UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVILCATEDRA:

Metodología de la InvestigaciónCATEDRATICO:

Ing. Hugo Miguel MiguelALUMNO:

Chocano Lara, José Carlos

SECCION: B1 TURNO: TardeHUANCAYO - PERU

UPLA – METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

Facultad de Ingeniería – Carrera Profesional De Ingeniería Civil

UPLA – METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

““UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES”UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES”

Facultad de IngenieríaFacultad de Ingeniería

Carrera Profesional de Ingeniería CivilCarrera Profesional de Ingeniería Civil

PROYECTO DE TESIS:

“CONCRETO ECOLÓGICO ELABORADO A BASE DE DESPERDICIO INDUSTRIAL”

Curso: Metodología de la Investigación

Alumno : Chocano Lara, José

Docente: Ing. M.Sc. Hugo Miguel Miguel

Ciclo: V

Turno: TARDE

Huancayo, Octubre del 2010

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1. Título: CONCRETO ECOLOGICO ELABORADO A BASE DE DESPERDICIO INDUSTRIAL

2. Problema de Investigación

2.1.Planteamiento del Problema

Con el tiempo el concreto se llego a desarrollar y junto a el los avances no tardaron. Surgieron concretos modificados por aditivos que mejoraban sus características permitiéndole al hombre escoger un tipo de concreto diferente de acuerdo a sus necesidades y así como el concreto la sociedad se fue abriendo camino hacia la era de la tecnología y la industria que actualmente no parece no tener límites.Es precisamente en este ámbito donde encontré el motivo de esta investigación con tantas cosas que desarrollarle y los tantos problemas que solucionarle al hombre se descuido el control de los recursos.

2.2.Formulación del Problema:

-Problema general

¿De qué manera reutilizar el desperdicio industrial para elaborar un concreto ecológico?

3. Objetivos

-Objetivo general

Lograr el progreso y la protección al medio ambiente por medio de un concreto ecológico a base de desperdicios industriales con características óptimas para la construcción.

- Objetivos específicos

- Utilizar los desperdicios industriales en la elaboración de concretos.- Lograr conjuntar la calidad de vida y la preservación de esta por medio de la elaboración de un concreto ecológico.

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4. Justificación

Mejorar la calidad de vida que se emplean en toda las estructuras ya sean metálicas.Como vemos en el Valle del Mantaro, en el Perú y el mundo, cada día nuestro planeta va perdiendo espacios suficientes para depositar tanto los residuos domésticos como industriales a corto plazo.

5. Referencia Teórica

-Antecedentes Templos, palacios, museos son el resultado delo esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad .El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia cementosa para unir bloques y lozas de piedra al erigir sus asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían mortero de gran fuerza, capaz de resistir la fuerza del agua, dulce o salada. Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años nos conducen a principio del siglo XIX, cuando Inglaterra fue patentada como una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua producía una pasta que de nuevo se calcinaba, se molía y se batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo del cemento de nuestro tiempo.Con el tiempo el concreto se llego a desarrollar como lo conocemos actualmente y los avances sobre el no tardaron. Surgieron concretos modificados que mejoraban sus características permitiéndole al hombre escoger un tipo de concreto diferente para cada necesidad y asi como el concreto la sociedad se fue abriendo camino hacia la era de la tecnología y la industria desarrollada que actualmente no parece tener limites.

Es precisamente en este ámbito donde encontramos el motivo de esta investigación; con tantas cosas que solucionar y problemas que desarrollar se descuido el control de los recursos. Es decir como sociedad ambiciosa que siempre esta en búsqueda de mejorar y facilitar la vida, nos hemos ocupado por crear que por preservar lo existente.Parecen ser dos temas ajenos el de la historia del concreto y el de la historia de la humanidad, pero no lo es para el ingeniero que esta en busca de combinar ambas en una fusión ecologista que no solo intente mejorar la calidad de vida también preservarla. Fue en esa complicada búsqueda que nos topamos con una posible solución que lograra conjuntar la voluntad del progreso y la protección al medio ambiente por medio del desarrollo de un concreto modificado con características optimas para la construcción ,y que además en su composición se ven incluidos desperdicios industriales ,que en otras condiciones solo significan el aumento de volumen de basura, lo cual actualmente significa un problema grave que acarrea complicaciones a corto, mediano y largo plazo.

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Toda actividad humana provoca un gran deterioro del entorno e incluso de la salud. La construcción de obras de ingeniería no es ajena a esta situación, siendo una de las actividades que no solo altera y deteriora el ambiente sino, es responsable de gran parte de la contaminación ambiental y del consumo de recursos naturales y energéticos del planeta.

El uso de materiales contaminantes en edificios, como formaldehído, amianto, plomo, CFCs, disolventes tóxicos o PVC(policloruro de vinilo) aumenta esta responsabilidad de la construcción. También la demolición de edificios está involucrada en este deterioro, ya que genera enormes cantidades de residuos, muchos de ellos peligrosos y de alto riesgo para la sociedad.

-Construcción del Marco Teórico (Teoría y/o modelo).

CONCRETO

El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales.

El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la cantidad de agua utilizada.

Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos inertes y rellenando los huecos de loa áridos, confieren al concreto sus características:

De resistencias mecánicas. De contracción

De fisurabilidad.

COMPONENTES: El concreto está constituido por una mezcla, en proporciones definidas de:

Cemento.

Agua.

Áridos.

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Los áridos lo forman arenas, gravas generalmente no mayores de 5 cm; el cemento es de fragua-do lento, generalmente Portland. El agua debe estar limpia y exenta de limos y sales. En el concreto, la grava y la arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.

CUALIDADES DEL CONCRETO FRESCO:

CONSISTENCIA: La facilidad con que un concreto fresco se deforma nos da idea de su consistencia. Los factores más importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, la granulometría y la forma y tamaño de sus áridos.

DOCILIDAD: La docilidad puede considerarse como la aptitud de un concreto para ser empleado en una obra determinada; para que un concreto tenga docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada, así, cada obra tiene un concepto de docilidad, según sus medidas y características.

DENSIDAD: Es un factor muy importante a tener en cuenta para la uniformidad del concreto pues el peso varía según la granulometría, y humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el asentamiento.

El polipropileno es un termoplástico semicristalino, que se produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador estereo específico. El polipropileno tiene múltiples aplicaciones, por lo que es considerado como uno de los productos termoplásticos de mayor desarrollo en el futuro. Es un producto inerte, totalmente reciclable, su incineración no tiene ningún efecto contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental. Esta es una característica atractiva frente a materiales alternativos.

Hoy en día el polipropileno es uno de los termoplásticos más vendidos en el mundo, con una demanda anual estimada de 40 millones de toneladas. Sus incrementos anuales de consumo han sido próximos al 10% durante las últimas décadas, confirmando su grado de aceptación en los mercados.

La buena acogida que ha tenido ha estado directamente relacionada con su versatilidad, sus buenas propiedades físicas y la competitividad económica de sus procesos de producción. Varios puntos fuertes lo confirman como material idóneo para muchas aplicaciones:

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Baja densidad Alta dureza y resistente a la abrasión Alta rigidez Buena resistencia al calor Excelente resistencia química Excelente versatilidad

Por la excelente relación entre sus prestaciones y su precio, el polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general (ABS y PVC).

Las principales compañías petroleras del mundo producen polipropileno, bien sea por participación directa, o por medio de filiales. En el transcurso de los últimos años el volumen de negocio del polipropileno ha ido creciendo de manera significativa, tanto en el mundo como dentro del grupo.

Estructura del polipropileno

Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo.

El polipropileno fabricado de manera industrial es un polímero lineal, cuya espina dorsal es una cadena de hidrocarburos saturados. Cada dos átomos de carbono de esta cadena principal, se encuentra ramificado un grupo metilo (CH3). Esto permite distinguir tres formas isómeras del polipropileno:

Isotáctica

Sindiotáctica

Atáctica

Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo-CH3 con respecto a la estructura espacial de la cadena del polímero.

Las formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran regularidad, tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial ordenada, semicristalina, que confiere al material unas propiedades físicas excepcionales. La forma atáctica, en cambio, no tiene ningún tipo de cristalinidad. Los procesos industriales más

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empleados están dirigidos hacia la fabricación de polipropileno isotáctico que es el que ha despertado mayor interés comercial.

Mecanismo de reacción

La polimerización del propileno es una reacción de adición que emplea catalizadores de coordinación. Estos son compuestos de metales de transición que, por medio de enlaces metal-carbono, permiten la inserción de unidades de monómero. Uno de los primeros sistemas desarrollados fue del tipo TiCl4/A1,R3. Aunque a partir de éste los sistemas catalíticos han evolucionado de manera significativa y sus rendimientos han aumentado de manera impresionante, el principio de funcionamiento de todos ellos es muy similar.

Los mecanismos de reacción del sistema catalítico son los que explican la estructura lineal de la molécula de polipropileno. Aunque todavía se debaten algunos detalles, la mayoría de investigadores admite que el inicio de la reacción viene dado por la activación del sistema catalítico según un modelo descrito detalladamente por Cossee y Arlman. Una vez creados los sitios activos, las cadenas de polímero crecen en etapas sucesivas sobre el catalizador, al formarse un complejo de coordinación entre la molécula de propileno monómero y una casilla de coordinación vacante. La reacción suele terminarse por transferencia, gracias a la acción de agentes como el hidrógeno. El empleo de estos agentes es bastante útil para controlar la longitud promedio de las cadenas de polímero formadas y, por ende, su peso molecular, su viscosidad en fundido, etc.

La reacción es altamente regio-selectiva, lo que significa que las cadenas de monómero se incorporan en la cadena principal formando configuraciones bien definidas (isotácticas, sindiotácticas o tácticas). La introducción de compuestos donadores de electrones suele crear grupos estéticamente voluminosos alrededor de los centros activos del catalizador, por lo que la formación de una de las configuraciones suele estar favorecida (generalmente la isotáctica).

Si durante la polimerización sólo se introduce propileno monómero, obtendremos un homopolímero. Si se introduce junto, al propileno un segundo

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monómero (o comonómero), se obtiene un copolímero. El comonómero más ampliamente utilizado es el etileno. Se distinguen dos tipos de copolímeros: Los copolímeros al azar (en donde monómero y comonómero se hacen reaccionar simultáneamente) y los copolímeros bloque, o heterogéneos (donde monómero y comonómero se introducen en dos etapas sucesivas).

En la actualidad se está viviendo una revolución en el mundo del polipropileno con el desarrollo industrial de una nueva generación de catalizadores: los metalocenos. Se trata de una nueva familia de compuestos organometálicos que controlan con mayor precisión la regularidad de la estructura del polímero formado y su distribución de pesos moleculares. Los productos así obtenidos tendrán propiedades diferenciadas que podrán complementar la gama actual.

Poliestireno

El poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es transparente, rígido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto, resistente y opaco, el poliestireno expandido, muy ligero, y el poliestireno extrusionado, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión formado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección. Las formas expandida y extruida se emplean principalmente como aislantes térmicos en construcción.

La primera producción industrial de poliestireno cristal fue realizada por BASF, en Alemania, en 1930. El PS expandido y el PS choque fueron inventados en las décadas siguientes. Desde entonces los procesos de producción han sido mejorados sustancialmente y el poliestireno ha dado lugar a una industria sólidamente establecida. Con una demanda mundial de unos 13 millones de toneladas al año (dato de 2000), el poliestireno es hoy el cuarto plástico más consumido, por detrás del polietileno, el polipropileno y el PVC.

Fragmento de poliestireno expandido.

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El producto de la polimerización del estireno puro se denomina poliestireno cristal o poliestireno de uso general (GPPS, siglas en inglés). Es un sólido transparente, duro y frágil. Es vítreo por debajo de 100 °C. Por encima de esta temperatura es fácilmente procesable y puede dársele múltiples formas.

Para mejorar la resistencia mecánica del material, se puede añadir en la polimerización hasta un 14% de caucho (casi siempre polibutadieno). El producto resultante se llama poliestireno de alto impacto (HIPS, High Impact Polystyrene, siglas en inglés). Es más fuerte, no quebradizo y capaz de soportar impactos más violentos sin romperse. Su inconveniente principal es su opacidad, si bien algunos fabricantes venden grados especiales de poliestireno choque translúcido.2

Otro miembro de esta familia es el poliestireno expandido (EPS, siglas en inglés). Consiste en 95% de poliestireno y 5% de un gas que forma burbujas que reducen la densidad del material. Su aplicación principal es como aislante en construcción y para el embalaje de productos frágiles.

A partir de poliestireno cristal fundido se puede obtener, mediante inyección de gas, una espuma rígida denominada poliestireno extruido (XPS). Sus propiedades son similares a las del EPS, con el cual compite en las aplicaciones de aislamiento.3 Pero a diferencia del EPS, el poliestireno extruido presenta burbujas cerradas, por lo que puede mojarse sin perder sus propiedades aislantes, motivo por el cual ha posibilitado la aparición de las cubiertas invertidas.

En las últimas décadas se ha desarrollado un nuevo polímero que recibe el nombre de poliestireno sindiotáctico. Se caracteriza por que los grupos fenilo de la cadena polimérica están unidos alternativamente a ambos lados de la misma, mientras que el poliestireno "normal" o poliestireno atáctico no conserva ningún orden con respecto al lado de la cadena donde están unidos los grupos fenilos. El "nuevo" poliestireno es cristalino y se funde a 270 °C, pero es mucho más costoso. Sólo se utiliza en aplicaciones especiales de alto valor añadido.

Estructura del poliestireno cristal

Peso molecular

Las unidades repetitivas de estireno conforman el polímero.

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El peso molecular promedio del poliestireno comercial varía entre 100.000 y 400.000 g mol-1. Cuanto menor es el peso molecular, mayor es la fluidez y por tanto la facilidad de uso del material, pero menor es su resistencia mecánica.

Para conseguir un poliestireno a la vez fluido y resistente se puede acudir a distribuciones bimodales de pesos moleculares, un activo campo de investigación en el poliestireno.

-Marco Conceptual

Está constituido por los conceptos básicos más usuales en la investigación, los mismos deben ser definidos para conocer la esencia y las relaciones internas del fenómeno.

6. Hipótesis

6.1.Formulación de Hipótesis

¿Cómo elaborar un concreto ecológico con desperdicios industriales?

-Hipótesis general

-Hipótesis específicas

6.2. Operacionalización de las variables

Implica desglosar o subdividir las variables en indicadores y éstos en índices, por medio de un proceso de deducción lógica. Esto posibilitará la verificación de la formulación de los objetivos, las hipótesis y la construcción de instrumentos de recolección de información.

7. Diseño Metodológico

7.1.Tipo y Nivel de investigación

Definir con claridad si la investigación es básica o aplicada y si el estudio es de carácter exploratorio, descriptivo o explicativo. Es decir, reflejar la manera de cómo se enfocará la investigación en cuanto al propósito, amplitud y profundidad.

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7.2.Método y Diseño de investigación

Aquí se debe diseñar el cómo se va a realizar el estudio (plan o estrategia). Qué parámetros o instrumentos se van a utilizar, qué se evaluará de toda la información; se apoyará en datos estadísticos, en entrevistas o qué hará para alcanzar los objetivos.

7.3. Población y Muestra

La población es el conjunto de unidades o elementos a estudiar (personas, plantas, animales, empresas, etc.), claramente definido y descrito. Mientras la muestra, es el subconjunto que se extrae de la población, tomando en cuenta ciertos criterios y la representatividad.

7.4. Técnicas de investigación

a. Recolección de la información

Se detalla los tipos de instrumentos a utilizar y las técnicas que garanticen el registro de datos observables y pasibles de comprobación, tomando en cuenta los objetivos e hipótesis de estudio. Describe que o a quiénes se aplicará, con qué propósito, cómo se desarrollará, etc.

b. Experimentación (solo si corresponde)

Se caracteriza por la utilización, manipulación y tratamiento de la realidad, así también, se describe los mecanismos de control de los factores o elementos experimentales.

c. Procesamiento y análisis de datos

Se propone el cómo se procederá el ordenamiento, clasificación, codificación y/o tabulación de los datos obtenidos. Señalar qué tipo de análisis se aplicará, qué escalas de medición se utilizará y el tipo de análisis estadístico.

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