2014, Ao de Octavio PazINSTITUTO TECNOLGICO DE QUERTAROCarrera de Arquitectura

Los paneles ultralivianos de Poliestireno Expandido utilizado como Aislante Acstico en viviendas y edificios dentro de la ciudad de QuertaroProtocolo de Investigacin

PresentaALVARADO GARCIA LVARO

ndicePlanteamiento del Problema...3Delimitacin3

Justificacin3

Objetivo General4

Objetivos Particulares...4

Marco Terico y Conceptual4Marco Histrico..7

Hiptesis.10

Hiptesis Particulares..10

Metodologa11

Formato de Fichas de Observacin14

Alcances Esperados.16Recursos Materiales y Humanos disponibles..16Cronograma de Trabajo..17Trabajos Citados...18Planteamiento del Problema

Esta investigacin consiste en comprobar las propiedades acsticas del Poliestireno Expandido a travs de ensayos y pruebas fsicas con modelos escala utilizando diferentes tipos de materiales constructivos para que de esta manera poder realizar comparaciones y determinar por medio de decibeles donde y bajo qu circunstancias puede funcionar este material como un elemento que pueda aislar acsticamente.Delimitacin

Esta investigacin se basar en los resultados que determinen materiales especficos y comunes que se utilizan en la construccin como el tabique rojo, el block constructivo comn y ligero con respecto al Poliestireno Expandido y se analizarn los resultados obtenidos en muros divisorios y estructurales.

Justificacin

El poliestireno expandido es un material sustentable ya que puede ser reutilizable al 100% para formar bloques del mismo material y tambin es reciclable para fabricar materias primas para otra clase de productos, y no solamente como aislante acstico, que es la finalidad de esta investigacin.

Un vaso de poliestireno expandido, expuesto a energa solar, viento, lluvia, etc. se degradar en poco tiempo

El poliestireno, adems de ser uno de los mejores aislantes trmicos, se usa ampliamente en la construccin de edificios ahorradores de energa y en la dcada de los 70 y 80 estaba presente en casi todas las edificaciones que necesitaban un aislamiento econmico y duradero.

De acuerdo con la Fundacin del Futuro Latinoamericano (FFLA), organismo presente dentro de la Organizacin de las Naciones Unidas (ONU), se busca analizar conjuntamente los problemas que existen para que un pas o regin, en este caso la ciudad de Quertaro, pueda llegar a desarrollarse sustentablemente cuidando comportamientos y hbitos tanto individuales como corporativos. Alentando las polticas, planes, programas, proyectos y acciones, promoviendo investigaciones y estudios de diverso orden para caracterizar adecuadamente la problemtica ambiental.

Y por ltimo realizar eventos internacionales de consulta, capacitacin y diseo cooperativo de programas y proyectos sobre polticas de desarrollo sostenible.

Un edificio aislado adecuadamente con espuma de poliestireno puede reducir la energa utilizada para climatizarlo hasta un 40%. De esta manera se reducen las emisiones de gases deefecto invernadero.

Objetivo General

Diagnosticar el Poliestireno Expandido como un material adecuado de Aislante Acstico por medio de Decibeles y en congruencia con materiales especficos.

Objetivos Particulares

Comparar resultados de ruidos generados con respecto a un material, tanto en el exterior del muro, como en el interior de un espacio.

Incorporar fcilmente en cualquier casa habitacin, oficina o cualquier espacio habitable un aislante acstico que sea sustentable y de fcil colocacin.Resolver problemas acsticos en viviendas y edificios sin repercutir ni al medio ambiente ni a la economa del constructor, ni tampoco al dueo.

Marco Terico y ConceptualHoy en da, la mayor parte de la poblacin vive en entornos urbanos, ciudades bulliciosas y con actividad tanto en da como de noche. Obras, sirenas de ambulancias, o coches de polica, trfico, vecinos molestos o con horarios distintos a los nuestros, todos estos factores repercuten de manera muy clara y acumulativa nuestra calidad de vida. El Aislamiento Acstico es muy importante en muchos aspectos de nuestra sociedad pero no somos conscientes de su importancia hasta que no sufrimos la ausencia de dicho aislamiento, la mayora de la poblacin actual ha sufrido sus consecuencias en algn momento, ya sea en nuestras propias viviendas, en la escuela, en el trabajo o en algn espacio cultural o social.

El sonido se podra definir desde un punto de vista tcnico como la alteracin fsica de un medio, ya sea en estado gaseoso, lquido o solido que produce variaciones de presin recogidas por el odo humano en forma de vibraciones en el tmpano. La unidad de medida del sonido es de decibelio (Db). Cuando el sonido incide sobre una superficie, este es reflejado, absorbido y transmitido por esa superficie, este sonido puede detenerse a la interposicin de una barrera separadora, que en este caso ser un material capaz de absorber el ruido generado amortiguando las reflexiones en el interior de una habitacin o espacio. Los materiales ruidos como (el vidrio, los metales, azulejos, mrmol) reenvan el ruido, mientras que los materiales blandos como (alfombras, cortinas,) absorben el ruido. En un mismo tipo de construccin no siempre van a coincidir un buen aislamiento y una buena absorcin (Velazquez, 2009).Un Aislante Acstico es la proteccin de un recinto contra la penetracin de sonidos, se trata de reducir el ruido, tanto areo como estructuralmente, que llega al receptor a travs de una serie determinada de obstculos. Un buen aislamiento acstico pretende que la energa transmitida sea mnima, esto implica un aumento de energa disipada y/o reflejada sin que tenga importancia el reparto entre ellas, ni la acstica del local emisor. Los materiales adecuados para el aislamiento acstico son aquellos que tienen la propiedad de reflejar o absorber una parte importante de la energa de la onda incidente. (GA, 2003).Cuando queremos saber que necesita especficamente un material para poder ser un aislante acstico, primeramente se necesita saber que un material aislante es aquel que se emplea para dar proteccin y aislacin a un local o recinto a fin de atenuar o directamente impedir la penetracin de los sonidos exteriores. Consideramos a un material como aislante acstico cuando tiene la propiedad de ser absorbente sonoro, ya que posee un elevado coeficiente de absorcin acstica en todo o en parte del espectro de frecuencias de sonidos audibles por el ser humano, que van en un rango desde los 20Hz hasta los 20KHz. (Construmatica, 2007).

Hablando mas especificamente sobre el material con el que se va a trabajar en esta investigacion, se sabe que se utilizara Paneles Ultralivianos de Poliestireno Expandido para poder abosrber la maxima produccion de ruidos generados en su entorno. El Poliestireno Expandido se define tcnicamente como un material plstico celular rigido fabricado a partir del modelo de perlas pre-expandidas de poliestireno expandido, que presentan una estructura celular cerrada y rellena de aire. Sus propiedades y caracteristcias tcnicas permiten que sea destinado a una gran cantidad de aplicaciones y elementos aligerados. (BARI, 2012).El Poliestireno se puede definir tecnicamente como un material plastico celular y rigido fabricado a partir del modelo de perlas pre-expandidas de Poliestireno Expandible o uno de sus co-polimeros que presenta una estructura celular cerrada y esta rellena de aire. La abreviatura EPS es derivada del ingls Expanded PolyStyrene, que tambin es conocido como durapax, telgopor o corcho blanco (Velazquez Martel Fidel, 2013).La materia prima, el poliestireno expandido expandible, se obtiene por polimerizacion del estireno con introduccin de un agente de expansin. Este polimero se presenta en perlas esfricas de dimetros entre 0.3 y 2mm. El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene a partir de tres fases de fabricacin: La Pre-Expansin, ques cuando el vapor del agua dilata las perlas estructurales del material primario hasta 50 veces su tamao original. La Maduracin, cuando las esferas ya previamente expandidas permiten estabilizarse fisicamente. Y por ltimo el moldeo, que es cuando las perlas se introducen en un molde cerrado sometido a una inyeccion de vapor de agua, y las perlas se vuelven a expandir ocupando todo el espacio posible del molde, soldandose entre ellas para formas un solo bloque uniforme. (Sundolitt, 2009).

El Decibelio, que es la unidad de medida que se utiliza para medir la intensidad del sonidoy otras magnitudes fsicas, nos ayudar a trabajar en esta investigacion y que dar resultados cuantitativos concretos. Un decibelio es la dcima parte de un belio (, unidad que recibe su nombre por Graham Bell, el inventor del telfono. Su escala logartmica es adecuada para representar el espectro auditivo del ser humano. (Mugica, 2009).Otra manera de poder interpretar un Decibelio sera como diez veces un logartimo decimal decimal del cociente de dos medidas de potencia, una de las cuales se toma de referencia, y se representa con las letras Db (Flora, 2007).Marco Histrico

Hablando sobre el origen del sonido y/o la acstica y de como el hombre empez a estudiar este fenmeno natural, desde las pocas ms remotas de nuestra historia, la acstica ha formado parte del ambiente de la vida humana, como mnimo desde el punto de vista de la comunicacin hablada o mediante rudimentarios instrumentos musicales. La acstica como ciencia apareci en el momento en que se comenzaron a diferenciar los sonidos ms o menos puros.

En el curso de los siglos posteriores, la acstica apenas progreso, hasta que en 1638 Galileo Galilei le dio un nuevo impulso, poniendo de manifiesto que el tono depende de la frecuencia de oscilaciones que originan los sonidos, de la masa del cuerpo vibrante, de la longitud y de la tensin a la que est sometido, descubriendo tambin que las cuerdas pueden vibrar por resonancia, estudiando las ondas estacionarias. Poco tiempo despus aproximadamente en 1683, Newton ya contaba con instrumentos capaces de calcular la velocidad del sonido en funcin de la densidad, y de otras caractersticas del medio a travs del cual se propagan las ondas sonoras, mientras que otras personas influyentes en el tema de la acstica como Huygens, que ya haba explicado la base comn entre los fenmenos luminosos y sonoros, que deca que todo se trataba de vibraciones longitudinales del medio, ter en el caso de la luz, y partculas elsticas en el caso del sonido (Mugica, 2009).El desarrollo que han podido alcanzar hasta nuestros das los instrumentos para medir el ruido o el sonido ha alcanzado un nivel muy alto, debido al serio problema que plantea en la sociedad moderna los elevados niveles de ruido que produce una sociedad tan tecnificada. Durante la segunda guerra mundial, la acstica submarina experiment una gran actividad, apareciendo un gran nmero de laboratorios, protegidos por los gobiernos, para investigar los problemas acsticos asociados con operaciones militares submarinas. La acstica ha sido precedida por grandes avances a travs de observaciones empricas, a lo largo el tiempo. La msica, la arquitectura, la medicina, la lingstica, buscan la acstica como una herramienta de trabajo para poder realizar proyectos de auditorios, estudios de grabacin sonora, percepcin subjetiva de sonidos, produccin artificial de la voz, utilizacin de la acstica en la medicina y el aislamiento contra el ruido. (Mugica, 2009).Desde la antigedad el hombre siempre ha contado con la necesidad de contar con un refugio que lo resguarde de los daos exteriores, como los peligros ambientales o amenazas de depredadores, y con el tiempo esta necesidad la fuimos perdiendo y, a la par que aumentaba nuestra cohesin social, comenzamos a usar la tecnologa, hasta controlar el fuego, y poder tener ms posibilidades de subsistencia.

A su vez, nos abrigbamos en cuevas y, siendo ya, homo erectus, comenzamos a usar esa tecnologa para curtir pieles y hacer pequeas construcciones nmadas, a modo de tiendas de campaa. De esta forma, pasaron los milenios, hasta que en el ao -10.000 decidimos hacernos sedentarios y, usando los recursos que tenamos a mano, dar paso al germen de lo que hoy son nuestras ciudades.

Desde aqu se empezaron a usar chozas primitivas, y el hombre tuvo que controlar y mejorar el confort que necesitaba para vivir de mejor manera dentro de sus recintos, as comenz la bsqueda de poder controlar la temperatura deseada y con ayuda de avances cientficos, nuevos mtodos constructivos y sobre todo de la arquitectura, este sueo de poder tener un clima controlado se volva realidad, y poco a poco en pases ms civilizados se daban cuenta que un espacio, recinto, vivienda o edificio con un buen aislante, ya sea trmico o acstico tendan a tener un menor gasto energtico, y de esta manera ser ms sustentable proporcionando al mismo tiempo un factor importante para une buena calidad de vida de los usuarios. (knaufinsulation, 2004).

El Poliestireno fue descubierto en 1839 por Eduard Simon, un boticario de Berln que al probar varios mtodos y experimentos en base a una resina llamada estoraque, una sustancia aceitosa a la cual el llamo estirol, que al poco tiempo descubri que esta sustancia peculiar se haba espesado, posiblemente por la oxidacin que estaba presente en su estructura creando una nueva sustancia gelatinosa a la que llamo estireno. 80 aos ms tarde se comprob que el estireno al calentarse inicia una produccin en cadena que produce macromolculas y siguiendo otras investigaciones y tesis de qumicos reconocidos, esto llevo a que la sustancia final recibiera el nombre actual de poliestireno.La empresa IG Farben comenz la fabricacin de poliestireno en Ludwigshafen, sobre 1931, la esperanza de que sera un sustituto adecuado para la fundicin inyectada de zinc en muchas aplicaciones. Se obtuvo xito cuando desarrollaron una vasija de reactor que el poliestireno extruido a travs de un tubo calentado y el cortador, la produccin de poliestireno en forma de grnulos (E-CENTRO, 2011)

En 1941, Dow Chemical invent un proceso de espuma de poliestireno. En 1954, el Koppers Company, Inc. en Pittsburgh, Pennsylvania, desarroll la espuma de poliestireno expandido, y fue hasta el ao de 1960 cuando el poliestireno se producira de manera masiva por todo el mundo y se empezara pocos aos despus este mismo material a utilizarse en la industria y en la construccin (E-CENTRO, 2011).

Siguiendo con la investigacin por parte de los materiales con los que se va a ensayar, est el ladrillo, que es el material de construccin ms antiguo fabricado por el hombre, en los primeros tiempos se comenz elaborndolo en su forma cruda, que es el adobe. Su difusin se debi a que el hombre le dio un determinado tamao donde cupiera de manera uniforme dentro de su mano y para hacerlo recurri a materias primas accesibles, que se pueden encontrar casi en cualquier parte, y fue as que el hombre pudo crear un elemento constructivo que, con muy pocas variantes tecnolgicas, siguen manteniendo plena vigencia y demanda hasta nuestros das. (Aberardo, 2009).El otro material es el block de hormign o block de concreto, este elemento se remonta aproximadamente al Primero sigo a.C en la antigua Grecia o Roma, pero fue hasta a principios del siglo 20 d.C que la fabricacin de este material empez a crearse.

Los bloques de hormign prefabricados comenzaron como formas fabricadas en marcos de madera, secados hasta estar slidos y colocados en el mortero. Los contratistas estadounidenses usaron estos bloques a mediados del 1800. Pero no fue hasta el ao de 1900, Harmon S. Palmer patent una mquina que haca bloques de hormign. Sin ser la primera mquina en hacer esto, su diseo prctico y durabilidad ayud a comenzar la industria de bloques de hormign moderna. (Simpson, 2009).Hiptesis

El Poliestireno Expandido aplicado en muro, ya sea divisorio o estructural, tendr la capacidad de aislar acsticamente un espacio con respecto a otro y utilizar como medio o elemento constructivo el ladrillo rojo recocido comn y el block de hormign para cumplir este objetivo siendo el poliestireno expandido una buena opcin a la hora de absorber el ruido generado.Hiptesis ParticularesLas placas de Poliestireno Expandido son fciles de colocar y una persona sin conocimientos avanzados de construccin podr realizar una instalacin que provee los mismos resultados.Tanto en el ladrillo rojo comn como en el block de concreto se obtendr una disminucin significativa de ruido tanto en el exterior como en el interior donde se aplique.

Metodologa

Tipo de InvestigacinInvestigacin Cuantitativa: Es un tipo de investigacin que permite examinar y disear los datos de manera numrica, incluyendo, claro todo el campo de la Estadstica. Para que exista Metodologa Cuantitativa se requiere que entre los elementos del problema de investigacin exista una relacin cuya Naturaleza sea lineal. Es decir, que haya claridad entre los elementos del problema de investigacin que conforman el problema, que sea posible definirlo, limitarlos y saber exactamente donde se inicia el problema, en cual direccin va y que tipo de incidencia existe entre sus elementos.Investigacin Cualitativa: Como lo dice su nombre, tiene como objetivo la descripcin de las cualidades de un fenmeno determinado, buscando un concepto que pueda abarcar una parte de la realidad. No se trata de probar o de medir en qu grado una cierta cualidad se encuentra en un cierto acontecimiento dado, sino de descubrir tantas cualidades como sea posible. En investigaciones cualitativas se debe hablar de entendimiento en profundidad en lugar de exactitud: se trata de obtener un entendimiento lo ms profundo posible.

Esta investigacin es de carcter tanto Cuantitativa como Cualitativa, ya que al igual de generar descripciones de como el Poliestireno Expandido reacciona como un material acstico frente a otros elementos como lo son el Ladrillo comn y el block de hormign o concreto, abarcando todas las cualidades posibles generadas por medio de la observacin y un modelo a escala real se obtendr un resultado ms subjetivo. Mientras que generando estadsticas numricas y basndose en un planteamiento lineal la trascendencia del material, buscando la certeza del experimento mediante una medicin exhaustiva y controlada, todo esto bajo una concepcin objetiva y unitaria.Definicin de Unidad de Anlisis, Poblacin y Muestra

Se busca definir su preparacin previa, sus propiedades fsicas, qumicas y mecnicas del material en base a criterios propios que nos proporcionaran resultados concretos mediante la experimentacin, comprobacin y experiencia al analizar los materiales llevados a cabo. Los materiales empleados en muros de carga y divisorios para determinar la separacin de espacios, estn sometidos bajo observacin, desde su preparacin, hasta su aplicacin y comportamientos mecnicos segn el estudio en campo con respecto al poliestireno expandido y al resultado que nos demuestre su eficacia como aislante acstico.Las tcnicas de gran importancia en la investigacin y en la experimentacin porque para que se lleve su aplicacin efectiva se necesita tiempo y experiencia adquirida.En el caso de la Inclusin para este estudio se contemplaran personas altamente calificadas en el uso de este material y personas dedicadas a la construccin que sean capaces de aplicar este material dentro del sistema constructivo sin ningn tipo de dificultad. Definicin de Tcnicas de Recoleccin de Datos

Esta investigacin se apoyara en diversos instrumentos que permiten la recopilacin de datos en los diferentes puntos de vista del problema, siendo la ficha de observacin nuestra mano derecha en esta investigacin adquiriendo de esta manera una gran cantidad de informacin que enriquecer el informe de resultados mediante anlisis cuantitativos y cualitativos destacando aquello aspectos que pueden ser significativos a la hora de analizar de manera general todos los resultados de la investigacin, por ello es importante describir a la perfeccin todo lo que se vea y reaccione con respecto al fenmeno que se estudiar.Ficha de Observacin: La ficha de observacin es considera como una especie de procedimiento de investigacin, el cual consiste bsicamente en poder utilizar instrumentos adecuados para poder establecer una relacin entre la hiptesis y los hechos reales, a travs de la observacin cientfica, tambin de la investigacin sistematizada y ordenada.

Los instrumentos que utiliza la ficha de observacin para poder registrar la descripcin detallada de las cosas observadas e investigadas, adems se considera tambin que este instrumento hace posible la recoleccin de datos, basado en un objetivo especfico, en el cual se determinan variables especficas.

Cabe mencionar que la ficha de observacin es aquel documento mediante el que es posible tambin tener toda la informacin posible de algn tema en particular, puede ser la informacin sobre alguien o sobre algo, esta obtencin de datos son el resultado de la observacin. Se considera que una ficha de observacin puede durar gran o corta cantidad de tiempo.

Generalmente las caractersticas que posee una ficha de observacin se llegan a determinar a travs de la observacin del rea, el desempeo, el tiempo, las variables.Formato de Fichas de Observacin

Alcances esperadosLa finalidad de la investigacin es logar que el Poliestireno Expandido que aparte de ser un medio innovador de aislacin acstica para viviendas, recintos, oficinas o algn tipo de espacio habitable que tenga la necesidad de tener privacidad auditiva, sea un elemento accesible, de fcil instalacin con otros materiales y que este en armona con el medio ambiente. De esta manera beneficie a un gran sector de poblacin y no solo sea un elemento exclusivo para casas residenciales o corporaciones importantes.

.Recursos materiales y humanos disponiblesPara esta investigacin se necesitara hacer un modelo escala para que la observacin se pueda llevar a cabo. Para esto se necesitaran ladrillos rojos recocidos de 1.5x12.5x23.5cm. Costando el m2 $58.00 pesos. Se necesitar block macizo y ligero de la marca PREMEX con un valor de $7.00 la pieza y $8.00 respectivamente. Se necesitaran placas de Poliestireno Expandido de 6x60x60 teniendo un valor de $38.00 la pieza y por ultimo una mezcla de Mortero-Arena para poder realizar correctamente la instalacin de la placa aislante. Se necesitar tambin una persona capacitada en la instalacin de elementos aislantes y que tenga conocimientos constructivos.Cronograma de TrabajoTrabajos citados

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Construmatica. (Junio de 2007). Construmatica. Obtenido de http://www.construmatica.com/construpedia/Materiales_Aislantes_Ac%C3%BAsticos

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Velazquez Martel Fidel, E. (Agosto de 2013). Evaluacion Tecnica de Alternativas de Reciclaje de Poliestireno Expandido (EPS). Ciudad Universitaria, San Salvador, Salvador.

Subsecretara de Educacin Superior

Direccin General de Educacin Superior Tecnolgica

Instituto Tecnolgico de Quertaro

22019