DISEÑO DE UN BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA CON PROPIEDADES AISLANTES PARA CONSTRUIR MUROS EN ZONAS ÁRIDAS

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1 UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y MINAS Maestría en Ingeniería Civil Terminal en Construcción DISEÑO DE UN BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA CON PROPIEDADES AISLANTES PARA CONSTRUIR MUROS EN ZONAS ÁRIDAS TESIS DIRECTORA DE TESIS: DRA. ANA CECILIA BORBÓN ALMADA PRESENTA: ARQ. JULIO CESAR BOJÓRQUEZ ALDRETE

2 CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN OBJETIVO JUSTIFICACIÓN METODOLOGÍA

3 INTRODUCCIÓN Los desarrollos urbanos de las principales ciudades del Estado de Sonora, se han caracterizado por su crecimiento en las últimas décadas, demandando así, el desarrollo en la construcción en serie de vivienda. Los sistemas constructivos aplicados en este tipo de desarrollo, carecen de condiciones óptimas térmicas para la región en que se está proyectando la vivienda, sin tomar en cuenta las características climáticas de la zona donde se emplazan las edificaciones.

4 El estado de Sonora presenta climas de condiciones extremas, considerando que el 48% del territorio es seco, el 46.5% es muy seco, el 4% es templado húmedo y el 1.5% es cálido húmedo. Estos factores traen como consecuencia temperaturas muy elevadas en verano y muy bajas en invierno.

5 OBJETIVO Diseñar un componente constructivo tipo bloque con cavidades huecas, para elementos verticales (muros), utilizando tierra principalmente y cal como agregado, en un sistema de fabricación prensado, para su posterior evaluación mecánica y térmica. Objetivos Específicos. Diseñar un prototipo de bloque hueco, modulado y estandarizado. Diseño de las mezclas para la fabricación. Construir los prototipos de prueba basados en las características físicas que lo requiera el equipo o instrumentación. Evaluar comportamientos térmicos y mecánicos. Determinar los costos de fabricación en el producto terminado por unidad.

6 JUSTIFICACIÓN Proponer nuevas alternativas de construcción que vayan más de acuerdo a las necesidades y condiciones específicas que presenta una región desértica como la del estado de Sonora y otros estados en condiciones de climas cálidos extremosos. En la región se han realizado estudios similares con materiales a base de concreto aplicados en block de concreto hueco, donde se demuestra que el comportamiento térmico es desfavorable, por la resistencia térmica que presenta el concreto, material con el que esta mayormente compuesto el block.

7 METODOLOGÍA 1. Revisión bibliográfica. 2. Análisis de los métodos de fabricación en casos similares. 3. Diseñar en medios digitales (software AutoCAD, SketchUp) las dimensiones y plástica del bloque, para optimizar su eficiencia dimensional. 4. Determinar un listado de materiales para las distintas composiciones de los bloques. 5. Obtención de materiales instrumentos, herramientas y equipo necesario para la elaboración del bloque.

8 6. Realizar mezclas con los diferentes materiales del listado obtenido, con el principal agregado que en este será la tierra del sitio de Hermosillo, Sonora. 7. Solicitar los permisos necesarios para la utilización de las instalaciones de laboratorio y el equipo, para trabajos mecánicos y térmicos. 8. Hacer construible el bloque (considerando pruebas de resistencia a la compresión y de absorción). 9. Realizar las pruebas térmicas al tabique considerando calibración y configuración de los equipos. 10. Análisis comparativo y de costos de resultados de las muestras.

9 CAPÍTULO 2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA INTRODUCCIÓN REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ANÁLISIS DE LA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA CONCLUSIÓN REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

10 INTRODUCCIÓN REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA La siguiente investigación se presenta estudiando artículos y normas, basados principalmente en la fabricación de bloques de tierra comprimidos, añadiendo agregados. Así también se expone el método de análisis que se utilizó en cada caso en comportamientos térmicos y mecánicos.

11 ANÁLISIS DE LA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 01 (Algara, et al. 2012) Articulo. Diseño de bloques de suelo estabilizado para uso urbano en San Luis Potosí. 02 (Arteaga, et al. 2011) Artículo. Bloque de tierra comprimida como material constructivo. 03 (Galíndez, et al. 2001) Artículo. Bloques de tierra comprimida sin adición de cemento (BTC) 04 (NORMA MEXICANA (NMX-C-036-0NNCCE-2004) "INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN - BLOQUES, TABIQUES O LADRILLOS, TABICONES Y ADOQUINES- RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN -MÉTODO DE PRUEBA"). 05 (NORMA MEXICANA (NMX-C-037-ONNCCE-2005) "INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN - BLOQUES, LADRILLOS O TABIQUES Y TABICONES - DETERMINACIÓN DE LA ABSORCIÓN DE AGUA Y ABSORCIÓN INICIAL DE AGUA"). 06 (NORMA MEXICANA (NMX-C-03S-0NNCCE "INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN - DETERMINACIÓN DE LAS DIMENSIONES DE LADRILLOS, TABIQUES, BLOQUES Y TABICONES PARA LA CONSTRUCCIÓN"). 07 (NORMA MEXICANA (NMX-C-460S-0NNCCE "INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN AISLAMIENTO TÉRMICO - VALOR R PARA LAS ENVOLVENTES DE VIVIENDA POR ZONA TÉRMICA PARA LA REPUBLICA MEXICANA-ESPECIFICACIONES Y VERIFICACIÓN ).

12 01 Diseño de bloques de suelo estabilizado para uso urbano en San Luis Potosí. La metodología consiste en realizar una comparativa en la capacidad de carga de los adobes y bloques elaborados con diferentes componentes en sus mezclas utilizando principalmente tierra del sitio, (San Luis Potosí, México). En este experimento se obtienen tres muestras de mezclas, dando como resultados los siguientes datos. El bloque de suelo estabilizado y compactado ofrece además de la capacidad de carga, características termo-físicas para lograr el confort humano, dentro de los espacios habitables.

13 CONCLUSIÓN REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA En este apartado se encuentra que el uso de la tierra cruda como material constructivo es poco utilizado, desaprovechando el bajo costo de obtención de la materia prima principal, y las propiedades térmicas y acústicas que tienen como un elemento formal sólido. Con el uso de nuevas tecnologías, se puede obtener valores significativos con mayores rendimientos, para la utilización en la construcción. Se encuentra que el uso prensas mecánicas, para comprimir la mezcla de tierra, lo hace más eficiente y estable aumentando los valores de resistencia y absorción de agua en comparación con los bloques de adobe.

14 CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN SISTEMA CONSTRUCTIVO PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS

15 MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN Se definen como todos los elementos o cuerpos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma, de tal manera que cumplan con los requisitos mínimos para tal fin. SISTEMA CONSTRUCTIVO Son el conjunto de elementos, materiales, técnicas, herramientas, procedimientos y equipos que combinados racionalmente y enmarcados en un método, generan un tipo de edificación en particular.

16 TECNOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN CON TIERRA Algunos de estos sistemas constructivos han sido objeto de mejoras, y otros se han dejado de utilizar, debido a la vulnerabilidad que tiene el material tierra con respecto a esfuerzos a tracción. ADOBE BAHAREQUE TAPIA PISADA BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA

17 BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA El bloque de tierra comprimida es un producto similar en su materia prima al adobe pero diferente en su proceso de fabricación, lo que también le confiere unas propiedades distintas. El escaso grado de humedad de la mezcla utilizada (en comparación con el barro usado para los adobes) hace que el proceso de curado se realice bajo cubierto. Por otro lado, los bloques tienen una consistencia inicial que permite un cierto grado de apilamiento, evitando la necesidad de grandes superficies de secado. Al igual que para el adobe, las tierras utilizadas para la fabricación de los bloques pueden ser muy variadas y sus características pueden mejorarse con la adición de estabilizantes. El cemento y la cal son los dos materiales utilizados mayoritariamente en la actualidad para la estabilización de bloques de tierra. Como generalidad se puede decir que el primero es más adecuado para suelos con mayor cantidad de arenas y el segundo es apropiado para los suelos con un elevado contenido de arcillas.

18 ELABORACIÓN DE LA MEZCLA Proceso de zarandeo para romper los terrones que pueda haber.

19 Preparación de la mezcla para fabricar los bloques.

20 Preparación de la mezcla para fabricar los bloques.

21 Mezcla de los componentes y humedecer con agua.

22 Prensa de la tierra con la bloquera.

23 Bloques realizados.

24 PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS La temperatura es un factor externo de enorme importancia, ya que afecta a prácticamente todas las características de los materiales. Densidad Conductividad y resistividad Conductancia y resistencia Valor R Calor específico Calor específico volumétrico Capacidad térmica Características térmicas básicas, materiales de construcción Equipos e instrumentos de medición.

25 CAPÍTULO 4 MÉTODOS Y MATERIALES DISEÑO DEL LADRILLO, FORMA Y DIMENSIONES SELECCIÓN DE MATERIALES ÁREA LA EXPERIMENTACIÓN DISEÑO DE LAS COMPOSICIONES (FORMULAS) DE LOS BLOQUES DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS PROPIEDADES TÉRMICAS

26 ÍNDICE CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Introducción 1.2 Objetivo Objetivos Específicos. 1.3 Justificación 1.4 Metodología CAPITULO 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1 Introducción Revisión Bibliográfica 2.2 Revisión Bibliográfica 2.3 Análisis de la Revisión Bibliográfica. 2.4 Conclusión Revisión Bibliográfica CAPITULO 3. MARCO TEÓRICO 3.1. Material de Construcción Propiedades de los materiales Clasificación de los materiales La tierra como un material de construcción. 3.2 Sistema Constructivo Tecnología de construcción con tierra Adobe Bahareque Tapia Pisada Bloque de tierra comprimida Componentes para elaboración de la mezcla Elaboración de la mezcla

27 ÍNDICE 3.3 Propiedades térmicas de los materiales constructivos Densidad Conductividad y resistividad Conductancia y resistencia Valor R Calor específico Calor específico volumétrico Capacidad térmica Características térmicas básicas, materiales de construcción Equipos e instrumentos de medición CAPITULO 4. MÉTODOS Y MATERIALES 4.1 Diseño del ladrillo, forma y dimensiones 4.2 Selección de materiales área la experimentación 4.3 Diseño de las composiciones (formulas) de los bloques 4.4 Determinación de las Propiedades mecánicas 4.5 Propiedades Térmicas. CAPITULO 5.- RESULTADOS Y CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

28 CRONOGRAMA