Seminario de grado Adoquines

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UNIVERSIDAD DE CORDOBA 
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA 
Fabricación y evaluación de las propiedades MECANICAS de adoquines con porcentajes de residuos agroindustriales y de RCD (residuos de demolición y construcción) para uso peatonal en la universidad de Córdoba.
SEBASTIAN JOSE ARROYO FUENTES
FERNANDO MIGUEL SOLAR DORIA
INGENIERÍA MECÁNICA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA 
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
MONTERIA-CORDOBA
Tema
RECICLAJE Y EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES (CENIZA DE CASCARILLA DE ARROZ, FIBRA DE COCO, FIBRA DE PLÁTANO, FIBRA DE MARAÑÓN Y CENIZAS VOLANTES) Y RESIDUOS DE DEMOLICIÓN Y CONSTRUCCIÓN (RCD) DENTRO DE LA FABRICACIÓN DE ADOQUINES CONVENCIONALES.
Titulo
Fabricación y evaluación de las propiedades de adoquines con porcentajes de residuos agroindustriales y de RCD (residuos de demolición y construcción) para uso peatonal en la universidad de Córdoba.
1. INTRODUCCION 
En la actualidad los llamados residuos agroindustriales y los residuos de construcción y demolición (RCD), generan gran preocupación por el manejo de estos, puesto que todo residuo carece de propiedades que le permita el nuevo uso en actividades innatas de su origen. Sin embargo, esta limitación puede ser aprovechada en otro contexto, como es la fabricación de adoquines, los cuales presentan un amplio campo de uso.
El uso de estos residuos constituye uno de los problemas ambientales que afectan a la gran mayoría de países del mundo, por la cantidad de recursos económicos y tecnológicos que es necesario invertir en la evaluación, para la posterior eliminación de estos.
En Colombia las cantidades que se estiman de residuos agroindustriales son aproximadamente 700.000.000 t/año, convirtiéndose en uno de los residuos mayoritarios de la producción agrícola en países que producen arroz (Molina et al., 2015) y de acuerdo con Min ambiente (2019), en Colombia los residuos de construcción y demolición (RCD), constituyen en promedio el 40% de los residuos sólidos, y la producción media de RCD es de 22.270.338 ton. cifras que generan preocupación, por lo cual es necesario la implementación de una investigación que haga uso de estos residuos y mitigue las consecuencias de estos con el medio ambiente.
En montería-Córdoba uno de los aspectos más controversiales es la deposición final de estos desechos que se generan en las diferentes industrias de construcción y alimenticias del presente sector, las cuales generan problemas a los propietarios que pueden ir desde problemas económicos hasta sanitarios, se presentan de manera progresivas al aumento del sector de la industria y que trae consigo el detrimento del entorno verde de los monterianos. Estos recurren a prácticas no convencionales para la eliminación de sus desechos ya sean desde quema de estos residuos sólidos a rellenos o vertederos ilegales.
Para la presente problemática se busca el uso de un modelo de economía circular para la reasignación de nuevos usos a estos desechos y alcanzar una industrialización innovadora de adoquines de RCD y residuos agroindustriales un producto que genere una fuerte relación entre el hombre y el entorno ambiental. Se busca un Eco-Adoquín que sea capaz de ser sustentable y genere una optimización de recursos disminuyendo el impacto ambiental. 
2. Objetivo
2.1 Objetivo general
Fabricar y evaluar las propiedades mecánicas de los adoquines compuesto por residuos agroindustriales y RCD para el uso peatonal en la universidad de Córdoba. 
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 
· Determinar los porcentajes adecuados de residuos agro industriales y de RCD para la fabricación de adoquines para uso peatonal.
· Diseño y fabricación de adoquines con residuos agro industriales y de RCD. 
· Evaluar las propiedades de flexión, compresión, absorción de agua y dureza para la fabricación de adoquines bajo las normas NTC 2017.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En Colombia el reciclaje de residuos de construcción y demolición (RCD) no es una práctica muy común en cualquier tipo de obra; esto como consecuencia de algunos factores, entre ellos la falta de reglamentación que procure el uso de RCD en nuevas obras de infraestructura. Por otra parte, encontramos los residuos agro industriales (marañón, fibra de coco, cascarilla de arroz) principales residuos producidos por la región de cordobesa; lo cual le implica contratiempos a la industria alimenticia, puesto que los riesgos por contaminación para destrucción de estos residuos incrementan día a día por la altas demanda de estos. 
Otra de las causas del poco uso de RCD como material reciclado en el país es el poco material investigativo a nivel nacional sobre los efectos de reemplazo de RCD en los diferentes materiales de construcción, y es que la investigación en el país sobre este tema es algo relativamente nuevo.
4. JUSTIFICACIÓN
El eco adoquín de residuos agroindustriales y RCD será una nueva revelación de la industria adoquinera que conlleva además una reducción de la contaminación de estos escombros de construcción y demolición en zonas verdes, lugares públicos y/o cualquier lugar en el que no deban estar, así como la de los residuos agroindustriales que no son muy comunes y se les tiene poco uso en la industria constructora.
Se busca implementar la fabricación de un nuevo eco adoquín a base de estos residuos respetando la composición y geometría regular de un adoquín convencional (Tipo I), además se ha demostrado que el adoquín con base de RCD además de mitigar dicha contaminación, también demuestra ser un buen reemplazo del adoquín convencional dado que sus propiedades logran ser las misma e incluso mejor al pasar de los tiempos, tomando en cuenta un porcentaje adecuado de los residuos agroindustriales, manteniendo dentro de las condiciones requeridas a la muestra de adoquín, garantizando el uso de este y la implementación de ambos residuos, para una posterior fabricación.
5. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
La duración del proyecto tiene un tiempo planeado de 6 meses con un cronograma de 6 actividades para el cumplimiento de los objetivos. Las actividades se muestran en la siguiente tabla:
	Actividades / Tiempo
	Mes 1
	Mes 2
	Mes 3
	Mes 4
	Mes 5
	Mes 6
	
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	Revisión bibliográfica
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Caracterización y diseño de adoquines 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Obtención de residuos industriales y RCD
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Selección de mezclas a evaluar 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Fabricación de adoquines 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Evolución de propiedades 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Análisis de resultado 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Informe final 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Publicación de informe final 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Tabla. Cronograma de actividades
6. ESTADO DEL ARTE
En Colombia el reciclaje de residuos de construcción y demolición (RCD) no es una práctica muy común en cualquier tipo de obra; esto como consecuencia de algunos factores, entre ellos la falta de reglamentación que procure el uso de RCD en nuevas obras de infraestructura.
Otra de las causas del poco usode RCD como material reciclado en el país es el poco material investigativo a nivel nacional sobre los efectos de remplazo de RCD en los diferentes materiales de construcción, y es que la investigación en nuestro país en este tema es algo relativamente nuevo, a continuación se mencionan algunas investigaciones realizadas en Colombia acerca del uso de agregados reciclados, cabe resaltar que la gran mayoría de los estudios realizados en este tema tratan el remplazo de agregados grueso natural por agregado grueso reciclado.
En la universidad de La Salle (Palomino & Barreto, 2014) ejecutaron un proyecto de grado que se centró en la “influencia del agregado de concreto reciclado fino en las propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia”, en la cual se buscaba estimar el porcentaje adecuado de reemplazo que se puede adicionar en una mezcla de concreto para una relación a/c de 0.4; utilizando el sistema de mezclado TSMA de Vivian Tam. En la cual se concluye que es posible realizar sustituciones de concreto fino reciclado en altos porcentajes para obtener altas resistencias en los concretos hidráulicos, reemplazando incluso el 100% del agregado fino reciclado, disminuyendo así la cantidad de material natural.
(Bojaca & Torres, 2013) En la escuela de ingenieros Julio Garavito hicieron su trabajo de grado centrado en las “propiedades mecánicas y de durabilidad de concreto con agregado reciclado”. Usando una metodología en la cual se hace una utilización de agregado reciclado grueso para remplazar la parte gruesa de los agregados, buscando el fomento del uso del agregado reciclado en la ciudad de Bogotá. La dosificación utilizada fue (0%; 20%; 40%) el agregado fino utilizado fue 100% natural. Sus estudios dieron como resultado que el agregado reciclado y el natural tienen un comportamiento similar a los 3 días de curado; sin embargo, el comportamiento del agregado reciclado en la resistencia a la compresión aumentó a partir de los 28 días.
Con base a estas investigaciones somos capaces de discernir que nuestro Adoquín creado a partir de RCD, debe tener ciertos porcentajes establecidos previamente para lograr fabricar un producto de calidad, así como, un producto que cumpla con los estándares y parámetros establecidos para brindar seguridad y llevar a cabo las exigencias de un país que cada vez más se está desarrollando.
Ahora dicho esto, nos enfrentamos a un pequeño problema, ya que se hace necesario la recolección de nuevos datos tales como la calidad del concreto, procedencia de este y su antigüedad, pues de ellos dependerá la calidad y propiedades de nuestro adoquín en base de RCD. El porcentaje de uso de agregados reciclados dependerá de nosotros como empresa fabricante, puesto que los factores más importantes son los 3 anteriormente mencionados, aquí un estudio lo demuestra.
(Arcila & Cruz, 2014), realizaron su trabajo de grado en el “efecto del uso del agregado fino reciclado derivado de la demolición de concreto en las propiedades mecánicas del concreto estructural curado por inmersión “, en la cual también se utilizó la misma metodología de mezclado que en el proyecto anteriormente mencionado, pero esta vez se utilizó una relación a/c de 0,65. La investigación dio como resultado un remplazo óptimo de 30%, hasta el cual la reducción a la compresión es mínima, sin embargo para remplazos de hasta 100%, la disminución de la resistencia a la compresión es cercana a 20%.
(Rosa Bobadilla, 2011), realizó un detallado estudio del arte del uso de concreto reciclado y las investigaciones realizadas en este tema, llegando a la conclusión de que las propiedades mecánicas del concreto fabricado dependen de la calidad del concreto viejo triturado.
7. METODOLOGIA 
El método en el que se fundamenta esta investigación es de carácter cuantito, por lo cual se hace necesario antecedentes relevantes correspondiente a la fabricación de adoquines con adición de residuos agroindustriales (fibra de coco, fibra de marañón, y cascarilla de arroz) y RCD (residuos de construcción y demolición) , que proporcionen cifras máximas de remplazos, para la elaboración de nuevos adoquines con proporciones de ambos residuos, evitando los mayores errores a la hora de plasmar los porcentajes correspondientes a los adoquines y así obtener resultados más satisfactorios. Para lo cual se llevarán a cabo de las siguientes fases: 
PRIMERA FASE: Antecedentes de fabricación de adoquines: En esta fase se realizará la búsqueda de información correspondiente a la fabricación de adoquines correspondientes a nuestra investigación, como lo son los adoquines tradicionales que actualmente se manejan en el mercado, adoquines fabricados con remplazo de residuos agroindustriales y adoquines con RCD, para conocer cómo se han diseñado estos hasta la fecha. Definiendo las siguientes clases de adoquines:
1. Adoquines tradicionales. 
2. Adoquines con porcentajes de residuos agroindustriales. 
3. Adoquines con RCD.
4. Adoquines con remplazo de residuos agroindustriales y RCD.
SEGUNDA FASE: Evolución de ensayo: Para esta fase se evaluará el comportamiento de los adoquines con ambos agregados, bajo las normas NTC Colombianas 2017. La cual nos
permitirá verificar las condiciones a las cuales estarán sometidos los adoquines a la hora de salir al mercado. Los ensayos correspondientes son: 
Ensayo de absorción de agua bajo la norma INVIAS ART 500-13.
El procedimiento a efectuar es utilizar cinco adoquines de la muestra para colocarlos en un horno ventilado a temperaturas entre 100 C y 115 C, con volumen de al menos 2.5 veces el de los especímenes que se secaran al mismo tiempo. Se deben secar mínimo 24 horas haciendo que la masa presente una disminución de menos del 0,2% con respecto a la masa anterior. Luego los especímenes de ensayo se deben sumergir a 24 horas dentro de un recipiente lleno de agua a una temperatura entre 15C y 27C sobre todo el volumen del adoquín, entre 25mm y 50mm. Luego se calcula el porcentaje de absorción de agua del total de la masa con una aproximación del 0,1% mediante la siguiente expresión.
Ensayo de resistencia a la comprensión bajo la norma NTC 2017.
El procedimiento que se realizará mientras los especímenes está saturado luego de una inmersión en agua a una temperatura entre 15C y 27C, 24h antes del ensayo. Cada espécimen saturado superficialmente seco se debe colocar en la maquina con la superficie de apoyo hacia abajo, produciendo en el adoquín un aumento en el esfuerzo cercano a 0,5 MPa/s, siendo en total un tiempo del ensayo de 10s para 5MPa.
Ensayo de resistencia a la tracción y tránsito bajo la norma NTC 2017.
Siguiendo la norma IVE- 426, el procedimiento a seguir para el ensayo de resistencia a la compresión, consiste en someter al adoquín a una carga axial sobre toda su área superficial hasta llegar a su falla, completamente seco y sin ningún tipo de humedad.
TERCERA FASE: Fabricación del adoquín: Se fabricarán los adoquines con base a las mezclas que se obtuvieron consultando la literatura y reuniendo toda la información posible en la empresa HOSTEL.S.A.S-ACEMS.A. S, en donde el adoquín teóricamente, tiene las mejores propiedades mecánicas para someterlos a los ensayos anteriormente descritos.
CUARTA FASE: Fabricación del adoquín: Se fabricarán los adoquines con base a las mezclas que se obtuvieron consultando la literatura y reuniendo toda la información posible en la empresa HOSTEL.S.A.S-ACEMS.A. S, en donde el adoquín teóricamente, tiene las mejores propiedades mecánicas para someterlos a los ensayos anteriormente descritos.
8. CONCLUSIONES
El adoquín en base RCD será una nueva revelación de la industria adoquinera qué conllevará además una reducción de la contaminación de estos escombros de construcción y demolición en zonas verdes, lugares públicos y/o cualquier lugar en el que no deban estar, además se ha demostrado que el adoquín en base de RCD además de mitigar dicha contaminación, también demuestra ser un buen reemplazo del adoquín convencional dado que sus propiedadeslogran ser las misma e incluso mejor al pasar de los tiempos, tomando en cuenta un porcentaje adecuado de los agregados gruesos reciclados para su fabricación.
9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
· Sanchez, B., Rausch, C., Haas, C., & Saari, R. (2020). A selective disassembly multi-objective optimization approach for adaptive reuse of building components. Resources, Conservation and Recycling, 154(December 2019), 104605. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2019.104605
· YR Martínez Ussa - 2015 – Manufacture of paving stone from a system of use of rubble on site. http://repository.ugc.edu.co/handle/11396/4248
· RE Ucros Oyola, C Venegas Pérez… - 2015 – Use of rubble as coarse aggregate for the manufacture of stándard pavers. http://hdl.handle.net/11227/2235.
· SDA, Resolucion 2397. ¨Por la cual se regula técnicamente el tratamiento y/o aprovechamiento de escombros en el Distrito Capital¨, secretaria Distrital de Ambiente, Bogotá, 2011.
· Arcila & Cruz, “efecto del uso del agregado fino reciclado derivado de la demolición de concreto en las propiedades mecánicas del concreto estructural curado por inmersión”, Trabajo de Grado, Universidad, Bogotá D.C., 2014.
· ARRIAGA TAFHURT, Libardo Enrique. “Utilización de agregado grueso de concreto reciclado en elementos estructurales de concreto reforzado”. Tesis de Grado, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito , Bogotá D.C. 2013. Disponible en Internet: http://catalogo.escuelaing.edu.co/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=16698
· Bojaca & Torres, “propiedades mecánicas y de durabilidad de concreto con agregado reciclado”, Tesis de Grado, Escuela de ingenieros Julio Garavito, Bogotá D.C., 2013.
· Palomino & Barreto, “influencia del agregado de concreto reciclado fino en las propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia”, Trabajo de Grado, Universidad de La Salle, Bogotá D.C. 2014.