Presentacion Paneles EPS Esdi 2010

Diseño de un innovador sistema constructivo,basado en placas aligeradas de yeso

laminado adicionadas con residuos defibras secas de agave tequilana y de

embalajes reciclados de plástico EPS

Francisco J. González Madariaga + Alberto Rosa SierraCuerpo Académico 381_Innovación tecnológica para el diseño

Universidad de Guadalajara / México

B&C’10 Break & Creativity Congress

&

17 març 2010martes 16 de marzo de 2010

Introducción

González Madariaga + Rosa SierraUniversidad de Guadalajara

Desde principios del siglo XX se han multiplicado por treinta el flujo de bienes y servicios

Se ha incrementado la demanda de energía quince

veces

Se han aumentado por doce las emisiones de bióxido de carbono

El agujero en la capa de ozono alcanzo una dimensión de 28.3 millones de Km2

La población del mundo llego a más de 6,000,000,000 de personas

Lenntech, Population growth.The Netherlands (2005)

martes 16 de marzo de 2010

El problema


Principales preocupaciones:

• Escasez de recursos

• Crecimiento de la población • Desigual reparto de la riqueza

• Destrucción del medio

• Concentración de residuos


Consumo de plásticos


Empaque 37%

Construcción 21%

Automotríz 8%

Ingeniería 6%

Otros 28%

Consumo de plástico por sectores, 2007

Fuente: AMPE, 2008


Consumo en México


11

29

43

54

Consumo México kg/persona Instituto Nacional de Ecología 2007

1980 1997 2005 2015


Residuos de EPS


Los envases y embalajes fabricados en plástico tienen una vida muy corta

El reciclaje de plásticos se centra en un reducido grupo de materiales

Oportunidad para proponer nuevas

técnicas de reciclaje y tratamiento de plásticos.


Residuos de EPS


Objetivo principalEstudiar una manera particular de reciclaje de residuos de EPS que permite aprovechar las propiedades que aún tiene el plástico celular al momento de ser enviado al flujo de los residuos municipales

Objetivos secundariosDeterminar las proporciones adecuadas de los componentes del (los) nuevo (s) material (es) para ser usados en la fabricación de placas y paneles para la construcción.

Identificar las propiedades y características principales de los elementos constructivos propuestos.


Placas para construcción de yeso laminado


Paredes divisorias

Techos y plafones

Otras aplicaciones de interiores


EPS como material aislante



Etapa de experimentación


Ensayos normalizados a:1. Carga/flexión2. Impacto3. Absorción de agua4. Resistencia al fuego


Resistencia a la flexión



Exposición a la flama



Resistencia al impacto



Conclusiones previas


Es posible y viable la aplicación de residuos molidos de EPS conglomerados con yeso para la fabricación de elementos constructivos

Es viable la propuesta de una nueva materia prima para su aplicación para la obtención de un nuevo tipo de placa constructiva plana, a través del uso de al menos una de las mezclas ensayadas.

Mixture Key Formula Water absorption%

Density (kg/m2)

Flexure strength (N)

Fire reaction (Euroclases)

Impact resistance (ø mm)

49

Gypsum 100+A80+ MG

1,6. 56,1 7,69 234 B, s2, d0 22,29

12,5 mm

Standard Comercial panel

board (STD) 12,5 mm.

54,7 10 273 A2, s1, d0 17,3


Mejora de la resistencia



Diseño y fabricación de maquinaria


Resumen

Se reseñan los avances en el proceso de desarrollo de un sistema constructivo que gira

en torno a una placa plana fabricada con una pasta de yeso y agua, adicionada con fibra

seca de agave y partículas expandidas de plástico, la placa esta recubierta en sus dos

caras con papel. El grupo de investigadores encuentra hoy trabajando en dos áreas: en la evaluación de muestras de las placas y en el diseño del sistema constructivo.

1. Antecedentes del proyecto

1.1. Fibra de agave (tequilana weber)

La fibra seca (FS) empleada aquí procede de una planta local llamada Agave (Fig. 1)

residuo de la industria productora del tequila; algunas partes de la planta una vez

procesadas se convierten en un abundante residuo de escaso o nulo valor (Fig.2), que

sin embargo ofrece un resistente material fibroso.

Fig.1 Fig.2

Se cuenta con un elemento plano para la construcción con una resistencia competitiva,

mayor ligereza y menor conducción del calor. El proyecto, por otro lado también explora

el diseño del sistema lo que ha permitido proponer un sistema constructivo que incluye

diversos elementos que hacen posible la aplicación de la placa en recubrimiento de muros, particiones interiores y techos falsos para la construcción.

1.2. Poliestireno expandido (EPS), hielo seco o corcho blanco

Por otra parte las nuevas placas constructivas de yeso contienen también residuos

molidos y acondicionados de poliestireno expandido (rePS), material plástico (Fig.2)

reconocible por su blancura y ligereza que es abundante en nuestros vertederos.

2. Experimentación (yeso+rEPS)

2.1. Evaluación de mezclas yeso – rEPS. Resultados

Los materiales para la fabricación de muestras son yesos comunes para la construcción.

Se han usado residuos molidos de EPS como cargas de relleno en las mezclas que son cortesía de un reciclador comercial. Las partículas son esferoides que miden entre .003

y .005 m o conjuntos de partículas no separadas en la molienda. Las muestras de

placas de .40x.40 m tienen un espesor de .0125 m que es similar al producto disponible

en el mercado y muestran una cara que tiende a ser tersa y otra ligeramente rugosa.

Fig.3 Fig.4

Los ensayos aplicados buscan evaluar el acercamiento a las Normas de placa de yeso

laminado de 4 mezclas preseleccionadas. Algunos de los resultados conseguidos se resumen:

a).Determinación de la masa por unidad de superficie

Se han mostrado pérdidas de densidad que van hasta el 44,5% favorable a los

materiales que contienen residuos molidos de espuma

b).Ensayo de carga máxima a la flexión

Se evidenció la disminución de los valores de carga máxima a la flexión (Fig.4).

c). Ensayo de resistencia al impacto

Los materiales formulados con rEPS son los más débiles al impacto

d). Absorción de agua por inmersión total

Se comprobó la mayor tendencia de los nuevos materiales a absorber agua comparada

con la absorción de muestras sin plástico (25% o más) y las muestras comerciales

(2,5% o más).

e). Ensayo de reacción al fuego

El ensayo evidenció las conductas positivas de reacción al fuego (Fig.5 ) de los nuevos

materiales lo que es de gran importancia para las aplicaciones de construcción de

espacios interiores.

3. Conclusiones de los ensayos

Los nuevos materiales han sido sometidos a ensayos normalizados para placa estándar;

los resultados obtenidos indican una notable similitud de conductas de uno de los

materiales a las del producto estándar señaladas en la Norma, mientras los otros tres se acercan en mayor o menor medida. Los resultados apuntan hacia las buenas

posibilidades de los materiales para su uso, pero también señalan inconvenientes que

habrán de ser tomadas en cuenta durante su posible utilización.

Una ventaja notable de los materiales con rEPS está en su ligereza, donde una placa con

los nuevos materiales tiene un peso de 5,55 kg/m2 mientras una placa comercial del

mismo espesor tiene su peso entre 9,8 y 10 kg/m2. La pérdida de peso facilita la

producción de las placas y su manejo en obra, lo que permite el ahorro de energía y que

puede traducirse en un beneficio medioambiental lo cual se une al hecho de dar uso a

materiales provenientes de reciclaje.

Por otra parte se han confirmado las buenas características de reacción al fuego de los

materiales propuestos, lo que ofrece una opción válida y atractiva para aplicaciones de

construcción

Esta información alimenta el proceso de desarrollo de un sistema tipo placa para la

construcción fabricado con el nuevo material. En este cartel se muestran algunas

ilustraciones acerca del diseño del sistema constructivo en torno a las placas ensayadas.

4. Estado que guarda la investigación

4.1. Mezclas yeso + rEPS + fibras secas de agave

Los ensayo de laboratorio evidenciaron la necesidad de adicionar las mezclas con

refuerzos para mejorar sus propiedades de resistencia. Por sus características se

seleccionó la fibra de agave (F). Se fabrican nuevas muestras de placas (Fig.7) hechas

con mezclas que contienen yeso + rEPS + (F) que son ensayadas y comparados sus resultados para validar su inclusión como refuerzo

4.2. Diseño y fabricación de maquinaria de molienda de residuos de EPS

La ausencia de recicladores industriales interesados en la molienda de residuos de EPS

ha obligado al equipo de investigadores al diseño, desarrollo y evaluación de maquinaria

para la molienda de esos plásticos.

Fig.7 Fig.8

4.3. Fabricación y ensayo de muestras obtenidas con nuevos materiales. Caracterización

de partículas.

Las partículas obtenidas de la molienda de residuos de EPS son de características

diferentes a los empleados en la primera parte de la investigación (ver punto 3) por lo cual

caracterizar las partículas obtenidas con la maquinaria local es de gran importancia para validar los resultados de laboratorio.

4.4. Fabricación de equipo para la fabricación de muestras

Se requiere de maquinas que hagan posible la fabricación de mezclas que contienen

residuos de fibra de agave. Estos se han diseñado, desarrollado y evaluado por el mismo

equipo de investigadores (Fig.8 y 9).

4.5. Diseño de un nuevo sistema constructivo

Las características de los materiales obtenidos y las necesidades de la construcción

permiten establecer los requerimientos de diseño del nuevo sistema constructivo. Se

muestran algunas propuestas para el diseño del sistema (abajo).

Cuerpo Académico CA 281, Innovación tecnológica para el diseño

Molienda

Placas


Diseño de sistema constructivo







Conclusión


Las cantidades de residuos de plásticos presentes en el flujo de residuos municipales e industriales no dan señales de disminuir y con ello se mantiene la presión para encontrar nuevas técnicas para su aprovechamiento. En esta búsqueda el diseñador industrial puede hacer significativas aportaciones al desarrollo de nuevos productos basados en materiales recuperados y revalorados.

Los materiales objeto de esta investigación se muestran viables para ser aplicados en productos comerciales.

El resultado del trabajo del investigador en diseño industrial debe reflejarse en producto de beneficio social y no solamente en un nuevo conocimiento.


Gracias


Diseño de un innovador sistema constructivo,basado en placas aligeradas de yeso

laminado adicionadas con residuos defibras secas de agave tequilana y de

embalajes reciclados de plástico EPS

Francisco J. González Madariaga + Alberto Rosa SierraCuerpo Académico 381_Innovación tecnológica para el diseño

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17 març 2010martes 16 de marzo de 2010

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