpia - 14 días curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

L1 203 204 202 203 101.7 101.7 101.7 101.7

L2 201 202 202 201.7 101.7 101.8 102.3 101.9

118

Cilindros

Cás.

Limpia

L3 202 203 201 202 101.8 101.7 102.3 101.9

Relación

L/D

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

2.00 8123.3 0.0081233 1649027.2 0.001649 3.24 1964.8 35.65 4388.62 4.39

1.98 8160.6 0.0081606 1645721.9 0.001646 3.17 1926.2 17.37 2128.52 2.13

1.98 8160.6 0.0081606 1648442.1 0.001648 3.28 1989.8 32.78 4016.86 4.02

Demostración grafica del comportamiento de resistencia de las cascarillas en los 2 estados

Gráfica 4: Cascarilla pura vs cascarilla limpia

Fuente: Propia

Por lo tanto para la realización de los ensayos de resistencia de los porcentajes de 0% al

10% de cascarilla se manejó con la cascarilla en estado puro ya que en los ensayos previos se

presentó un comportamiento incrementado de la resistencia en este estado con respecto a la

cascarilla con el tratamiento de limpieza.

9,60 9,69 9,36

4,39

2,13

4,02

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

P1 - L1 P2 - L2 P3 - L3

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Especimenes

Cascarilla pura vs Cascarilla limpia

Cascarilla pura

Cascarilla limpia

119

Luego se realizaron los cálculos correspondientes para saber la cantidad de material a

utilizar para la elaboración de cada espécimen.

5.1.Calculo de material para el 0% de cascarilla

Tabla 7: Material para el 0% cascarilla

CALCULO CANTIDAD DE MATERIALES PARA 6 CILINDROS

CON EL 0% DE CASCARILLA

Agua 0.4

Cemento 1 600000 Gramos

Arena 2 1200000 Gramos

Cascarilla 0 0%

Cantidad de Cilindros 6

Vol. Cilindro 0.001570796 Mt3

Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 10%

V. Cil + Desp 0.001727876 Mt3

Vol.Total (6 Cilindros) 0.010367256 Mt3

CEMENTO

1 Mts3 Ccto 600000 gr de Cem.

0.010367256 Mts3 Ccto 6220.4 gr de Cem.

ARENA

1 Mts3 Ccto 1200000

0.010367256 Mts3 Ccto 12440.7 gr de Are.

Masa Arena (gr) 12440.7 (Masa arena - %

cascarilla) gr de Are.

CASCARILLA 0% De la Arena

Mas Casc 0.0 gr

AGUA 2488.1 gr

Se obtuvo como cantidades:

Cemento: 6220.4 gramos

Arena: 12440.7 gramos

120

Cascarilla: 0.0 gramos

Agua: 2488.1 gramos

5.2.Calculo del material para el 1% de cascarilla


CALCULO CANTIDAD DE MATERIALES PARA 6

CILINDROS CON EL 1% DE CASCARILLA

Agua 0.4


Arena 1.98 1200000 Gramos

Cascarilla 0.02 1%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 14%

V. Cil + Desp 0.001790708 Mt3


CEMENTO


0.010744247 Mts3 Ccto 6446.5 gr de Cem.

ARENA

1 Mts3 Ccto 1200000 gr de Are.

0.010744247 Mts3 Ccto 12893.1 gr de Are.

Masa Real (gr) 12764.2

CASCARILLA 1% De la

Arena

Mas Casc 128.9 gr

AGUA 2578.6 gr




121


Agua: 2578.6 gramos





Agua 0.4



Cascarilla 0.04 2%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 15%

V. Cil + Desp 0.0018064 Mt3


CEMENTO


0.010838495 Mts3 Ccto 6503.1 gr de Cem.

ARENA


0.010838495 Mts3 Ccto 13006.2 gr de Are.



Mas Casc 260.1 gr

AGUA 2601.2 gr




122


Agua: 2601.2 gramos

5.4.Calculo del material al 3% de cascarilla




Agua 0.4



Cascarilla 0.06 3%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 14%

V. Cil + Desp 0.0017907 Mt3


CEMENTO


0.010744247 Mts3 Ccto 6446.5 gr de Cem.

ARENA


0.010744247 Mts3 Ccto 12893.1 gr de Are.



Mas Casc 386.8 gr

AGUA 2578.6 gr




123


Agua: 2578.6 gramos


Tabla 11: Material al 4% de cascarilla



Agua 0.4



Cascarilla 0.08 4%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 13%

V. Cil + Desp 0.001775 Mt3


CEMENTO


0.010649999 Mts3 Ccto 6390.0 gr de Cem.

ARENA


0.010649999 Mts3 Ccto 12780.0 gr de Are.



Mas Casc 511.2 gr

AGUA 2556.0 gr




124


Agua: 2556.0 gramos


Tabla 12: Material para el 5% de cascarilla



Agua 0.4



Cascarilla 0.1 5%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 13%

V. Cil + Desp 0.001775 Mt3


CEMENTO


0.010649999 Mts3 Ccto 6390.0 gr de Cem.

ARENA


0.010649999 Mts3 Ccto 12780.0 gr de Are.



Mas Casc 639.0 gr

AGUA 2556.0 gr




125


Agua: 2556.0 gramos

5.7.Calculo del material al 6% de cascarilla


CALCULO CANTIDAD DE MATERIALES PARA 6 CILINDROS CON EL

6% DE CASCARILLA

Agua 0.4



Cascarilla 0.12 6%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 13%

V. Cil + Desp 0.001775 Mt3


CEMENTO


0.01065 Mts3 Ccto 6390.0 gr de Cem.

ARENA


0.010649999 Mts3 Ccto 12780.0 gr de Are.



Mas Casc 766.8 gr

AGUA 2556.0 gr




126


Agua: 2556.0 gramos





Agua 0.4



Cascarilla 0.14 7%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 13%

V. Cil + Desp 0.001775 Mt3


CEMENTO


0.010649999 Mts3 Ccto 6390.0 gr de Cem.

ARENA


0.010649999 Mts3 Ccto 12780.0 gr de Are.



Mas Casc 894.6 gr

AGUA 2556.0 gr




127


Agua: 2556.0 gramos

1.10 Calculo del material al 8% de cascarilla




Agua 0.4



Cascarilla 0.16 8%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 13%

V. Cil + Desp 0.001775 Mt3


CEMENTO


0.010649999 Mts3 Ccto 6390.0 gr de Cem.

ARENA


0.010649999 Mts3 Ccto 12780.0 gr de Are.

Masa Arena (gr) 11757.6


Mas Casc 1022.4 gr

AGUA 2556.0 gr




128


Agua: 2556.0 gramos





Agua 0.4



Cascarilla 0.18 9%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 12%

V. Cil + Desp 0.0017593 Mt3


CEMENTO


0.010555751 Mts3 Ccto 6333.5 gr de Cem.

ARENA


0.010555751 Mts3 Ccto 12666.9 gr de Are.



Mas Casc 1140.0 gr

AGUA 2533.4 gr


5Cemento: 6333.5 gramos


129


Agua: 2533.4 gramos


Tabla 17: Material al 10% cascarilla



Agua 0.4



Cascarilla 0.2 10%



Altura 0.2 Mt

Diámetro 0.1 Mt

Desperdicio 10%

V. Cil + Desp 0.0017279 Mt3


CEMENTO


0.010367256 Mts3 Ccto 6220.4 gr de Cem.

ARENA


0.010367256 Mts3 Ccto 12440.7 gr de Are.



Mas Casc 1244.1 gr

AGUA 2488.1 gr


5Cemento: 6220.4 gramos


130


Agua: 2488.1 gramos

1.13 Cantidades de material total

Tabla 18: Cantidad total

CANTIDADES TOTALES DE

MATERIAL (gr)

AGUA 28048.1

CEMENTO 70120.3

ARENA 133246.8

CASCARILLA 6993.9

Se realizaron los ensayos de resistencia, utilizando cilindros de 10 x 20 pulgadas

reemplazando de forma ascendente los porcentajes del 0% al 10% en la arena, utilizando fallas a

los 7, 14 y 28 días de curado.

1.14 Falla al 0% de cascarilla

A los 7 días de curado

Tabla 19: 0% - 7 días curado

Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 202 202 202.0 101.9 101.6 101.4 101.6

7 días 201 201 201 201.0 101.6 101.5 101.2 101.4

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8112.64 0.008113 1638753.34 0.001639 3.45 2102.82 104.32 12858.95 12.86

8080.74 0.008081 1624229.28 0.001624 3.40 2093.30 56.55 6998.12 7.00

131





Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 204 203 203 203.3 101.3 101.5 102.1 101.6

28 días 204 203 203 203.3 101.6 101.3 101.7 101.5

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8112.64 0.008113 1649570.19 0.001650 3.37 2041.14 90.72 11182.55 11.18

8096.68 0.008097 1646325.67 0.001646 3.53 2145.38 412.93 50999.89 51.00

Demostración grafica de la resistencia del mortero al 0%

Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 203 203 203 203.0 100.9 101.2 100.8 101.0

14 días 201 201 201 201.0 102.3 102 101.6 102.0

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistenci

a (Mpa)

8006.56 0.008007 1625331.52 0.001625 3.53 2170.63 333.76 41685.82 41.69

8165.94 0.008166 1641354.47 0.001641 3.56 2168.94 351.81 43082.59 43.08

132

Grafica 1: Resistencia del mortero 0%




Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1

Diámetro

2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 202 202 202.0 101 101.6 101.6 101.4

7 días 202 202 202 202.0 101.8 101.5 101 101.4

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3)

Masa

(kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8075.43 0.008075 1631237.37 0.001631 3.45 2114.96 102.16 12650.72 12.65

8080.74 0.008081 1632310.02 0.001632 3.44 2104.38 203.30 25158.58 25.16

9,93

42,38

31,09

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

7 días 14 días 28 días

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado

Resistencia del mortero

133



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 201.5 201 201 201.2 102.4 101.2 102.1 101.9

14 días 201.5 201 201 201.2 102.4 100.9 101.2 101.5

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8155.27 0.008155 1640568.12 0.001641 3.49 2124.26 192.76 23636.26 23.64

8091.37 0.008091 1627713.58 0.001628 3.47 2129.37 156.59 19352.72 19.35



Período de

Curado Altura 1 Altura 2 Altura 3

Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2 Diámetro 3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 202 201 201.7 102 101.2 102.3 101.8

28 días 204 204 204 204.0 102.3 102.2 101.1 101.9

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8144.60 0.008145 1642494.49 0.001642 3.47 2113.86 293.50 36036.14 36.04

8149.93 0.008150 1662586.46 0.001663 3.47 2084.10 128.42 15757.18 15.76

Demostración grafica de la resistencia del mortero al 1%

134





Período de


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro 1 Diámetro 2 Diámetro 3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 201 202 201.7 101.8 102 101 101.6

7 días 202 201 201.5 201.5 101.6 101.8 102 101.8

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8107.32 0.008107 1634976.13 0.001635 3.40 2081.38 103.64 12783.51 12.78

8139.27 0.008139 1640062.84 0.001640 3.40 2073.09 96.56 11863.47 11.86



18,9021,49

25,90

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

7 días 14 días 28 díasRe

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


Período

de Curado Altura 1 Altura 2 Altura 3

Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

135



Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 201 201 201 201.0 101.3 102.3 102 101.9

28 días 203 203 203 203.0 102.1 102 101.8 102.0

Área

(mm2) Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8149.93 0.008150 1638136.66 0.001638 3.51 2140.24 208.67 25603.89 25.60

8165.94 0.008166 1657686.36 0.001658 3.54 2137.92 237.97 29141.77 29.14

Demostración grafica de la resistencia del mortero al 2% de cascarilla


12,3210,54

27,37

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00


Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


14 días 202 203 203 202.7 101.7 100.9 101.6 101.4

14 días 203 203 202 202.7 103 102.5 102.1 102.5

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8075.43 0.008075 1636620.99 0.001637 3.37 2058.51 109.43 13550.98 13.55

8256.96 0.008257 1673410.00 0.001673 3.39 2026.40 62.20 7533.04 7.53

136




Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 202 202 202.0 101.7 102 102.1 101.9

7 días 202 202 202 202.0 101.7 101.1 102.1 101.6

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8160.60 0.008161 1648442.12 0.001648 3.30 1998.86 47.96 5877.02 5.88

8112.64 0.008113 1638753.34 0.001639 3.36 2048.51 72.39 8923.11 8.92



Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 202 204 202 202.7 101.6 101.4 102 101.7

14 días 205 204 204 204.3 101.6 101 100.4 101.0

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8117.96 0.008118 1645240.44 0.001645 3.46 2103.04 148.31 18269.36 18.27

8011.85 0.008012 1637087.34 0.001637 3.24 1981.57 60.39 7537.59 7.54



Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 201 203 202.0 101.6 102.1 101.3 101.7

28 días 202 202 202 202.0 102 102.5 101.8 102.1

137

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8117.96 0.008118 1639828.46 0.001640 3.44 2098.39 120.28 14816.53 14.82

8187.31 0.008187 1653837.12 0.001654 3.43 2073.96 130.42 15929.53 15.93


Grafica 4: Resistencia del mortero al 3%




Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 201.5 202 201.8 101.4 101.5 101.2 101.4

7 días 202 201 201.5 201.5 101.5 101.9 101.7 101.7

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8070.12 0.008070 1628820.04 0.001629 3.32 2036.44 44.92 5566.21 5.57

8123.29 0.008123 1636842.29 0.001637 3.32 2025.85 63.73 7845.35 7.85

7,40

12,90

15,37

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

7 días 14 días 28 díasRe

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


138



Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 203 203 203 203.0 101.9 102.4 101.5 101.9

14 días 202 203 202 202.3 101.9 102 102.5 102.1

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8160.60 0.008161 1656602.73 0.001657 3.45 2083.78 123.81 15171.67 15.17

8192.66 0.008193 1657648.06 0.001658 3.40 2049.89 112.51 13733.03 13.73

A los 28 días curado


Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 202 203 202.3 101.4 102.5 101.6 101.8

28 días 201 202 201 201.3 101.4 101.6 101.6 101.5

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8144.60 0.008145 1647924.22 0.001648 3.44 2087.47 167.41 20554.72 20.55

8096.68 0.008097 1630132.30 0.001630 3.42 2099.83 150.87 18633.56 18.63



6,7114,45

19,59

0,00

10,00

20,00

30,00


Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


139




Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 201 201 202 201.3 101.5 101.8 102.1 101.8

7 días 204 203 203 203.3 101.4 100.5 101.3 101.1

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8139.27 0.008139 1638706.29 0.001639 3.32 2028.43 56.10 6892.51 6.89

8022.43 0.008022 1631226.79 0.001631 3.30 2023.02 86.04 10724.93 10.72



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 202 202 202 202.0 101 102.8 101.7 101.8

14 días 204 203 204 203.7 101.5 102.3 101.7 101.8

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8144.60 0.008145 1645209.36 0.001645 3.36 2042.90 98.67 12114.77 12.11

8144.60 0.008145 1658783.69 0.001659 3.34 2015.33 72.72 8928.61 8.93



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 203 203 202.7 102.1 101.5 100.7 101.4

28 días 202 201 202 201.7 101.9 101.6 100.2 101.2

140

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8080.74 0.008081 1637697.18 0.001638 3.38 2063.26 124.65 15425.56 15.43

8048.91 0.008049 1623196.42 0.001623 3.35 2063.21 118.51 14723.74 14.72






Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 203 202 202.3 101.2 101.6 101.8 101.5

7 días 204 203 203 203.3 102.2 101.8 101 101.7

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8096.68 0.008097 1638228.99 0.001638 3.35 2047.33 91.28 11273.75 11.27

8117.96 0.008118 1650652.41 0.001651 3.38 2047.68 94.86 11685.20 11.69

8,81

10,52

15,07

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


141



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 204 205 205 204.7 101.4 100.8 100.6 100.9

14 días 203 202 203 202.7 101.4 101.8 102 101.7

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8001.27 0.008001 1637593.97 0.001638 3.27 1994.39 47.21 5900.31 5.90

8128.61 0.008129 1647398.84 0.001647 3.32 2015.91 75.96 9344.77 9.34


Tabla 39: 6% - -28 días curado

Período de


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 201 202 202 201.7 102.3 100.1 102.8 101.7

28 días 202 203 203 202.7 101.3 102.3 101.7 101.8

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8128.61 0.008129 1639270.22 0.001639 3.32 2025.29 56.06 6896.63 6.90

8133.94 0.008134 1648478.57 0.001648 3.38 2052.80 117.83 14486.21 14.49


142





Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 202 203 202.3 102.2 102.2 101 101.8

7 días 202 203 202 202.3 102.2 102.2 101.3 101.9

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8139.27 0.008139 1646845.56 0.001647 3.13 1903.03 11.58 1422.73 1.42

8155.27 0.008155 1650082.60 0.001650 3.21 1947.78 23.86 2925.72 2.93

A los 14 días curado


Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 202 203 203 202.7 101.8 102.3 101.2 101.8

14 días 201 201 202 201.3 101.7 101.3 101.9 101.6

11,48

9,34

14,49

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


143

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8133.94 0.008134 1648478.57 0.001648 3.35 2029.75 77.21 9492.32 9.49

8112.64 0.008113 1633344.91 0.001633 3.26 1996.52 56.29 6938.55 6.94



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 202 202 202.0 101.8 100.5 102.2 101.5

28 días 202 203 203 202.7 101.4 102.2 101.7 101.8

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8091.37 0.008091 1634456.38 0.001634 3.19 1952.94 31.25 3862.14 3.86

8133.94 0.008134 1648478.57 0.001648 3.31 2009.73 64.34 7910.07 7.91



2,17

8,22

5,89

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


144




Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 202 203 202.5 202.5 100.6 102.7 102.2 101.8

7 días 201 201 201 201.0 101.7 101.7 101.3 101.6

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8144.60 0.008145 1649281.66 0.001649 3.16 1915.38 47.58 5841.91 5.84

8102.00 0.008102 1628502.16 0.001629 3.13 1920.17 39.82 4914.84 4.91



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 202 203 202 202.3 101.2 102.5 101.6 101.8

14 días 204 204 203 203.7 100.7 101.6 100.5 100.9

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8133.94 0.008134 1645767.25 0.001646 3.27 1986.31 77.71 9553.80 9.55

8001.27 0.008001 1629592.69 0.001630 3.18 1953.86 36.41 4550.53 4.55



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 201 202 201.7 101.8 102 102.2 102.0

28 días 202 202 201 201.7 101.7 101.6 102.3 101.9

145

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8171.28 0.008171 1647875.30 0.001648 3.32 2015.93 94.04 11508.60 11.51

8149.93 0.008150 1643569.95 0.001644 3.32 2016.95 91.31 11203.77 11.20






Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 203 202 203 202.7 102.2 101 101.7 101.6

7 días 204 204 204 204.0 102.2 102 102 102.1

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8181.97 0.008182 1658212.06 0.001658 3.10 1870.69 18.14 2217.07 2.22

8181.97 0.008182 1669121.35 0.001669 3.22 1927.96 32.45 3966.04 3.97

5,38

7,05

11,36

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


146



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 202 202 202 202.0 102.1 102.2 101.3 101.9

14 días 202 202 202 202.0 102 102.5 102.6 102.4

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8149.93 0.008150 1646286.59 0.001646 3.15 1912.79 19.96 2449.10 2.45

8230.14 0.008230 1662487.45 0.001662 3.15 1897.16 25.18 3059.49 3.06



Período


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro


Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 201 202 201 201.3 102.1 102 101.5 101.9

28 días 202 202 202 202.0 101.6 101.4 102.1 101.7

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8149.93 0.008150 1640853.30 0.001641 3.20 1948.99 37.65 4619.67 4.62

8123.29 0.008123 1640903.94 0.001641 3.19 1945.88 39.02 4803.47 4.80


147





Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

7 días 205 203 204 204.0 102.2 101.7 100.3 101.4

7 días 206 203 204 204.3 100.1 100.6 101 100.6

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8075.43 0.008075 1647388.23 0.001647 2.89 1752.47 11.63 1440.17 1.44

7943.25 0.007943 1623069.86 0.001623 2.90 1784.89 11.98 1508.20 1.51



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

14 días 203 202 204 203.0 101.9 100.9 102.4 101.7

14 días 204 204 203 203.7 101.9 100.7 101.9 101.5

3,092,75

4,71

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Edad de curado


148

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8128.61 0.008129 1650108.37 0.001650 2.82 1711.40 9.72 1195.78 1.20

8091.37 0.008091 1647942.00 0.001648 3.04 1844.12 15.01 1855.06 1.86



Período

de

Curado


Altura

Prom.

(mm)

Diámetro

1 Diámetro 2

Diámetro

3

Diámetro

Prom.

(mm)

28 días 202 202 203 202.3 101.6 102.3 101.7 101.9

28 días 201 203 203 202.3 101.8 101.9 101.2 101.6

Área

(mm2)

Área

(m2)

Volumen

(mm3)

Volumen

(m3) Masa (kg)

Densidad

(kg/m3)

Carga

Aplicada

(kN)

Resistencia

(kN/m2)

Resistencia

(Mpa)

8149.93 0.008150 1649003.24 0.001649 3.08 1864.76 18.17 2229.47 2.23

8112.64 0.008113 1641457.55 0.001641 3.02 1839.22 17.53 2160.83 2.16



1,47 1,53

2,20

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resr

ion

(M

Pa)

Edad de curado


149

1.25 Comportamiento general de las fallas

Grafica 12: Comportamiento general

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00


RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

ION

(M

Pa)

EDAD DE CURADO

RESISTENCIA DEL MORTERO

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%

150

Grafica 13: Comportamiento 28 días

31,09

25,90

27,4

15,37

19,6

15,0714,49

5,89

11,36

4,71

2,200,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

on

(M

Pa)

Cantidad de cascarilla

Comportamiento 28 dias

1.26 Calculo de los materiales con el 2% de cascarilla para la realización de las tejas

Tabla 52: Materiales 2 tejas al 2%

CALCULO CANTIDAD DE MATERIALES PARA 2 TEJAS CON EL

2% DE CASCARILLA

Agua 0.4



Cascarilla 0.04 2%

Aditivo Plastificante (gr) 10.6 1%

Aditivo Acelerante (gr) 84.9 01:03

Cantidad de Tejas 1

Vol. Teja 0.00153808 Mt3

Largo 0.457 Mt

Ancho 0.344 Mt

Espesor 0.01 Mt

largo menor 0.085 Mt

ancho menor 0.04 Mt

Desperdicio 15%

V. Teja+ Desp 0.0017688 Mt3

Vol.Total (Tejas) 0.0017688 Mt3

CEMENTO


0.001768792 Mts3 Ccto 1061.3 gr de Cem.

ARENA


0.001768792 Mts3 Ccto 2122.6 gr de Are.



Mas Casc 42.5 gr

AGUA 424.5 gr

152

1.27 Calculo de los materiales con el 4% de cascarilla para la realización de las tejas

Tabla 53: Materiales para 2 tejas al 4%

CALCULO CANTIDAD DE MATERIALES PARA 2 TEJAS CON

EL 4% DE CASCARILLA

Agua 0.4



Cascarilla 0.08 4%

Cantidad de Tejas 1

Vol. Teja 0.00153808 Mt3

Largo 0.457 Mt

Ancho 0.344 Mt

Espesor 0.01 Mt

largo menor 0.085 Mt

ancho menor 0.04 Mt

Desperdicio 15%

V. Cil + Desp 0.0017688 Mt3

Vol.Total (Tejas) 0.0017688 Mt3

CEMENTO


0.001768792 Mts3 Ccto 1061.3 gr de Cem.

ARENA


0.001768792 Mts3 Ccto 2122.6 gr de Are.



Mas Casc 84.9 gr

AGUA 424.5 gr

153

6. Análisis de resultados

6.1 Uso de cascarilla

Inicialmente se realizó una limpieza a la cascarilla con el fin de obtener un material sin

impurezas y que estuviera en la totalidad de su capacidad de resistencia, para esto se realizó un

ensayo comparativo con respecto a la cascarilla en estado puro o como la entregan en los

molinos de arroz. Al realizar las respectivas pruebas a compresión de los cilindros se obtuvo que

resistieran más los que se realizaron con cascarilla pura. Por lo tanto, se llegó a la conclusión de

realizar los siguientes ensayos de resistencia a la compresión con ese tipo de cascarilla.

6.1.Datos finales de resistencia

Al observar los datos finales en los ensayos de resistencia a la compresión, se determinó que

hubo fallas en el proceso de elaboración de los cilindros, las cuales fueron:

a) Al realizar el proceso de mezclado fue en el suelo del laboratorio el cual presentaba

residuos de otros laboratorios que se habían realizado ahí, también, el suelo se miraba

seco pero tenía un leve porcentaje de humedad lo que afecto las proporciones.

b) El secado de la arena no se pudo realizar en el horno como específica la norma por

motivos de mantenimiento, lo cual nos obligaba a realizar el secado en estufa a una

temperatura constante pero desconocida.

c) En el curado de los cilindros, por procesos de manteamiento de los tanques donde se

realizó el curado los laboratoristas se vieron obligados a cambiar los cilindros al tanque

2, lo que obligaron a dejar por unos minutos los cilindros al sol mientras se llenaba

nuevamente el tanque.

154

d) Para el proceso de apisonar no se tuvo en cuenta en la elaboración de algunos cilindros

porque se encontraban ocupados o las condiciones de los apisonadores no era la óptima.

Lo que se ve afectado en las resistencias, ya que en algunos cilindros se obtuvo una mayor

resistencia a los 7 días de curado que a los 28 días de curado, por esta razón en las gráficas del

ítem anterior no tienen el comportamiento que especifica la norma.

6.2.Porcentaje utilizado para elaboración de tejas

Después de revisar los resultados obtenidos en el ítem anterior se llegó a la conclusión de

usar los porcentajes del 2 y el 4 en los cuales se evidencio un comportamiento ideal en el

crecimiento de la resistencia. Se realizaron los cálculos respectivos para la elaboración de las

tejas y cumplieron con unas resistencias óptimas.

155

7. Conclusiones

Se elaboraron dos tejas tipo S en mortero convencional con una adición del 2% y 4% de

cascarilla de arroz con respecto a una sustitución de una parte de la arena peña, teniendo en

cuenta lo establecido el Título D: Mampostería estructural de la NSR-10 y lo establecido en la

NTC 4694 (Placas onduladas de fibrocemento para cubiertas y revestimientos), con el fin de

garantizar que la dosificación cumpliera con los estándares de resistencia y que la teja tuviera las

dimensiones similares a las de las tejas tomadas como molde.

Se desarrolló una consulta del estado del arte donde se recopilo y referencio en los marcos

las diferentes fuentes de información que sirvieron como base para el desarrollo del proyecto de

investigación y que además fueron útiles para instruir la metodología y procedimiento llevado a

cabo en cada una de las fases, y que pueden servir como guía o punto de partida para futuros

proyectos de la misma índole.

En la búsqueda de un método de limpieza para la fibra natural cascarilla de arroz, se

descubrió que el uso de soda cáustica puede llegar a ser muy perjudicial para la resistencia,

debido a que los resultados obtenidos con cascarilla lavada son alrededor de la mitad de los

obtenidos con cascarilla sin lavar. Además de ser un proceso costoso, tedioso y algo peligroso.

Por medio de los resultados obtenidos en pruebas mecánicas desarrolladas a la mezcla del

mortero adicionado con porcentajes que variaron del 0% al 10% de cascarilla de arroz, se

determinó que los porcentajes de adición más viables son los del 2% y 4%. La manejabilidad de

la mezcla se dificulta considerablemente después de un 8% de adición y que a partir de una

adición del 7% la resistencia a compresión del mortero se ve afectada considerablemente,

convirtiéndose en un producto muy plástico que dificulta su ensayo en la máquina de prueba.

156

8. Recomendaciones

En relación al proceso desarrollado durante la presente investigación, se han podido

referenciar algunos aspectos que caben resaltar y pueden ser de utilidad para ser tenidos en

cuenta en futuros procesos de investigación sobre el mismo tema abarcado, los cuales son:

8.1. Recolección de materiales

Se debe elegir un buen lugar para la recolección los materiales, donde se tenga plena

seguridad de su procedencia y se encuentren almacenados de forma adecuada, sobre todo en el

caso de la cascarilla de arroz, donde se debe verificar por medio de un análisis previo la calidad

de la misma, el grado de deterioro y sí se encuentra contaminada.

8.2. Método de limpieza

Se debe evitar el uso de solución con soda cáustica como método de limpieza para la

cascarilla de arroz, debido a que su efecto va en detrimento de la resistencia a compresión del

mortero. Se recomienda mantener el tratamiento por tamizado y complementar con un

tratamiento diferente para fibras naturales, acompañado de un método de trituración que permita

un mejor desgaste de la cascarilla de arroz, produciendo una granulometría más fina.

8.3. Ensayos posteriores

Además del ensayo de resistencia a compresión, otros ensayos que son recomendables es el de

durabilidad, que puede ser por medio de la elaboración de cubos de 5 centímetros de lado,

conductividad térmica y resistencia a flexión.

8.4. Proceso de elaboración de la teja

Se debe realizar una adecuada homogenización de los agregados en estado sólido. Los

trabajos con la mezcla en estado plástico se deben hacer de forma rápida, debido a que ésta sufre

un proceso de secado acelerado, causado por el proceso de absorción de la cascarilla de arroz.

157

9. Referencias

Especificaciones Teja Shingle (Fiberglass Colombia SAS)

INV - E 123 – 13 (granulometría), 2013

INV - E 402 – 13 (elaboración especímenes de concreto), 2013

“CASCARILLA DE ARROZ/ CONSIDERACIONES AL COMPOSTAR”, Santiago (Región

Metropolitana), Chile, Febrero 2006.

http://www.manualdelombricultura.com/foro/mensajes/16663.html

NSR 10 – Titulo e-5 “losas de entrepiso, cubiertas, muros divisorios y parapetos”, Marzo, 2010.

“ Alternativas de aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia”, Universidad de

Sucre, Departamento de ingenierías, Sincelejo, 2009

http://repositorio.unisucre.edu.co/bitstream/001/211/2/333.794s571.pdf

“Análisis comparativo de las características fisicoquímicas de la cascarilla de arroz”,

Universidad Tecnológica de Pereira, Diciembre, 2007.

https://es.slideshare.net/segundocorreamoran/cascarilla-de-arroz

http://www.almacencanaima.com/producto-detalles-id-437-nombre-teja_s_natural_santa_fe.htm

NTC 4694. placas onduladas de fibrocemento para cubiertas y revestimientos, 2002.

Alternativas Integrales de Energia Renovable . (Mayo de 2009). alienergy. Obtenido de

alienergy;

http://www.alienergy.com.co/proyectos_3.html

AMOROCHO, J. A. (2 de Octubre de 2007). Mundotejas. Obtenido de Mundotejas:

http://mundotejas.com/wp-

content/uploads/2016/07/PROYECTOLEY_CONGRESO_NACION_PONENCIA1_0035_20

07.pdf

158

Fundación Wikipedía, I. (16 de Marzo de 2016). Wikipedía la Enciclopedía Libre. Obtenido de

Wikipedía la Enciclopedía Libre: https://es.wikipedia.org/wiki/Teja

“Alternativas tecnológicas para el uso de la cascarilla de arroz como combustible”, Santiago de

Cali, 2010, Universidad Autónoma de Occidente.

https://red.uao.edu.co/bitstream/10614/1327/1/TME00462.pdf

“MORTEROS ALIGERADOS CON CASCARILLA DE ARROZ: DISEÑO DE MEZCLAS Y

EVALUACIÓN DE PROPIEDADES”, Marzo 28 de 2012.

http://www.revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/28275/43524

“LA DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE LA CASCARILLA DE ARROZ: UNA

ALTERNATIVA DE APROVECHAMIENTO INTEGRAL”, Orinoquia, 2010.

http://www.scielo.org.co/pdf/rori/v14s1/v14s1a13.pdf

http://www.drcalderonlabs.com/Investigaciones/Cascarilla_Caolinizada/La_Cascarilla_Caoliniza

da.htm

159

Anexos

Anexo 1.

Ilustración 92: XIV Encuentro Regional de Semilleros de Investigación REDCOLSI

Fuente propia.

Anexo 2.

Ilustración 93: Presentación del proyecto en la Universidad Cooperativa de Colombia

sede Villavicencio

Fuente propia.

160

Anexo 3.

Ilustración 94: XX Encuentro Nacional y XIV Internacional de Semilleros de

Investigación

Fuente propia.

elaboraciÓn de teja tipo s con compositos de matriz

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