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Descripci�n del comportamiento de una varilla de pl�stico reciclado de polietileno tereftalato (PET) extruido

 

Description of the behavior of an extruded polyethylene terephthalate (PET) recycled plastic rod

 

Descri��o do comportamento de uma haste de pl�stico reciclado extrudado de tereftalato de polietileno (PET)

 

Anderson Dar�o Mu�oz-Chichande ^I

amu�ozc@ulvr.edu.ec

https://orcid.org/0000-0003-0503-8377

 

Marcos Xavier Chalaco-Valle ^II

mchalacov@ulvr.edu.ec

https://orcid.org/0000-0001-5103-0080

 

Javier Nicol�s Areche-Garc�a ^II

jarecheg@ulvr.edu.ec

https://orcid.org/0000-0002--0985-9482

 

Correspondencia: amu�ozc@ulvr.edu.ec

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

*Recibido: 26 de febrero de 2021 *Aceptado: 20 de marzo de 2021 * Publicado: 08 de abril de 2021

            I.            Estudiante en Egreso de la Facultad de Ingenier�a Industria y Construcci�n en la Carrera de Ingenier�a Civil en la Universidad Laica Vicente Rocafuerte, Guayaquil, Ecuador.

         II.            Estudiante en Egreso de la Facultad de Ingenier�a Industria y Construcci�n en la Carrera de Ingenier�a Civil en la Universidad Laica Vicente Rocafuerte, Guayaquil, Ecuador.

      III.            Ingeniero Civil, Egresado de la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda Coro Venezuela, Magister Sciarum en Gerencia Empresarial, PhD-Doctor en Ciencias para el Desarrollo Estrat�gico, Docente Investigador, Catedr�tico en la Universidad de Guayaquil y la Universidad Laica Vicente Rocafuerte, Guayaquil, Ecuador. �

Resumen

En la presente investigaci�n se desglosa un marco conceptual sobre: el comportamiento mec�nico y propiedades de los materiales, los pol�meros (propiedades y clasificaci�n), la varilla (generalidades y clasificaci�n) y la normativa t�cnica (ecuatoriana e internacional). Todo ello con la finalidad de presentar una propuesta de trabajo que promueve la reutilizaci�n de elementos que han sido catalogados como desechos, el cual generar�a un impacto como� elemento alternativo en la construcci�n. Bien es cierto, que dentro de los principales materiales pl�sticos recuperados se encuentra el polietileno tereftalato PET, que es un pol�mero de alta producci�n con diversas aplicaciones, el cual se utiliz� para describir el comportamiento de una varilla de pl�stico reciclado de polietileno tereftalato (PET) extruido, estudio fundamentado en un paradigma positivista, con enfoque cuantitativo y tipo de investigaci�n de campo en el que se concluye que con los procesos adecuados se cumple con el objetivo, elaborando resistencias tipo boquilla de acero inoxidable y termopares.

Palabras claves: Comportamiento; pol�meros; varilla;� polietileno tereftalato; pl�stico reciclado.

 

Abstract

In this research a conceptual framework is broken down on: the mechanical behavior and properties of materials, polymers (properties and classification), the rod (generalities and classification) and technical regulations (Ecuadorian and international). All this in order to present a work proposal that promotes the reuse of elements that have been classified as waste, which would generate an impact as an alternative element in construction. It is true that among the main plastic materials recovered is polyethylene terephthalate PET, which is a high-production polymer with various applications, which was used to describe the behavior of a recycled plastic rod made of polyethylene terephthalate (PET). extruded, a study based on a positivist paradigm, with a quantitative approach and a type of field research in which it is concluded that the objective is met with the appropriate processes, developing stainless steel nozzle type resistors and thermocouples.

Keywords: Behavior; polymers; rod; polyethylene terephthalate; recycled plastic.

 

 

 

Resumo�����������������������������������������

Nesta pesquisa, um arcabou�o conceitual � dividido em: comportamento mec�nico e propriedades dos materiais, pol�meros (propriedades e classifica��o), a barra (generalidades e classifica��o) e regulamentos t�cnicos (equatorianos e internacionais). Tudo isso com o objetivo de apresentar uma proposta de trabalho que promova o reaproveitamento de elementos que foram classificados como res�duos, o que geraria um impacto como elemento alternativo na constru��o. � verdade que entre os principais materiais pl�sticos recuperados est� o polietileno tereftalato PET, um pol�mero de alta produ��o com diversas aplica��es, que foi utilizado para descrever o comportamento de um bast�o pl�stico reciclado feito de polietileno tereftalato (PET). Extrudado, um estudo baseado em um paradigma positivista, com abordagem quantitativa e um tipo de pesquisa de campo em que se conclui que o objetivo � alcan�ado com os processos adequados, desenvolvendo resist�ncias e termopares do tipo bico de a�o inoxid�vel.

Palavras-chave: Comportamento; pol�meros; bast�o; tereftalato de polietileno; pl�stico reciclado.

 

Introducci�n

En el mundo se estima que aproximadamente que cada a�o se producen 500 mil millones de botellas de pl�stico, donde cada una de ellas tarda en promedio 450 a�os en descomponerse, y el 90% son producidas a partir de combustibles f�siles (Organizaci�n Ecologista Greenpeace, 2021). Alrededor de 8 millones de toneladas de residuos pl�sticos (Dom�nguez, 2015) acaban en los oc�anos llegando a grandes r�os del mundo y sus principales afluentes debido a su mala disposici�n final y no contar con un sistema eficiente para su reutilizaci�n .

En ciertas naciones industrializadas se ha logrado conseguir que un porcentaje superior al 50% de los desechos s�lidos que se reciclan se pueden aprovechar, mientras que en Am�rica Latina y el Caribe es apenas el 14%, seg�n datos del Banco Interamericano de Desarrollo (BID). Las naciones del mundo se propusieron hacia el 2030 reducir considerablemente la generaci�n de desechos (Mor�n, 2021).

En 2019 en Ecuador, se generaron de 528.000 toneladas de residuos pl�sticos (Naranjo, 2020), equivalentes al 11% del total de desechos s�lidos producidos, y donde las botellas desechables de agua representaron un 36%, las cifras van en aumento, en el 2016 eran 0,58 kilogramos diarios. Por su lado, Mor�n (2021), refiere que en el 2017, esta cifra subi� a 0,86 kilogramos y en 2020 debido a la inmensa cantidad de desechos que produce la poblaci�n donde al menos 12.000 toneladas de desperdicios son enterradas, considerado como un modelo insostenible, seg�n los expertos; as� tambi�n, la autora indica que seg�n cifras del Instituto Nacional de Estad�stica y Censos (INEC), el 96% de la basura se entierra y solo se recicla el 4%.

Los desechos generados por botellas de pl�sticos tienen tres destinos: el relleno sanitario (45,7%), las celdas emergentes (28,8%) y los botaderos a cielo abierto (25,6%) (Ministerio del Ambiente del Ecuador, 2010) . Estos espacios por lo general est�n ubicados cerca de los r�os y los expertos temen que estos sean contaminados por los lixiviados o l�quidos contaminantes que genera la basura. El mayor n�mero de botaderos a cielo abierto y de celdas emergentes est�n en la Costa, 66 y 14 respectivamente, mientras que el mayor n�mero de rellenos sanitarios est�n en la Sierra (Mor�n, 2021).

Guayaquil, la segunda ciudad m�s grande de Ecuador, presentan dos situaciones problem�ticas que afectan a su poblaci�n, en primer lugar la falta de vivienda de inter�s social y seguidamente los altos �ndices en contaminaci�n ambiental, motivado a los desechos s�lidos, entre los cuales se destaca el alto porcentaje en pl�sticos de un solo uso, causando incidencias sociales, culturales y medioambientales que afectan a la sociedad y su entorno.

En tal sentido, la primera ciudad del pa�s en generar m�s desechos s�lidos al d�a: es Guayaquil, donde el relleno Las Iguanas recibe 3.395 toneladas diarias. La capital de la naci�n, Quito es la segunda con un porcentaje de entre 2.100 y 2.200 toneladas, cifra que aument� en 600 toneladas durante la pandemia, seguido de la ciudad de Cuenca ocupa el tercer lugar y arroja 521 toneladas diarias al relleno Pichacay (Mor�n, 2021).

Los �ndices de contaminaci�n se incrementan debido a que un alto porcentaje de los pl�sticos que son producidos solo tienen un lapso de uso precario, los cuales son utilizados y desechados casi de manera inmediata por el consumidor, debido a la falta de informaci�n y en muchos casos a una propuesta de inter�s social que permita reducir el uso de los mismo, reciclar y reutilizar en un proyecto innovador.� Por lo que, este trabajo tiene como finalidad recopilar informaci�n existente sobre las fibras de pol�meros y mostrar su utilidad en el sector de la infraestructura, en donde se promueva la reutilizaci�n de elementos que han sido catalogados como desechos, sea vista como una alternativa en la construcci�n de viviendas a bajo costo.

Por otro lado, en relaci�n a las varillas de acero tradicionales, indispensables en la actualidad para construir las viviendas de hormig�n armado corresponde al uso de materia prima virgen la cual se obtiene directamente de la naturaleza. Adicionalmente se le suman los procesos de extracci�n, el refinamiento del mineral de hierro, el carb�n y la piedra caliza para la fabricaci�n del hierro. Esto conlleva a una alta demanda de energ�a el�ctrica, gran consumo de combustibles f�siles y la generaci�n de emisiones al aire, suelo y agua afectando en mayor medida la categor�a de agotamiento de los minerales, con una participaci�n porcentual del 97,7%.

A tales efectos, para la investigaci�n se plantea la interrogante sobre �c�mo se describe el comportamiento de una varilla de pl�stico reciclado de polietileno tereftalato (PET)?, tomando como objetivo general describir el comportamiento de una varilla de pl�stico reciclado de polietileno tereftalato (PET) extruido, por medio de una metodolog�a de paradigma positivista, con enfoque cuantitativo y tipo de investigaci�n de campo, para definir el uso de un material reciclado en la construcci�n y aportar en el cumplimiento de los Objetivos del Desarrollo Sostenible (ODS) concebida en la Agenda 2030 por la Organizaci�n de las Naciones Unidas (ONU) en el a�o 2015, donde Ecuador se suscribi�, espec�ficamente insertando el tema abordado en el objetivo 9 sobre: industria, innovaci�n e infraestructura donde se proyecta construir infraestructuras resilientes, promover la industrializaci�n sostenible y fomentar la innovaci�n.

 

Desarrollo

En las siguientes l�neas, se establece un marco conceptual y te�rico sobre el tema, a saber: comportamiento mec�nico y propiedades; pol�meros: propiedades, clasificaci�n; varilla: generalidades y clasificaci�n; y la normativa t�cnica.

Comportamiento mec�nico y propiedades

Comportamiento mec�nico es la conducta que presentan las propiedades de los materiales al ser sometidas a fuerzas mec�nicas externas que tienden a alterar su capacidad de equilibrio,donde el comportamiento mec�nico de los materiales y su inmediata evoluci�n, se encuentra dentro de la estructura de las propiedades del material. Es necesario para el entendimiento sobre el comportamiento mec�nico de los materiales, conocer las propiedades mec�nicas que presentan los materiales (N��ez et al., 2011).

Las propiedades mec�nicas definen el comportamiento de la estructura interna de la materia ante la acci�n de fuerzas externas. Cuando dos fuerzas opuestas act�an sobre un cuerpo, pueden provocan una modificaci�n interna, alterando la posici�n y distancia entre sus �tomos, que resulta en un cambio de forma de dicho cuerpo. A continuaci�n, se explican todos los t�rminos relacionados con dichas propiedades:

�         Fuerza: es la tracci�n que se aplica sobre un cuerpo, lo que produce un cambio en la posici�n de reposo (deformaci�n) o movimiento del mismo. Estas fuerzas pueden ser axiales (tracci�n y compresi�n) y no axiales (cizallamiento o tangenciales):

�         Fuerza de tracci�n: producida por una carga que estira o alarga un cuerpo, va acompa�ada de una deformaci�n por tracci�n.

�         Fuerza de compresi�n: producida por una carga que comprime o acorta un cuerpo, va acompa�ada de una deformaci�n por compresi�n.

�         Fuerza de cizallamiento o corte: resultado de dos grupos de fuerzas paralelas entre s�, que resisten el desplazamiento o movimiento de una parte de un cuerpo sobre otro, lo que resulta en un corte del cuerpo.

�         Distorsi�n o deformaci�n: se refiere al cambio de la forma original que puede surtir un cuerpo por acci�n de una carga o fuerza ajena al cuerpo. La deformaci�n puede ser:

�         El�stica: es una deformaci�n reversible. El cuerpo recupera su forma original cuando se retira la fuerza ejercida sobre �l.

�         Pl�stica: es una deformaci�n permanente. El cuerpo no recupera su forma original al ser retirada la fuerza.

�         Elasticidad: se refiere a la propiedad mec�nica que hace que los materiales tengan la posibilidad de deformarse por fuerza externas y volver a su estado original sin romperse o fracturarse. Los materiales completamente el�sticos pueden llegar hasta cierta deformaci�n m�xima, que es lo que se conoce como l�mite el�stico.

�         L�mite el�stico: tambi�n conocido como l�mite de elasticidad, es la tensi�n m�xima que puede llegar a soportar un material el�stico sin presentar deformaciones permanentes.

�         M�dulo de elasticidad: conocido como m�dulo de Young, hace referencia a la relaci�n, entre el esfuerzo al que est� sometido el material y su deformaci�n unitaria. Cuando se presenta una relaci�n lineal entre el esfuerzo y la deformaci�n unitaria a esta se le denomina LEY DE HOOKE.

�         Dureza: resistencia de un cuerpo a ser penetrado por otro. En algunos casos puede ser modificada (aleaciones, tratamientos). Oposici�n que ejerce un cuerpo para no rayarse.

�         Tenacidad: es definida como la energ�a por unidad de volumen que absorbe el material hasta la fractura puede evaluarse mediante el m�dulo de tenacidad, considerado como un par�metro auxiliar en selecci�n de materiales.

�         Fatiga: es la rotura por un esfuerzo de magnitud o sentido variable, es una deformaci�n de los materiales sometidos a cargas variable, algo inferiores a la rotura.

�         Fragilidad: cualidad contraria a la tenacidad. Tienen el l�mite de elasticidad y el de rotura muy pr�ximos: carecen de zona pl�stica. Cuando se ejerce una fuerza sobre un material este se fractura.

�         Esfuerzo axial o normal: es la fuerza por unidad de �rea, o la intensidad de las fuerzas distribuidas a trav�s de una secci�n dada.

�         Esfuerzo a tensi�n: se establece que este esfuerzo es ocasionado cuando una estructura est� sometido a dos fuerzas o cargas de sentido opuesto entre s�, ocasionando que la estructura se deforme por alargamiento.

�         Esfuerzo a compresi�n: descrito como un esfuerzo de compresi�n, ocasionado cuando el cuerpo est� bajo la acci�n de dos fuerzas en sentido opuesto, que ocasiona una deformaci�n por aplastamiento sobre la estructura.

�         Esfuerzo a flexi�n: se define que una estructura est� sometida a flexi�n cuando se encuentra bajo fuerzas que provocan que la estructura se doble.

 

Pol�meros: propiedades, clasificaci�n

Un pol�mero, se puede definir como un compuesto org�nico, procedente de origen natural o sint�tico, que posee un alto peso molecular, formado por unidades estructurales repetitivas denominadas: mon�meros. Casta�eda (2020) indica que �los pol�meros son mol�culas de grandes dimensiones, compuestas por eslabones org�nicos denominados mon�meros, unidos mediante enlaces covalentes� (p. 01), aqu� destaca el enlace de los mismos, mencionando que primordialmente est�n compuestos por �tomos de carbono y varios de ellos pueden poseer grupos laterales o radicales conformado con uno o m�s �tomos.

Por su parte, S�nchez (2015), precisa a los pol�meros como mol�culas lineales o de tipo ramificadas, que se forman debido a una repetici�n indefinida de los grupos funcionales simples, destaca sobre todo en su definici�n la clasificaci�n de los mismos, su composici�n y comportamiento qu�mico. Las mol�culas org�nicas como son, las que componen los materiales pl�sticos, se originan mediante la polimerizaci�n, que es un proceso que genera la reacci�n de miles de mon�meros mismos que son parte de una cadena macromolecular extensa.

Los pol�meros se pueden clasificar en tres diferentes tipos de materiales (L�pez, 2005):

�         los elast�meros: sustancias que poseen la elasticidad que caracteriza al caucho y al igual que este se emplean para fabricar gomas, mangueras o neum�ticos.

�         las fibras: materiales capaces de orientarse para formar filamentos largos y delgados como el hilo. Poseen una gran resistencia a lo largo del eje de orientaci�n, tal como ocurre con el algod�n, la lana y la seda. Tienen su principal aplicaci�n en la industria textil.

�         los pl�sticos: son pol�meros que pueden ser moldeados a presi�n y transformados en diversos objetos con formas diferentes, o bien, usados como pinturas o recubrimientos de superficies.

Existe otra clasificaci�n m�s amplia, de acuerdo a S�nchez (2015), a saber:

�         Polietileno de baja densidad (LDPE): es el principal pol�mero comercial de etileno, tambi�n denominado como polietileno ramificado, posee caracter�sticas de ser un material de baja densidad o de alta presi�n.

�         Policloruro de vinilo (PVC): es un producto de s�ntesis que forma parte del amplio grupo de los compuestos vin�licos mencionando que es una sustancia con una gran capacidad reactiva que conforman parte de pol�meros (compuestos), propiedad que es empleada para la fabricaci�n de los pl�sticos.

�         Polipropileno (PP): es el m�s ligero de los pl�sticos importantes, el cual posee una densidad de 0.905, donde su alta cristalinidad le proporciona una mayor resistencia a la atracci�n, rigidez y dureza. El elevado punto de fusi�n permite que las piezas bien moldeadas sean esterilizables y el pol�mero conserva una alta resistencia a la tracci�n a temperaturas elevadas.

�         Polietileno de alta densidad (HDPE) - lineal: el polietileno lineal puede producirse de varias formas, dentro de las cuales se encuentra la polimerizaci�n radical del etileno y la polimerizaci�n del etileno con un catalizador de �xido met�lico soportado. Son altamente cristalinos en un porcentaje superior al 90%, y contienen menos de una cadena lateral por cada 200 �tomos de carbono de la cadena principal.

�         Poliestireno (PS): es un pol�mero de tipo lineal, termopl�stico, considerado uno de los tres grandes termopl�sticos m�s antiguos en ser concebidos, es decir, polietileno, policloruro de vinilo y poliestireno, el cual posee caracter�sticas de bajo coste de producci�n y facilidad para moldear.

�         Politereftalato de etilenglicol, poli(etil�n tereftalato) o polietileno tereftalato (PET): es un pol�mero pl�stico que se obtiene mediante un proceso de polimerizaci�n de �cido tereft�lico y monoetilenglicol, es de tipo lineal, y posee un alto grado de cristalinidad y termopl�stico en su comportamiento, caracter�sticas que lo hacen id�neo para ser transformado mediante procesos de extrusi�n, inyecci�n, inyecci�n-soplado y termoformado.

Debido a las propiedades f�sicas del PET y la capacidad para cumplir diversas especificaciones t�cnicas, este material se ha empleado en el desarrollo y producci�n de fibras textiles y una amplia gama de envases, principalmente en la fabricaci�n de botellas, bandejas, flejes y l�minas.

De acuerdo con Elias y Jurado (2012), el tereftalato de polietileno, polietileno tereftalato, politereftalato de etileno conocido por las siglas en ingles PET, conforma la familia de los poli�steres denominado como un pol�mero, termopl�stico, el cual es producido por la polimerizaci�n del etilenglicol con �cido tereft�lico, mismo que dependiente de la velocidad en que se enfri� luego de ser conformado puede ser considerado como amorfo o parcialmente cristalizado.

Reyes (2018), indica que el PET es un pol�mero pl�stico, el cual se encuentra dentro de la categor�a de los termopl�sticos, los cuales est�n compuestos por cadenas de pol�meros lineales, mismos que tienden a fundirse o ablandarse a un determinado rango de temperatura. Los cuales pueden presentar una estructura totalmente desordenada en sus cadenas y ser denominadas como amorfos o presentar �reas con determinada organizaci�ngeom�trica y ser catalogadas como semicristalinos. El PET establece los tipos de procesos mediante los cuales puede ser sometido tales como: extrusi�n, inyecci�n, inyecci�n y soplado de preforma y termo conformado.

 

Varilla: generalidades y clasificaci�n

Una varilla, la cual tambi�n se conoce como acero de refuerzo o acero corrugado, es una barra com�n de acero al carb�n laminado que com�nmente se utiliza como mecanismo de tensi�n en las estructuras de concreto reforzado y mamposter�a reforzada conservando el concreto en compresi�n (Empresa Aceros Jasso SA, 2015).

Una varilla corrugada es una aleaci�n de acero y otros componentes qu�micos que le dan a esta caracter�sticas especiales, formada por corrugas o resaltos que son necesarios para la adhesi�n del hormig�n, no tienen una capa protectora ante la corrosi�n u oxidaci�n ya que el mismo concreto se encarga de revestirla y darle un tiempo de vida extendido (P�rez y Trujillo, 2016).

Tienen caracter�sticas especiales, tales como: muy buena ductilidad, gran l�mite de fluencia y un alto grado de resistencia s�smica. Se pueden clasificar en:

�         Varilla con resaltes: especialmente fabricada para utilizarse en hormig�n armado, de n�cleo central circular en cuya superficie existen salientes denominados resaltes.

�         Varilla recta: es de secci�n circular, con resaltes transversales que asegura una alta adherencia con el concreto; laminadas en caliente y termo tratadas que garantizan mayor flexibilidad y seguridad que el acero com�n. Puede ser soldable en caso de que la estructura as� la requiera.

�         Varilla termo tratada: es la varilla que ha recibido un proceso de termo tratamiento.

�         Varilla laminada en caliente micro aleada o de baja aleaci�n: esta varilla alcanza las propiedades mec�nicas requeridas en esta norma mediante su composici�n qu�mica en la cual existen elementos de aleaci�n entre los cuales pueden estar cobre, n�quel, cromo, molibdeno, vanadio, niobio, titanio y zirconio en peque�as cantidades. Estas varillas son fabricadas mediante un proceso de laminaci�n en caliente y un enfriamiento al aire no forzado.

 

Normativa t�cnica

Se utilizaron normativas nacionales e internacionales para el desarrollo de la investigaci�n, en las que se encuentran:

�         NTE INEN 2167 (ecuatoriana): varillas de acero corrugadas y lisas de baja aleaci�n

�         para refuerzo de hormig�n.

�         ASTM A706 (Americana): barras deformadas de acero de baja aleaci�n para refuerzo de hormig�n.

�         Norma Ecuatoriana de la Construcci�n NEC: se oficializan los primeros cap�tulos contemplados para la NEC, relacionados con la seguridad estructural de las Edificaciones.

�         NEC-SE-CG. Cargas (no s�smicas): contempla los factores de cargas no s�smicas que deben considerarse para el c�lculo estructural de las edificaciones: cargas permanentes, cargas variables, cargas accidentales y combinaciones de cargas.

Normas extrajeras usadas para la norma NEC-SE-CG de las NECs. Las normas referentes de la NEC-SE-CG son:

�         ASCE 7-10: Cargas m�nimas de dise�o para edificios y otras estructuras (est�ndar ASCE/SEI7-10). Estas normas describen el an�lisis y dise�o s�smico que deber�n poseer las estructuras de un edificio, para que sea capaz de brindar resistencia, rigidez y capacidad de disipaci�n de energ�a ante los movimientos del suelo, para ello debe incluir sistemas que proporciones resistencia a la fuerza lateral y vertical.

�         NSR-10: T�tulo A del Reglamento Colombiano de Construcci�n Sismo Resistente NSR-10. Estas normas describen el dise�o que debe seguir una edificaci�n para ser capaz de resistir las fuerzas que le imponen su uso, temblores de poca a mediana intensidad sin da�o en su estructura, y temblores fuertes con da�os en la estructura sin colapso.

Los cap�tulos de la NEC (Norma Ecuatoriana de la Construcci�n) sobre seguridad estructural de las edificaciones, se tiene:

�         NEC-SE-CG: Cargas (no s�smicas)

�         NEC-SE-DS: Peligro S�smico, dise�o sismo resistente parte 1,2,3,4

�         NEC-SE-RE: Riesgo S�smico, Evaluaci�n, Rehabilitaci�n de Estructuras

�         NEC-SE-GC: Geot�cnia y Cimentaciones

�         NEC-SE-HM: Estructuras de Hormig�n Armado

�         NEC-SE-AC: Estructuras de Acero

�         NEC-SE-VIVIENDA: Viviendas de hasta 2 pisos con luces de hasta 5m - 1,2,3,4

�         NEC-SE-DS. Cargas S�smicas y Dise�o Sismo Resistente: contiene los requerimientos t�cnicos y las metodolog�as que deben ser aplicadas para el dise�o sismo resistente de las edificaciones, estableci�ndose como un conjunto de especificaciones b�sicas y m�nimas, adecuadas para el c�lculo y el dimensionamiento de las estructuras que se encuentran sujetas a los efectos de sismos en alg�n momento de su vida �til.

�         NEC-SE-GM. Geot�cnia y Dise�o de Cimentaciones: contempla criterios b�sicos a utilizarse en los estudios geot�cnicos para edificaciones, bas�ndose en la investigaci�n del subsuelo, la geomorfolog�a del sitio y las caracter�sticas estructurales de la edificaci�n, proveyendo de recomendaciones geot�cnicas de dise�o para cimentaciones futuras, rehabilitaci�n o reforzamiento de estructuras existentes.

�         NEC-SE-HM. Estructuras de Hormig�n Armado: contempla el an�lisis y el dimensionamiento de los elementos estructurales de hormig�n armado para edificaciones, en cumplimiento con las especificaciones t�cnicas de normativa nacional e internacional.

 

Metodolog�a

Para esta investigaci�n se establecen los m�todos inductivo y deductivo, desde la posici�n de D�vila (2006), quien indica al m�todo deductivo como aquel que permite establecer un v�nculo de uni�n entre la teor�a y la observaci�n, acumula conocimientos e informaciones aisladas, permitiendo deducir a partir de la teor�a los fen�menos objeto de observaci�n y en relaci�n al m�todo inductivo, establece sus conclusiones generales bas�ndose en hechos recopilados mediante la observaci�n directa.

Por otro lado, el paradigma investigativo es positivista, con enfoque cuantitativo, dado que requiere de un conjunto de procesos secuenciales y probatorios (Hern�ndez et al., 2014), y dise�o experimental, que se refiere a la manipulaci�n intencional de una acci�n para despu�s analizar sus resultados (Hern�ndez et al., 2014). En este sentido, la investigaci�n se basa en medir el comportamiento (mec�nico) de las varillas PET, tales como: resistencia a la tracci�n, resistencia a la flexi�n y a su vez un ensayo t�rmico, cuyos resultados ser�n expresados en n�meros. El tipo de investigaci�n es de campo, debido a que este trabajo se van a analizar pruebas con las varillas PET en ambiente controlado de laboratorio.

Los instrumentos que se utilizaron son: el laboratorio de pruebas mec�nicas, m�quina de tracci�n, m�quina extrusora de pl�stico y laptop.

Por otro lado. la poblaci�n o universo, se refiere al conjunto de todos los casos que tienen determinadas caracter�sticas que ser�n estudiados y sobre la que se pretende trascender los resultados (Hern�ndez et al., 2014). Aqu� est� conformado por varillas de di�metro de: 1⁄2�, 5/8�, 3⁄4�, 1�. La muestra es, un subconjunto de la poblaci�n, se refiere a un grupo de elementos

con caracter�sticas definidas que forman parte del universo (Hern�ndez et al., 2014), que en este estudio es de tipo no probabil�stica, porque se seleccion� por las caracter�sticas de la investigaci�n y criterio de los investigadores, tomando como referencia para la muestra los di�metros de varillas m�s utilizadas y comerciales. As�, tenemos que la muestra corresponder� a 4 espec�menes por ensayo, es decir, 12 espec�menes para varilla de 1⁄2�, 12 espec�menes para varilla 5/8�, 12 espec�menes para varilla 3⁄4� y 12 espec�menes para varilla 1�. Teniendo un total de la muestra de 48 espec�menes.

 

Resultados y discusi�n

A continuaci�n, se describen los pasos para la fabricaci�n de la m�quina extrusora de pl�stico, cuyos resultados se muestran en las figuras presentadas:

Inicialmente se procedi� a la fabricaci�n del eje extrusor o cilindro de calefacci�n (figura 1), cuya funci�n es alojar el tornillo sinfin o husillo para la m�quina de extrusi�n de PET, por lo general el cilindro de calefacci�n debe construirse en aceros muy resistentes al calor.

 

Figura 1: Fabricaci�n del eje extrusor o cilindro de calefacci�n

Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Se realiz� el maquinado del tornillo extrusor o husillo que va hacer por donde va a pasar el material PET (figura 2), el material utilizado para su fabricaci�n debe ser resistente a tratamientos t�rmicos sin perder sus caracter�sticas aun despu�s de haber sido sometido a altas temperaturas. Posteriormente se procedi� a realizar el maquinado del mu��n que es la parte trasera del husillo, que servir� para unir el motor que a su vez dar� movimiento y plastificar� el material. Se continu� a seccionar y acoplar el cilindro de calefacci�n con el tornillo sin fin o Husillo el cual portara las boquillas de calentamiento (figura 3).

 

Figura 2: Maquinado del tornillo extrusor o husillo��

Fuente: Elaboraci�n propia, (2021)

 

Figura 3: Acoplamiento del cilindro de calefacci�n con el tornillo sin fin o Husillo

Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Despu�s se sigue con el procedimiento de modelaci�n de la tolva de la m�quina extrusora de PET (figura 4), dado que la m�quina cumplir� funciones a nivel de un prototipo, el dise�o de la tolva no requerir� grandes dimensiones. Se definieron las medidas de la tolva en funci�n al di�metro del cilindro de calefacci�n, se seccionaron las partes, para luego moldear las l�minas de acero, soldar las costuras de la tolva y pulir.

Se perforaron las platinas de refuerzo (figura 5) donde se ajusta la tolva hacia el tubo de calentamiento y se puli� todas las partes. Se procedi� a soldar las platinas que van fijadas al tubo de calentamiento y despu�s a la tolva (figura 6). Se lleva a cabo, el centrado y colocaci�n de la tolva hacia el tubo de calentamiento (figura 7), con el debido ajuste de pernos, centrado y posicionamiento de las piezas donde pasara el material PET triturado.

 

 

 

Figura 4: Modelaci�n de la tolva de m�quina extrusora de PET Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).	Figura 5: Perforaci�n de las platinas de refuerzo Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).
Figura 6: Suelda de las platinas que van fijadas al tubo de calentamiento y tolva Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).	Figura 7: Centrado y colocaci�n de la tolva hacia el tubo de calentamiento Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Se lleva a la pr�ctica el maquinado de los diferentes tipos de boquilla de extrusi�n tanto de 1⁄2�, 5/8�, 3⁄4� y 1� (figura 8) que ser�n el medio por donde el PET triturado se calentara hasta conseguir un estado altamente pl�stico, que se har� fluir mediante alta presi�n dentro de la moldura en donde luego se solidificara tomando la forma deseada. Adem�s, se realiz� el dise�o y pulido de la estructura de soporte tanto del eje extrusor, tubo de calentamiento y tolva (figura 9).

 

Figura 8: Maquinado de boquilla de extrusi�n de 1⁄2�, 5/8�, 3⁄4� y 1� Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

Figura 9: Dise�o y pulido de la estructura de soporte del eje extrusor, tubo de calentamiento y tolva Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Tambi�n, se efectu� el maquinado de la brida entre el motor y el reductor de velocidad del eje extrusor (figura 10). Luego se procedi� hacer el montaje del motor y reductor de velocidad que har�n girar el tornillo extrusor (figura 11).

 

Figura 10: Maquinado de la brida entre el motor y el reductor de velocidad del eje extrusor Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

Figura 11: Montaje del motor y reductor de velocidad Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Se ejecut� el soldado de los tubos de refuerzo hacia el eje extrusor y nivelaci�n del eje extrusor con respecto a la tolva (figura 12). Una vez realizado el ensamblaje total del cuerpo de la m�quina extrusora, se procedi� a soldar las patas de la mesa donde se apoyar� la m�quina extrusora y los tubos horizontales del refuerzo de la mesa, realizando el ensamble total de la mesa con su plancha de refuerzo (figura 13).

 

Figura 12: Soldado de los tubos de refuerzo hacia el eje extrusor Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

Figura 13: Ensamble total de la mesa con su plancha de refuerzo Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Se verificaron las medidas entre la base del motor y el reductor de velocidad y la concentricidad entre el reductor de velocidad y el eje extrusor, adem�s se realiza la comprobaci�n entre la altura del motor y la base de soporte (figura 14). Se efectu� el dise�o de los puntos de calentamiento de la maquina extrusora (figura 15), posteriormente se procede a realizar el corte con plasma de la base del motor y de la base del reductor de velocidad y luego se procedi� a soldar la base del motor y el reductor de velocidad.

 

Figura 14: Comprobaci�n entre la altura del motor y la base de soporte Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

Figura 15: Dise�o de los puntos de calentamiento de la m�quina extrusora Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Luego se llev� a efecto, armar el tablero de control de la m�quina extrusora, el cual va a calibrar los sensores de temperatura (figura 16) y se realiz� el montaje de los breakeres del panel de control (figura 17), el cual sirve para evitar cualquier corto el�ctrico al momento de hacer la calibraci�n de los sensores de temperatura.

 

Figura 16: Tablero de control de la m�quina extrusora Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

Figura 17: Montaje de los breakeres del panel de control Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Finalmente, se elaboraron las resistencias tipo boquilla 250W/240V las cuales son de acero inoxidable y se fabrica los termopares tipo K, rosca de 1/4� las cuales sirven para censar las temperaturas en los diferentes puntos de calentamiento (figura 18).

 

Figura 18: Resistencias tipo boquilla 250W/240V

Fuente: Elaboraci�n propia, (2021).

 

Conclusi�n

Uno de los materiales que tiene mayor dificultad al ser reutilizando es el PET, ya que es un material que presenta un proceso de enfriamiento complejo; sin embargo, al accionar sobre este proceso se pueden controlar las propiedades finales de una pieza.

Por lo que, en� esta investigaci�n se detalla la problem�tica existente en cuanto al reciclaje de los residuos en Guayaquil-Ecuador, espec�ficamente en el comportamiento de varillas de pl�stico reciclado de polietileno tereftalato (PET) extruido.

Se elabor� todo un proceso para armar la m�quina extrusora, para posteriormente tomar la descripci�n de todo el procedimiento, el cual cumpli� funciones de un prototipo respecto al dise�o de la tolva que no requiri� grandes dimensiones de acuerdo al di�metro del cilindro de calefacci�n, llevando a tono el centrado y colocaci�n de la tolva hacia el tubo de calentamiento con ajuste de los pernos, posicionando las piezas por donde pas� el material PET triturado, en el que se elaboraron las resistencias tipo boquilla 250W/240V de acero inoxidable y los termopares tipo K, rosca de ��, por lo que todos los pasos cumplen con el objetivo.

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