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MS – CM – 15 PEToBricks


Categoría: Medio Superior (Preparatoria)
Área de participación: Ciencias de los Materiales

Equipo: Los Brickeros de Prepa

Miembros del equipo:
Fernanda Adrixel Camacho Villavicencio
Owen Alfredo Sánchez Cazares
Juan Roberto Franco López

Asesor: Ing. Servando Huerta Medina

Escuela: Preparatoria GEA - Instituto Acatitlan

Resumen

La industria de la construcción así como todas sus actividades asociadas son sin lugar a dudas un medio importante para el desarrollo social y económico, sin embargo, también son unos de los principales responsables de del deterioro ambiental, por ello, toda actividad científica que aporte información e investigación que amortigüe su impacto debe ser tomada en cuenta. En esta investigación, logramos reconocer que el PET (Teleftalato de polietileno) posee propiedades importantes que pueden mejorar la resistencia al quiebre de materiales de construcción diversos, entre ellos, tabiques ligeros, por lo que la utilización de materiales como cemento, grava, arcilla y arena, entre otros, en combinación con PET, resulta en una mejora significativa en sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente su resistencia al quiebre en donde se reconoció que a pesar que éstos si logran fracturarse, no se separan, dotándolo de mayor fortaleza. Al mismo tiempo que se le da utilidad a un desecho con una baja capacidad de degradación que puede durar en el medio ambiente de 600 a más de 1000 años.

Se puede concluir que PET (Teleftalato de polietileno) puede utilizarse como elemento adicional al material tradicional de construcción para mejorar sus propiedades mecánicas y al mismo tiempo reutilizar un desecho de alto impacto ambiental.

 

Pregunta de Investigación

¿El agregado de PET puede contribuir a elevar la resistencia mecánica de un tabicon?

Planteamiento del Problema

La industria de la construcción es altamente dañina desde el punto de vista ecológico, además de que existen importantes pérdidas de material debido a su facilidad de quiebre, en el específico caso de los tabiques, por lo cual, nos preguntamos si ¿es posible mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los ladrillos adicionando mayas de PET y al mismo tiempo disminuir la deposición de plástico en el medio ambiente para darle una utilidad industrial?

Antecedentes

Existen estudios que demuestran que los agregados sólidos en materiales de construcción, contribuyen de manera efectiva para complementar sus propiedades, el agregado sólido de PET granulado contribuye en la resistencia mecánica a la compresión de tabicones ligeros fabricados con piedras volcánicas.

Objetivo

Objetivo General

Comprobar la utilidad de los residuos de PET (Teleftalato de polietileno) como medio para mejorar las propiedades físico-mecánicas   y aumentar la resistencia al quiebre de tabiques ligeros.

    

Objetivos Particulares

-Demostrar que el PET puede mejorar las propiedades de resistencia mecánica de materiales de construcción como los tabiques.

-Utilizar residuos de PET dentro de los materiales de construcción para cambiar su deposición ecológica y evitar contaminación física.

Justificación

Por un lado es indispensable un cambio de paradigma respecto a la explotación de los recursos naturales así como de la correcta reutilización de sus residuos. Las últimas décadas se ha utilizado en un amplio espectro de materiales plásticos de manera indiscriminada y se ha pensado poco en el impacto ecológico de su deposición, por lo cual, utilizar dichos desechos en otro tipo de materiales que conlleven un beneficio puede ayudar a subsanar ese daño. Por otro lado, consideramos que podemos mejorar las propiedades físicas y mecánicas de tabicones tradicionales adicionados con PET.

Hipótesis

Los materiales de construcción adicionados con Teleftalato de polietileno (PET) han mostrado mejorar las propiedades físicas y mecánicas de diversos materiales utilizados en la industria de la construcción, por lo tanto, si agregamos una capa entretejida de PET obtenida a partir de botellas de plástico, entonces se mejorará de manera significativa la resistencia al quiebre de tabiques fabricados manualmente en comparación a tabiques convencionales, al mismo tiempo que se eliminarán del ambiente residuos plásticos disminuyendo su impacto ambiental.

Método (materiales y procedimiento)

Para manufacturar los PEToBRICKS se utilizaron materiales recciclado, por ejemplo:

Madera:

  • Tabla MDF de 12mm.
  • Aglomerado de 16mm.

Metales:

  • Lámina de acero reciclado de calibre 25.
  • Pedacería PTR calibre 14.
  • Tornillo de ¼
  • Ángulos de 1 pulgadas

Estos materiales sirvieron para la fabricación de maquinas que nos ayudaron en la producción de los PEToBRICKS

Construcción de tabicones reforzados con PET.

  1. Durante la primera etapa se utilizó la cortadora de PET para obtener tiras.
  2. Con las tiras obtenidas, se soldaron entre sí con un cautín para tejer una malla de 12x24cm.
  3. La mezcla de los tabiques se encuentra en una proporción de 3:1:1, tepezil, arena y cemento.
  4. Se utiliza la prensa manual para comprimir el material y formar el ladrillo, a la mitad se agrega un alma con la malla de PET.
  5. Después de comprimir el agregado con la prensa se obtiene el ladrillo reforzado con PET.

Galería Método

Resultados

Se obtuvieron 8 ladrillos con dos diferentes concentraciones de tepezil, arena, cemento y mallas de PET. 

Los ladrillos muestran una apariencia regular y muy similar a los tabiques comunes en cuanto a dimensiones, dureza y textura. A los ladrillos se les hicieron una serie de pruebas y demostraron otorgar propiedades de mayor resistencia al quiebre en comparación de tabiques convencionales.

Estos tabiques demostraron poder contener residuos sólidos de PET en una malla de Teleftalato de polietileno sin alterar sus características de resistencia regulares.

Al finalizar el experimento los 8 ladrillos obtenidos contienen en su interior 3 botellas de PET de 2 litros y tepezil, cemento y arena en una proporción de 3:1:1.

Pruebas de resistencia al quiebre

Los tabiques convencionales se sometieron a pruebas controladas de ruptura por medio de un dispositivo de prueba de péndulo tipo Charpy. El péndulo se dotó de una pesa de 6kg de acero con arena y un ángulo en la punta. El péndulo se sube a una altura en la que forma un ángulo de 90° y al caer golpea con un impacto cercano s los 60N, suficiente para quebrar cualquier clase de tabique. A dicho dispositivo se sometieron ambos tipos de tabiques y se obtuvieron los siguientes resultados:

Los tabiques convencionales se rompieron y se separaron al impacto de la prueba tipo Charpy separándose de inmediato. 

Los PEToBricks se sometieron a las mismas pruebas y mostraron tener la misma fragilidad a la ruptura, sin embargo, la diferencia fué que éstos no se separaron de manera inmediata, permanecieron unidos otorgando mayor resistencia a la separación. La prueba se realizó en más de 8 ladrillos convencionales y los adicionados con PET y en todos los casos hubo un aumento en la resistencia al quiebre.

Galería Resultados

Discusión

La industria de los tabiques en México utiliza un 80% de materiales tradicionales sin innovación tecnológica ni recuperación de residuos, por lo que implementar este tipo de acciones pueden tener un importante impacto en la ecología de manera positiva. Al mismo tiempo cabe aclarar que aunque algunas propiedades puedan mejorar de manera significativa como la resistencia al quiebre es muy recomendable realizar un amplio grupo de pruebas para validar en sus totalidad su funcionalidad, lo que sí podemos decir es que estos tabiques pueden utilizarse ampliamente en todo tipo de construcciones no estructurales y sobre todo que no sean de carga como muros falsos u otro tipo de estructuras que no requieran soportar peso. De acuerdo a Pérez, 2016 un importante porcentaje de construcciones tienen materiales  que no requieren tanta fortaleza, ni resistencia por lo que esos materiales se están desperdiciando. Por otro lado es fundamental que se rediseñe la industria de arquitectónica y de acabados utilizando materiales residuales y reutilizables como menciona (Acosta, 2009). 

Después de construir los ladrillos reconocemos claramente que es posible implementar un desarrollo tecnológico mucho más amigable con el medio ambiente e incluso absorbiendo el impacto de otros sectores económicos mediante la incorporación de residuos de PET en la industria de la construcción lo cual serviría de manera significativa (Yilmas y Bakis, 2015). Otros autores (Reyes, 2013) incluso sugieren que se puede sustituir prácticamente por completo el material de construcción convencional por PET y aserrín para construir viviendas dado que tiene propiedades interesantes como la resistencia y la posibilidad de aislar la temperatura, nosotros en cambio consideramos que una combinación de materiales puede resultar muy fructífero y altamente conveniente.

Conclusiones

Derivado del objetivo planteado y los resultados obtenidos podemos concluir lo siguiente: los PEToBricks son tabiques altamente funcionales que mostraron aumentar la resistencia al quiebre en pruebas controladas de impacto, lo cual puede derivar en una mejora considerable en la industria de la construcción en diferentes sentidos, por un lado, en el momento de su transportación se evitará que éstos se fracturen tan fácilmente, por otro lado, en estructuras pequeñas puede evitar que éstas se fracturen tan fácilmente y permanezcan unidos los ladrillos sin desmoronarse. En otro sentido, introducir materiales contaminantes y residuos dentro de estructuras dentro de la industria de la construcción ayuda de manera significativa a sacarlos del medio ambiente, además si esta acción puede mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales de construcción se encontrará un doble beneficio, tanto desde el punto de vista de la ingeniería como de la ecología.

Bibliografía

Acosta, Domingo. 2009. Arquitectura y construcción sostenibles: CONCEPTOS, PROBLEMAS Y ESTRATEGIAS. Revista de Arquitectura. Colombia. núm. 4, 2009, pp. 14-23.

 

Pérez, L. Luis Ramón. 2016. Universidad Nacional Autónoma de México. Estudio de las características mecánicas de un tabicón elaborado con una mezcla de arena, cemento y tereftalato de polietileno(PET),como agregado grueso. México. Tesis.

 

Reyes, P. Claudia. 2013. EL PET COMO SISTEMA ALTERNATIVO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MUROS EN LA VIVIENDA. Universidad Autónoma de México. División de ciencias y artes para el diseño. México. Tesis.

 

Nibudey, R. N, Nagarnaik, P. B, Parbat, D. K, Pande, A. M. 2013. Strengths Prediction of Plastic fiber Reinforced concrete (M30). International Journal of Engineering Research and Applications. Vol. 3, Issue 1, January -February 2013, pp.1818-1825. India.

 

Yilmaz, Mustafa.  Bakis, Adem. 2015. Sustainability in Construction Sector. Procedia – Social and Behavioral Sciences. Turkish. 195 ( 2015 ) 2253 – 2262.



MS – CM – 15 PEToBricks


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Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography