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Innovación de Productos 2

desarrollo e innovación de producto - Universidad Libre Seccional

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Mariana Gatani

Description

Programa de la asignatura: INNOVACIÓN DE PRODUCTOS 2 Diseño y materiales sustentables Síntesis conceptual de la asignatura: La asignatura DISEÑO Y MATERIALES SUSTENTABLES da una visión,

y la experimentación del desarrollo de aspectos de tecnología sustentable,

particularmente orientada hacia las cuestiones de innovación

En este contexto,

la tecnología de materiales se referencia a las externalidades de tipo social,

económico y ambiental con el fin de acercarnos a la experimentación

Se propone un ámbito de intercambio de impresiones,

y también experiencias y expectativas sobre las relaciones que se establecen entre la composición y la materia,

para descubrir la cuestión de la innovación

Los contenidos de la asignatura se dividirán en las siguientes etapas: La primera,

será la presentación del ámbito teórico de los conceptos de ambiente,

En segunda instancia serán presentadas dos propuestas,

la primera sobre un caso aplicado de investigación,

gestión y transferencia de tecnología de nuevos materiales con cáscaras de maní y/o otros insumos de reciclado Finalmente se apuesta por la generación de una metodología innovadora que permita la experimentación de la composición y la materia desde el paradigma de la sustentabilidad

Se cierra el curso con reflexiones acerca de cómo enfrentar los desafíos tecnológicos actuales (y por venir) de manera ambientalmente sustentable,

y económicamente competitiva partiendo del entendimiento de la materia y su composición creativa

Objetivo general: Definir aspectos relativos a la innovación en los procesos de desarrollo de tecnologías sustentables a través de la multiplicidad de discursos y soportes creativos que desarrollen un panorama plural sobre el concepto de sustentabilidad

Objetivos particulares: 1) Reconocer el paradigma de sustentabilidad tecnológica 2) Re considerar el impacto de las tecnologías de construcción en el medio 3) Reflexionar sobre el concepto de materia/material 4) Caracterizar antecedentes de gestión de tecnologías sustentables 5) Promover orientaciones para la elaboración de trabajos finales con afinidad a la temática de la innovación en materiales sustentables

Contenidos: El paradigma sustentable

Materia,

tecnología y ambiente La composición de materiales como herramienta de innovación en las tecnologías Gestión de tecnología sustentable Cáscaras de maní en materiales y componentes para construcción Metodología: Exposición participativa Discusión por grupos Seminarios de integración entre los diferentes grupos

Interpretación personal y/o grupal de los contenidos de la asignatura (ver criterios y formas de evaluación) *Presentar para el taller material de distinta rigidez y resistencia,

mejor en pequeñas unidades (palitos de madera,

esferas de poliestireno expandido,

pegamento para moldear y unir el material elegido,

Calendario de actividades: Día 1 (primera mitad de la mañana) Presentación

Introducción

La noción sustentable Arquitectura y materiales MATERIA y materiales Día 1 (segunda mitad de la mañana) Materiales Presentación de casos prácticos

Desarrollo de paneles de cascaras de maní y/o otros insumos de reciclado

Presentación de casos Día 1 (tarde) Práctico

Objetivo: Caracterizar,

una selección de materiales reciclados a través del estudio de sus propiedades físicas,

con el fin de establecer su naturaleza y posibles aplicaciones

Los procesos como materia de innovación tecnológica Composición/Materia-Materiales/ Innovación Práctico

Objetivo: Desarrollar una propuesta metodológica de desarrollo de insumos reciclados

A partir de la experimentación con la materia y el material,

se propondrá un ejercicio de composición para el diseño de: 1

Objeto arquitectónico 2

Obra artística 3

Objeto con función practica Día 2 Repaso metodológico de las experiencias mostradas

Nuevos planteos

Identificación de alternativas superadoras

Desarrollo del ejercicio practico Día 3 (mañana) Presentación de casos experimentales de materiales de innovacion

Día 3 (segunda mitad de la mañana y primer segmento de la tarde) Puesta en común de estado de avance de los prácticos Día 3 (segunda mitad de la tarde) Coloquio general

Evaluación Criterios y formas de evaluación: – Monografía sobre materia/materiales

Su naturaleza y efectos – Propuesta de diseño de objetos con residuos reciclados

– Propuesta de composición en base a insumos reciclados Condiciones para obtener regularidad: De acuerdo al Reglamento de la Maestría,

el maestrando obtiene la regularidad de los cursos cumpliendo los siguientes requisitos:

Bibliografía: Bibliografía básica BERRETTA,

GATANI,

GAGGINO,

ARGÜELLO,

R: Ladrillos de plásticos reciclados

Una propuesta para vivienda social

EDITORIAL: Nobuko SA

y Centro Experimental de Vivienda Económica / Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas / Agencia Nacional de Ciencia y Tecnología / Buenos Aires,

Tesis presentada en la Escuela Politécnica de la Universidad de San Pablo para la obtención del Título de Libre Docente

San Pablo,

WESTON,

Richard: Materiales,

Edit BLUME

Barcelona,

Mariana: Nuevos materiales con cáscaras de maní reciclado post industrial

Avances y perspectivas en Cuadernos de Graduados

Editorial: Facultad de Arquitectura

Universidad Nacional de Córdoba

Córdoba,

Tectonica 11 – Madera (1) Revestimientos Edic

ATP Ediciones

GATANI,

Mariana

Humberto Gallo: Suelocemento: Material con aptitud para la fabricación de componentes mixtos para la construcción de viviendas

Revista: Tecbahia – Revista Bahiana de Tecnología

Volumen 15 Número 2

San Salvador de Bahía,

Mariana: Ladrillos de Suelocemento: técnica tradicional o innovación racionalizada

Revista INFORMES DE LA CONSTRUCCIÓN,

Volumen 51 Número 466

Madrid / 2000 GATANI,

Mariana: La vivienda semilla

Una alternativa de vivienda para los sectores más carenciados

Revista TECNOLOGÍA Y CONSTRUCCIÓN Volumen 17 Número 1- IDEC

IFA (Instituto de Investigación de Arquitectura)

Mariana: “Semilla”

O un proceso de búsqueda sociohabitacional

Revista: VIVIENDA POPULAR Número 13– Universidad de la República

Boletín del Instituto de la Vivienda INVI Número: 48

Editorial: Universidad de Chile – Facultad de Arquitectura y Urbanismo

Santiago de Chile,

Mariana: Gestión,

Punto y seguido

Boletín del Instituto de la Vivienda INVI

Número:50

Universidad de Chile – Facultad de Arquitectura y Urbanismo

Santiago de Chile,

Mariana: Gestión y tecnología para viviendas

Acerca de tecnologías alternativas

Boletín del Instituto de la Vivienda INVI

Número: 55

Universidad de Chile – Facultad de Arquitectura y Urbanismo

Santiago de Chile,

BERRETTA

Viviendas Semilla en Montevideo

Re-Vista Al Habitat

ARGÜELLO,

: “Materiales compuestos de cáscaras de maní y cemento

Influencia de diferentes tratamientos químicos sobre las propiedades mecánicas”,

Revista Materiales de Construcción / Editorial Instituto Torroja

Madrid,

RECICLAR/ REUSAR Por Mariana Gatani

Arquitecta,

Facultad de Arquitectura,

Urbanismo y Diseño

Universidad nacional de Cordoba (1990),

Doctorado en Ciencias del Diseño,

Investigadora adjunta de CONICET,

Docente investigador de la FAUD,

Ha dirigido proyectos de Secretaria de Ciencia y Tecnología UNC

Ministerio de Ciencia y Tecnología,

Tiene numerosas publicaciones en su especialidad y ha patentado en 2008 Paneles de cáscaras de maní,

producto de sus trabajos de investigación

Sustentabilidad: un paradigma Estamos inmersos en una naturaleza antropizada,

superficial o segunda naturaleza

De las relaciones que se establezcan entre sociedad y naturaleza dependerán nuestros recursos futuros

Tal relación está mediada por la presencia de la producción o procesamiento de los recursos naturales,

que hacen posible el desarrollo humano

Las necesidades culturales,

El acceso equitativo a los bienes y servicios se llama desarrollo

En la relación ambiente y desarrollo,…” el alcance de un status adecuado de desarrollo sustentable requiere la negociación y el equilibrio entre tres distintos y cotidianos procesos de desarrollo: económico,

De lo que se trata es rescatar y validar las relaciones entre sociedad y naturaleza entendiendo que ésta sólo es posible dentro de una relación de equilibrio o de sustentabilidad

Alejada del fundamentalismo ecológico o verde,

la sustentabilidad natural amplía su concepto involucrando la sustentabilidad tecnológica

Al referirse a sustentabilidad natural (SN) Roberto Fernández expresa: Se trata de “sustentabilidad ecológica o natural propiamente dicha y una sustentabilidad tecnológica (o propia de su segunda naturaleza)

Ello supone reconocer las calidades de la antropización,

o bien como el KN (capital natural primario) puede ser potenciado,

enriquecido o revalorado mediante un KT (capital natural secundario o tecnológico)

Decimos que hay KT como capital agregado al KN cuando se ha verificado un bajo o nulo impacto regresivo”

El concepto de sustentabilidad es ampliamente debatido en las agencias técnicas y políticas que,

no encuentra su correlato en las prácticas sociales y económicas

A partir de la Cumbre sobre Medio Ambiente en Río de Janeiro de 1992,

el desarrollo sustentable ha sido considerado paradigma del desarrollo

Desde entonces,

el enfoque se plantea como alternativa viable para enfrentar los problemas graves y crecientes de América Latina,

tales como el inadecuado manejo y conservación de los recursos naturales,

la creciente miseria y exclusión de gran parte de la población

y los problemas de salubridad y alojamiento,

particularmente de los habitantes urbanos informales de las grandes ciudades

FERNÁNDEZ,

Roberto Cuadernos de Trabajo de la Maestría de Hábitat y Vivienda

Módulo Nuevos Instrumentos de gestión urbana

La perspectiva ambiental

Roberto

Ciudad: la cuestión ambiental

Buenos Aires,

En uno de los documentos base de la Conferencia de Río de Janeiro de 1992 y en la proposición de la Agenda Local 21,

Peter Nijkamp2 alude a tres esferas de sustentabilidad: económica,

Los fines/objetivos propios de cada una son: productividad,

bienestar social e integridad /funcionalidad respectivamente

Los fines/objetivos compartidos son equidad/eficiencia para el par social-económico,

sustentabilidad productiva para el par económico-ecológico y habitabilidad para el par social-ecológico,

y un fin/objetivo compartido por las tres dimensiones es la sustentabilidad ambiental

La gestión de tecnología sustentable Desde la perspectiva del ambiente construido,

gestión y ambiente responde al paradigma emergente que vincula el desarrollo de tecnologías a los procesos económicos,

sociales y naturales-tecnológicos contextuales,

entendiendo que la perspectiva sustentable es el soporte para el desarrollo

En relación al desarrollo de tecnología para la arquitectura,

el concepto de sustentabilidad implica concebir el desarrollo tecnológico más allá de los aspectos técnicos,

para considerar prioritarios la preservación del ambiente,

eficiencia económica y alta consideración socio-cultural sobre el medio donde la tecnología será inserta

El uso de materiales para construcción con bajo impacto ambiental es una tendencia creciente

Los grandes volúmenes de materiales que maneja el sector de la construcción implican demandas de insumos de gran escala,

a veces asociadas a alto consumo energético,

utilización de recursos no renovables,

y procedimientos contaminantes para el medio ambiente

NIJKAMP,

Regional sustainable development and natural resourse use,

WB Annual Conference on Development Economics,

Washington,

La búsqueda y desarrollo de materiales sustentables están relacionados con la disponibilidad de materia prima y componentes productivos para la producción del material,

características del equipamiento y de la mano de obra interviniente,

características energéticas del proceso de producción del material,

características ecológicas del proceso de producción,

comportamiento del material producido y el impacto sociocultural del material o producto

Se observa además que,

frecuentemente un residuo sin problemas se convierte en insostenible cuando aparece en grandes volúmenes,

cuando se presenta donde no debe estar,

cuando se mezcla o se asocia con lo que no debe o cuando está en el momento que no debe

De modo que,

una de las razones más importantes para la innovación tecnológica sustentable está justificada en la sustitución de materias primas no renovables por otras más abundantes que no tienen una disposición final sustentable

El agregado de insumos considerados residuos en otras áreas constituye un recurso de producción sustentable que da destino a importante cantidad de deshechos que son reutilizados

alivia la acumulación y el tratamiento de los mismos por procedimientos perjudiciales con impacto ecológico negativo,

tales como la quema a cielo abierto o el enterramiento sanitario

La consideración de tecnologías ecológicamente eficientes promueven el paso de sistemas de producción /consumo lineales a circulares

Además,

la escala temporal de un problema ambiental se vincula a las causas que le dieron origen,

a su complejidad actual y a las proyecciones de sus efectos a futuro

El Subcomité MAB 11 /Argentina propone dos variables claves para abordar la problemática ambiental: el análisis de la vigencia o momento de ocurrencia del problema y la evaluación de su reversibilidad en el largo,

La cuestión de la sustentabilidad constructiva En el sector de la construcción existe una marcada inercia hacia el uso de materiales y componentes de probada tradición,

ni los efectos de su aplicación

Los primeros materiales utilizados por el hombre para construir sus viviendas fueron los ofrecidos por la naturaleza como piedra,

Con algunos de esos materiales el hombre ha sido capaz de construir muy bella arquitectura que hoy desafían el devenir de la historia,

tales como las pirámides de Egipto,

la arquitectura de las civilizaciones griega y romana,

catedrales y tantos otros monumentos fantásticos

Gran parte de este patrimonio cultural ha sido destruido por la irracionalidad de algunos y no por los fenómenos naturales

Con la revolución industrial,

comenzaron a aparecer los materiales de construcción que hoy son implícitamente conocidos como materiales de construcción convencionales,

Aunque muchas veces la construcción industrializada presenta escaso desempeño desde el punto de vista del confort

Tener una casa construida con bloques cerámicos,

pasó a ser un símbolo de modernidad

Según Barbosa (2005),

no cabe duda que con los materiales industrializados pueden ser realizadas construcciones fantásticas,

muchas veces imposibles de ser construidas con materiales tradicionales

En tanto,

estas tecnologías de producción presentan ciertas características que merecen ser citadas para motivar su análisis:  Emisión de gas carbónico y otros poluentes es resultado del proceso de fabricación de materiales industrializados que consumen oxígeno y liberan anhídrido carbónico,

y muchos otros poluentes responsables de las lluvias ácidas que damnifican la tierra

 Consumo de energía de los materiales industrializados exigen enormes cantidades de energía

Es el caso del acero,

La fabricación de materiales de construcción produce convencionales produce enorme cantidad de residuos

La producción de acero produce una gran cantidad de escoria,

sólo en parte aprovechada por la industria del cemento

La industria de la cerámica roja genera descartes de volúmenes de productoimportantes durante el propio proceso de producción,

comercialización y transporte

Los métodos constructivos tradicionales producen gran cantidad de escombros,

difíciles de ser reincorporados la Naturaleza

Son dispuestos irregularmente en terrenos baldíos,

enterramiento clandestino o depósitos en la vía pública

Esto último a riesgo de provocar inundaciones,

y la proliferación de roedores e insectos

Otros problemas ambientales

Tales como la tala de bosque nativo para la generación de energía calórica de cocción de ladrillos y/o cerámica,

impactando en proceso de desertificación regional

El elenco de materiales más frecuentemente empleados son de reducido espectro

el acero y el cemento constituyen los insumos más frecuentes en las obras de arquitectura

Su producción es de alta dependencia energética

los materiales como la madera,

los áridos (arenas y gravas),

así como materiales pétreos,

La mayoría de ellos,

son recursos abundantes y renovables a largo plazo

Los insumos plásticos empleados en la construcción son de reducida escala,

aplicándose en conductos e instalaciones principalmente,

y en revestimientos con escasa magnitud

Pinturas y aditivos son los ítems de mayor innovación,

con activa presencia de la industria química

Por lo demás,

existe un débil desarrollo del sector de los materiales,

debido quizás a la fuerte tradición constructiva del ladrillo y el hormigón armado

Éstos últimos son el componente y el material de la construcción tradicional de mayor presencia en las

y expresan de manera más representativa la alta incidencia de la mano de obra del “artesano en extinción”

Sin embargo el carácter polivalente de estos ítems resuelve en espesores adecuados casi todos los requerimientos habitacionales: estanqueidad,

aislación hidrófuga y capacidad portante

En nuestro país,

existe confianza incipiente en el uso de semiproductos,

aunque su uso generalizado va en aumento

Con ello nos referimos a tableros,

Paneles conformados en base a derivados de la madera,

o aquellos derivados de la industria del envase “tetra brick”,

constituyen los ejemplos más destacados

Materia y materiales: la cuestión de la innovación Un informe de Internacional Environmental Technology Centre dependiente de Naciones Unidas3 señala la importancia de la investigación y desarrollo de técnicas de construcción con enfoque ambiental y económico en orden a diseñar edificios e infraestructura que sean sostenibles,

así como alentar la innovación en diseños y sistemas de construcción

El mismo informe señala que el concepto de sustentabilidad constructiva ha evolucionado durante varias décadas4,

inicialmente referido al aspecto de los recursos limitados

y cómo reducir el impacto sobre el medioambiente natural

El énfasis estaba puesto en aspectos técnicos tales como materiales,

tecnologías de construcción y energía en relación a los conceptos de diseño

Más recientemente,

ha crecido la apreciación sobre el significado de los aspectos no tecnológicos

Es ahora reconocido que la sustentabilidad económica y social es importante,

así como los aspectos del patrimonio cultural del ambiente construido

Vanderley John (USP,

la cantidad de residuos generados supera la cantidad de bienes consumidos

Así la sociedad industrial,

al multiplicar la producción de bienes,

Para el autor,

el desarrollo sustentable requiere una reducción del consumo de materias primas naturales no renovables

El cierre del ciclo productivo,

generando nuevos productos a partir del reciclaje de residuos,

es una alternativa insustituible

Una metodología de desarrollo de materiales sustentables debe incorporar aspectos ambientales,

interacción con la industria generadora del residuo,

como así también aspectos sociales

Materiales con post residuos La incorporación de deshechos de origen agroindustrial constituye una importante fuente de recursos para el sector de la construcción

Respecto de desechos de carácter orgánico sobre base cementicia,

caben citar las experiencias en el Instituto Torroja,

en el Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT),

y actualmente en la Escola Politécnica de la Facultad de Ingeniería

En Laboratorio de Construçoes e Ambiença,

y en el grupo de materiales para Biosistemas de la

3InternacionalEnviromental Technology Centre – Division of Technology,

Industry and Economics – United Nations EnviromentProgramme (UNEP) 4 Edificación y Construcción Sustentable http:/www

jp/itec/Activities/Urban/sustainable_bldg_const

Universidad de São Paulo,

con abundante producción de trabajos con fibras naturales de coco,

de bagazo de caña de azúcar y residuos de la industria de la madera

Salas Serrano y su equipo de investigación en el Torroja,

desarrollaron hace un par de décadas bloques de cemento para cerramientos verticales,

incorporando cáscaras de arroz como agregados vegetales

la utilización de las cáscaras de maní en la elaboración de materiales y componentes constituye una oportunidad para el sector de la arquitectura y el diseño,

atendiendo la problemática del sector manicero

Aplicaciones de paneles de cascras de maní: Dra

Mariana Gatani,

DI Victoria Granero,

Josefina Lerda Fig 3: Imágenes de cascaras de maní Residuos urbanos e industriales pueden aplicarse a prácticas no tradicionales para el desarrollo del sector construcciones

En cada medio,

la abundancia de residuos sólidos urbanos (RSU) y/o residuos provenientes de la industria del calzado,

de la agroindustria son oportunidades para desarrollar y promover materiales que despertaran la atención de productores,

diseñadores y sociedad de los próximos años

PET: CEVE

Blousse: Ms Marcela Coppari

SALAS SERRANO,

Julián

La industrialización posible de la Vivienda Latinoamericana,

Editorial Escala

Bogotá,

Fig 4: Imágenes de blousse y pet

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ainstein,

Luis et al,

Problemática ambiental urbana

Documento MAB- 11,

Argentina,

Ficha 31,

DDU/SVCA,

Buenos Aires

AGOPYAN V

SAVASTANO H

JR: “Uso de materiales alternativos a base de fibras vegetales para cubiertas en Brasil” Anales de Workshop Reciclagem e Reutilizacao de Residuos como materiais de construcao civil

Departamento de Engenharia Civil

PCC – USP

Sao Paulo,

Proyecto XIV

Ed Arte Nuevo,

Asunción,

Paraguay 1997Barbosa ,

Normando

Acerca de los materiales de construccion

Anales Simposio Non Conventional Materials and Technologies

Rio de Janeiro,

Horacio

Vivienda y Promoción para las mayorías

Humanitas

Buenos Aires,

1995 CIB

Agenda 21 para a construcaosustentável

Traducao do Velatorio CIB

Publicacao 237

Goncalves y otros

Escola Politécnica da USP

Departamento de Engenharia de Construcao Civil

San Pablo,

Roberto Cuadernos de Trabajo de la Maestría de Hábitat y Vivienda

Módulo Nuevos Instrumentos de gestión urbana

La perspectiva ambiental

Roberto + TIPU: Arquitectura y Ciudad

Del proyecto al ecoproyecto

Buenos Aires,

Mariana

Informe Proyecto de Investigación

PROCESOS DE ADOPCION TECNOLÓGICA PARA VIVIENDAS

Diagnóstico acerca de la aplicación de materiales y componentes no tradicionales en la construcción

Córdoba,

Industry and Economics – United Nations EnviromentProgramme (UNEP) JOHN,

Vanderley

CALVACANTE ROCHA,

Utilizacao de Residuos naConstrucao Habitacional

CotetaneaHabitare

Programa de tecnología da Habitacao

Porto Alegre ,

2003 LEVY,

: “Les betons de sciures de bois”,

Ed en Batir,

: “Les mortiers de sciures de bois”,

Ed en Révue des Materiaux,

Regional sustainable development and natural resourse use,

WB Annual Conference on Development Economics,

Washington,

Ignacio

La construcción de la arquitectura

Las técnicas

Barcelona,

Julián

La industrialización posible de la Vivienda Latinoamericana,

Editorial Escala

Bogotá,

del Instituto del Cemento Portland Argentino

Seoanez Calvo,

M: Tratado de Reciclado y recuperación de productos de los presiduos,

Ediciones Mundi Prensa,

Mexico,

G: Peanuts

Production,

Processing,

Products

AVI Publishing Company

Connecticut,

Los materiales de construcción MARIANA GATANI*

La historia de la arquitectura es la historia del hábitat humano

La manera en que el hombre tuvo la necesidad de refugiarse de las inclemencias del tiempo y de la agresión de animales y tribus fue determinando,

la manera en que construyó su hábitat

Según la escuela de Semper,

las técnicas y los materiales de construcción mucho influyeron en la respuesta arquitectónica que el hombre dio en cada tiempo y en cada lugar

Inicialmente,

fueron los materiales naturales los que dieron la forma,

la técnica y la calidad del hábitat construido

El hombre echó mano a los materiales del lugar,

y en la forma en que le eran provistos por la naturaleza

Se trate de paja,

eran usados sin mediar ninguna técnica de tratamiento ni para su obtención,

Posteriormente,

la rueda y el desarrollo del conocimiento humano permitieron el uso de los mismos materiales naturales,

pero con técnicas perfeccionadas

Así apareció la arquitectura de mayores dimensiones,

y más tarde la incorporación del metal en las técnicas de construcción

En la arquitectura romana se encuentra el primer antecedente del uso de un material artificial: el hormigón

Usado en el Panteón,

el hormigón llegó a la arquitectura y la construcción de canales,

acueductos y puentes para no retirarse

La revolución industrial introduce en el sector de la construcción el acero y el vidrio

Son materiales artificiales,

resultado de la industrialización de materiales de origen natural

El desarrollo industrial del sector ha permitido la evolución de estos materiales convirtiéndolos en protagonistas de la arquitectura de este tiempo

Los materiales sintéticos irrumpen en el escenario de la construcción en la segunda mitad del siglo pasado

La incorporación de materiales sintéticos tales como plásticos,

es frecuente encontrarla en mobiliario,

sin estar totalmente desarrollado su uso en paneles y elementos de resistencia mecánica

La evolución de las técnicas y los materiales se ha desarrollado de modo paralelo a la conservación de técnicas y materiales pasados

conviven en el repertorio de la construcción materiales y técnicas de evolución junto a aquellos más artesanales,

con una larga lista de matices intermedios

Podemos reconocer que a pesar del tiempo transcurrido desde las sociedades primitivas hasta hoy,

todavía podemos encontrar técnicas y materiales usados desde tiempos remotos

El sector de la construcción puede resultar conservador y tradicional si se lo compara con otros sectores de la producción

Los medios de producción han cambiado,

se han introducido materiales nuevos como el acero y el hormigón,

y otros como el vidrio se producen en tamaños antes inimaginables

Sin embargo,

muchos de los materiales de construcción fundamentales (madera,

piedra) ya empleados en las civilizaciones antiguas,

se siguen usando con escasa innovación tecnológica

Las condiciones socio-económicas y políticas influyen sobre las decisiones tecnológicas

En el sector materiales,

las condiciones de producción,

escala e impacto han variado considerablemente

En las sociedades urbanas,

la predominancia de los materiales industrializados del siglo XIX es una tendencia

La primera mitad del siglo XX marcó un cambio importante para la historia de la arquitectura

La reconstrucción de Europa después de las guerras,

MARIANA GATANI,

arquitecta – investigadora CONICET

Docente FAUDi – UNC- Miembro Red CYTED : Residuos agro industriales: Fuente sostenible de materiales de construcción

Europa desvastada,

con una urgente necesidad de alojamiento de personas y reconstrucción de edificios institucionales significó una demanda que la construcción prefabricada pudo resolver

Numerosas plantas de prefabricados se erigieron por los países Europeos,

que luego de la disminución de la demanda y al no poder sostener su producción,

En A Latina,

normalmente a base de cemento,

llegó sin mucha razón y por eso duró tan poco

Plantas instaladas en Cuba,

no llegaron a funcionar en la plenitud de su capacidad,

al alto costo del cemento en los países que no lo producen

En tanto

ocurrió que en algunos países de A Latina,

surgieron pequeñas fabricas o emprendimientos populares que tomaron de la prefabricación las ventajas de economía y la producción en serie,

y se aplicaron en obras de viviendas individuales,

normalmente asociadas a bajo costo o desarrollo comunitario

Ejemplos de ello son las tecnologías desarrolladas por CEVE en Argentina,

FUNDASAL en San Salvador,

SERVIVIENDA en Colombia,

Hogar de Cristo en Chile

es necesario plantear alternativas

El uso de los materiales naturales retira de la naturaleza y en grandes cantidades el soporte mismo del planeta: tierra,

Simultáneamente,

la producción de materiales industrializados,

resultado del procesamiento de los materiales naturales ha alcanzado tal nivel de impacto,

que hoy constituye un verdadero problema ambiental

No cabe duda que con los materiales industrializados pueden ser realizadas construcciones fantásticas,

muchas veces imposibles de ser construidas con materiales naturales

En la arquitectura moderna,

encontramos ejemplos que son lecciones de arquitectura en los claustros de las más prestigiosas universidades

En tanto,

algunas de estas tecnologías de producción presentan ciertas características que merecen ser citadas para motivar su análisis

Algunas de estas características poco convenientes son listadas por el Prof Normando Perazzo Barbosa,

de la Universidad de Joao Pessoa (Brasil): 9 Emisión de gas carbónico y otros poluentes como resultado del proceso de fabricación de materiales industrializados que consumen oxígeno y liberan anhídrido carbónico,

y muchos otros poluentes responsables de las lluvias ácidas que damnifican la tierra

La fabricación de cemento Pórtland es uno de los mayores emisores de CO2 en la atmósfera

Esta emisión está implícita en su proceso de fabricación

En términos resumidos,

el cemento Pórtland proviene de la calcinación de arcilla con cal (carbonato de calcio)

Durante esa quema,

ocurre la descarbonatación de la cal según la reacción: CaCO3 + calor =CaO + CO2 9 El consumo de energía de los materiales industrializados es alto

Es el caso del acero,

es preciso temperaturas por sobre 1800 ºC

Se calcula que la energía insumida en la producción de una varilla de 12,5 mmm sea del orden de 80 kWh,

que es el consumo de una familia modesta

El aluminio exige 20 veces más de energía para producir la misma sección

Una bolsa de cemento de 50 kg necesita de 55 kWh

La temperatura de los hornos llega a 1450 ºC

Para producir azulejos y revestimientos cerámicos son exigidos potentes equipamientos para el moldeo,

secado y cocción de estos materiales

Tiene lugar a temperaturas superiores a 1200 ºC Así,

si se tiene encuentra la enorme cantidad de estos materiales producidos en el mundo moderno (la producción de acero está por sobre lo 800 millones de tn anuales),

se puede tener una idea del consumo desenfrenado de energía exigido para la fabricación de materiales industrializados

La fabricación de materiales de construcción convencionales produce enorme cantidad de residuos

La producción de acero causa una gran cantidad de escoria,

sólo en parte aprovechada por la industria del cemento La industria de la cerámica roja genera descartes de volúmenes importantes durante el propio proceso de producción,

comercialización y transporte

Los métodos constructivos tradicionales producen gran cantidad de escombros,

difíciles de ser reincorporados a la Naturaleza

Habitualmente,

son dispuestos irregularmente en terrenos baldíos,

o depositados en la vía pública

Esto último,

a riesgo de provocar inundaciones,

y la proliferación de roedores e insectos

Otros problemas ambientales

El panorama se agrava con las consideraciones regionales

Una importante cantidad de suelo cultivable,

conforma buena parte de nuestras ciudades

Córdoba y gran parte de la región pampeana de nuestro país exhibe una mayoritaria construcción con ladrillos de tierra cocida

En la región de la pampa húmeda se producen 30 millones de ladrillos de barro al mes

Los tradicionales ladrillos son el resultado del moldeado y horneado de suelo fértil mezclado con deshechos orgánicos

Su forma de producción,

a partir de la extracción de tierra vegetal (humus),

y posterior quema en hornos a cielo abierto constituye un problema ambiental que se puede corregir:

en la producción de ladrillos de tierra cocida,

las consecuencias ecológicas son severas: se utiliza sólo la capa superficial del suelo de la región más fértil del país

Según el biólogo Raúl Montenegro,

los ladrillos comen tanto suelo como los viveros y las fábricas de cerámicos

En ambientes templados y tropicales,

de suelo demanda entre 700 y 1100 años

En algunos ambientes,

de suelo requiere 10 0000 años de trabajo eco sistémico

En realidad una actividad consuntiva,

debería hacerse en tanto garantice,

vía algún mecanismo,

Hoy podemos decir que el panorama del sector de los materiales de construcción se ha ampliado,

y que existen materiales no tradicionales (en desarrollo y por desarrollar) cuya técnica necesita evolucionar

Los materiales tradicionales,

y aquellos que siendo tradicionales son usados de manera no tradicional,

podrían ser reemplazados por materiales nuevos que incorporen insumos considerados deshechos en otros sectores industriales

no solo se resolvería la disposición de los residuos sino que además podrían ser procesados con técnicas no contaminantes para el ambiente,

y uso intensivo de mano de obra

Materiales sustentables Bajo el enfoque que relaciona el desarrollo de tecnología para construcción,

y la preservación del medio ambiente,

el desarrollo de nuevos materiales en base a residuos responde al paradigma emergente de sustentabilidad tecnológica

Este nuevo paradigma en construcción vincula el desarrollo de tecnologías a los

sociales y naturales contextuales,

entendiendo que la perspectiva medioambiental es el soporte sustentable para el desarrollo

El problema de la sustentabilidad es considerado una de las principales discusiones de esta primera parte del siglo XXI

La percepción es que la acción humana está causando efectos sobre la Tierra no previstos por la naturaleza

La ciencia viene reuniendo considerable cantidad de evidencias de que el calentamiento global,

la desertificación y el inadecuado manejo de los residuos resultantes de las actividades del hombre son ejemplos de consecuencias que deben ser revertidas

No existe un adecuado desarrollo de la tecnología que resuelva estos problemas,

y a menos que la tendencia cambie,

la vida en el planeta será cada vez más difícil

Materiales con cáscaras de maní En el Área de Desarrollo y Experimentación de Tecnologías para Viviendas,

desde hace varios años se trabaja en la búsqueda de materiales formulados a partir de la incorporación de deshechos de origen urbano y agroindustrial

Uno de ellos tiene el propósito de proponer acciones que demuestren las posibilidades del empleo de cáscaras de maní en nuevos materiales de construcción,

económicamente viables y técnicamente eficientes

Las cáscaras de maní constituyen un residuo sobre abundante en la provincia de Córdoba

En esta parte del país se cosecha el 95 % de la producción nacional manicera

Considerado una industria en expansión,

Córdoba provee al mercado mundial unos 400

Aproximadamente,

el 30 % del total (150 000 tn/año) corresponde a las cáscaras,

que hasta el momento no tiene valor comercial La cáscara de maní es muy liviana

Su Pe es aprox

100 kg /m3

La dimensión de la “caja de maní“ depende de la variedad

La utilizada denominada runner es la que contiene de dos a tres granos cada una

Su tamaño no supera los 2,5 cm de largo,

En relación a materiales de construcción,

son conocidas algunas aplicaciones de las cáscaras de maní:

Los resultados de la experiencia determinaron que la proporción óptima de agregado cáscara de maní era el 30 % sobre el total de partículas

Como resultados emergentes de los proyectos PICT 13 11608/02 y 33128/06,

se han producido ladrillos y bloques elaborados con cáscaras de maní,

Y también paneles de cielorraso elaborados con cáscaras de maní y resina poliéster

Se moldearon ladrillos y bloques de geometría y tamaño similar a los tradicionales ladrillos de tierra cocida y bloques de concreto:

Peso: 1,66 kg

Peso: 2,72 kg

Peso: 2,10 kg

Se estima que la utilización de este tipo de elementos de mampostería “de cáscara de maní” en cerramientos proveen buenos niveles de aislación térmica

y manipulación y puesta en obra sencillas,

según la ya conocida técnica de la mampostería de ladrillos y bloques

Sin embargo,

los valores de absorción de agua obtenidos estiman que su uso podría ser más adecuado en tabiques o paramentos interiores

Los resultados obtenidos en probetas con cáscaras – resina fueron aplicados en placas de cielorraso con bastidores de perfiles metálicos cada 50 cm

(Fig 4 y 5) Su aplicación fue evaluada con satisfactorio resultado estético y buen comportamiento como placas aislantes de temperatura

Agradecimientos A la orientación del Arq

Horacio Berretta Al equipo de investigación integrado por el Dr

Ricardo Arguello,

Químico Sebastián Sesín,

Soledad Bustamante,

Luis Sosa y Sr

Miguel Gonzáles

Al Centro Experimental de Vivienda Económica,

Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica,

y al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas por el soporte a la investigación Al Laboratorio de Ensayos del Departamento de Estructuras- FCEFyN – UNC y al Taller de investigación y Diseño Estructural – FAUDi- UNC,

donde se efectuaron los ensayos mecánicos de probetas y componentes

Materiales de Construcción Vol

Nota Técnica:

Materiales compuestos de cáscaras de maní y cemento

Influencia de diferentes tratamientos químicos sobre las propiedades mecánicas Technical Note:

Effect of chemical treatments on the mechanical properties of peanut shell and cement blends M

Gatani(*),

Argüello(*),

Sesín(*) Recepción/Received: 00-IX-00 Aceptación/Accepted: 00-XII-00 Publicado online/Online publishing: 00-XII-00

RESUMEN

SUMMARY

La abundante disponibilidad de residuos de la agroindustria local (Córdoba,

Argentina),

ha promovido el desarrollo de nuevos materiales para la construcción

Este trabajo de investigación se desarrolla a partir de la utilización de cáscara de maní como agregado en mezclas de cemento a fin de conocer las propiedades obtenidas en relación al tratamiento de dicho agregado,

para la producción de materiales de construcción

An abundance of agri-food waste in the area around Cordoba,

Argentina,

has driven the development of new construction materials

This study explored the applicability of peanut shells as additions in cement blends and the suitability of the properties of the resulting mixes for use in construction materials

Los ensayos demostraron mejoras en las propiedades mecánicas de las probetas realizadas con cemento y cáscaras previamente tratadas con cal viva (CaO),

también en aquéllas aditivadas con silicato de sodio y sulfato de aluminio

The mechanical properties of the specimens were observed to improve when the shells were previously treated with quicklime (CaO) or when sodium silicate and aluminium sulfate were added to the blend

Si bien los materiales resultantes no tienen las propiedades mecánicas de los morteros y hormigones tradicionales,

parecen interesantes para ser aplicadas en componentes de construcción livianos y de uso no portante

While the resulting materials did not exhibit the same mechanical properties as traditional mortars and concretes,

they do appear to be apt for use in lightweight and non-bearing structures

Palabras clave: materiales con cáscaras de maní,

uso de residuos agroindustriales,

materiales compuestos de cáscaras de maní y cemento,

K e y w o r d's : materials containing peanut shells,

peanut shell and cement materials,

Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCYT)

Agencia Córdoba Ciencia (ACC) (Córdoba,

Argentina)

Persona de contacto/Corresponding author: [email protected]

Gatani et al

INTRODUCCIÓN Existe una cantidad importante de residuos que origina la industria que podrían ser reutilizados

Por la escala de producción,

y la capacidad de consumir materiales,

el sector de la construcción es una alternativa válida para dar destino a residuos que mayoritariamente no tienen una disposición final sustentable

Ejemplos son los residuos de demolición,

Los residuos de la agroindustria,

Existe un mercado limitado para el empleo de cáscaras de maní como alimento de ganado,

camadas de aves de corral y relleno de briquetas

Como usos adicionales,

tenemos: camadas para mascotas,

vehículo de pesticidas y fertilizantes,

absorbentes de aceites derramados y carbón activado (1)

En Ia provincia de Córdoba (Argentina) se cultiva el 95% de la producción nacional de maní,

La tercera parte de esta cantidad corresponde a la cáscara o caja,

que es separada en las plantas seleccionadoras y procesadoras de maní

La disposición corriente de las cáscara de maní es la incineración o la utilización como combustible de calderas

Semejante volumen de cáscaras de maní a eliminar tiene un alto impacto ambiental

Debido a que en ocasiones,

las cáscaras son sometidas a quema a cielo abierto,

se producen grandes cantidades de CO2 y micro partículas en suspensión (humos)

Otra consecuencia es la inutilización del suelo y degradación del área destinada a la quema1

Además,

hay un impacto económico importante,

debido a los costos de transporte,

debidos a la incineración (3)

De manera que la disponibilidad de cáscaras de maní es,

concentrada y sin valor de mercado,

y constituye un potencial recurso para ser utilizado en materiales de construcción

En Brasil,

las fibras de coco y sisal constituyen verdaderas “canteras” o fuentes de recursos que son estudiadas para su aplicación como reemplazo de las fibrillas de asbestos en la producción de paneles de techo (4-7)

El uso de fibras vegetales en nuevos materiales de construcción ha sido estudiado como refuerzo en

Una de las empresas procesadoras y seleccionadoras de maní consultadas estimó una superficie de campo entre 1 Ha y 2 Ha destinada para la quema permanente del residuo cáscaras de maní

porcentajes de 2-3% en masa en matrices cementicias (6)

Las características de estos materiales nuevos vienen dadas por el menor peso específico,

y también por unos valores satisfactorios de resistencia a tracción e impacto,

y mejor comportamiento dúctil a la rotura

Por otro lado,

algunos aspectos de desempeño de estas fibras tienden a ser insatisfactorios en comparación con las fibras sintéticas,

tales como reducida adherencia con la base cementicia y baja durabilidad en presencia de un medio alcalino y humedad (7)

Existen tratamientos químicos,

de naturaleza acida o alcalina,

de los agregados vegetales para mejorar su compatibilidad con el cemento

También,

tratamientos térmicos del tipo pirolisis

Es conocido que los tratamientos alcalinos provocan alteraciones estructurales en los principales componentes botánicos de los agregados vegetales (extractivos solubles,

Todos ellos son susceptibles de sufrir reacciones de rotura en su estructura química

La magnitud de estas alteraciones depende de la naturaleza del álcali utilizado,

y los tiempos y temperaturas a los que es sometido el sustrato (8)

Los efectos de los tratamientos ácidos sobre las fibras vegetales (9) varían con la naturaleza y concentración del ácido,

En este trabajo,

no se efectúan tratamientos ácidos para modificar la estructura química de los componentes de las cáscaras

en el caso de utilizar compuestos azufrados,

se podría presumir la presencia de lignosulfonatos como subproducto de las reacciones químicas Los tratamientos térmicos de pirolisis conducen a la degradación parcial de las hemicelulosas,

dependiendo de las temperaturas y de los tiempos de reacción (10)

En este trabajo se presentan algunas de las posibilidades del desarrollo de nuevos materiales de construcción en base a cemento y cáscara de maní en relación de 1: 6 v/v

El artículo se compone de 5 partes

Después de la introducción,

se caracterizan los materiales utilizados: el tipo de cemento y composición química de las cáscaras,

así como los tipos de tratamientos empleados y/o aditivaciones formuladas

En la parte experimental,

se describen los métodos y procedimientos empleados para la caracterización óptica de las cáscaras,

compresión simple y determinación de densidad

En la cuarta parte se presentan los resultados obtenidos,

antes de la discusión de los mismos

Finalmente,

Construcc

ISSN: 0465-2746

Materiales compuestos de cáscaras de maní y cemento

Influencia de diferentes tratamientos químicos sobre las propiedades mecánicas

Effect of chemical treatments on the mechanical properties of peanut shell and cement blends

MATERIALES 2

Aglomerante El aglomerante utilizado es cemento Portland con Filler calcáreo CPF 40,

La composición química del cemento de referencia se describe en la Tabla 1

Proporción (% masa) Mínimo-máximo

Fe2O3 + FeO

K2O + Na2O

Agregado: cáscaras de maní Las cáscaras de maní empleadas presentan una composición variada

Éstas llegan desde las plantas de acopio,

selección y procesamiento del grano

Es destacable la presencia de humus o tierra vegetal,

e insectos que son incorporados durante el momento de la cosecha y/o transporte del maní

Del total de la cosecha de maní,

se estima su composición porcentual en la Tabla 5

Tabla 1 / Table 1 Composición química del cemento

…………………………………………………………… Compuesto

Sus características son descriptas según el protocolo de análisis físicos,

químicos y mecánicos del cemento Portland con Filler calcáreo Minetti CPF40 origen Planta CD Sur (Malagueño) Tablas 2,

3 y 4 (13)

En términos generales,

la composición química de un agregado vegetal depende de la variedad,

la región y el clima donde se cultiva (1)

Existen variedades de maní,

lo que influye en la diversidad y cantidad porcentual de algunos de los componentes químicos de la cáscara

El cemento fillerizado es el producto que se obtiene de la molienda de clinker Portland y material calcáreo,

con la adición de pequeñas cantidades de yeso (SO4Ca

2H2O) como regulador del fraguado

El contenido de material

Cabe destacar que,

los compuestos químicos que se mencionan en el análisis están en función de la metodología analítica aplicada,

y de los objetivos de la investigación

Tabla 2 / Table 2 Protocolo de análisis químicos

……………………………………………………………

Análisis químicos

Valor medio

Requisitos IRAM 50 000

Pérdida por calcinación (IRAM 1504)

Residuo insoluble (IRAM 1504)

Trióxido de azufre (SO3) (IRAM 1504)

Óxido de magnesio (MgO) (IRAM 1504)

Tabla 3 / Table 3 Protocolo de ensayos químicos

……………………………………………………………

Ensayos fisicos

Valor medio

Requisitos IRAM 50 000

Retenido tamiz 75µ (IRAM 1621)

Superficie específica Blaine (IRAM 1623)

Expansión en autoclave (IRAM 1620)

Tiempo de fraguado Inicial (IRAM 1619) Final

146 05:02

Tabla 4 / Table 4 Protocolo de ensayos mecánicos

……………………………………………………………

Ensayos mecánicos

Valor medio

Requisitos IRAM 50 000

Resistencia a la compresión 2 días (IRAM 1622) 28 días

MPa MPa

Construcc

ISSN: 0465-2746

Gatani et al

Tabla 5 / Table 5 Composición del maní recolectado

…………………………………………………………… Ojo,

Composición

Porcentajes

Cáscara

esta relación no es constante,

ya que los tratamientos previos realizados en las cáscaras,

particularmente la adición de cal,

modifican el pe del agregado al momento de la dosificación

No obstante,

medidas las cáscaras en estado natural,

la relación cáscaras-cemento es de 0,76 (g/g)

Autores como Woodroof (1) y Yeboah et al

(14) han descrito la composición química de la cáscara de maní

La cáscara está formada aproximadamente por 95% de materia orgánica y 5% de minerales presentes en las cenizas (generalmente Si,

La bibliografía muestra que la composición química de la cáscara de maní está formada principalmente por celulosa,

Contiene además otros polisacáridos,

lípidos,

Los tratamientos fueron realizados según los siguientes criterios: lavado,

recubrimiento con cal viva (óxido de calcio) o aditivación química

Seis diferentes tratamientos de cáscaras de maní fueron ensayadas a fin de conocer el comportamiento mecánico de las mezclas de cemento-cáscaras: cáscara de maní natural,

cáscara de maní lavada con agua pura,

cáscara de maní pretratada con cal viva (hidróxido de calcio),

cáscara de maní aditivada con silicato de sodio,

cáscara de maní aditivada con silicato de sodio + sulfato de aluminio,

y cáscara de maní aditivaza con sulfato de aluminio (Tabla 7)

Tabla 6 / Table 6 Composición química de la cáscara de maní

…………………………………………………………… Contenido

Cantidad %

Humedad

Proteína cruda

Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Extractivos

• Se determina además el peso específico de las cáscaras,

a fin de caracterizar la granulometría de las partículas

En el tipo de agregado utilizado en este trabajo,

las cáscaras de maní empleadas poseen un pe del orden de 120 kg/m3

Preparación de las mezclas • a) Relación aglomerante-agregado • Para la realización de las probetas se utilizó la relación constante 1:6 v/v cemento-cáscaras de maní

Medida en

Condición 1: cáscara de maní natural

Condición 2: cáscara de maní natural lavada con agua

Se sumergió la cáscara de maní en agua pura,

en cantidad necesaria hasta que el agua la cubriera totalmente y se mantuvo por 1/2 hora

Posteriormente se eliminó el agua dejando escurrir el sobrante

Esta operación se repite dos veces más

Se deja secar al exterior,

durante 96 h a temperatura ambiente de 22 ºC

Condición 3: cáscara de maní pretratada con cal

Se humedece la cáscara con agua hasta saturarla

Por cada kg de cáscara se utiliza 1,4 l'de agua

Posteriormente se impregna la cáscara humedecida con 0,75 kg de cal viva molida (OCa)

Se dejó en envase herméticamente cerrado durante 48 h,

para que la cal se apague con la humedad de la cáscara y no del ambiente

Condición 4: incorporación de silicato de sodio al 2,5% P/V en el agua de amasado Condición 5: incorporación de silicato de sodio al 2,5% P/V y sulfato de aluminio al 2,5% P/V en el agua de amasado

Se trabajó con dos sales solubles

Tabla 7 / Table 7 Dosificaciones utilizadas de morteros con cáscaras de maní enteras

…………………………………………??