investigaciÓn y desarrollo de ladrillos ecolÓgicos de...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y MANEJO
DE RIESGOS NATURALES
“INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LADRILLOS
ECOLÓGICOS DE SUELO ESTABILIZADO CON
AGLOMERANTES EN LA PARROQUIA DE GUAMANÍ, CIUDAD
DE QUITO”
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO
AMBIENTAL Y MANEJO DE RIESGOS NATURALES
RAMIRO GEOVANNY CORAQUILLA ELIZALDE
DIRECTOR: ING. IVÁN ENRIQUE JÁCOME RAMÍREZ
Quito, febrero 2017
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2017
Reservados todos los derechos de reproducción
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CEDULA DE IDENTIDAD: 171966394-8
APELLIDOS Y NOMBRES: Coraquilla Elizalde Ramiro Geovanny
DIRECCIÓN: Alfaro Paredes y calle A Oe6-160
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 023661063
TELÉFONO MOVIL: 0995841141
DATOS DE LA OBRA
TÍTULO:
“INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE
LADRILLOS ECOLÓGICOS DE SUELO
ESTABILIZADO CON
AGLOMERANTES EN LA PARROQUIA
DE GUAMANÍ, CIUDAD DE QUITO”
AUTOR O AUTORES: Coraquilla Elizalde Ramiro Geovanny
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
2017-02-10
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Iván Enrique Jácome Ramírez
PROGRAMA: PREGRADO POSGRADO
TÍTULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero Ambiental Y Manejo De
Riesgos Naturales
RESUMEN: La construcción con suelo es poco
usada en la actualidad debido a la falta
X
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
de investigación, siendo
desaprovechadas sus ventajas de
abundancia, disponibilidad, reciclaje,
producción sin consumo de energía,
bajo costo, resistencia y durabilidad.
Con un adecuado estudio de este
material, se pueden mejorar las técnicas
constructivas, realizando
estabilizaciones entre materiales, e
implementando herramientas para la
elaboración de ladrillos.
En la Parroquia de Guamaní de la
Ciudad de Quito, se realiza
artesanalmente la producción de
ladrillos tradicionales, emitiendo gases
contaminantes hacia la atmósfera,
debido a su proceso de cocción que
funciona a través del uso de biomasa
para la combustión. Para disminuir la
contaminación ambiental y el consumo
energético se propone el desarrollo de
un nuevo material de construcción con
características técnicas, ambientales y
económicas, que pueda sustituir al
ladrillo tradicional cocido, se trata del
ladrillo ecológico de suelo estabilizado
con cemento.
Para la investigación y desarrollo del
ladrillo ecológico, se ejecutaron ensayos
de laboratorio, permitiendo identificar
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
las características físicas del suelo y su
comportamiento mecánico al ser
estabilizado con dos tipos de
aglomerantes: cemento y cal. Esto
permitió identificar las propiedades de
resistencia y durabilidad entre la
estabilización de suelo-cemento y
suelo-cal, determinándose que, el
ladrillo de suelo-cemento es apto para
sustituir al ladrillo tradicional.
Los resultados obtenidos son
satisfactorios, el suelo estabilizado con
cemento es un producto sostenible y
con capacidades óptimas de resistencia
y durabilidad, además, requiere un bajo
nivel de energía para su fabricación,
eliminado el proceso de cocción,
disminuyendo la emisión de gases al
ambiente.
PALABRAS CLAVE: Suelo, estabilización, ladrillo ecológico,
resistencia, durabilidad, aglomerantes.
ABSTRACT:
The construction with soil is little used
due to the absence of investigation,
being lost their advantages of
abundance, availability, recycling,
production without energy consumption,
low cost, resistance and durability. With
a suitable study of this material it can
improve the construction techniques,
making stabilization between materials
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
and implementing tools for the
development of bricks.
The Guamaní Parish in the Quito City, is
done by hand the production of
traditional bricks, issuing polluting gas
into the atmosphere due to its process of
cooking that works through the use of
biomass for combustion. To reduce
environmental pollution and energy
consumption are proposed the
development of a new building material
to itself with technical, environmental
and economic characteristics,
circumstances that could replace the
cooked traditional brick, it is the
ecological brick of stabilized soil with
cement.
For the investigation and development
of ecological brick, were executed
laboratory tests, allowing to identify the
physical characteristics of the soil and its
mechanical behavior to be stabilized
with two types of binders: cement and
lime. This made it possible to identify the
properties of resistance and durability
between the stabilization of soil-cement
and soil-lime, determined that the brick
of soil-cement is suitable to replace
traditional brick.
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
DEDICATORIA
A Dios y a la Santísima Virgen!
Por bendecirme con tantas oportunidades, dándome la fuerza y salud para
seguir adelante. Por darme la vida y poder compartirla junto a mis seres
amados.
A mis Padres!
Paty y Vini.
Por darme el ejemplo, educándome con principios y valores. Por su amor y
paciencia, y sobre todo por su esfuerzo incondicional.
A mis Abuelitos!
Esmeralda, Hitler, Clemencia y Honorio.
Por el gran amor que han depositado en mi corazón. Porque Dios me ha
permitido tenerlos conmigo en esta etapa maravillosa de mi vida.
A mis Tíos!
Lucy, Mary y Rodrigo.
Les dedico este trabajo en recompensa a su apoyo y amor infinito hacia mí.
A mis Hermanitas!
Por darle paz y amor a mi vida. Las adoro Katy y Aly.
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Paty y Vini, por ser las personas que más confianza, paciencia,
y amor verdadero han depositado en mí, dándome la fuerza necesaria para
culminar mi carrera. Gracias por ser mi ejemplo de vida.
A los Ing. Iván Jácome, Ing. Gloria Roldán, Ing. Mauricio Valladares, y Biol.
Anita Arguello, gracias por su dirección y asesoría durante la realización de
este trabajo.
A la Consultora CONSULTEST, y al Ing. César Rodríguez, gracias por su
tiempo, apoyo y respaldo para la investigación y desarrollo de este trabajo.
A mis abuelitos Esmeralda, Hitler, Clemencia y Honorio, gracias por darme la
oportunidad de superarme y cumplir una meta más en mi vida.
A mis tíos, Lucy, Mary y Rodrigo, gracias por ayudarme cuando más lo
necesitaba, sepan que su esfuerzo para con mis estudios fue aprovechado al
máximo.
A Erika Pérez, por darle estabilidad y felicidad a mi corazón, gracias por ser
una parte fundamental durante mi etapa universitaria. Gracias amor.
A mis amigos, y demás personas que creyeron en mí, gracias por compartir
momentos inolvidables.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................... ix
1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1
1.1. PROBLEMA ....................................................................................... 2
1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................ 2
1.3. OBJETIVOS ....................................................................................... 3
1.3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................... 3
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................... 3
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................... 4
2.1. CONCEPTUALIZACIÓN Y ASPECTOS TÉCNICOS SOBRE EL
LADRILLO TRADICIONAL. ................................................................ 4
2.1.1. Antecedentes del ladrillo como material de construcción ............... 4
2.1.2. Uso del ladrillo tradicional en Ecuador ........................................... 4
2.1.3. Desarrollo urbanístico de la Ciudad de Quito ................................. 5
2.1.4. Sector ladrillero de la Parroquia de Guamaní ................................ 6
2.1.5. Contaminación por la fabricación de ladrillos tradicionales ............ 6
2.2. LADRILLOS ECOLÓGICOS FABRICADOS A BASE DE SUELO Y
AGLOMERANTES ............................................................................. 7
2.2.1. Prensadora Manual CETA-RAM .................................................... 7
2.2.2. Materiales para la elaboración de ladrillos ecológicos ................... 8
2.2.2.1. Suelo.......................................................................................... 8
2.2.2.2. Cemento Portland ...................................................................... 8
ii
2.2.2.3. Cal hidráulica ............................................................................. 9
2.2.2.4. Agua ........................................................................................ 10
2.3. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA UTILIZADA PARA LA
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LADRILLOS
ECOLÓGICOS ................................................................................. 10
2.3.1. Clasificación de suelos ................................................................. 10
2.3.1.1. Método SUCS .......................................................................... 11
2.3.1.2. Método AASHTO ..................................................................... 11
2.3.2. Compactación de Suelos ............................................................. 11
2.3.2.1. Compactación Proctor Modificado ........................................... 12
2.3.3. Moldeado de probetas ................................................................. 12
2.3.4. Pruebas mecánicas para ladrillos ................................................ 13
2.3.4.1. Factores de Durabilidad, Absorción de humedad y
Resistencia ............................................................................ 13
2.3.5. Evaluación de impacto ambiental................................................. 14
3. METODOLOGÍA .................................................................................... 15
3.1. ZONA DE ESTUDIO ........................................................................ 15
3.2. TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS ...................................................... 16
3.3. MATERIALES .................................................................................. 17
3.4. MÉTODOS ....................................................................................... 17
3.4.1. Método de Evaluación de Impacto Ambiental .............................. 19
3.4.1.1. Ficha Ambiental ....................................................................... 19
3.4.1.2. Matriz de Leopold .................................................................... 19
3.4.2. Método para la identificación y clasificación del suelo. ................ 20
iii
3.4.2.1. Determinación del peso específico y absorción de humedad del
suelo ...................................................................................... 21
3.4.2.2. Determinación del límite plástico y límite líquido del suelo. ..... 22
3.4.2.3. Análisis granulométrico del suelo. ........................................... 23
3.4.2.4. Determinación del contenido de humedad del suelo ............... 24
3.4.2.5. Determinación del porcentaje de áridos del suelo ................... 24
3.4.2.6. Clasificación del suelo ............................................................. 25
3.4.3. Método de compactación de suelos ............................................. 25
3.4.3.1. Determinación del peso específico máximo ............................. 25
3.4.3.2. Determinación de la cantidad de aglomerante ......................... 25
3.4.3.3. Ensayo de Compactación Proctor Modificado ......................... 26
3.4.4. Moldeado de probetas de ensayo. ............................................... 28
3.4.5. Ensayo de durabilidad por mojado y secado ............................... 30
3.4.6. Ensayo de absorción de humedad ............................................... 32
3.4.7. Ensayo de resistencia a compresión de probetas. ....................... 33
3.4.8. Método de Dosificación para la fabricación de ladrillos ecológicos
de suelo estabilizado con cemento .............................................. 34
3.4.8.1. Determinación de las proporciones de los materiales ............. 34
3.4.8.2. Fabricación de ladrillos ecológicos .......................................... 35
3.4.8.3. Ensayos de resistencia y durabilidad de los ladrillos ecológicos
fabricados .............................................................................. 36
4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ....................................................... 37
4.1. Resultado de la Evaluación de Impacto Ambiental .......................... 37
4.2. Determinación del tipo de suelo ....................................................... 40
4.3. Determinación de la cantidad de aglomerante ................................. 42
iv
4.4. Resultado de la compactación de suelo-aglomerante ...................... 43
4.5. Resultado del moldeado de probetas ............................................... 44
4.6. Determinación de la durabilidad ....................................................... 46
4.7. Determinación de la absorción de humedad .................................... 47
4.8. Determinación de la resistencia a compresión ................................. 48
4.9. Resultado de la dosificación para la fabricación de ladrillos
ecológicos ........................................................................................ 49
4.10. Análisis de Costo-Beneficio .............................................................. 53
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 55
5.1. CONCLUSIONES............................................................................. 55
5.2. RECOMENDACIONES .................................................................... 56
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 58
ANEXOS: ..................................................................................................... 62
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Requisitos de resistencia a compresión y absorción de humedad. 14
Tabla 2. Técnicas y herramientas utilizadas en los ensayos de laboratorio 16
Tabla 3. Criterios de Evaluación de la Matriz de Leopold ............................ 20
Tabla 4. Límites permisibles para la pérdida de peso de las probetas ........ 30
Tabla 5. Porcentaje de agua retenido en la probeta .................................... 31
Tabla 6. Ficha Ambiental ............................................................................. 38
Tabla 7. Resultados de la clasificación del suelo ........................................ 42
Tabla 8. Resultado del moldeado de probetas de ensayo ........................... 45
Tabla 9. Resultados de ensayo de durabilidad por mojado y secado .......... 47
Tabla 10. Resultados de ensayo de absorción de humedad ....................... 47
Tabla 11. Resultados del ensayo de compresión de probetas a los 7 días . 49
Tabla 12. Resultados del ensayo de compresión de probetas a los 21 días 49
Tabla 13. Resultado de las proporciones de materiales para la fabricación de
ladrillos ecológicos ....................................................................................... 50
Tabla 14. Comparación de los resultados de resistencia y durabilidad entre
las probetas de laboratorio y del proceso de fabricación ............................. 53
Tabla 15. Análisis del precio unitario de ladrillos ecológicos. ...................... 54
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Máquina CETA-RAM ...................................................................... 8
Figura 2. Localización de la Zona de Estudio – Cantón Quito, Parroquia de
Guamaní ...................................................................................................... 15
Figura 3. Flujograma de métodos y ensayos realizados ............................. 18
Figura 4. Matriz de Leopold-Evaluación de Impacto Ambiental producido por
la fabricación de ladrillos .............................................................................. 39
Figura 5. Análisis Granulométrico-Tamizado del suelo ............................... 40
Figura 6. Determinación del límite plástico-Tamizado del suelo en el Tamiz
N° 40 ............................................................................................................ 41
Figura 7. Determinación de humedad-Peso de cápsulas con suelo seco ... 41
Figura 8. Resultados del porcentaje óptimo de aglomerante ...................... 42
Figura 9. Herramientas utilizadas en el ensayo de Proctor Modificado ....... 43
Figura 10. Curva de compactación al 10% de aglomerante ........................ 44
Figura 11. Moldeado de probeta ................................................................. 45
Figura 12. Ensayo de durabilidad-Probetas sumergidas en agua ............... 46
Figura 13. Ensayo de resistencia a compresión-Rotura de probetas .......... 48
Figura 14. Mezclado de materiales ............................................................. 50
Figura 15. Compactación de ladrillos ecológicos-Máquina Prensadora ...... 51
Figura 16. Obtención del ladrillo ecológico de suelo estabilizado con
cemento ....................................................................................................... 51
Figura 17. Diferencias físicas entre ladrillos tradicionales y ladrillos
ecológicos .................................................................................................... 52
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1. CUADROS………..………………………………………………….62
ANEXO 1.1. Método SUCS…………......……………………………………62
ANEXO 1.2. Método AASHTO……………………………………………….63
ANEXO 1.3. Método de Compactación de suelos………………………….63
ANEXO 2. REGISTRO FIGURAS……………………………………………...64
ANEXO 2.1. Clasidicacion del suelo………………………………………..64
ANEXO 2.2. Método de Compactación……………………………………..65
ANEXO 2.3. Moldeado de probetas…………………………………………65
ANEXO 2.4. Ensayo de durabilidad y absorción de humedad…………...66
ANEXO 2.5. Ensayo de resistencia a compresión de probetas………….66
ANEXO 2.6. Recolección y mezcla de materiales…………………………67
ANEXO 2.7. Compactación del ladrillo ecológico………………………….68
ANEXO 2.8. Comparación entre ladrillos ecológicos y ladrillos tradicionales……………………………………………………………………68
ANEXO 3. RESULTADOS DE LABORATORIO…………………................69
ANEXO 3.1. Análisis de la clasificación del suelo…….….……… ………69
ANEXO 3.2. Análisis del método de compactación………………………70
ANEXO 3.3. Análisis del moldeado de probetas………………………….72
ANEXO 3.4. Resultado del ensayo de resistencia a compresión….……73
ANEXO 4. NORMAS…………………………………………………………….77
viii
RESUMEN
La construcción con suelo es poco usada en la actualidad debido a la falta de
investigación, siendo desaprovechadas sus ventajas de abundancia,
disponibilidad, reciclaje, producción sin consumo de energía, bajo costo,
resistencia y durabilidad. Con un adecuado estudio de este material, se
pueden mejorar las técnicas constructivas, realizando estabilizaciones entre
materiales, e implementando herramientas para la elaboración de ladrillos.
En la Parroquia de Guamaní del Cantón Quito, se realiza artesanalmente la
producción de ladrillos tradicionales, emitiendo gases contaminantes hacia la
atmósfera, debido a su proceso de cocción que funciona a través del uso de
biomasa para la combustión. Para disminuir la contaminación ambiental y el
consumo energético se propone el desarrollo de un nuevo material de
construcción con características técnicas, ambientales y económicas, que
pueda sustituir al ladrillo tradicional cocido, se trata del ladrillo ecológico de
suelo estabilizado con cemento.
Para la investigación y desarrollo del ladrillo ecológico, se ejecutaron ensayos
de laboratorio, permitiendo identificar las características físicas del suelo y su
comportamiento mecánico al ser estabilizado con dos tipos de aglomerantes:
cemento y cal. Esto permitió identificar las propiedades de resistencia y
durabilidad entre la estabilización de suelo-cemento y suelo-cal,
determinándose que, el ladrillo de suelo-cemento es apto para sustituir al
ladrillo tradicional.
Los resultados obtenidos son satisfactorios, el suelo estabilizado con
cemento es un producto sostenible y con capacidades óptimas de resistencia
y durabilidad, además, requiere un bajo nivel de energía para su fabricación,
eliminado el proceso de cocción, disminuyendo la emisión de gases al
ambiente.
ix
ABSTRACT
The construction with soil is little used due to the absence of investigation,
being lost their advantages of abundance, availability, recycling, production
without energy consumption, low cost, resistance and durability. With a
suitable study of this material it can improve the construction techniques,
making stabilization between materials and implementing tools for the
development of bricks.
The Guamaní Parish of the Canton Quito, is done by hand the production of
traditional bricks, issuing polluting gas into the atmosphere due to its process
of cooking that works through the use of biomass for combustion. To reduce
environmental pollution and energy consumption are proposed the
development of a new building material to itself with technical, environmental
and economic characteristics, circumstances that could replace the cooked
traditional brick, it is the ecological brick of stabilized soil with cement.
For the investigation and development of ecological brick, were executed
laboratory tests, allowing to identify the physical characteristics of the soil and
its mechanical behavior to be stabilized with two types of binders: cement and
lime. This made it possible to identify the properties of resistance and
durability between the stabilization of soil-cement and soil-lime, determined
that the brick of soil-cement is suitable to replace traditional brick.
The results obtained were satisfactory, the stabilized soil with cement is a
sustainable product and with optimum capabilities of resistance and durability,
also requires a low level of energy for its manufacture, removed the cooking
process, reducing the gas emission to the ambience.
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el sector de la construcción se enfrenta a la problemática de
la sostenibilidad, por este motivo, es importante reducir el impacto ambiental
provocado por la producción de materiales para la cimentación de viviendas.
Uno de los materiales más usados para la construcción es el ladrillo
tradicional de arcilla cocida, que siendo de fabricación artesanal, utiliza
hornos convencionales a una temperatura entre 900 °C y 1200 °C en su
proceso de cocción, produciendo emisiones a la atmósfera de
aproximadamente 200 kg de CO2/Tm, y generando un coste energético de
4186,8 MJ/Tm. (Oti, Kinuthua & Bai, 2008)
Esta problemática se puede modificar gracias a la elaboración de ladrillos de
suelo estabilizado con aglomerantes, que, en un porcentaje óptimo, se puede
reducir considerablemente las emisiones de dióxido de carbono, y a su vez,
disminuir el coste energético anteriormente citado.
Los ladrillos ecológicos de suelo estabilizado con aglomerante, constituyen
materiales potenciales para el desarrollo y mejora de la calidad de los
elementos de construcción de viviendas, empleando tecnologías que
disminuyen el impacto ambiental, requiriendo de un gasto mínimo de energía,
además, reduciendo las emisiones de gases de dióxido de carbono a la
atmósfera durante su producción. Para su compactación se puede utilizar
prensadores manuales, como es el caso de la máquina CETA-Ram, que
funciona mediante un mecanismo hidráulico que no requiere de grandes
avances.
El presente proyecto, contempla realizar la investigación necesaria, para el
desarrollo de ladrillos ecológicos en la Parroquia de Guamaní del Cantón
Quito, intentando demostrar que es una alternativa eficiente, económica y
sustentable, esto, en relación al ladrillo tradicional existente en el mercado.
2
1.1. PROBLEMA
En la Parroquia de Guamaní situada al suroccidente de la Ciudad de Quito,
la producción de ladrillos tradicionales de arcilla cocida se realiza
artesanalmente, la cual contamina el ambiente por la emisión de gases de
efecto invernadero, como el dióxido de carbono, que son emitidos a la
atmósfera durante el proceso de cocción. Este problema radica en el mal uso
de los hornos convencionales, creados artesanalmente por los alfareros, y
sobre todo por los materiales utilizados en la combustión, como: leña,
madera, aserrín y viruta, otro aspecto que influye en la contaminación es la
deficiencia en las características del ladrillo tradicional como: diferencias en
las medidas de cada unidad, falta de uniformidad, baja resistencia y fisuras.
1.2. JUSTIFICACIÓN
El uso de ladrillos ecológicos es beneficioso para el ambiente porque
disminuye el consumo de productos energéticos, ya que el proceso de
obtención se realiza mediante estabilización y prensado de una mezcla de
suelo con aglomerante, eliminado el proceso de cocción, es decir, que el
suelo no se cuece sino que se estabiliza a partir de la adición de
aglomerantes, a su vez, éste actúa sobre el suelo modificando el
comportamiento de sus partículas, transformando la masa resultante en una
estructura difícil de alterar y de mejor resistencia con respecto a un suelo
natural. De esta manera, el costo sería menor en relación al ladrillo tradicional,
por el bajo consumo de energía, y las emisiones de gases de dióxido de
carbono se reducirían por la no cocción. Entonces a diferencia de los ladrillos
tradicionales, los ladrillos ecológicos son una opción que promueve la
construcción verde, eliminando el proceso de cocción y aprovechando los
materiales disponibles como: suelo y aglomerantes, que al combinarse
forman una mezcla homogénea que es prensada, manual o mecánicamente,
3
dando como resultado un ladrillo de mayor densidad, altamente compacto y
con propiedades resistentes a presiones mecánicas.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Investigar la producción de ladrillos ecológicos de suelo estabilizado con
aglomerantes, para la identificación sus ventajas y utilización en la Parroquia
de Guamaní, Cantón de Quito.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Identificar las condiciones óptimas necesarias del suelo y de los
aglomerantes para la elaboración de ladrillos ecológicos.
2. Realizar ensayos para la determinación de las características técnicas de
los ladrillos ecológicos.
3. Comparar las características entre el ladrillo ecológico y el ladrillo
tradicional a partir de los parámetros obtenidos en la investigación.
2. MARCO TEÓRICO
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1. CONCEPTUALIZACIÓN Y ASPECTOS TÉCNICOS SOBRE EL
LADRILLO TRADICIONAL.
2.1.1. Antecedentes del ladrillo como material de construcción
Desde sus inicios, el hombre ha ido transformando su entorno para adaptarlo
a sus necesidades, para ello partió de la utilización de materiales naturales,
que, con el transcurso del tiempo y el avance tecnológico, se han
transformado en productos de procesos de manufactura cada vez más
sofisticados. Los primeros materiales empleados por el hombre fueron el
barro, la piedra, y fibras vegetales como madera y paja (Páliz, 2014).
Posiblemente los primeros materiales fabricados fueron los ladrillos de barro,
que se remontan hasta el 13.000 A.C, mientras que los primeros ladrillos de
arcilla cocida que se conocen tienen una antigüedad de 4.000 A.C. Pese al
conocimiento milenario de este método constructivo, en algunas regiones la
mejora de este método se ha visto limitada por el proceso de cocción, que no
ha variado, ni ha perfeccionado su técnica (Gattani, 2000).
2.1.2. Uso del ladrillo tradicional en Ecuador
Según López (2013), las técnicas de construcción usadas durante la colonia
española y el inicio republicano del Ecuador, tienen una trascendencia que
perdura hasta el presente siglo; las construcciones tradicionales en piedra,
ladrillo o adobe, junto a métodos más flexibles como respuesta a los
movimientos telúricos, fueron constantemente utilizadas en la arquitectura
civil y religiosa a lo largo del periodo colonial, hasta la recuperación
económica del país a finales del siglo XIX, introduciendo nuevas técnicas para
5
la construcción de grandes edificios e infraestructuras con nuevos modelos
arquitectónicos.
Según Unda, 2014, el carácter de las ciudades coloniales fue una
consecuencia de la natural selección de materiales y la tradicional mano de
obra, según las zonas geográficas donde se establecieron, mostrando una
identidad propia a cada ciudad de la sierra ecuatoriana, en esta medida la
Ciudad de Quito ha estado atravesada por varios momentos históricos que
posibilitaron su desarrollo urbano.
2.1.3. Desarrollo urbanístico de la Ciudad de Quito
Las ciudades del Ecuador experimentan un proceso de inserción en el
mercado global, generando transformaciones en las dinámicas urbanas
existentes, estos cambios en la estructura económica generan un gran
impacto en las ciudades. En este sentido, la Ciudad de Quito sigue la
tendencia de concentración de flujos económicos cada vez más extensa y
poblada, donde urge la necesidad de generar instrumentos de planificación
frente a la construcción incontrolada (Durán, Martí & Mérida, 2016).
El desarrollo urbanístico de Quito ha ido dando forma al carácter
Metropolitano del Distrito, resultado de las actividades económicas y del
desplazamiento de la población que han ido modificando el territorio, con un
crecimiento longitudinal norte-sur, por el norte desbordándose hacia
Pomasqui y San Antonio, y por el sur extendiéndose hacia el Cantón Mejía.
En estos últimos 15 años ha existido una fuerte expansión urbana hacia la
parte sur, particularmente en la Parroquia de Guamaní, donde las zonas que
perduraron baldías durante las últimas dos décadas, están siendo ahora
ocupadas por lotizaciones y construcciones de todo tipo, aumentando la
necesidad de materiales de construcción, como es el caso de la utilización
del ladrillo tradicional (Unda, 2014).
6
2.1.4. Sector ladrillero de la Parroquia de Guamaní
En la Parroquia de Guamaní se sitúan aproximadamente veinte ladrilleras
artesanales, los alfareros han hecho su aporte histórico a la arquitectura del
sector, sin embargo, la combustión que forma parte de su producción
artesanal, emite cenizas y gases contaminantes que perjudican a la salud de
las personas, plantas y animales de la zona; de la misma manera afectan la
composición química de la atmósfera, siendo el CO₂ y material particulado los
contaminantes que causan mayor efecto adverso. Las emisiones
contaminantes se relacionan con la baja eficiencia energética producida en
los hornos de cocción, al ser construidos sin estudios técnicos (Jaya &
Gomezcoello, 2012).
2.1.5. Contaminación por la fabricación de ladrillos tradicionales
La producción de ladrillos tradicionales tiene un coste energético de 4186,8
MJ/Tm, son fabricados a una temperatura de cocción entre 900° y 1200° C,
emitiendo a la atmósfera aproximadamente 200 kg de CO2/Tm. Por otro lado,
la fabricación de ladrillos ecológicos sin cocción utiliza maquinaria con bajo
gasto de energía, reduciendo el coste energético a 657,1 MJ/Tm y con
emisiones de 40,95 kg de CO2 /Tm, produciendo ladrillos siete veces más
ecológicos y respetuosos con el ambiente, generando sostenibilidad, y
contribuyendo positivamente a la lucha contra el calentamiento global (Oti et
al, 2008).
7
2.2. LADRILLOS ECOLÓGICOS FABRICADOS A BASE DE SUELO Y
AGLOMERANTES
Con el fin de mejorar el proceso de producción, reduciendo el consumo de
energía y la contaminación producida por la fabricación de ladrillos
convencionales, se han realizado investigaciones en las cuales se pretende
elaborar ladrillos sin cocción, también denominados ladrillos ecológicos, con
fabricación similar a la de los bloques de cemento (Lou, 1981).
Esta técnica se basa en la estabilización del suelo, utilizando el cemento
portland o cal como aglomerante, siendo una alternativa sustentable para el
ambiente y económica para la construcción de viviendas, esto en referencia
a los ladrillos tradicionales (Piedra, 2014).
El suelo estabilizado con aglomerantes es el resultado de la mezcla obtenida
por el suelo pulverizado con específicas cantidades de cemento o cal, y agua,
esta mezcla se compacta mediante la máquina prensadora CETA-RAM,
obteniendo ladrillos con densidades altas y buen endurecimiento que lo hace
resistente a la compresión, impermeable y estable en el tiempo (Toirac, 2008).
2.2.1. Prensadora Manual CETA-RAM
La máquina CETA-RAM (Figura 1) creada en el Centro de Experimentación
en Tecnología Apropiada de Guatemala, el año de 1976, es una prensadora
manual utilizada para la elaboración de ladrillos de suelo-cemento para
construcción, semejante en su diseño y operación con la maquina CINVA-
RAM, se compone de un molde dentro del cual un pistón ejecutado por una
palanca operada a mano, prensa la mezcla para formar el ladrillo, el mismo
pistón expulsa el ladrillo, siendo retirado manualmente para ser curado y
secado por un periodo mínimo de 7 días (Lou, 1981).
8
Figura 1. Máquina CETA-RAM
(Natural Building Blog, 2016)
2.2.2. Materiales para la elaboración de ladrillos ecológicos
2.2.2.1. Suelo
El tipo de suelo adecuado para la elaboración de ladrillos ecológicos, debe
tener una resistencia elevada y mínima contracción al secarse, debe contener
un agregado máximo de 80 % de arena, un agregado máximo de 28% de
limo, un agregado máximo de 50% de arcilla, un agregado máximo de 3% de
materia orgánica, y debe pasar por el tamiz N° 4, con el fin de una ecuánime
cohesión de la mezcla (Toirac, 2008).
2.2.2.2. Cemento Portland
El cemento Portland, denominado así por su semejanza a una piedra que
abunda en esa localidad de Inglaterra. Se obtiene por la combustión de
minerales, en un horno especial levemente inclinado de 3 metros de diámetro
9
y 100 metros de largo, a una temperatura aproximada de 1300°C. El cemento
constituye un medio estabilizante que mejora las condiciones del suelo
respecto a la acción de agentes como la humedad, dándole características
de estabilidad y resistencia, en principio todo cemento de tipo portland es apto
(Sanjuán y Chinchón, 2016).
Becker (2016), afirma que todo tipo de cemento portland es apto para usarse
como estabilizante del suelo, pero la puzolana natural adicionada en el
cemento portland puzolánico Tipo HS, aporta Dióxido de silicio, facilitando la
capacidad de formar productos hidratados a través de una reacción
secundaria, combinando el hidróxido de calcio formado en la reacción
primaria, resultando compuestos sílico-calcáreos-hidratados. A medida que
avanza el proceso de hidratación de la puzolana no se genera hidróxido de
calcio, mientras que la cal libre disminuye, indicando la formación de
agregados sílico-calcáreos-hidratados y aluminosilicatos de calcio a partir de
la puzolana, entonces, se obtiene una menor porosidad de la mezcla por el
refinamiento de poros, y menor permeabilidad, respecto al cemento portland
normal, dando como resultado una mezcla más compacta, resistente y
durable.
2.2.2.3. Cal hidráulica
La cal utilizada como material de construcción, permite la estabilización del
suelo, cambiando las características del mismo, produciendo resistencia y
estabilidad de forma permanente. La resistencia depende de las propiedades
mineralógicas de los suelos. (Huezo & Orellana, 2009).
Nacional Lime Association (2006), afirma que los suelos con un mínimo del
25% que pasa por el tamiz N° 200 y un índice de plasticidad mayor a 10, son
considerados idóneos para la estabilización con cal, mientras que los suelos
que contienen cantidades significativas de materia orgánica e impurezas, que
10
sea mayor al 1%, o sulfatos mayores al 0.3%, requieren mayor cantidad de
cal para la aglomeración.
2.2.2.4. Agua
La función del agua es hidratar el cemento y hacerlo reaccionar y contribuir a
la máxima compactación del suelo, el agua utilizada en la mezcla debe ser
limpia y no contener materia les en suspensión o en disolución como sulfatos,
cloruros, o materias orgánicas. Es determinante el control de la cantidad de
agua de la mezcla, ya que ésta actúa como lubricante de las partículas de la
mezcla. Si resulta excesivamente húmeda o, por el contrario, seca, ambos
estados se reflejan en la consistencia del material y, posteriormente, en el
acabado superficial, la resistencia y durabilidad del mismo, si no existe
suficiente lubricación entre partículas, éstas difícilmente podrán ocupar las
hendiduras de la mezcla en el momento de la compactación; en tanto que una
mezcla muy plástica dificultará procedimientos de compactación mecánicos y
su acabado final será más parecido al adobe (Hossain & Lachemi, 2007).
2.3. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA UTILIZADA PARA LA
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LADRILLOS
ECOLÓGICOS
2.3.1. Clasificación de suelos
Según Angelone (2003), la identificación consiste en describir la naturaleza y
formación de los materiales que aparecen en los suelos durante la exploración
del sitio, se da una clasificación preliminar, permitiendo obtener una
información más completa, esto, mediante el uso de técnicas tacto-visuales,
permitiendo valorar de una manera cualitativa y descriptiva; el color, tamaño,
distribución y forma de las partículas; y la diferencia entre limos y arcillas.
11
Ávila (1994), afirma que, empleando las ideas y procedimientos de
clasificación de sistemas diferentes, se tiene la posibilidad de dar una
información más completa del suelo. Los sistemas más utilizados son el SUCS
y AASHTO.
2.3.1.1. Método SUCS
Huanca (2016), afirma que, el sistema Unificado de clasificación de suelos
(SUCS), está fundamentado principalmente en la experiencia, divide a los
suelos en dos grandes grupos: suelos finos en donde más del 50% pasa por
el tamiz N° 200; y suelos gruesos en donde más del 50% es retenido por el
tamiz N°200. En el Anexo 1.1. se muestra la clasificación unificada de suelos
(SUCS).
2.3.1.2. Método AASHTO
El sistema de clasificación AASHTO es uno de los primeros sistemas de
clasificación de suelos, desarrollado por Teraghi y Hogentogler en 1928.
Como se muestra en Anexo 1.2, el método está basado en los resultados de
los ensayos de laboratorio sobre la determinación de los porcentajes de la
granulometría del suelo en los tamices N° 10, N° 40 y N°200, límite líquido,
limite plástico e índice de plasticidad y la distribución de partículas. (Vargas,
2009).
2.3.2. Compactación de Suelos
El método de compactación de suelos, establece la forma para determinar la
correlación entre la cantidad de humedad y el peso específico seco máximo
de una mezcla de suelo y aglomerantes. Mediante el cuadro del Anexo 1.3.1.
12
se determina el peso específico, esto, en función del porcentaje de áridos
finos (limo y arcilla) y arena (Ávila, 1994).
Consecuentemente se determina mediante el cuadro del Anexo 1.3.2., la
cantidad necesaria de aglomerante para la compactación suelo-aglomerante,
esto, en función del porcentaje de finos y del peso específico seco máximo
obtenido (Rocha, 2002).
2.3.2.1. Compactación Proctor Modificado
Proctor fue quien investigó el proceso más adecuado para determinar los
valores de peso específico máximo y humedad óptima, proceso que lo
denominó Proctor Normal (AASHTO T 99). Posteriormente se inventó el
Proctor Modificado (AASHTO T 180), con el objeto de alcanzar una mayor
energía de compactación (Ávila, 1994).
El ensayo de Proctor Modificado sirve para suelos naturales finos o grueso-
granulares, o mezclas de suelos y agregados. Este método consiste en la
compactación de suelos en un molde de 101.6 o 152.4 mm de diámetro, con
un martillo de 44.5 kPa, que se deja caer a una altura de 457 mm, produciendo
un esfuerzo de compactación de 2700 kPa. Una vez terminada la
compactación de las muestras, se compara los pesos específicos húmedos,
obteniendo el patrón de datos en cada lado de contenido de humedad óptimo
en la curva de compactación (Botía, 2015).
2.3.3. Moldeado de probetas
El moldeado de probetas permite verificar, la diferencia de humedad y peso
específico existente entre los resultados obtenidos en el ensayo de
compactación y los resultados obtenidos en el moldeado, de esta manera se
puede determinar las probetas que son aptas para realizar los ensayos de
13
durabilidad, absorción de humedad, y resistencia a compresión (Rocha,
2002).
2.3.4. Pruebas mecánicas para ladrillos
Según Portland Cement Association (2016), se requieren alrededor de 45 días
para encontrar las proporciones adecuadas de suelo y aglomerante, al ser
poco práctico este proceso, la PCA desarrolló un nuevo método para suelos
arenosos, en un periodo de doce para obtener una estabilización adecuada.
En el año de 1952, la PCA estudió 2438 suelos arenosos, estableciendo una
relación entre la resistencia a compresión y durabilidad, de esta manera, se
puede establecer los porcentajes de suelo y aglomerante.
2.3.4.1. Factores de Durabilidad, Absorción de humedad y
Resistencia
El método de durabilidad permite determinar la pérdida de peso de probetas
de suelo estabilizado con aglomerantes, cuando son sometidas a doce ciclos
de mojado y secado. Las probetas moldeadas previamente, deben tener un
periodo mínimo 7 días de curado en una cámara húmeda, a continuación, se
sumergen en agua durante cinco horas y luego en el horno hasta la obtención
de su peso seco. (Piedra, 2014).
Se establece la absorción de humedad, como un método importante para el
desarrollo de ladrillos, este procedimiento se basa en la determinación de las
masas de una muestra antes y después de ser sumergidas en agua,
permitiendo conocer el valor de absorción (Ramírez, 2003).
La resistencia a compresión se define como el valor del esfuerzo que se aplica
a un espécimen de suelo, produciendo en este una condición de falla, y
14
permitiendo determinar de una manera rápida los valores de resistencia al
corte de los suelos (Botía, 2015).
La Norma Técnica Ecuatoriana INEN 297 (2016) especifica que los ladrillos
deben cumplir con los requisitos de la Tabla 1, donde se describe los límites
sobre la resistencia a compresión y absorción de humedad
Tabla 1. Requisitos de resistencia a compresión y absorción de humedad.
(INEN, 2016)
2.3.5. Evaluación de impacto ambiental
Para evaluar el impacto ambiental producto de la actividad artesanal en la
fabricación de ladrillos, es necesario realizar el diagnóstico y la identificación
de las principales actividades de mayor impacto que ocasiona al ambiente, y
proveer de las medidas de contingencia necesarias. (Valverde, V., Bances,
E., Rojas, A. & Rodríguez B., 2004).
Resistencia minima
a la Flexion Mpa
Absorcion maxima
de humedad %
Promedio de
5 unidadesIndividual
Promedio de 5
unidades
Promedio de 5
unidades
macizo tipo A 25 20 4 16
macizo tipo B 16 14 3 18
macizo tipo C 8 6 2 25
hueco tipo D 6 5 4 16
hueco tipo E 4 4 3 18
hueco tipo F 3 3 2 25
Método de
ensayoINEN 295 INEN 296
Tipo de
ladrillo
Resistencia mínima a la
compresión Mpa
INEN 294
3. METODOLOGÍA
15
3. METODOLOGÍA
3.1. ZONA DE ESTUDIO
Figura 2. Localización de la Zona de Estudio – Cantón Quito, Parroquia de Guamaní
16
Como se muestra en la Figura 2, el proyecto se desarrolló en una fábrica
artesanal de ladrillos tradicionales, en el Barrio Turubamba de Monjas BEV de
la Parroquia de Guamaní, localizada al suroccidente del Cantón Quito.
3.2. TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS
Tabla 2. Técnicas y herramientas utilizadas en los ensayos de laboratorio
Técnicas Herramientas
Cápsulas
Tamiz de acuerdo con la Norma INEN
Repartidor de muestras
Balanza, con una precisión de 0,01 g
Estufa
Picnómetro
Bomba de vacíos
Cápsulas
Repartidor de muestras
Balanza, con precisión de 1 g
Estufa
Regla de acero biselado
Molde cilíndrico metálico con base y con cuello
Martillo cilíndrico metálico
Balanza, con precisión de 1 g
Regla de acero biselado
Molde cilíndrico metálico con base y con cuello
Martillo cilíndrico metálico
Cámara de inmersión
Balanza, con precisión de 1 g
Estufa
Escoba de pelo de alambre liso
Cámara de inmersión
Balanza, con precisión de 1 g
Estufa
Ensayo a compresión de probetas Prensa para la ruptura de las probetas de ensayo
Molde metálico
Herramienta menor (pala, azadón, carretilla, balde)
Identificación y clasificación del suelo
Ensayo de compactación de suelo-
cemento
Moldeado de probetas de ensayo de
suelo-cemento y suelo-cal
Ensayo de durabilidad por mojado y
secado
Ensayo de absorción de humedad
Método de Dosificación para la
Fabricación de ladrillos ecológicos
17
3.3. MATERIALES
Se utilizó el suelo natural de la Parroquia de Guamaní, ubicado entre 0.55 a
1.00 metros de profundidad, suelo de tipo limo arenoso, color café claro, con
contenido mínimo de raicillas y de piedras pómez.
Para la estabilización, se utilizó como aglomerantes: cemento portland y cal
hidráulica. Para la obtención de una mezcla que sea eficiente para el
desarrollo de ladrillos, se utilizó arena limpia, libre de impurezas y materia
orgánica, y con diámetro entre 0,5 a 4,8 mm.
Además, se utilizó agua libre de ácidos, materia orgánica, minerales, aceites,
y cualquier impureza que afecte las características del ladrillo.
3.4. MÉTODOS
Para la evaluación del impacto ambiental producido por la fabricación de
ladrillos tradicionales se realizó una Ficha Ambiental y posterior una Matriz de
Leopold.
Para la estabilización de los ladrillos ecológicos, se realizó los ensayos de
laboratorio en relación a los métodos técnicos elaborados por el Instituto
Ecuatoriano de Normalización INEN (2016), y a los métodos técnicos
AASHTO, que describen: la identificación y clasificación del suelo, método de
compactación, moldeado de probetas, durabilidad, absorción de humedad, y
resistencia a compresión.
En la Figura 3 se muestra un flujograma que describe los métodos y ensayos
ejecutados en la investigación y desarrollo de ladrillos.
18
Figura 3. Flujograma de métodos y ensayos realizados
MÉTODOS
EVALUACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES
Ficha Ambiental
Matriz de Leopold
Ensayos de resistencia y durabilidad de los ladrillos
ecológicos fabricados
Determinación del peso específico y absorción de
humedad del suelo
Determinación del límite líquido y límite plástico del suelo
Análisis del granulométrico del suelo
Clasificación del suelo
Determinación del peso específico máximo
Determinación de la cantidad de aglomerante
Ensayo de compactación Proctor Modificado
Determinación de las proporciones de los materiales
Fabricación de ladrllos ecológicos
MÉTODO DE DOSIFICACIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE
LADRILLOS ECOLÓGICOS DE SUELO ESTABILIZADO CON
CEMENTO
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE PROBETAS
MOLDEADO DE PROBETAS
MÉTODO DE COMPACTACIÓN DEL SUELO
IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL SUELO
ENSAYO DE DURABILIDAD POR MOJADO Y SECADO
ENSAYO DE ABSORCIÓN DE HUMEDAD
Determinación del contenido de humedad del suelo
Determinación del porcentaje de aridos del suelo
19
3.4.1. Método de Evaluación de Impacto Ambiental
En el proceso de evaluación de impactos ambientales se determinó los
potenciales impactos con respecto a las variables ambientales relevantes de
los medios; físico, biótico, y medio socio-económico. Durante la recopilación
de información en campo se identificó los factores ambientales susceptibles
de ser alterados en la elaboración de ladrillos artesanales en la Parroquia de
Guamaní. Se elaboró la Ficha Ambiental del lugar, y se registró la
identificación y datos del proyecto, así como las características del área de
influencia, englobando las propiedades de la tierra, aire y procesos, así como
las condiciones biológicas del área de estudio, de la misma manera, las
acciones que generan un impacto ambiental son la producción, renovación
de recursos, acumulación y tratamiento de residuos y accidentes.
3.4.1.1. Ficha Ambiental
Se realizó la Ficha Ambiental de acuerdo al modelo del Capítulo IV Del
Proceso de Evaluación de Impactos Ambientales, Título I, LIBRO VI de la
Calidad Ambiental, del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Medio
Ambiente (TULSMA).
3.4.1.2. Matriz de Leopold
Mediante el empleo de la matriz de Leopold, se relacionó las acciones que,
en la fabricación de ladrillos pueden ocasionar impacto al ambiente, con los
diferentes factores ambientales que pueden sufrir alguna alteración. De esta
manera, se pudo llegar la determinación de medidas de reducción de la
contaminación producida por la fabricación de ladrillos. En la Tabla 5 se
muestra los criterios de evaluación utilizados en la matriz de Leopold.
20
Tabla 3. Criterios de Evaluación de la Matriz de Leopold
(Ramírez, 2011)
3.4.2. Método para la identificación y clasificación del suelo.
El suelo natural se obtuvo en la Parroquia de Guamaní, específicamente en
el Barrio Turubamba de Monjas BEV. De acuerdo a la Norma NTE INEN 695,
se procedió al muestreo del árido, donde se obtuvo una cantidad aproximada
de 50 kg. de árido fino, extraído a una profundidad de 55 cm. a 100 cm. desde
la superficie del terreno. Se identificó la existencia de un suelo limo arenoso,
de color café claro, con mínimas cantidades de raicillas, y de piedra pómez,
además, se evitó el muestreo del suelo superficial que contenía una cantidad
importante de materia orgánica, evitando la influencia directa en el desarrollo
de los ladrillos ecológicos. Para la clasificación del suelo se realizó lo
siguiente:
21
3.4.2.1. Determinación del peso específico y absorción de humedad
del suelo
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 856, se determinó el
peso específico y la absorción por separado de los granos; suelo, arena, y la
mezcla del suelo más arena.
Para la determinación del peso específico se realizó el procedimiento
gravimétrico, por medio del uso del picnómetro. El ensayo se realizó de la
misma manera para suelo, arena, y la mezcla del suelo más arena.
Procedimiento
Se llenó parcialmente el picnómetro con agua, se introdujo 500 g. del
árido saturado superficialmente seco, y se llenó con agua hasta 90 %
de su capacidad. Se agitó el picnómetro manualmente.
Se eliminó las burbujas de aire mediante el uso de una bomba de vacío,
se ajustó la temperatura del picnómetro y su contenido a 23 °C, y se
niveló el agua hasta la línea de aforo. Se determinó la masa total del
picnómetro, árido y agua.
Se retiró el árido del picnómetro, y se secó a una temperatura de 110
°C, posteriormente una vez frio, se determinó su peso.
De acuerdo a la Fórmula de la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 856,
se calculó el peso específico del árido en condición de secado al horno:
ƴ =𝐴
𝐵 − (𝐶 − (𝐷 + 𝐸))
Donde:
ƴ = peso específico
A= peso de la muestra seca, en gramos
B= volumen picnómetro, en cm³
C= peso del picnómetro con muestra y agua, en gramos
D= peso del picnómetro, en gramos
[1]
22
E= peso muestra saturada superficialmente seca, en gramos
Para la determinación de la absorción del suelo se utilizó los resultados
obtenidos en la determinación del peso específico del suelo. De
acuerdo a la Fórmula de la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 856,
se calculó el porcentaje de absorción de granos del suelo:
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 % =(𝑆 − 𝐴)
𝐴𝑥 100
Donde:
S= masa de muestra saturada superficialmente seca, en gramos
A= masa de la muestra seca en la estufa, en gramos
3.4.2.2. Determinación del límite plástico y límite líquido del suelo.
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 692, se determinó el
contenido de agua de los áridos en el límite entre su comportamiento plástico
y sólido, para lo cual se utilizó el proceso de rolado para evaporar
gradualmente el agua hasta el comienzo de fisuras o disgregaciones.
Procedimiento
Se tomó 30 g. de árido pasado por el tamiz No. 40, se añadió agua y
se mezcló homogéneamente en el plato, hasta que se obtuvo una
pasta plástica en cantidad suficiente y moldeable con los dedos.
Se moldeó el árido en forma de bola, luego se amasó la bola entre las
manos, hasta la aparición de pequeñas fisuras, asegurando el secado
del suelo.
Se rotó la bola en una placa de vidrio, tratando de formar un rollo de 3
milímetros de diámetro. Se observó que, tanto para el suelo, la arena
y la mezcla de suelo más arena, se desmenuzaron antes de alcanzar
el diámetro deseado, por lo cual, el primer punto de rotura indicó el
límite plástico de los áridos ensayados.
[2]
23
Una vez realizados los procedimientos anteriores, se indicó que no
puede determinarse el límite plástico, por lo que, se informó, que el
suelo, la arena y la mezcla de los dos, son de tipo No Plásticos.
Límite plasticidad del suelo = No plástico
Límite plasticidad de arena = No plástico
Límite plasticidad del suelo más arena = No plástico
Se presentó límites no plásticos en los índices de plasticidad, por ende, los
límites líquidos no se pudieron determinar y se informó cómo no plásticos.
Límite líquido del suelo = No plástico
Límite líquido de arena = No plástico
Límite líquido del suelo más arena = No plástico
3.4.2.3. Análisis granulométrico del suelo.
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 696, se realizó el
ensayo de análisis granulométrico, el ensayo se realizó de la misma manera
para las muestras del suelo, arena y la mezcla del suelo más arena.
Procedimiento
Se realizó la granulometría por lavado, de la muestra se sacó tres
cápsulas de árido, se pesó cada una en la balanza con precisión de
0.01 g., para después ser lavadas por el tamiz No. 200.
Se secó en la estufa a una temperatura de 110 °C, posteriormente, se
enfrió por una hora a temperatura ambiente.
Se seleccionó los tamices No. 4, No. 10, No. 40 y No. 200, se ordenó
los tamices en forma decreciente según el tamaño de su abertura, se
colocó la muestra en la parte superior, y se agitó los tamices
manualmente.
Se pesó las cápsulas con árido seco y se anotó los resultados.
24
3.4.2.4. Determinación del contenido de humedad del suelo
De acuerdo con la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 690, se determinó
el contenido de agua del suelo por el método de secado en la estufa. El
ensayo se realizó de la misma manera para; suelo, arena, y la mezcla del
suelo más arena.
Procedimiento
Se pesó y registró por separado la masa de dos cápsulas vacías (para
el suelo se usó tres cápsulas), en la balanza de 0.01 g. de precisión,
luego se colocó en las cápsulas la porción representativa del árido, y
se pesó nuevamente para el registro de su masa total.
Se colocó las cápsulas con el árido húmedo en la estufa, a una
temperatura de 110 °C, hasta que se obtuvo una masa seca constante.
Se sacó del horno las cápsulas, se enfrió a temperatura ambiente por
una hora, y luego se determinó y registró su peso.
De acuerdo a la Fórmula de la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN
690, se calculó el contenido de agua:
𝑊 =𝑚2 − 𝑚3
𝑚3 − 𝑚1𝑥100
Donde:
W= humedad, en %
m1= peso de la cápsula, en gramos
m2= peso de la cápsula más el árido húmedo, en gramos
m3= peso de la cápsula más el árido seco, en gramos
3.4.2.5. Determinación del porcentaje de áridos del suelo
Una vez que se realizó el análisis granulométrico y la determinación del
contenido de agua de los áridos, se estableció el porcentaje de áridos. Con
[3]
25
los datos obtenidos en los ensayos de laboratorio, se procedió a la
clasificación del suelo
3.4.2.6. Clasificación del suelo
Una vez determinadas las características físicas del suelo, se procedió a la
clasificación SUCS y AASHTO, presentando características de un suelo limo
arenoso, no plástico, e índice granulométrico cero.
3.4.3. Método de compactación de suelos
Una vez que se realizó la identificación y clasificación del suelo, se procedió
a la determinación del peso específico máximo, que permitió determinar la
cantidad de cemento a utilizar para el ensayo de compactación Proctor.
3.4.3.1. Determinación del peso específico máximo
La determinación del peso específico máximo, se realizó a partir de la relación
entre los porcentajes de arena y finos. Se tomó el porcentaje de áridos del
suelo, y se determinó por medio del cuadro 1.3.1. del Anexo 1.3., el peso
específico seco máximo, esto, en función del porcentaje de la arena (grava
fina más arena) y los finos (limo más arcilla). Arena = 65 %; Finos = 35 %
3.4.3.2. Determinación de la cantidad de aglomerante
Mediante el cuadro 1.3.2. del Anexo 1.3., se determinó la cantidad de
aglomerante necesaria para la compactación en función del porcentaje de
26
finos (limos más arcilla), y el peso específico máximo. La cantidad de
aglomerante determinada en el inciso anterior, se tomó como punto de partida
para realizar la compactación, posteriormente en el ensayo de Proctor
Modificado, se verificó la cantidad óptima necesaria de aglomerante,
existiendo una variabilidad de tres puntos porcentuales por encima del
resultado obtenido.
3.4.3.3. Ensayo de Compactación Proctor Modificado
Se realizó la compactación de la mezcla de suelo-cemento y suelo-cal, y se
determinó la relación entre el contenido de humedad y el peso específico seco
del suelo.
Procedimiento
Se mezcló el suelo y el cemento en los porcentajes anteriormente
determinados, se homogeneizó la mezcla hasta que se obtuvo una
coloración uniforme.
Se compactó la mezcla en un molde fijado a su base metálica y con la
extensión ajustada, teniendo una altura de 13 cm. La compactación se
realizó en cinco capas iguales, recibiendo cada una, 25 golpes de
martillo, cayendo libremente 457 mm, distribuidos uniformemente
sobre la superficie de cada capa.
Se removió la extensión, teniendo cuidado de despegar el material
adherido, con una regla se enrasó el material a la altura exacta del
molde.
Se determinó el peso del molde más el material, con precisión de 1 g
y se sustrajo el peso del molde anteriormente determinado. Se anotó
el peso obtenido de la probeta de ensayo húmeda (Mh).
El suelo-cemento compactado se removió del molde y se desmenuzó,
luego se retiró una parte de la muestra en dos cápsulas para la
determinación de la humedad, se determinó su peso y se procedió al
27
secado en la estufa; a una temperatura de 110 °C, las determinaciones
fueron hechas con precisión de 0,01 g.
Al suelo-cemento anteriormente desmenuzado, se adicionó agua al 3
% del peso total del material. Se repitió las operaciones descritas para
cada incremento de agua.
Las operaciones fueron repetidas cuatro veces, con cantidades
crecientes de humedad, con lo cual se caracterizó la curva de
compactación. La cantidad de humedad de cada probeta de ensayo
moldeada se obtuvo por la fórmula:
𝑊 =𝑀𝑏ℎ − 𝑀𝑏𝑠
𝑀𝑏𝑠 − 𝑀𝑐𝑥 100
Dónde:
W = Cantidad de humedad
Mbh = Peso de la muestra húmeda y de la cápsula
Mbs = Peso de la muestra seca y de la cápsula
Mc = Peso de la cápsula
El peso seco de cada probeta de ensayo moldeada se obtuvo por la
fórmula:
𝑀𝑆 =𝑀ℎ
100 + ℎ𝑥 100
Dónde:
MS = Peso seco de la probeta de ensayo
Mh = Peso húmedo de la probeta de ensayo
El peso específico seco aparente del material, para cada humedad de
compactación, se obtuvo por la fórmula:
𝛾𝑠 =𝑀𝑆
𝑉
Dónde:
γs = Peso específico seco de la probeta de ensayo
V = Volumen del molde
Para determinar si existe variabilidad en el resultado del peso
específico seco y el contenido de humedad de la curva de
[4]
[5]
[6]
28
compactación anterior, mediante el cuadro 1.3.2. del Anexo 1.3. se
repitió el calculó de la cantidad necesaria de aglomerante.
Se determinó el porcentaje óptimo de aglomerante, y para verificación
del mismo, además, se realizó un segundo ensayo con esta cantidad.
3.4.4. Moldeado de probetas de ensayo.
El moldeado de probetas se realizó con 10% de cemento y cal
respectivamente, y 90 % de suelo más arena. Además, se incluyó desde este
ensayo, la estabilización del suelo con cal, con los mismos porcentajes del
suelo-cemento obtenidos anteriormente. Esto, permitió determinar el tipo de
aglomerante idóneo para alcanzar la máxima densidad y la mayor
compacidad del suelo, eliminando la cantidad de vacíos y eliminando las
posibilidades de absorción. Se elaboró ocho probetas, cuatro probetas para
el moldeado de suelo-cemento, y cuatro probetas para el moldeado de suelo-
cal.
Procedimiento
Se preparó una muestra de suelo de acuerdo a los porcentajes
determinados, y se pesó una muestra con un peso de 3000 g, tomando
en cuenta la humedad del suelo.
Se pesó, 300 gramos de aglomerante, y se añadió 5.33% de agua que,
sumado al 10.42 % de agua existente del suelo, proporcionó a la
mezcla el 15.75 % de humedad óptima.
Se mezcló el suelo y el aglomerante hasta que se obtuvo una mezcla
homogénea de coloración uniforme.
Se compactó la mezcla en el molde, en cinco capas iguales, recibiendo
cada una, 25 golpes de martillo, cayendo libremente 457 mm,
distribuidos uniformemente sobre la superficie de cada capa, y
escarificando las superficies de las capas antes de la colocación de las
29
capas siguientes, removiendo los planos lisos formados por la
compactación.
De la muestra, se retiró la muestra en dos cápsulas, para la
determinación de humedad. Se pesó y se secó en estufa a una
temperatura de 110 °C.
Se determinó el peso del molde más la mezcla compactada, y se
sustrajo el peso del molde. El peso obtenido se anotó como peso de la
probeta de ensayo húmeda (Mh).
Se removió la probeta de ensayo del molde y se colocó la etiqueta de
identificación.
Se colocó la probeta de ensayo en la cámara húmeda, donde
permaneció hasta el día del ensayo, a una temperatura de 21 °C y
humedad relativa del aire de mínimo 90 %.
La cantidad de humedad de cada probeta de ensayo moldeada se
obtuvo por la fórmula:
𝑊 =𝑀𝑏ℎ−𝑀𝑏𝑠
𝑀𝑏𝑠− 𝑀𝑐𝑥 100
Dónde:
W = Cantidad de humedad
Mbh = Peso de la muestra húmeda y de la cápsula
Mbs = Peso de la muestra seca y de la cápsula
Mc = Peso de la cápsula
El peso seco de cada probeta de ensayo moldeada se obtuvo por la
fórmula:
𝑀𝑆 =𝑀ℎ
100+ℎ𝑥 100
Dónde:
MS = Peso seco de la probeta de ensayo
Mh = Peso húmedo de la probeta de ensayo
El peso específico seco aparente del material, para cada humedad de
compactación, se obtuvo por la fórmula:
[7]
[8]
30
𝛾𝑠 =𝑀𝑆
𝑉
Dónde:
γs = Peso específico aparente seco de la probeta de ensayo
V = Volumen del molde
3.4.5. Ensayo de durabilidad por mojado y secado
En el ensayo de durabilidad, se determinó la pérdida de peso de las probetas,
siendo sometidas a ciclos de mojado y secado. Además, se tomó en cuenta
los porcentajes máximos permisibles para la pérdida de peso de las probetas
de la Tabla 4.
Tabla 4. Límites permisibles para la pérdida de peso de las probetas
(Rocha, 2002)
Procedimiento
Después de 7 días de curado de las probetas de ensayo en la cámara
húmeda, se colocó las probetas en la cámara de inmersión, donde
permanecieron durante 5 horas, después, se colocó en una estufa a
una temperatura de 71 °C, donde permaneció durante 42 horas. A
continuación, las probetas de ensayo fueron cepilladas en el sentido
de la generatriz de la probeta de ensayo y paralelamente a las bases,
cubriendo toda la superficie de la probeta de ensayo. Se cepilló 20
veces verticales en la superficie lateral y 4 en las bases de la probeta
de ensayo.
El procedimiento anterior constituyó un ciclo de mojado y secado, se
repitió esta operación durante 12 ciclos.
Suelos Límite
Clasificación AASHTO %
A1, A2-4, A2-5, A3 14
A2-6, A2-7, A4, A5 10
A6, A7 7
[9]
31
Después de los 12 ciclos, se colocó las probetas en la estufa a una
temperatura de 105 °C y 110 °C obteniendo el peso constante, y se
determinó sus pesos secos (M).
Se corrigió el valor de peso seco de la probeta, restando el peso de
agua retenido en la probeta de ensayo seca, con la fórmula:
𝑀𝑓 =𝑀
𝐴+100𝑥 100
Dónde:
Mf= Peso seco final corregido;
M= Peso seco a 110 °C;
A= Porcentaje de agua retenido en la probeta.
El porcentaje de agua retenido en la probeta de ensayo esta dado en
la Tabla 5.
Tabla 5. Porcentaje de agua retenido en la probeta
(Rocha, 2002)
La pérdida de peso de la probeta se obtuvo por la siguiente formula:
𝑃𝑚 =𝑀𝑠 − 𝑀𝑓
𝑀𝑠𝑥 100
Dónde:
Pm= Pérdida de peso
Ms = Peso seco inicial, obtenido en el moldeado de la probeta de ensayo
Mf= Peso seco final corregido
Clasificación de suelos AASHTO ( M 145) Agua retenida (%)
A1, A3 1,5
A2 2,5
A4, A5 3,0
A6, A7 3,5
[10]
[11]
32
3.4.6. Ensayo de absorción de humedad
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 296, se realizó el
ensayo de absorción de humedad, donde, se determinó las masas de los
ladrillos antes y después de haber sido sumergidos en agua. De esta manera,
se estableció la diferencia de los valores de absorción, entre los ladrillos de
suelo-cemento y los ladrillos de suelo-cal. La cantidad de ladrillos utilizados
en el ensayo, se determinó de acuerdo a la Tabla 1. de la Norma INEN 292.
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 297, la absorción
máxima de humedad es 25%, este valor se tomó en cuenta para la
comparación de absorción de humedad entre el ladrillo tradicional y los
ladrillos de suelo-cemento y suelo-cal.
Procedimiento
Se desecaron 5 ladrillos enteros en la estufa a una temperatura de 110
°C, y se obtuvo la masa constante de cada uno.
Se enfrió los ladrillos a temperatura ambiente y se volvió a pesar. Se
anotó su masa constante.
Se sumergió las muestras en agua destilada, a una temperatura de 15
°C a 30 °C durante 24 horas, a continuación, se secó las muestras y
se pesó cada muestra con un lapso de máximo cinco minutos después
de haber sido sacadas del agua.
Se calculó la absorción de humedad con la ecuación de la Norma
Técnica Ecuatoriana INEN 297:
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 % =𝑃2−𝑃1
𝑃1𝑥 100
Dónde:
P1= Masa de la muestra desecada
P2= Masa de la muestra después de 24 horas de sumergida
[12]
33
3.4.7. Ensayo de resistencia a compresión de probetas.
De acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 297, la resistencia
mínima a la compresión de ladrillos es de 6 MPa, este valor se tomó en cuenta
para la comparación de resistencia entre el ladrillo tradicional, y los ladrillos
de suelo-cemento y suelo-cal. Las probetas de ensayo se mantuvieron en la
cámara húmeda por 7 y 21 días respectivamente, las probetas estuvieron
lisas y planas en ambas superficies (superior e inferior), teniendo un contacto
casi completo con los platos de la prensa.
Procedimiento
Se retiró las probetas de la cámara húmeda y fueron sumergidas en
agua, después de 4 horas de inmersión se retiró del agua, y se secó
superficialmente.
Se pesó cada probeta en la balanza con precisión de 0,1 gramos, se
obtuvo las dimensiones del diámetro y longitud (altura) de cada
probeta, y posterior, se colocó en el plato inferior de la prensa para la
rotura.
Se sometió a compresión la probeta, a una velocidad de carga
constante de 150 kPa/s.
Se calculó la resistencia a compresión de las probetas, dividiendo la
carga de rotura máxima alcanzada, por el área cargada que, se calculó
en función del diámetro.
34
3.4.8. Método de Dosificación para la fabricación de ladrillos
ecológicos de suelo estabilizado con cemento
3.4.8.1. Determinación de las proporciones de los materiales
Para determinar la cantidad de cada material, se realizó el cálculo de las
proporciones en relación a los resultados obtenidos en la determinación del
aglomerante y el ensayo de compactación Proctor Modificado, donde se
determinó que, la mezcla debe componerse de 10% de cemento y 90% de
suelo, y con una humedad óptima de 15,77%.
Procedimiento
Se determinó las proporciones de cada material para una producción
total de cincuenta ladrillos ecológicos.
Para la determinación de la cantidad necesaria del suelo y el cemento,
se calculó la masa de cada material, esto, de acuerdo a la relación entre
el peso específico del material y el volumen de una carretilla. Por medio
de la siguiente fórmula:
𝑚 = 𝛾𝑚 𝑥 𝑉𝑐
Donde:
m= masa del material, en kg
𝛾𝑚= peso específico del material, en kg/m³
𝑉𝑐 = volumen de una carretilla, en m³
Para la determinación de la cantidad necesaria de agua, se tomó el
porcentaje de agua obtenido en el ensayo de compactación. El suelo
presentó una humedad natural de 10%, por lo cual, se añadió el 5, 77%
de agua faltante.
El volumen necesario de agua, se calculó en relación al volumen total
de la mezcla del suelo con el cemento. Por medio de la siguiente
fórmula:
[13]
35
𝑉𝑎 = 𝑚𝑡 𝑥 5.75
100
Donde:
𝑉𝑎= volumen de agua
𝑚𝑡= masa total de suelo con cemento
3.4.8.2. Fabricación de ladrillos ecológicos
Una vez determinadas las proporciones de cada material, se procedió a la
fabricación de los ladrillos ecológicos. Se realizó en la misma zona de estudio
del suelo, permitiendo determinar la factibilidad de su producción.
Las dimensiones del ladrillo de suelo estabilizado con cemento, son las
mismas utilizadas por los alfareros para la producción del ladrillo tradicional
cocido. El ladrillo tiene las siguientes dimensiones:
Ancho: 15 cm;
Altura: 10 cm;
Largo: 35 cm
Procedimiento
Se recolectó cuatro carretillas y media de suelo y se puso en una
superficie plana, luego se añadió un saco de cemento, y se mezcló los
materiales con la pala, hasta la obtención una mezcla homogénea y
de color uniforme.
Se añadió en el centro de la mezcla un balde y cuarto de agua, luego
se procedió a mezclar nuevamente los materiales, dando una
humedad homogénea a toda la mezcla.
Se insertó la mezcla en el molde metálico, posterior se compactó hasta
formar el ladrillo. Luego se retiró en ladrillo del molde y se lo ubicó en
un lugar fresco para su proceso de curado.
[14]
36
3.4.8.3. Ensayos de resistencia y durabilidad de los ladrillos
ecológicos fabricados
Se hicieron probetas de ensayo de suelo-cemento, con la misma mezcla que
se fabricó los ladrillos ecológicos, esto, con el fin de determinar, si la
resistencia y durabilidad determinadas en el laboratorio, cambian en el
proceso de fabricación.
Procedimiento
Para la determinación de resistencia, se compactó en el molde
metálico, la misma mezcla utilizada en la fabricación de los ladrillos.
Una vez fabricadas las probetas de ensayo, se pasó a un proceso de
curado por un periodo de siete días. Después del curado, se procedió
a la rotura de probetas en el ensayo de resistencia a compresión.
Para la determinación de durabilidad, se realizó el ensayo de
durabilidad por mojado y secado, y se determinó la pérdida de peso del
ladrillo, sometiéndose a ciclos de mojado y secado.
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
37
4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
4.1. Resultado de la Evaluación de Impacto Ambiental
Una vez realizado el registro de la información en la Ficha Ambiental (Tabla
15), y analizada e interpretada la matriz de Leopold (Figura 5), se concluyó
que existe un total de 24 impactos adversos, y con una afectación total debido
a los factores y acciones realizadas de -88. Todo esto debido a que mantienen
practicas deficientes en el proceso de horneado de ladrillos, al no contar con
instalaciones apropiadas.
Se determinó que, los impactos más importantes para cada etapa del
proyecto, así como las medidas de mitigación correspondientes a cada
impacto son:
Tierra, su impacto es significativo e irreversible, es importante, pues el área
donde se ubican la ladrillera, se considera como uso de asentamientos
humanos.
Aire, por los gases emitidos del horno, este impacto puede ser mitigado
llevando a cabo el control de la fuente, el cual consiste en la sustitución o
eliminación del proceso de horneado y así poder reducir las emisiones
emitidas.
Procesos, su impacto es muy significativo, puede ser mitigado llevando a cabo
un cambio en la manera en que se elaboran los ladrillos y en el
almacenamiento de las materias primas.
38
Tabla 6. Ficha Ambiental
PROVINCIA: Pichincha
CANTÓN: Quito
PARROQUIA: Guamaní
X: 772702.74
Clima
Llano, el terreno es plano con pendientes menores que el 30%
Limo Arenoso
Calidad del Suelo: Semi-fértil
Condiciones de drenaje:
Hidrología
Fuentes: Agua superficial
Precipitaciones: Medias, con lluvias fuerte en época invernal o esporádicas
Aire
Recirculación del aire:
Características del Medio Biótico
Importancia de la fauna: Común del sector
Caracterización del Medio Socio-Cultural
Demografía
Urbana
Tamaño de la población: Entre 1.001 y 10.000 habitantes
Mestizos
Abasetecimiento de agua: Agua potable
Desechos sólidos: Barrido y recolección
Actividades socio-económicas
Tenencia de la tierra: Terrenos prvados
Buenas, los vientos se presentan sólo en ciertas épocas y por lo
general son escasos
Media, el agua permanece algunas horas después que ha llovido
Nombre del proyecto: "INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LADRILLOS
ECOLÓGICOS DE SUELO ESTABILIZADO CON AGLOMERANTES EN LA
PARROQUIA DE GUAMANÍ, CIUDAD DE QUITO"
FECHA: 09-02-2017
FICHA AMBIENTAL
Y: 9963122.74
Teléfono: 023661063
Sector: Camal Metropolitano Ciudad: Quito Provincia: Pichincha
Celular: 0995841141 E-mail: [email protected]
Localización del proyecto:
Tipo de proyecto:Reducción de contaminación ambiental producida por la fabricación de
ladrillos tradicionales
Descripción resumida del proyecto:
Se propone el desarrollo de ladrillos ecológicos de suelo estabilizado
con cemento, como medida para la reduccion de las emisiones al aire,
producto de la fabricación de ladrillos tradicionales cocidos en hornos
concenvionales.
Nivel de los estudios técnicos del Factibilidad
DATOS DEL PROMOTOR
Nombre o Razón Social Ramiro Geovanny Coraquilla Elizalde
Dirección:Parroquia de Guamaní, Barrio Esperanza del Pueblo, Alfaro Paredes y
Calle A Oe6-160
Entre 2.301 y 3.000 msnm
Temperatura:Clima templado, temperatura media anual 14,6°C, con variación
durante el día entre 10°C y 22°C
CARACTERÍSTICAS DEL ÁREA DE INFLUENCIA
Caracterización del Medio Físico
Localización
IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO
Común del sector
Buenas, existen estancamientos de agua que se forman durante las
lluvias, pero desaparecen a las pocas horas de cesar las
precipitaciones
Geología, Geomorfología y suelos
Mala, el aire ha sido poluído. Se presentan constantes enfermedades
respiratorias. Se verifica irritación en ojos, mucosas y garganta.Calidad del Aire:
Importancia de la cobertura vegetal:
Ocupación actual del Área de Influencia: Asentamiento Humanos
Pendiente del suelo:
Tipo de Suelo:
Permeabilidad del suelo:
Región geográfica: Sierra
Coordenadas UTM WGS 84:
Altitud:
Aprovechamiento y uso de tierra: Productivo
Nivel de Consolidación del área de
Características étnicas de la población:
Infraestructura Social
39
Figura 4. Matriz de Leopold-Evaluación de Impacto Ambiental producido por la fabricación de ladrillos
Alm
acenam
iento
Mezcla
do d
e m
ate
riale
s
Pro
ceso d
e h
orn
eado
Acum
ula
ció
n d
e r
esid
uos, sobra
nte
s
Em
isio
nes d
e c
him
enea y
tubo d
e e
scape
Lubricante
s u
sados
Derr
am
es y
escapes
Materiales de construcción L -3 0 1 -3
Suelos L -3 L -3 L -4 L -4 0 7 -14
Calidad (gases, partículas) L -5 L -4 0 2 -9
Clima (micro, macro) L -3 L -4 0 2 -7
Temperatura L -3 L -4 0 2 -7
Deposición (sedimentación) L -4 L -3 L -3 L -4 0 4 -14
Adsorción L -4 L -4 0 2 -8
Compactación y asentamiento L -3 L -3 0 2 -6
Movimiento del aire L-5 0 1 -5
Factores bióticos Flora Árboles L -3 0 2 -3
Factor cultural Socio económico Salud y Seguridad L -5 L -4 L -3 0 2 -12
0 0 0 0 0 0 0
3 2 5 3 5 2 4
-10 -6 -19 -9 -21 -8 -15
ACTIVIDADES A REALIZARSE
FA
CT
OR
AM
BIE
NT
AL
Factores abióticos
Tierra
ACCIONES
MATRIZ DE LEOPOLD - EVALUACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES
-88TOTALAfectaciones positivas debidas a la Acción
Afectaciones negativas debidas a la Acción
Afectación total debido a la Acción
Afe
cta
cio
nes p
osit
ivas a
l F
acto
r A
mb
ien
tal
Afe
cta
cio
nes n
eg
ati
vas a
l F
acto
r A
mb
ien
tal
Afe
cta
ció
n t
ota
l al
Facto
r A
mb
ien
tal
Aire
Procesos
FACTORES AMBIENTALES
40
4.2. Determinación del tipo de suelo
Para la clasificación del suelo, se utilizaron los métodos SUCS y AASHTO, los
cuales proporcionaron una descripción detallada del tipo de suelo ubicado en
la Parroquia de Guamaní.
Según el Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO, el suelo es de tipo A-
1, el mismo que contiene principalmente fragmentos de roca, grava y arena,
menos del 35 % de material granular pasa por el tamiz N° 200, y tiene
características como subgrado de excelente a bueno.
Según la Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS, el suelo es de
tipo SM limo arenoso, contiene arenas con apreciable cantidad de finos, más
de la mitad de la fracción gruesa pasa por el tamiz N° 4, y más de la mitad del
material es retenido por el tamiz N°200.
Figura 5. Análisis Granulométrico-Tamizado del suelo
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
En el ensayo de rodado, para la determinación del límite plástico del suelo, el
resultado fue cero, por lo cual no se realizó el ensayo del límite líquido,
entonces, el índice de plasticidad se determinó como no plástico.
41
Figura 6. Determinación del límite plástico-Tamizado del suelo en el Tamiz N° 40
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
El porcentaje de humedad es de 10 %, siendo un porcentaje bajo para la
estabilización óptima del suelo con aglomerante, por lo cual, en el ensayo de
compactación se determinó la humedad necesaria para la elaboración de los
ladrillos.
Figura 7. Determinación de humedad-Peso de cápsulas con suelo seco
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
42
En la Tabla 7, se muestra los resultados de la clasificación, índice
granulométrico, índice plástico y porcentaje de humedad de: suelo, arena, y
suelo más arena. Para la elaboración de ladrillos se tomó en cuenta los
resultados obtenidos de la mezcla del suelo más arena.
Tabla 7. Resultados de la clasificación del suelo
4.3. Determinación de la cantidad de aglomerante
Para la determinación de aglomerante, se tomó como punto de partida el
porcentaje obtenido mediante el cuadro 1.3.2. del Anexo 1 este porcentaje
aumentó en tres puntos porcentuales de acuerdo a los resultados obtenidos
en el ensayo de compactación. En la Figura 8 se muestra que, el porcentaje
óptimo de aglomerante es 10 %, esto, en función del porcentaje de finos (limo
más arcilla), y el peso específico máximo.
Figura 8. Resultados del porcentaje óptimo de aglomerante
(Rocha, 2002)
Muestra AASHTO SUCSÍndice
granulométrico
Índice
plástico
Humedad
%
Suelo A-4 SM 1 NP 14
Arena A-1 SM 0 NP 10
Suelo + Arena A-1 SM 0 NP 10
Clasificación del suelo
43
4.4. Resultado de la compactación de suelo-aglomerante
La compactación se realizó mediante el ensayo de Proctor Modificado, se
utilizó las herramientas que se muestra en la Figura 9. Se determinó que, con
el 10 % de aglomerante, se tuvo una humedad óptima de 15.77 % y un peso
específico seco máximo de 1.706 g/cm3.
Figura 9. Herramientas utilizadas en el ensayo de Proctor Modificado
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Con estos resultados, se verificó mediante la curva de compactación de la
Figura 10, que la cantidad de aglomerante no cambio, por lo cual, estos
resultados fueron utilizados para el moldeado de probetas, y para los ensayos
de durabilidad, absorción de humedad y resistencia a compresión.
44
Figura 10. Curva de compactación al 10% de aglomerante
4.5. Resultado del moldeado de probetas
Para la validez del análisis de los resultados del moldeado, las probetas
tuvieron como exigencia, un límite máximo de diferencia de 0.030 g/cm3
respecto al peso específico seco, y un límite máximo de diferencia de 1%
respecto al contenido de humedad. Esto, en relación al peso de las probetas
utilizadas en el ensayo de compactación, permitiendo verificar si se cumplió
con los requisitos necesarios para los ensayos de durabilidad, absorción de
humedad, y resistencia a compresión.
En la Figura 11 se muestra la forma de una probeta moldeada que se utilizó
para los siguientes ensayos. Mientras que en la Tabla 8 se muestra los
resultados de la diferencia del peso específico y la humedad óptima entre: el
moldeado de las probetas; y el ensayo de compactación.
15.77%, 1.706
1.692
1.694
1.696
1.698
1.700
1.702
1.704
1.706
12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19%
Pes
o e
spec
íco
sec
o (
g/cm
³)
Contenido de Humedad (%)
CURVA DE COMPACTACIÓN
45
Figura 11. Moldeado de probeta
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Tabla 8. Resultado del moldeado de probetas de ensayo
De acuerdo a los resultados del moldeado de las probetas de suelo-cemento
y suelo-cal, se determinó que si se cumple con el peso específico seco y el
contenido de humedad óptima de las probetas. Este ensayo permitió
introducirse en la realización de las pruebas mecánicas.
Suelo Aglomerante
Ensayo
compactación
(g/cm³)
Moldeado
Probeta
(g/cm³)
Ensayo
compactación
(%)
Moldeado
Probeta
(%)
1.713 0.008 15.65 0.10 apto
1.711 0.006 15.43 0.32 apto
1.708 0.003 15.88 0.13 apto
1.703 0.002 15.59 0.16 apto
1.686 0.019 15.31 0.44 apto
1.679 0.026 15.67 0.08 apto
1.675 0.030 15.58 0.17 apto
1.677 0.028 15.69 0.06 apto
1.706 15.77
Diferencia ±
90% 10% cemento
90% 10% cal
% Mezcla Peso específico seco
Diferencia ±
Humedad óptima
Verificación
MOLDEADO DE PROBETAS
46
4.6. Determinación de la durabilidad
Para la validez del análisis de los resultados de durabilidad, el límite máximo
permisible de pérdida de peso fue 14 %. Mediante el ensayo de durabilidad
por mojado y secado (Figura 12), se determinó que las probetas de suelo-
cemento tienen un promedio de pérdida de peso de 8.30 %, mientras que las
probetas de suelo-cal presentan 16.04 % de pérdida de peso.
Figura 12. Ensayo de durabilidad-Probetas sumergidas en agua
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
De acuerdo a los resultados mostrados en la Tabla 9, se determinó que, las
probetas de suelo-cemento no sobrepasan el límite permisible, y que tienen
mayor durabilidad respecto a las probetas de suelo-cal.
Además, se observó que las probetas de suelo-cal, al momento de estar
inmersas en agua, presentaron alta cantidad de disgregaciones durante cada
ciclo de mojado, mostrando una baja estabilización del suelo con el
aglomerante.
47
Tabla 9. Resultados de ensayo de durabilidad por mojado y secado
4.7. Determinación de la absorción de humedad
Para el ensayo de absorción de humedad se determinó la diferencia entre las
masas de las probetas antes y después de su inmersión en agua. En la Tabla
10 se muestra el promedio de los valores de absorción obtenidos de; cinco
ladrillos de suelo-cemento, y cinco ladrillos de suelo-cal. Las probetas de
suelo-cemento tuvieron un promedio de absorción de humedad de 18.95%,
mientras que las probetas de suelo-cal tiene un promedio de 23.94%.
Entonces se determinó que las probetas de suelo-cal tuvieron mayor
absorción de humedad, sin embargo, la diferencia fue mínima entre los dos
tipos. De acuerdo a la Norma NTE INEN 297, sobre los requisitos de los
ladrillos tradicionales, la absorción máxima de humedad es 25%, entonces,
en relación a los ladrillos de suelo-cemento y suelo-cal, se determinó que, si
cumplen con los requisitos de absorción, al estar por debajo del porcentaje
límite.
Tabla 10. Resultados de ensayo de absorción de humedad
Tipo de probeta
Peso seco
probeta
(g)
Porcentaje
retenido de agua
(%)
Peso seco
final corregido
(g)
Peso seco
inicial probeta
(g)
Pérdida
de peso
(%)
Promedio
(%)
Límite
(%)
1604.00 1.50 1580.30 1720.00 8.12
1593.00 1.50 1569.46 1715.00 8.49
1430.00 1.50 1408.87 1680.00 16.14
1436.00 1.50 1414.78 1683.00 15.94
Suelo-cemento
Suelo-cal
8.30
16.04
14
14
Tipo de probetaPeso seco
probeta (g)
Peso
húmedo
probeta (g)
Absorción
(%)
Promedio
(%)
1555.00 1850.00 18.97
1552.00 1846.50 18.98
1556.50 1851.20 18.93
1556.00 1850.40 18.92
1556.70 1851.30 18.92
1477.00 1830.00 23.90
1475.00 1827.90 23.93
1470.60 1825.10 24.11
1473.50 1825.90 23.92
1469.70 1820.30 23.86
Suelo-cemento
Suelo-cal
18.95
23.94
48
4.8. Determinación de la resistencia a compresión
Para el ensayo de resistencia a compresión de los ladrillos, se tomó como
referencia la Norma NTE INEN 297, la cual especifica que, la resistencia
mínima a la compresión individual de los ladrillos tradicionales es de 6 MPa,
este valor permitió realizar la comparación entre los ladrillos ecológicos
propuestos y el ladrillo cocido tradicional. En la Figura 13 se muestra el
procedimiento de rotura de probetas en la prensadora, para la determinación
de resistencia a compresión.
Figura 13. Ensayo de resistencia a compresión-Rotura de probetas
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
En la Tabla 11 se muestra los resultados obtenidos en el ensayo de
compresión de probetas a los 7 días. Se observó que los ladrillos de suelo-
cemento tienen una resistencia elevada con relación a los ladrillos de suelo-
cal, esto, permitió llegar a la deducción de que, la estabilización del suelo con
cemento es superior en relación al suelo estabilizado con cal.
49
Tabla 11. Resultados del ensayo de compresión de probetas a los 7 días
En la Tabla 12 se muestran los resultados obtenidos en el ensayo de
compresión de probetas a los 21 días. Se observó que los ladrillos de suelo-
cal aumentaron su resistencia en baja cantidad, mientras que los ladrillos de
suelo-cemento tuvieron un aumento alto de resistencia.
Se realizó la comparación de resistencia de los ladrillos, en relación a los 6
MPa de resistencia a compresión que dispone la Norma NTE INEN 297, de
esta manera, se determinó que solo los ladrillos de suelo estabilizado con
cemento cumplen con los requisitos técnicos, además, fueron los únicos que
presentaron características técnicas óptimas, permitiendo demostrar que
pueden ser utilizados en reemplazo a los ladrillos tradicionales.
Tabla 12. Resultados del ensayo de compresión de probetas a los 21 días
4.9. Resultado de la dosificación para la fabricación de
ladrillos ecológicos
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
SUELO-CEMENTO SUELO-CAL
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 EsécíficoVolumen
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)
Máquina CETA-RAM
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.
Ladrillos tradicionales Ladrillos ecológicos
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
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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.
BIBLIOGRAFÍA
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.
ANEXOS
62
ANEXOS:
ANEXO 1: CUADROS
ANEXO 1.1. Método SUCS
Cuadro 1.1. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS
(González, 2016)
Arenas bien graduadas,
arenas con grava, pocos
finos o sin f inos.
Arenas mal graduadas,
arenas con grava, pocos
finos o sin f inos.
ML
GC
GM
SP
SW
Arenas arcillosas,
mezclas arena-arcilla.
Gravas limosas, mezclas
grava-arena-limo.
Gravas arcillosas,
mezclas grava-arena-
arcilla.
Limos inorgánicos y arenas
muy finas, limos límpios,
arenas finas, limosas o
arcillosa, o limos arcillosos
con ligera plásticidad.
Arcillas inorgánicas de
plasticidad alta.CH
Arenas limosas, mezclas
de arena y limo.
Limos inorgánicos, suelos
arenosos finos o limosos
con mica o diatomeas,
limos elásticos.
OH
Limos orgánicos y arcillas
orgánicas limosas de baja
plasticidad.
Arcillas inorgánicas de
plasticidad baja a media,
arcillas con grava, arcillas
arenosas, arcillas limosas.
CL
MH
Arcillas orgánicas de
plasticidad media a
elevada; limos orgánicos.
Turba y otros suelos de
alto contenido orgánico.Suelos muy orgánicos
SC
SM
OL
PT
Limos y arcillas:
Límite líquido mayor de 50
Cuando no se cumplen
simultáneamente las
condiciones para SW.
Límites de
Atterberg debajo
de la línea A o
IP<4.
Límites de
Atterberg sobre la
línea A con IP>7.
Límites de
Atterberg sobre la
línea A con IP>7.
Límites de
Atterberg debajo
de la línea A o
IP<4.
Los límites
situados en la
zona rayada
con IP entre 4 y
7 son casos
intermedios
que precisan
Cu=D60/D10>6
Cc=(D30)2/D10xD60 entre 1 y 3
Cu=D60/D10>4
Cc=(D30)2/D10xD60 entre 1 y 3
Determinar porcentaje
de grava y arena en la
curva granulométrica.
Según el porcentaje de
f inos (fracción inferior al
tamiz número 200). Los
suelos de grano grueso
se clasif ican como
sigue: <5%-
>GW,GP,SW,SP. >12%-
>GM,GC,SM,SC. 5 al
12%->casos límite que
requieren usar doble
símbolo.
No cumplen con las
especif icaciones de
granulometría para GW.
Encima de línea
A con IP entre
4 y 7 son
casos límite
que requieren
doble símbolo.
DIVISIONES PRINCIPALESSímbolos del
grupoNOMBRES TÍPICOS IDENTIFICACIÓN DE LABORATORIO
Gravas, bien graduadas,
mezclas grava-arena,
pocos f inos o sin f inos.
Gravas
límpias
(sin o con
pocos
f inos)
GRAVAS
Más de la
mitad de la
fracción
gruesa es
retenida por el
tamiz número 4
(4,76 mm)
Gravas mal graduadas,
mezclas grava-arena,
pocos f inos o sin f inos.
GP
GW
ARENAS
Más de la
mitad de la
fracción
gruesa pasa
por el tamiz
número 4 (4,76
mm)
SUELOS DE
GRANO
GRUESO
Más de la mitad
del material
retenido en el
tamiz número
200
Arenas
límpias
(pocos o
sin f inos)
Arenas
con finos
(apreciable
cantidad de
f inos)
Limos y arcillas:
Límite líquido menor de 50
SUELOS DE
GRANO FINO
Más de la mitad
del material pasa
por el tamiz
número 200
Gravas
con finos
(apreciable
cantidad de
f inos)
63
ANEXO 1.2. Método AASHTO
Cuadro 1.2. Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO
(González, 2016)
ANEXO 1.3. Método de Compactación de suelos
Cuadro 1.3.1. Peso específico seco máximo.
(Rocha, 2002)
Porcentaje que pasa:
Nº 10 (2mm) 50 máx - - -
Nº 40 (0,425mm) 30 máx 50 máx 51 mín -
Nº 200 (0,075mm) 15 máx 25 máx 10 máx 36 min
Límite líquido - 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín (2)
Indice de plasticidad NP (1) 10 máx 10 máx 11 mín 11 mín 10 máx 10 máx 11 mín 11 mín
(1): No plástico
(2): El índice de plasticidad del subgrupo A-7-5 es igual o menor al LL menos 30
El índice de plasticidad del subgrupo A-7-6 es mayor que LL menos 30
Excelente a bueno
6 máx
Suelos limosos Suelos arcillosos
Pobre a malo
35 máx
-
Grupo:A-2-7A-2-6A-2-5A-2-4
A-3A-1-b
-
A-1 A-2-4
-
Clasificación Materiales granulares (35% o menos pasa por el tamiz Nº 200)
A-1-a
Materiales limoso arcilloso (más
del 35% pasa el tamiz Nº 200)
A-6A-4 A-5A-7 A-7-5
A-7-6
Constituyentes
principales
Fracmentos de
roca, grava y arena
Características como
subgrado
Características de la
fracción que pasa por
el tamiz Nº 40
Arena fina Grava y arena arcillosa o limosa
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Pes
o e
spec
ífic
o m
áxim
o a
par
ente
est
imad
o
(g/d
m³)
% Arena
20 %
30 %
40 %
50 %
% Finos
64
Cuadro 1.3.2. Porcentaje de aglomerante.
(Rocha, 2002)
ANEXO 2: REGISTRO DE FIGURAS
ANEXO 2.1. Clasificación del suelo
Peso específico del suelo
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Granulometría por lavado
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
65
ANEXO 2.2. Método de compactación
Compactación suelo-aglomerante
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
ANEXO 2.3. Moldeado de Probetas
Determinación del peso del molde más probeta
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
66
ANEXO 2.4. Ensayo de durabilidad y absorción de humedad
Probetas sumergidas en agua
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
ANEXO 2.5. Ensayo de resistencia a compresión de probetas
Determinación del peso de probetas
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Curado de probetas en la cámara húmeda
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
67
Probeta de suelo-cal
Falla por grietas columnares
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Probeta de suelo-cemento
Falla por neopreno
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
ANEXO 2.6. Recolección y mezcla de materiales
Suelo y cemento
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Mezcla de suelo con cemento
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
68
ANEXO 2.7. Compactación del ladrillo ecológico
Adición de la mezcla de suelo cemento y
agua en el molde metálico
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Desarmado del molde metálico
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
ANEXO 2.8. Comparación entre ladrillos ecológicos y ladrillos
tradicionales cocidos.
Diferencia entre los planos
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Diferencia del ancho
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Diferencia de altura
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
Diferencia de aristas
(Foto de Ramiro Coraquilla, 2016)
69
ANEXO 3
RESULTADOS DE LABORATORIO
ANEXO 3.1. Análisis de la clasificación del suelo
70
ANEXO 3.2. Análisis del método de compactación
71
72
ANEXO 3.3. Análisis del moldeado de probetas
73
74
ANEXO 3.4. Resultado del ensayo de resistencia a compresión
75
76
77
ANEXO 4
NORMAS
78
79
80
81
82
83