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APLICACIONES DE MATERIAL RECICLADO PARA
CONSTRUCCIÓN DE VIS
Ing. Fernando Acevedo MatosIng. Elías Majana Acosta
Asesor: Ing. Diego Echeverry Campos Ph.D
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CONTENIDO
INTRODUCCIÓNOBJETIVOSMETODOLOGÍAANTECEDENTESCARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL CARACTERÍSTICAS ARQUITECTÓNICASINGENIERÍA DE VALORALTERNATIVASCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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INTRODUCCIÓNVivienda (Articulo 51 de 1991)
Déficit(Demanda)
Cuantitativo
Cualitativo
Residuos sólidos reciclablesDesarrollo sostenible
Tamaño y vida útil de rellenos sanitarios
Solución IntegralVivienda Económica Utilizando
Material Potencialmente Reciclable
3.9 MM Vivienda Nueva
804 M Mejora*
163 M Ton /mes**
*2019 Visión Colombia II Centenario. DNP.3 Edición**Un modelo de optimización Dinámica del espacio Útil en el relleno de Doña Juana. Uniandes 2004
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MOTIVACIÓN
Medio AmbienteMedio Ambiente ViviendaVivienda
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OBJETIVO GENERAL
Encontrar una aplicación para residuos sólidos potencialmente reciclables, en una actividad como la construcción que consume masivamente materiales, con el fin de dar una solución integral al déficit de vivienda y la preservación del medio ambiente.
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METODOLOGÍA
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ANTECEDENTESCARACTERÍSTICAHOGARES SIN DÉFICIT 7.516.662 73,8%Hogar Principal 7.254.214 71,3%Hogar secundario 262.448 2,6%HOGARES CON DÉFICIT 2.662.427 26,2%Déficit Cuantitativo 992.577 9,8%Estructura 452.209 4,4%Cohabitación 540.368 5,3%Déficit Cualitativo 1.669.850 16,4%Hacinamiento 429.629 4,2%Servicios 579.091 5,7%Hacinamiento y Servicios 55.925 0,5%Estructura 253.298 2,5%Estructura y Hacinamiento 70.964 0,7%Estructura y Servicios 215.379 2,1%Estructura, Hacinamiento y Ser 64.564 0,6%Sin información 741 0,0%TOTAL HOGARES 10.179.089 100,0%
Déficit Habitacional Nacional 2002TOTAL NACIONAL
Fuente: DANE-Encuesta Continua de Hogares 2002
DÉFICIT DE VIVIENDA
74%
10%
16%
Hogares sin déficit Déficit cuantitativoDéficit cualitativo Sin información
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ANTECEDENTES
5435 TON/DIADE RESIDUOS = SÓLIDOS
PESO DE 1.087ELEFANTES
FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE MPR DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ-UNIANDES ALCALDIA 2005
RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA
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ANTECEDENTES
COMPOSICIÓN MEDIA DE LOS MPR-RSDJ
45%
15%11%
23%6%
PLÁSTICOS
TEXTILES
VIDRIO
PAPEL Y CARTON
METALES
FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE MPR DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ-UNIANDES ALCALDIA 2005
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PORCENTAJES DE COMPONENTES EN LOS PLÁSTICOS
53
12.9 8.3 6.4 8.3 9.71.4
0
20
40
60
80
100
1TIPOS
PORC
ENTA
JE
PEADPEBDPETPVCPPPSOTROS
FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE MPR DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ-UNIANDES ALCALDIA 2005
ANTECEDENTES
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CÓDIGOS INTERNACIONALESDE PLÁSTICO
Tipo de plástico
Polietileno tereftalato
Polietileno de alta
densidad
Cloruro de alta
densidad
Polietileno de baja
densidad
Polipropileno Poliestireno
Abrev PET PEAD PVC PEBD PP PS
Cód 1 2 3 4 5 6Ejemplo Envases para
gaseosas, aceites, agua mineral, cosmética, frascos varios (mayonesa, salsas, etc.).
Envases para: detergentes, lavandina, aceites automotor, shampoo, lácteos, bolsas para supermercados,etc
Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa. Perfiles para marcos de ventanas, puertas, caños para desagües domiciliarios y de redes, mangueras, blister para medicamentos, pilas, etc
Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, etc.
Película/Film (para alimentos, snacks, cigarrillos, chicles, golosinas, indumentaria). Bolsas tejidas (para papas, cereales). Envases industriales (BigBag). Hilos cabos, cordelería. Caños para agua caliente.
Potes para lácteos (yoghurt, postres, etc.), helados, dulces, etc. Envases varios, vasos, bandejas de supermercados y rotiserías. Heladeras:
Fuente http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico#Propiedades_caracter.C3.ADsticas
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CARATERÍSTICAS DEL PEADPROPIEDAD UNIDAD VALORTEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN °C 135
GRAVEDAD ESPECIFICA 0.94-0.96DUREZA N/mm2 40-65MÓDULO DE TENSIÓN MPa 700-1400ESFUERZO A TENSIÓN MPa 21-30ESFUERZO A FLEXIÓN MPa 36MÓDULO DE FLEXIÓN MPa 1103ESFUERZO A CORTANTE MPa 21ESFUERZO A LA COMPRESIÓN MPa 21RESISTENCIA A LA ABRASIÓN POBRECOEFICIENTE DE FRICCIÓN 0.25FLAMABILIDADESTABILIDAD QUÍMICAÁCIDOS ExcelenteBASE ExcelenteSOLVENTE BuenaACEITES Y GRASAS ExcelenteLUZ SOLAR Pobre
Se quema con llama azul
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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL
Compuesto: Combinación controlada de dos o mas materiales diferentes físicamente, con el fin de alcanzar una mezcla de mejores propiedades de las que tienen sus propios componentes. (POWELL, 1983)
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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL
Fibra de vidrio
AAHDPE
Agente de acople (Polybond)1:1
Aditivos (2%)1. Flamabilidad2. Resistencia UV3. Estabilidad térmica
Fibra de Vidrio
Polietileno de alta densidad
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En este proceso la alimentación se hace en forma de polvo o gránulos, el cual es sometido a calentamiento y compresión, dentro de un cilindro de gran longitud, hasta su punto de fusión, homogenización y plastificación, para salir aún caliente por la boquilla por donde se toma la forma del material producido. (DE CUSA 1979)
PROCESO DE EXTRUSIÓN
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DEFINICIÓN DE MEZCLAS
GF 20%GF 30%
HDPE 80%HDPE 60%
Nota: % medidos en peso
GF 10%
HDPE 40%
Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3
AA 20%AA 30% AA 10%
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DIAGRAMA DEL PROCESO
LAVADOY SECADO
MOLIENDA DE MATERIAL EXTRUSIÓN PELETIZACIÓN
MOLDEO ENSAYOS ANÁLISIS DE RESULTADOS
DISEÑO DE SOLUCIÓN
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PRUEBAS Y ENSAYOS
•Tensión
(ASTM D638)
•Flexión
(ASTM D790)
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• Cortante:(No normalizado)
• Compresión:(ASTM D695)
PRUEBAS Y ENSAYOS
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PRUEBAS Y ENSAYOS
Creep(ASTM D2990 Adaptado)
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ANÁLISIS DE RESULTADOSDiagrama Esfuerzo Deformación
Deformación (mm/mm)
Esfu
erzo
(MPa
)
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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL
0.3
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
Tiempo (horas)
Def
orm
ació
n (m
m) Carga 1.108 Kg
Carga 2.0 KgCarga 2.915 KgCreep
(Mezcla No1)
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34,6
28,3022,90
25,93
57,8047,40
42,83
29,223,8
37,14
31,3335,8
1529,00
1053,00
2241,00
859,5
968,2
1105,02
0
20
40
60
80
100
120
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%RELACIÓN CONTENIDO FIBRA DE VIDRIO / POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
ESFU
ERZO
DE
FALL
A (
MPa
)
-200
300
800
1300
1800
2300Esfuerzo a TensiónEsfuerzo a FlexiónEsfuerzo a CompresiónEsfuerzo a CortanteMódulo a FlexiónMódulo a Compresión
MÒ
DU
LO D
E EL
AST
ICID
AD
(Mpa
)
CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL
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COSTOS DE FABRICACIÓN DEL MATERIAL
COSTO DE METRO CÚBICO DE MATERIAL DE ACUERDO CON LA MEZCLA UTILIZADA PARA LA FABRICACIÓN DEL COMPUESTO
$ 2.054.004,55
$ 2.703.675,00
$ 3.253.396,15
$ 0,00
$ 500.000,00
$ 1.000.000,00
$ 1.500.000,00
$ 2.000.000,00
$ 2.500.000,00
$ 3.000.000,00
$ 3.500.000,00
Mezcla 3 Mezcla 2 Mezcla 1
Mezcla 3Mezcla 2Mezcla 1
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COSTO DE INSUMOS POR MEZCLA
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Mezcla 3 Mezcla 2 Mezcla 1MEZCLA
POR
CEN
TAJE
POLYBONDFGPEAD
COSTOS DE FABRICACIÓN DEL MATERIAL
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CARACTERISTICAS DE LA VIVIENDA
Primer Piso Segundo Piso
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INGENIERÍA DE VALORESTRUCTURA DE COSTOS
0
5
10
15
20
25
1ITEM DE COSTO
CO
STO
(SM
MLV
) ESTRUCTURA
MAMPOSTERÍA
CIMENTACIÓN
CUBIERTA
CARPINTERIA METÁLICA
RED HIDRO SANITARIA
OTROS
FUENTE: CONSTRUDATA (2005)
Costo Total :57 SMMLV$332.228 /m2Sistema Convencional
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INGENIERÍA DE VALORCOSTO DE ELEMENTO A REMPLAZAR
0
10
20
30
40
50
60
70
1
COSTO (SMLV)
DEMAS COSTOSESTRUCTURA Y MAMPOSTERIA
59%
41%
FUENTE: CONSTRUDATA (2005)
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ALTERNATIVAS
VIVIENDA EN COMPUESTO
VIVIENDA EN CONCRETO FORMALETA EN COMPUESTO
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ALTERNATIVA - VIVIENDA
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DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
0.10m
0.21m
Viguetas
0.15m
0.33mVigas Columnas
0.15m
0.15m
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DIMENSIONAMIENTO DE LA MAMPOSTERÍA
Poliuretano Expandido espesor15 cm
Lámina en Compuesto de 3mm
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ANÁLISIS DE COSTOS
CANTIDAD(m3)MEZCLA No. COSTO/m3 COSTO TOTAL
5,607 1 $ 3.253.396 $ 18.271.792
CANTIDAD(m3)MEZCLA No. COSTO/m3 COSTO TOTAL
0,12384 1 $ 3.253.396 $ 402.901
CANTIDAD(m3) COSTO/KGRENDIMIENTO (KG/M3) COSTO TOTAL
12,672 7875 30 $ 2.993.760
ESTRUCTURA Y MAMPOSTERÍA $ 21.668.453
ESTRUCTURA
MAMPOSTERÍA
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ANÁLISIS DE COSTOSESTRUCTURA DE COSTOS
0
10
20
30
40
50
60
1ITEM DE COSTO
COST
O (S
MM
LV)
ESTRUCTURA YMAMPOSTERÍA
CIMENTACIÓN
CUBIERTA
CARPINTERIAMETÁLICA
RED HIDROSANITARIA
OTROS
Costo Total: 78 SMMLV$454.628/m2Sistema: Vivienda en Compuesto
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ATERNATIVA - FORMALETA
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DIMENSIONAMIENTO DE LA FORMALETA
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ANÁLISIS DE COSTOS
104; 381; 5
64; 10
55; 20
52; 30
219; 10
5
10
15
20
25
30
35
50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250COSTO POR VIVIENDA (SMMLV)
NU
MER
O D
E U
SOS
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NÚMERO DE USO Vs. COSTO ESTRUCTURA
88%
76%69%
60%54% 51%
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
0 5 10 15 20 25 30 35NÚMERO DE USO DE FORMALETA
POR
CEN
TAJE
ANÁLISIS DE COSTOS
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CONCLUSIONES
Esta investigación es un primer paso en el planteamiento de una primera alternativa de solución para los problemas ambientales y de vivienda. El polietileno de alta densidad reciclado, el agente de acople y la fibra de vidrio, forman un compuesto con características mecánicas aptas para fabricar elementos estructurales, que pueden ser utilizados en la construcción de vivienda.
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CONCLUSIONES
Los costos de construir vivienda con material reciclado son mayores a alternativas convencionales.La fabricación de formaleta a partir de material reciclado es técnicamente viable.El éxito de la alternativa del uso de la formaleta depende del número de usos de la formaleta que permita el material.
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CONCLUSIONES
La deformación diferida debe ser evaluada en cualquier compuesto que tenga como matriz el plástico.
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RECOMENDACIONES
Se debe estudiar la utilización de fibra de vidrio orientada. Se debe estudiar la alternativa cambiando la fibra de vidrio por otra que sea menos costosa, así ésta sea biodegradable. Se debe estudiar los costos usando módulos de vivienda que integren varias unidades habitacionales
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RECOMENDACIONES
Se deben incluir en la matriz el uso de aditivos para evitar la flamabilidad, prestar estabilidad térmica y protección de los rayos ultravioleta.No solo debe buscar remplazar materiales para la construcción, sino que debe estudiar sistemas alternativos de consumo y ahorro de energía, acceso a sistemas eficientes de obtención de agua y tratamiento de aguas grises.
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GRACIAS