La determinación de las proporciones de cada material, se realizó para una cantidad total de cincuenta ladrillos, en la Tabla 13 se muestra los resultados de la cantidad de suelo, cemento y agua necesarios para la fabricación de los
MEZCLA
PROBETA N ° 7 8 9 10 11 12
CARGA MAXIMA (KN) 31.96 40.23 36.77 6.74 6.42 7.92
ESFUERZO (Mpa) 3.7 4.7 4.3 0.8 0.8 0.9
ESFUERZO (Kg/cm²) 38.1 48.1 43.9 8.1 7.7 9.5
ENSAYO DE COMPRESIÓN DE PROBETAS A LOS 7 DÍAS
SUELO-CEMENTO SUELO-CAL MEZCLA PROBETA N ° 1 2 3 4 5 6 CARGA MAXIMA (KN) 53.98 60.44 51.29 7.92 10.69 12.88 ESFUERZO (Mpa) 6.4 6.8 6.0 1.0 1.3 1.5 ESFUERZO (Kg/cm²) 65.7 69.9 61.3 9.9 12.8 15.4
ENSAYO DE COMPRESIÓN DE PROBETAS A LOS 21 DÍAS
50 ladrillos ecológicos. Donde se determinó que, se necesita 1 saco de cemento, 4,5 carretillas de suelo y 1,25 baldes de agua.
Tabla 13. Resultado de las proporciones de materiales para la fabricación de ladrillos ecológicos
Una vez determinadas las proporciones, se procedió al mezclado de materiales, luego se compactó la mezcla mediante el uso de la máquina prensadora.
Figura 14.Mezclado de materiales (Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Materiales Porcentaje Peso Esécífico Volumen
herramienta Peso ó Volumen Cantidad Unidad
Suelo 90% 1237 kg/m³ 0.036 m³ 401 kg 4.5 carretillas Cemento 10% 1400 kg/m³ 0.036 m³ 50 kg 1 saco Agua 5.77% --- 0.026 m³ 26 L 1.25 balde 1 caretilla=0.072 m³ Equivalencias 1 balde= 0.020 m³ 1 saco = 50 kg
51 Figura 15.Compactación de ladrillos ecológicos-Máquina Prensadora
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Una vez realizada la compactación, se obtuvo el ladrillo ecológico de suelo estabilizado con cemento (Figura 16). Para la verificación de sus ventajas técnicas se realizó nuevamente las respectivas pruebas mecánicas de durabilidad y resistencia.
Figura 16. Obtención del ladrillo ecológico de suelo estabilizado con cemento (Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
52 Las dimensiones del ladrillo ecológico son las mismas que utilizan los alfareros en la producción del ladrillo cocido. En la Figura 17 se pudieron identificar diferencias, entre el nuevo ladrillo de suelo-cemento fabricado, y el ladrillo tradicional.
Figura 17.Diferencias físicas entre ladrillos tradicionales y ladrillos ecológicos (Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Se determinó que las dimensiones de los ladrillos ecológicos son regulares y no varían tanto como en los ladrillos tradicionales, además, se observó que, los planos del ladrillo de suelo-cemento son más lisos y tienen menos fisuras, estas ventajas, al ser notorias, permitieron determinar que, este nuevo producto puede sustituir al ladrillo cocido sin problema alguno.
En la Tabla 14 se determina que, respecto a los ensayos de resistencia a la compresión y durabilidad, se realizó una comparación entre los resultados obtenidos en el laboratorio, con los resultados obtenidos en la fabricación.
53 Tabla 14.Comparación de los resultados de resistencia y durabilidad entre las probetas de
laboratorio y del proceso de fabricación
Una vez realizada la comparación entre las probetas de ensayo del laboratorio y las probetas realizadas durante la fabricación de los ladrillos ecológicos, se determinó que, no existe una variación que pueda perjudicar el rendimiento del ladrillo, además, se observó que el nuevo producto, cumple con los requisitos de resistencia y durabilidad, en referencia a las Normas NTE INEN.
4.10. Análisis de Costo-Beneficio
Una vez determinadas las características de los ladrillos ecológicos, como se muestra en la Tabla 15, se procedió a realizar el análisis de precios unitarios para los ladrillos de suelo estabilizado con cemento, al ser los únicos que cumplen con los todos los requisitos técnicos.
Para el análisis de precios unitarios, se utilizó ProExcel, esta herramienta tecnológica es una base de datos que contiene todos los componentes como son: mano de obra, materiales, transporte, equipo y herramientas. Su importancia radicó en la tenencia actualizada del 95 % con respecto a las tarifas, salarios y costos que presenta la tabla de la Contraloría General del Estado del año 2017.
Probetas de laboratorio Probetas de fabricación 6.4 6.2 6.8 6.6 6.0 6.3 Probetas de laboratorio Probetas de fabricación 8.12 8.77 8.49 8.95
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 7 DÍAS
ESFUERZO (Mpa) ENSAYO DE DURABILIDAD Porcentaje de perdida de peso (%)
54 Tabla 15.Análisis del precio unitario de ladrillos ecológicos.
Se determinó que, los materiales necesarios son: suelo, arena, cemento y agua; la mano de obra necesaria es: un operador para la prensa y un obrero para remover el suelo, mezcla, cargue y descargue del producto; el equipo y la herramienta menor son: una máquina prensadora de tipo CETA-Ram, una pala y un azadón; y se incluyó adicionalmente los costos de trasporte. Una vez realizado el análisis de precio unitario, se determinó que el precio por unidad de ladrillo de suelo estabilizado con cemento es de 0.20 centavos de dólar, siendo más barato en comparación al precio del ladrillo tradicional. De, esta manera se determinó que el ladrillo ecológico tiene un valor agregado neto de 80%, siendo más eficiente en relación al factor económico.
CANTIDAD TARIFA RENDIMIENTO TOTAL %
0.2 0.2 0.02 0.0007 0.004 0.1 3 0.02 0.0054 0.029
0.0061 0.033
CANTIDAD S.R.H. RENDIMIENTO TOTAL %
Obrero 1 3.45 0.02 0.0594 0.319
Operador 1 3.45 0.02 0.0594 0.322
0.1188 0.641
UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL %
Suelo m3 0.004 3.83 0.0153 0.083 Agua m3 0.0002 1.04 0.0002 0.001 Cemento kg 0.0007 0.15 0.0001 0.001 Arena fina m3 0.002 21.47 0.0429 0.233 TOTAL MATERIALES: 0.0585 0.318 TRANSPORTE
CANTIDAD DISTANCIA TARIFA TOTAL % 1 15 0.0001 0.0015 0.008 TOTAL TRANSPORTE: 0.0015 0.008 0.018 COSTO DIRECTO: 0.18 COSTO INDIRECTO: 0.02 COSTO TOTAL: 0.20
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LADRILLOS ECOLÓGICOS DE SUELO ESTABILIZADO CON AGLOMERANTES EN LA PARROQUIA DE GUAMANÍ, CIUDAD DE
QUITO RENDIMIENTO: MATERIALES DESCRIPCIÓN Ladrillo Prensa molde DESCRIPCIÓN Herramienta menor DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN TOTAL EQUIPO:
TOTAL MANO DE OBRA ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO
EQUIPO Y HERRAMIENTAS
MANO DE OBRA DESCRIPCIÓN
55
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
En base a la investigación realizada, y al desarrollo de las diferentes etapas del trabajo, se concluye que:
Se identificaron ventajas en el desarrollo de ladrillos ecológicos de suelo estabilizado con cemento, el producto cumple con los requisitos mecánicos para ladrillos, de la Norma Técnica Ecuatoriana INEN, garantizando su desarrollo sustentable en la Parroquia de Guamaní del Cantón Quito, mientras que, los ladrillos de suelo estabilizado con cal, al presentar resultados deficientes en los ensayos de durabilidad y resistencia, fueron catalogados como no aptos para ser desarrollados.
La identificación de las condiciones del suelo y de los aglomerantes, permitió determinar que, la combinación óptima para el desarrollo de ladrillos ecológicos es: 90% de mezcla de suelo limo arenoso; 10% de cemento; y 15,77% de humedad.
De acuerdo a los ensayos realizados, se determinó que: la estabilización entre la cal hidráulica y el suelo limo arenoso, no resulta eficiente, presentando propiedades bajas de resistencia y durabilidad; mientras que, con una relación entre el contenido óptimo de humedad y el peso específico máximo de compactación al 10 % de aglomerante, permite la estabilización adecuada de los ladrillos de suelo-cemento, con los requisitos dispuestos por la Norma Técnica Ecuatoriana INEN acerca de, la absorción de humedad, la pérdida de peso en el ensayo de durabilidad y la resistencia a los 21 días de curado.
56 En base a la evaluación de impacto ambiental realizada, se establece que, no existen las condiciones necesarias para los sitios destinados para la fabricación de ladrillos, las emisiones atmosféricas provenientes de los hornos tienen un impacto significativo. Por lo tanto, se recomienda sustituir el proceso de cocción del ladrillo, por un proceso de estabilización del suelo con cemento, permitiendo la mitigación de la contaminación existente mediante la elaboración de ladrillos ecológicos.
Mediante la comparación de las características entre el ladrillo tradicional y el ladrillo ecológico de suelo estabilizado con cemento, se determinó que, el nuevo producto tiene características técnicas, ambientales y económicas que satisfacen completamente las expectativas de este trabajo, ya que sus propiedades mecánicas son mejores, su valor ecológico es mayor por el ahorro energético en su producción, eliminando el proceso de cocción, además, el precio de la unidad de ladrillo ecológico es de 20 centavos de dólar, siendo más barato en relación al precio del ladrillo tradicional que se comercializa en el mercado local.
5.2. RECOMENDACIONES
Luego de la investigación efectuada, a continuación, se exponen las siguientes recomendaciones:
Se recomienda realizar investigaciones y muestreos de campo, que permitan la identificación de otros sustitutos, para agregarlos como aglomerantes a la producción de ladrillos, buscando materiales de fabricación más amigables con el medio ambiente.
57 Se recomienda generar un respaldo empresarial de Instituciones o posibles inversionistas, mediante la presentación del ladrillo ecológico como un producto novedoso que ayuda al medio ambiente, con el fin de vincular el producto a futuros proyectos de construcción de viviendas.
Se recomienda la utilización de tecnologías limpias en el proceso de fabricación de ladrillos ecológicos, con el fin de mejorar este tipo de industria, para el avance en el uso del suelo como material de construcción.
Se recomienda la aplicación de la normativa y de los controles de calidad, del material y del proceso de fabricación, con el fin de incorporar al suelo como material constructivo habitual.
58
BIBLIOGRAFÍA
Angelone, S. (2003). Geología y Geotecnia. Universidad Nacional de Rosario. Argentina. Recuperado: 05 de junio de 2016, disponible en: http://www.fceia.unr.edu.ar/estudiantesingcivil/apuntes/geotecnia/apunt es/Clasificaci%F3n%20de%20suelos.PDF
Ávila, A. (1994). Mecánica de Suelos. Facultad de Ingeniería. Universidad Central del Ecuador.
Becker, E. (2016). Cemento portland puzolánico, características y recomendaciones de uso. Loma Negra C.I.A.S.A. de Argentina.
Recuperado: 30 de mayo de 2016, disponible en:
http://www.fceia.unr.edu.ar/~fermar/Cementos/CEMENTO%20P%D3R TLAND%20COMPUESTO.pdf
Botía, W. (2015). Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de cálculo. Universidad Militar Nueva Granada. Bogotá, Colombia. Cabo, M. (2011). Ladrillo ecológico como material sostenible para la
construcción. Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural. Universidad Pública de Navarra. España.
Dirección de Normalización. (2016). Catálogo de Documentos Normativos Vigentes. Servicio Ecuatoriano de Normalización INEN. Quito, Ecuador. Gattani, M. (2000). Ladrillos d suelo-cemento: Mampuesto tradicional en mase de un material sostenible. Arquitectura-CONICET. Córdoba, Argentina.
González, J. (2016). Clasificar suelos de acuerdo a SUCS Y AASHTO. Geotecnia. Recuperado: 15 de mayo de 2016, disponible en: http://www.jordigonzalezboada.com.
59 Hossain, K. & Lachemi, M. (2007). Stabilized soils for construction applications incorporating natural resources of Papua New Guinea. Resources, Conservation and Recycling 51, 711-31.
Huezo, H. & Orellana, A. (2009). Guía Básica para estabilización de suelos con cal en caminos de baja intensidad vehicular en El Salvador.
Universidad de El Salvador.
Jaya, J. & Gomezcoello, J. (2012). Análisis comparativo de la contaminación atmosférica producida por la combustión de ladrilleras artesanales utilizando tres tipos de combustible. Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca, Azuay.
López, F. (2013). La construcción tradicional en Ambato - Ecuador, a finales del siglo XIX y principios del XX. La piedra Pishilata. Instituto Juan de Herrera, Madrid.
Lou, R. (1981). Manual para la construcción de la CETA-Ram. Centro de Experimentación en tecnología apropiada. Centro de investigaciones de Ingeniería. Universidad de San Carlos, Guatemala.
Natural Building Blog, (2016). Fernco CEB presses. Recuperado: 05 de junio de 2016, disponible en: http://www.naturalbuildingblog.com/more-info- on-compressed-earth-block s-cebs/
NTE INEN 246, (2016). Cal hidráulica hidratada para construcción. Requisitos. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador. NTE INEN 296, (2016). Ladrillos cerámicos. Determinación de absorción de
humedad. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador. NTE INEN 297, (2016). Ladrillos cerámicos. Requisitos. Instituto Ecuatoriano
de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 490, (2016). Cementos hidráulicos compuestos. Requisitos. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
60 NTE INEN 690, (2016). Mecánica de suelos, Determinación del contenido de agua, Método del secado al horno. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 691, (2016). Mecánica de suelos, Determinación del límite líquido, método de casa grande. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 692, (2016). Mecánica de suelos, Determinación del límite plástico. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 695, (2016). Áridos. Muestreo. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 696, (2016). Áridos. Análisis granulométrico en los áridos, fino y grueso. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
NTE INEN 856, (2016). Áridos. Determinación de la densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorción del árido fino. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador.
Oti, J., Kinuthia, J. & Bai, J., (2008). Developing unfired stabilised building materials in the UK, Proceedings of ICE. Journal of Engineering Sustainability 161 (4), 211–218. doi:10.1680/ensu.2008.161.4.211. Páliz, D. (2014). Factibilidad del uso del raquis de palma africana en mezcla
con agregados de construcción para la fabricación de ladrillos ecológicos. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
Piedra, B. (2014). Estudio para analizar el ladrillo suelo-cemento o ecológico en Cuenca. Universidad del Azuay, Ecuador.
Ramírez, B. (2011). Estudio de Impacto Ambiental en el proceso de elaboración de ladrillo en la comunidad del Chote. Universidad Veracruzana, México.
61 Ramírez, J. (2003). Determinación de la absorción de agua en ladrillos y
bloques para la construcción. Laboratorio Experimental del
Departamento de Ingeniería Civil y Minas. Universidad de Sonora. México.
Rocha, M. (2002). Dosificación de mezclas de suelo-cemento. Normas de Dosificación. Instituto Boliviano del cemento y hormigón. La Paz, Bolivia. Sanjuán, M. & Chinchón, S. (2016). INTRODUCCIÓN A LA FABRICACIÓN Y NORMALIZACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND. Universidad de Alicante. España.
Toirac, J. (2008). EL SUELO-CEMENTO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Ciencia y Sociedad, vol. XXXIII, núm. 4, pp. 520-571 Instituto Tecnológico de Santo Domingo, República Dominicana.
UNACEM. (2016). Ficha técnica Campeón, requisitos mecánicos y físicos del cemento. Ecuador. Recuperado: 14 de mayo de 2016, disponible en: www. unacem.com.ec
Unda, M. (2008). Apuntes para la historia del movimiento barrial en Quito. Facultad Latinoamericana de Ciencias Sociales, Sede Ecuador.
Recuperado: 30 de mayo de 2016, disponible en:
https://nidecreer.wordpress.com/2009/11/22/446/
Ulloa, A. (2011). Guía de pruebas de laboratorio y muestreo en campo para la verificación de calidad en materiales de un pavimento asfáltico. Lanamme. Universidad de Costa Rica.
Valverde, V., Bances, E., Rojas, A. & Rodríguez B. (2004). Impacto ambiental producido por la fabricación de ladrillos en El Valle Alto Mayo-San Martín. Universidad Nacional de San Martín – Tarapoto. Perú.
Vargas, J. (2009). Evaluación de los métodos AASHTO y USCS en la caracterización del suelo del Barrio Mochuelo Bajo en la localidad de Ciudad Bolívar. Universidad Minuto de Dios. Bogotá, Colombia.
62