bloque de arcilla

5/14/2018 bloque de arcilla - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

INSTITUTO DE DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA CONSTRUCCIÓN VIII MAESTRÍA EN DESARROLLO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN

MATERIALES Y TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN

REYES ANTONIO BÁEZ SALVATIERRA CI. 15.082.183

ANÁLISIS DE SOSTENIBILIDAD PARA EL SISTEMA

CONSTRUCTIVO DE MAMPOSTERÍA ESTRUCTURAL

CONFINADA CON PERFILES DE ACERO.CCIICCL L OO DDEE VVIIDDAA,, IIMMPPAACC T TOO AAMMBBIIEENN T TAAL L Y Y DDEESSCCR R IIPPCCIIÓÓNN GGEENNEER R AAL L



ANÁLISIS DE SOSTENIBILIDAD PARA EL BLOQUE DE ARCILLA.

INTRODUCIÓN

Si bien es cierto que el desarrollo de tecnologías constructivas, representa

en la mayoría de los casos, sinónimo de bienestar para un colectivo, es importante

hacer una retrospectiva y conocer a fondo, no solo los procesos vinculados a su

creación sino también todas las implicaciones que trae consigo la utilización de

materiales que son a su vez producto de otros procesos y que pudieran tener una

influencia o acción preponderante frente a muchas variables de tipo ambiental. En

este sentido el Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de los materiales, nos permite

identificar no solo las diferentes etapas que transcurren sobre un material desde su

procedencia, fabricación, uso, desecho o disposición final hasta una posible

vinculación con el inicio de estos procesos, sino también las diferentes

transformaciones que sufre una materia prima, hasta llegar a ser una parte de un

todo o en todo caso, un desecho que puede ser parte de un nuevo comienzo. La

relación de los aspectos mencionados anteriormente, con el impacto de dichos

procesos sobre el ambiente, ofrece un panorama de cuan sostenible puede ser una

tecnología, en función de la relación producción /deterioro ambiental.

En el caso de estudio que se presenta a continuación, se hará el ACV de

uno de los componentes principales de sistema de mampostería estructural

confinada con perfiles de acero, constituido por el muro confinado, tomando

elementos constitutivos del mismo, el bloque de arcilla, el mortero entre juntas y el

acero en marcos confinantes. Posteriormente se analizará la influencia el impacto

ambiental de algunos aspectos relacionados con la producción, uso y disposición

del bloque de arcilla como componente de la tecnología. El análisis del caso de

estudio concluye con una descripción general del sistema, en la que se hace

especial énfasis en los aspectos de proceso constructivos, materiales e insumos,

maquinarias, equipos y manos de obra.




ANALISIS DEL CICLO DE VIDA:Muro de Mampostería Confinada con perfiles de acero

Para efectos del análisis del ciclo de vida de este elemento constitutivo

principal, se desglosan los sub - componentes, tal y como se muestran en la figura

Nº 1, para definir luego, el esquema conjunto de transformaciones y etapas de

cada uno, hasta conformar el muro y posterior acción de funcionamiento y

disposición final.

Componentes:

Bloque de Arcilla

Mortero en Juntas

Acero (Perfiles en Marco Confinante)

Fig Nº 1 Muro de mampostería confinada con perfiles de acero.Componentes




CICLO DE VIDA:Muro de Mampostería Confinada con perfiles de acero

Fig Nº 2. Ciclo de vida para Muro de Mampostería confinada co



Según la figura Nº 2, tanto el bloque de arcilla como el mortero y el acero

del marco de confinamiento, son producto de una serie de transformaciones antes

de llegar a ser parte del muro. Una vez que ya son parte de él, cumplen una función

estructural específica durante una vida útil, siendo sometidos a procesos de

mantenimiento y reposición hasta que esta vida útil se agota y es preciso demoler

el conjunto, generando así elementos que pueden ser dispuestos, bien sea en

sitios específicos como material de desecho o al reciclaje o reutilización. En el

caso del los fragmentos de bloque de arcilla y mortero, los mismos pueden ser

triturados en conjunto con otros residuos secos producidos en el proceso

constructivo del muro y emplearse como agregados en concretos de mediana a

baja resistencia en otras obras que así lo requieran. Los perfiles de acero, según

sea el nivel de daño por demolición, pueden ser destinados a la fundición y en

conjunto con desperdicios producidos en el taller metal-mecánico de pre-

fabricación pueden transformarse en elementos metálicos generalmente no

estructurales. Ahora bien, si los elementos pueden ser desmontados mediante el

desapernado, y su estado físico es aceptable, aceptable, los mismos pueden ser

utilizados nuevamente el la construcción de otro tipo de estructuras, previo

proceso de adecuación.

ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:Bloques de Arcilla

La influencia que sobre el ambiente ha tenido la producción de bloques dearcilla ha sido importante, siendo de igual manera en su disposición final, aunque enla actualidad existen opciones para mitigar estos efectos, no obstante son muypoco empleadas.

El estudio del impacto ambiental de los bloques de arcilla se hará tomandoen cuenta factores como:

Utilización de los recursos naturales Consumo energético Contaminación ambiental Generación de residuos.




Bloques yPiezas dearcilla

Fig Nº 3 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen la Producción de Bloques y Piezas de Arcilla

Dado que el mayor impacto en el ambiente se genera en el proceso deproducción, se hará mayor énfasis en el estudio de los factores antes mencionadosdesde este punto de vista.

Básicamente el proceso de fabricación actual de bloques de arcilla en una

empresa medianamente a totalmente tecnificada, tiene una tendencia claramentedefinida por el concepto de sostenibilidad. Así se presenta inicialmente un esquemade flujo empleado en el proceso de fabricación actual de las piezas de arcilla.

Durante la Explotación del Material en la Cantera…

Durante el proceso de explotación de las canteras de material, la influencia

notable es sobre el suelo; inicialmente la extracción de material sin reposición del

mismo origina problemas de erosión e inutilización del suelo con otros fines. Por

otro lado, en muchas ocasiones, antes de la extracción, se emplean voladuras parafragmentar el material que luego será llevado al almacenamiento, en este proceso

se liberan grandes cantidades de energía en forma de explosivos, lo que hace que

se transmitan al suelo ondas vibratorias, provocando grietas que se convierten en

zonas de debilidad del suelo, por donde se produce el escurrimiento superficial del

ImpactoAmbiental

ImpactoAmbiental




Fig Nº 4 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de extracción de la arcilla.

agua pudiendo formarse posteriormente y por la constitución natural de los suelos

probable arrastre del mismo, hecho que afectara a zonas adyacentes, acentuando la

erosión hídrica, provocando un aumento de sólidos en suspensión en los ríos

adyacentes, aumentando la erosión de los mismos y provocando sedimentación

aguas abajo, provocando la colmatación de los cauces del río que provocan

inundaciones aguas abajo.

Durante el proceso de extracción del material, se generan en la cantera una

gran emisión de partículas volátiles, las cuales por su reducido tamaño pueden

ocasionar problemas de contaminación del aire y sus consecuencias sobre el ser

humano.

Durante el Almacenamiento y Transporte Interno…

Debido a la manipulación de la arcilla seca, en el proceso de carga y

descarga de camiones, y en el llenado de la tolva de almacenamiento es frecuente

que se produzcan emisiones de partículas al aire. Dependiendo del tipo de

almacenamiento de la arcilla tendremos más emisiones que se añadirán a las propias

de manipulación (Fig Nº 5). Cabe destacar que durante el transporte de las arcillas

dentro de la instalación puede existir la emisión de partículas al aire y

desprendimientos de materia prima que podrán convertirse posteriormente en

residuos (Fig Nº 6)

Emisiones al aire, Ruido, erosión,desestabilización de los suelos

Cantera:Arcilla Sólida

Voladura o excavación conmaquinaria

Energía:

ExplosivosCombustibles

Fragmentosde arcilla



Fig Nº 5 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de almacenamiento.

Fig Nº 6 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de almacenamiento.

Fig Nº 7 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de molienda y mezcla.

Durante la molienda y mezcla…

La maquinaria involucrada en este proceso utiliza gran cantidad energía

eléctrica para su funcionamiento. La arcilla seca o semi-húmeda se introduce

directamente dentro de la maquina de trituración o trituradora y es desmenuzada

mediante los mecanismos explicados anteriormente, durante esta trituración se

acostumbran a producir emisiones de partículas al aire debido al propio proceso,

así como, la generación de ruido (Fig Nº 7).




Fig Nº 8 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de amasado.

Durante el amasado…

En este proceso se produce un consumo de energía eléctrica debido al

propio funcionamiento de la maquinaria, por otro lado la humedad que se debe

conseguir en la arcilla se puede proporcionar por dos caminos, adición directa de

agua en la pasta, o mediante el vapor producido por una caldera auxiliar, en este

último caso existen emisiones al aire adicionales debido a la combustión de la

caldera y al tipo de combustible utilizado. Por último también se genera ruido a

causa del funcionamiento de la maquinaria, aunque no acostumbra a ser tan

importante como en la molienda (Fig Nº 8).

Durante el Secado…

En este caso, el consumo y las emisiones generadas dependerán del tipo de

secado del que disponga la instalación. En el caso de secado natural el material ya

moldeado es colocado en cubiertas o a la intemperie donde disminuye su contenido

de humedad hasta su nivel óptimo antes de entrar en el horno. Es usual la utilizaciónde ventiladores que mueven el aire para que el proceso de secado de piezas sea

más uniforme. En dicho caso existe un consumo de energía eléctrica.




Fig Nº 9 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de Secado.

Por contra, en las instalaciones que dispongan de secadero artificial existirá

un consumo de combustible destinado a la generación de calor, y por lo tanto se

generarán emisiones al aire debido al proceso de combustión que, como se ha

indicado anteriormente, su composición variará en base a la naturaleza del

combustible (Fig Nº 9)

Durante la Cocción…

Para conseguir la temperatura óptima para la cocción de los bloques de

arcilla (entre 875 y 1.000 ºC), se produce un consumo significativo de

combustible y una emisión de contaminantes al aire, debido al proceso de

combustión que tiene lugar. Aunque cabe destacar que en este caso, las emisiones

al aire son canalizadas ya que estos tipos de hornos disponen de una o varias

chimeneas que emiten los humos al exterior.

Por otro lado también existe emisión de calor producida por los gases

calientes que se desprenden del horno. Por último, se pueden generar residuos

inertes correspondientes a bloques ya cocidos que no cumplen con la calidad

requerida o tienen algún tipo de defecto (Fig Nº 10).




Fig Nº 10 Diagrama de aspectos relacionados con el impacto ambientalen el proceso de Cocción.

Tabla Nº 1. Valores medios de emisión de contaminantes

RESUMEN DE IMPACTO AMBIENTAL EN LA PRODUCCIÓN DE BLOQUES DE

ARCILLA

Emisiones atmosféricas:

En la tabla Nº 1 se muestra una estimación de valores medios de emisión decontaminantes en la fabricación de productos cerámicos estructurales, por kg dematerial producido extraída de una publicación emitida por Centro de ActividadRegional para la Producción Limpia (CAR/PL) . Barcelona España

Fuente: Centro de ActividadRegional para la Producción Limpia

(CAR/PL) . Barcelona España




Tabla Nº 2 Valoración cualitativa del consumo de energía

Con relación a los valores indicados en la tabla Nº 1, hay que tener en

cuenta que los niveles de emisión varían en función del tipo y la calidad del

combustible utilizado, del estado de las instalaciones, de la eficiencia de los

quemadores y del control del proceso de combustión, además de la naturaleza de

los contaminantes que se presentan en los gases de combustión y que son

principalmente SO2, CO,CO2, NO2. y partículas.

Por otro lado, también existe emisión de otros contaminantes como por

ejemplo Cd, Zn, As, Ni, etc., pero en cantidades muy pequeñas. Los principales

problemas ambientales derivados son:

Contribución al efecto invernadero con cantidades importantes de CO2.

Contribución a la generación de lluvia ácida en el caso de consumo de

combustibles con elevado contenido de azufre y con posibilidades de

problemas transfronterizos debido a la ubicación de estas industrias.

Contribución a problemas a escala local (contaminación de suelos y aguas…)

debido a la presencia de contaminantes tóxicos.

Consumo de energía:

En la siguiente tabla se muestran los tipos de energía más utilizados, y se

realiza una valoración del consumo respecto al total de la instalación:

Fuente: Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia (CAR/PL) . Barcelona España




Tabla Nº 3 Valoración cuantitativa del consumo de energía según el tipo

de horno

Tabla Nº 4 Valoración cualitativa del consumo de agua en la fabricaciónde bloques de arcilla

Considerando que los dos tipos de hornos más utilizados son los de tipo Túnel y Hoffman, se muestran en la Tabla Nº 3 una valoración cuantitativa de losconsumos de energía en el proceso de cocción en función del tipo horno utilizado.

Consumo de Agua:

El sector de la fabricación de bloques de arcilla se caracteriza por tener

unos consumos de agua en general poco elevados. Los procesos principales en los

que se existe un consumo de agua son los de molienda por vía semi-húmeda y

amasado. La valoración cualitativa se muestra en la tabla Nº 4






Tabla Nº 5 Tipos de residuos generados en la fabricación de bloques dearcilla

La cuantificación de los consumos agua, indican que aproximadamente en el

proceso se consumen aproximadamente unos 6.600 litros de agua al día

(suponiendo el consumo de agua que se produce en el amasado), y para usos

sanitarios cerca de 1000 litros al día (si se tienen en cuenta el uso de unos 10

trabajadores).

Cabe destacar que estos datos podrán sufrir variaciones en función del

número de trabajadores, del tipo de proceso que se lleve a cabo en la instalación,

si se realiza por vía húmeda o seca, y si existe o no el regado del material para

expedición.

Generación de Residuos:





Tabla Nº 6 Valoración cualitativa del tipo de residuo en función de sunivel de generación e impacto ambiental

Según el tipo de residuo, se puede generar una tabla en la que se realiza una

valoración comparativa y cualitativa de el grado de generación de estos residuos y

el su impacto ambiental, estos valores se presentan en la tabla Nº 6.

DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA:Mampostería Estructural Confinada con Perfiles de Acero. Aplicación en viviendasde hasta 4 pisos.

El sistema estructural de la vivienda, fue diseñado tomando como punto de

partida la incorporación y disposición de elementos en la mampostería estructural

de manera tal, que los mismos brindasen las condiciones de seguridad estructural

frente a la acción de cargas producidas por sismo. Para esto, se elabora undiseño arquitectónico y se sustituyen los tradicionales machones de concreto

reforzado, por perfiles de acero de alma llena, tubulares o laminares, en el

confinamiento de los paneles de mampostería construidos con bloques huecos de





concreto o de arcilla según sea el caso, siempre enfocados en el cumplimiento de

una serie de recomendaciones entre las cuales se mencionan:

1. Que tenga el menor peso posible;

2. Que no produzcan torsiones;

3. Que las concentraciones de fuerzas y esfuerzos sean mínimas;

4. Que la estructura esté amarrada mediante diafragmas competentes;

5. Que tenga la máxima robustez

6. Que conformen un “conjunto estructural”

7. Atender a la forma del edificio, su simetría, las proporciones de los muros, y

la continuidad de los diafragmas

El montaje y construcción de la estructura permite aumentar los rendimientos

en campo, debido a que gran parte de la estructura metálica es prefabricada en

taller y se ensambla mediante apernado de los elementos, así mismo, la

construcción de los techo y entrepisos permite la ejecución de los trabajos de

mampostería y acabados bajo techo lo que redunda en beneficios para el personal y

aumento en el rendimiento en la ejecución de los trabajos.

El sistema constructivo:

La Infraestructura del edificio esta constituida por una losa de fundación de

aproximadamente 15 cm que a su vez funciona como losa de piso, sobre la que se

disponen los anclajes y se apernan las placas base en las que se apoyan los

machones metálicos de la superestructura.

El sistema portante esta formado por muros de mampostería construidos

con bloque tipo TRINCOTE, confinados con machones y vigas de acero de

diferentes tipo, ya sean, muros llenos (principales responsables de la capacidad

sismorresistente), muros con vanos y vanos completos. Las columnas y vigas están




constituidas por perfiles tipo C conformados en frío a partir del doblado de laminas

de acero, que pueden disponerse de diferentes maneras a fin de lograr la

configuración deseada y obtener de esta manera elementos mas livianos y fáciles

de manipular; también se contempla el uso de perfilería Properca de la serie VP en

dimensiones de alma de 120 y 160 mm para paredes de 100 y 150 mm

respectivamente; Tubular cuadrado CONDUVEN ECO 100 Y 135, así como otros

perfiles estructurales compatibles con los muros de mampostería .

En la Junta seca pared – columna se colocaron unos pasadores o conectores

de corte a fin de generar el efecto de trabado que evite el deslizamiento de la

pared sobre la superficie lisa contacto del perfil bajo acciones por carga sísmica

lateral.

Infraestructura del sistema: Losa de Fundación, Placa Base de Acero apernada a anclajesmetálicos embutidos en la losa. Fuente: ING. NORBERTO FERNANDEZ Y RABS 2007

Conector de Corte en Junta ared. Fuente: ING. NORBERTO FERNANDEZ Y RABS 2007




Detalles de Apernado de estructura:




Detalles de Estructura:




Isometría de Estructura:

Las instalaciones y servicios están colocados externamente sobre las

paredes internas para evitar la rotura de los muros y comprometer de alguna u otra

forma su resistencia bajo solicitaciones debidas a la acción de la cortante sísmica

sobre los muros.

Mano de Obra:

La mano de obra a emplear depende de la escala de aplicación de la

tecnología. En tal sentido, existen procesos que pueden ser desempeñados por

mano de obra no calificada o en su defecto la misma comunidad, mientras que en

otro caso, los procesos requieren de un grado mínimo de especialización en la

mano de obra. Se presenta a continuación una relación de aplicación de mano de

obra según la actividad y la escala de aplicación de la tecnología.

Mano de Obra

Especializada No Especializada




Proceso Constructivo:

Actividades:

Replanteo de la obra en el terreno donde se va a construir el edificio

Excavaciones y nivelación del terreno a fin de corregir cualquier imperfección

que puede causar algún tipo de inconveniente en el vaciado de la losa.

Armado y colocación de aceros y placa bases según diseño de fundaciones

Encofrado de losa de fundación de 20 cm de espesor.

Pre-ensamblado de instalaciones. Este proceso se realiza en obra y de

manera continua, dado que estas instalaciones serán de tubería plástica PVC

y luego de pre – ensambladas puede ser almacenadas en un lugar específico

hasta el momento de su colocación en la edificación.

Colocación de instalaciones primer piso

Vaciado de losa de fundación que a su vez funciona como losa de piso.

Construcción de componentes metálicos en taller

Construcción de Infraestructura

Ensamblado y Montaje de Estructura metálica

Colocación de losa de losacero en entrepisos ycubierta superior

Pre ensamblado y Colocación de Instalaciones

Construcción de muros de mampostería confinada

Acabados finales

Es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

Es ecializada

Es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

Es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

No es ecializada

Gran escala Pequeña escala




Pre cortado y pre construcción de los elementos estructurales y su

traslado al sitio de la obra.

Pre - ensamblado de marcos confinantes (tomando machones continuos para

los cuatro pisos) en sitio de estructura metálica apernada (*)

Izado y colocación definitiva de marcos confinantes tal como se muestra en

las figuras.




Es importante destacar que el montaje de la estructura metálica consta del

izado de los marcos confinantes en acero, procedimiento este concebido de

manera tal que los mismos puede ser arriostrado inmediatamente con la colocación

de las vigas transversales mediante el apernado.

Una vez motada la estructura metálica, se procederá de la siguiente manera

para los entrepisos 1,2 y 3:

Colocación de losacero

Colocación de instalaciones

Una vez concluido el proceso anterior para el entrepiso Nº 3, se procederá

a la colocación de la cubierta superior.




Luego de colocada la cubierta superior se apuntalaran todos los entrepiso

para luego proceder a la colocación definitiva de las instalaciones en los

entrepiso 1,2 y 3 y proceder al vaciado de la losa.

Vaciadas las losas de los entrepisos, se procederá simultáneamente a la

construcción de los muros de mampostería en todos los pisos.

Construcción de acabados finales.

Resumen de proceso constructivo:




(*) Para disminuir el tiempo de montaje, se propone la siguiente solución en la uniónde los machones metálicos con la placa base, mediante el apernado tal como semuestra en la figura

ENTREPISOS 1…3

VACIADO DE LOSA ENTREPISO

PISO 1…4

RETIRO DE APUNTALAMIENTO

CONSTRUCCIÓN DE MUROS DEMAMPOSTERIA

CONSTRUCCIÓN DE MUROS DE

HABITAR

APUNTALAMIENTO PLANTA BAJA

APUNTALAMIENTO PISOS SUPERIORES

Detallado de la Pro uesta . Fuente: RABS




REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia (CAR/PL) (2006), PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN EN EL SECTOR CERÁMICO ESTRUCTURAL . Barcelona. España

Codes. M. (2002) IMPACTO AMBIENTAL DE LAS LADRILLERAS EN EL ALGARROBAL, DEPARTAMENTO DE LAS HERAS, MENDOZA, ARGENTINA. Geografía, Facultad de Filosofía y Letras. SeCyTP. UNCuyo. Argentina

Thomas. D. (1990). “LA FABRICACIÓN DEL LADRILLO EN PEQUEÑAESCALA”. SERIE PAPELES TECNICOS.Nº 70. Arlington, Virgnia. EE.UU.

-ACOSTA, Domingo, VIVAS C. CASTILLA E. (2005). SISTEMA DE MUROS

DE MAMPOSTERÍA ESTRUCTURAL CONFINADA CON PERFILES DE ACERO PARA VIVIENDA DE BAJO COSTO. Tecnología y construcción 21- II, p. 55- 81. IDEC- FAU-UCV. Caracas

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