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i
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y
MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“UTILIZACIÓN DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA RESIDUAL DE LA EMPRESA FRANZ VIEGENER F.V.-ÁREA
ANDINA S.A. PARA LA ELABORACIÓN DE LADRILLOS
ARTESANALES”
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
AUTORES:
MAYRA PAOLA CACHAGO ALQUINGA
CARLA DANIELA CAGUANO CEVALLOS
TUTOR:
ING. VIERA ARROBA LUISA PAULINA MSc.
QUITO- 20 DE JULIO
2016
ii
DEDICATORIA
El presente tema de investigación lo dedico a Dios, por ser mi fortaleza y refugio
en los momentos más difíciles de mi vida.
A mis padres, EDUARDO y CONSUELO, quienes me han brindado su apoyo
incondicional, sus buenos valores y consejos siendo el motivo para lograr mis
objetivos, enseñándome a ser constante y no rendirme ante los obstáculos que se
me han presentado en el transcurso del camino.
A mi hermano HENRY, aunque no se encuentre físicamente con nosotros pero sé
que desde el cielo siempre me cuida y me guía, a mi hermana GABRIELA por
brindarme su apoyo y comprensión cuando más lo he necesitado.
A mi esposo DIEGO por sus sabias palabras y confianza absoluta y sobre todo por
darme el regalo más grandioso que es nuestro hijo MATÍAS quien es el pilar
fundamental y el motivo para ser mejor persona cada día.
Mayra Paola Cachago Alquinga
iii
DEDICATORIA
Dedico esta investigación a Dios y a la Virgen de Guadalupe quien me ha permitido
llegar hasta donde estoy dándome sabiduría, entendimiento, salud, cuidándome y
brindándome fortaleza para enfrente lo que el futuro me tiene preparado.
A mis padres BEATRIZ y FERNANDO quienes me dieron la vida y el apoyo
incondicional para cumplir todas mis metas enseñándome a ser una persona
responsable, honrada y siempre luchar por lo que uno desea alcanzar.
A mis hermanas (FERNANDA Y GABRIELA) por crecer junto a mí brindándome
todos los días su cariño y ensenándome que jamás debo rendirme frente a ninguna
adversidad.
A mis sobrinas (KARLA, MIKA y BRIANA) quienes con su amor dulzuras y
travesuras dieron alegría a mi vida.
A mi compañera de tesis gracias por su amistad y por ser parte de esta carrera
profesional.
Carla Daniela Caguano Cevallos
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, padre celestial quien me ha llenado de bendiciones y me ha dado
las fuerzas necesarias para seguir adelante cuando siento desfallecer en el camino.
A la honorable Universidad Central del Ecuador y a la Facultad Ciencias Físicas y
Matemáticas por brindarme la oportunidad de formarme profesionalmente.
Mi más sincero agradecimiento a la Ing. Paulina Viera., MSc., quien fue nuestra
tutora y durante la realización de esta investigación, brindándonos su apoyo
absoluto, sugerencias, conocimientos y facilidades para cumplir con nuestro
objetivo.
A la empresa Franz Viegner fv, al brindarnos la oportunidad de realizar esta
investigación, contribuyendo con la información y material necesario para su
desarrollo.
A mi compañera de tesis Carla Daniela por su amistad sincera y apoyo.
Mayra Paola Cachago Alquinga
v
AGRADECIMIENTO
Agradezco a la Universidad Central del Ecuador y a la Facultad Ciencias Físicas y
Matemáticas por darme la oportunidad de estudiar y formarme como profesional.
A mis profesores que durante toda mi carrera profesional me ofrecieron sus
conocimientos, enseñándome a ser una buena profesional.
A mi tutor Ing. Paulina Viera por sus conocimientos, su orientación, su paciencia,
motivación, esfuerzo y dedicación que han sido parte importante para culminar esta
investigación.
A mi compañera de tesis Mayra Paola por su amistad sincera y apoyo.
Gracias
Caguano Cevallos Carla Daniela
vi
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Nosotras, CACHAGO ALQUINGA MAYRA PAOLA y CAGUANO CEVALLOS
CARLA DANIELA en calidad de autoras del trabajo de investigación:
UTILIZACIÓN DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
RESIDUAL DE LA EMPRESA FRANZ VIEGENER F.V.-AREA ANDINA S.A.
PARA LA ELABORACION DE LADRILLOS ARTESANALES, autorizamos a la
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR hacer uso de todos los contenidos
que nos pertenecen o parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente
académicos o de investigación.
Los derechos que como autoras nos corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido
en los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y
su Reglamento.
Quito, 18 de julio del 2016.
Mayra Paola Cachago Alquinga Carla Daniela Caguano Cevallos
C.I: 1721598116 C.I: 1715960074
Teléfono: 0984726012 Teléfono: 0991727795
Email: [email protected] Email: [email protected]
vii
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR
Por la presente dejo constancia que he leído la propuesta del trabajo de titulación,
presentada por las señoritas MAYRA PAOLA CACHAGO ALQUINGA y CARLA
DANIELA CAGUANO CEVALLOS cuyo tema es: UTILIZACIÓN DE LODOS
DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA
EMPRESA FRANZ VIEGENER F.V.-AREA ANDINA S.A. PARA LA
ELABORACION DE LADRILLOS ARTESANALES y en tal virtud acepto
asesorar a los estudiantes en calidad de Tutor durante la etapa del proyecto de
investigación e informe final, hasta su presentación y evaluación.
Dado en la ciudad de Quito a los 18 días del mes de Julio del 2016.
Ing. Viera Arroba Luisa Paulina. MS.c
CC. N° 160028764-1
Teléfono: 0996128117
Email: [email protected]
viii
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓ POR PARTE DEL
TUTOR
ix
NOTAS
x
xi
CONTENIDO
DEDICATORIA .................................................................................................... ii
DEDICATORIA ................................................................................................... iii
AGRADECIMIENTO .......................................................................................... iv
AGRADECIMIENTO ........................................................................................... v
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL .................................. vi
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ..................................................................... vii
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓ POR PARTE DEL
TUTOR ............................................................................................................... viii
NOTAS ................................................................................................................... ix
CONTENIDO ........................................................................................................ xi
LISTA DE CUADROS ....................................................................................... xvi
LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................... xvii
LISTA DE FOTOGRAFÍAS ........................................................................... xviii
LISTA DE ANEXOS ........................................................................................... xx
RESUMEN. .......................................................................................................... xxi
ABSTRACT ....................................................................................................... xxii
CAPÍTULO I .......................................................................................................... 1
1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 1
1.1. ANTECEDENTES ..................................................................................... 1
xii
1.2. OBJETIVOS ............................................................................................... 3
1.2.1. Objetivo General ................................................................................ 3
1.2.2. Objetivos Específicos ......................................................................... 3
1.3. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................... 3
1.4. HIPÓTESIS ............................................................................................... 4
CAPÍTULO II ........................................................................................................ 5
2. MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 5
2.1. MARCO CONCEPTUAL ........................................................................... 5
2.1.1. Agua Residual. ................................................................................... 5
2.1.2. Planta de tratamiento .......................................................................... 5
2.1.3. Tipos de tratamiento ........................................................................... 5
2.1.4. Lodo residual generado en una planta de tratamiento. ....................... 7
2.1.5. Lodos de aguas residuales industriales .............................................. 7
2.1.6. Clasificación de los lodos .................................................................. 7
2.2. Ladrillo ...................................................................................................... 8
2.2.1. Materia Prima y fabricación. .............................................................. 9
2.2.2. Clasificación del ladrillo. ................................................................... 9
2.2.3. Ladrillo artesanal .............................................................................. 11
2.3. Mortero .................................................................................................... 12
2.3.1. Tipos y usos de los morteros ............................................................ 12
2.4. Propiedades mecánicas que deben cumplir los ladrillos ........................ 14
2.5. Propiedades mecánicas que deben cumplir la mampostería simple no
reforzada. ........................................................................................................... 15
2.6. Mampostería simple (No reforzada) ....................................................... 16
2.7. Muros portantes de mampostería no reforzada ...................................... 16
2.8. Valores mínimos para la resistencia de las unidades de mampostería f’cu
17
xiii
2.9. Tipos de fallas producidos en Muretes de Mampostería. ....................... 17
2.10. Mecanismos de falla ................................................................................ 19
2.10.1. Mecanismo de falla ocasionada por Compresión axial. ................... 19
2.10.2. Mecanismo de falla y distribución de esfuerzos ocasionada por
Tensión Diagonal. ........................................................................................... 20
2.11. NORMATIVA ........................................................................................... 23
CAPÍTULO III ..................................................................................................... 25
3. METODOLOGÍA ......................................................................................... 25
3.1. Planta de tratamiento de agua residual Franz Viegener F.V.-Área Andina
.S.A. 25
3.1.1. Localización. .................................................................................... 25
3.1.2. Descripción de los procesos de tratamiento a aguas residuales de F.V.
26
3.2. Análisis Químico y mineralógico de los lodos efluentes de la planta de
tratamiento de F.V. ............................................................................................. 29
3.3. Procedimiento para la elaboración de los ladrillos artesanales con lodo
residual. .............................................................................................................. 31
3.3.1. Determinación de las propiedades físicas del lodo residual y del suelo
natural. 31
3.3.2. Dosificación de la Mezcla de ladrillos con porcentaje de lodo residual.
35
3.3.3. Elaboración de ladrillos artesanales con lodo residual. ................... 38
Paso N° 1: Obtención de lodos residuales y materia prima ............................ 38
Paso Nª 2 Mezclado y Amasado. .................................................................... 38
Paso N º 3 Moldeado ...................................................................................... 40
Paso N º 4 Secado ........................................................................................... 43
Paso Nº 5 Carga, quema y enfriamiento del horno ......................................... 44
Transportes del material.................................................................................. 44
3.4. Construcción de muretes con ladrillo artesanal y mortero. ................... 45
xiv
3.5. Determinación de las propiedades mecánicas de los ladrillos con lodo
residual y ladrillo artesanal tradicional. ........................................................... 45
3.5.1. Determinación del mortero de pega. ................................................ 46
3.5.2. Determinación de la resistencia a la Compresión en unidades
individuales de ladrillo.................................................................................... 49
3.5.3. Determinación de la Adherencia en ladrillos. .................................. 51
3.5.4. Determinación de la Absorción de agua. ......................................... 53
3.5.5. Determinación de la Resistencia a la Flexión (Módulo de Ruptura)
54
3.5.6. Determinación de la Resistencia a la Compresión en muretes. ....... 55
3.5.7. Determinación de la Resistencia al corte en muretes. ...................... 56
3.6. Fallas producidas por los ensayos realizados. ....................................... 57
3.6.1. Fallas en el Ensayo de cubos de mortero. ........................................ 57
3.6.2. Fallas en el Ensayo de Resistencia a la compresión ........................ 58
3.6.3. Fallas en el Ensayo de flexión. ......................................................... 60
3.6.4. Fallas en Ensayo de Compresión Axial en Murete. ......................... 61
3.6.5. Fallas en Ensayo de Corte o Tensión diagonal ................................ 62
CAPITULO IV ..................................................................................................... 64
4. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ......................... 64
4.1. Ensayo de resistencia a la compresión a cubos de mortero. .................. 64
4.2. Ensayo de Compresión. ........................................................................... 65
4.3. Ensayo de Adherencia ............................................................................. 66
4.4. Ensayo de Absorción de Agua ................................................................. 67
4.5. Ensayo de Resistencia a la Flexión. ........................................................ 68
4.6. Ensayo de Compresión en Muretes. ........................................................ 69
4.7. Ensayo de Tensión Diagonal en Muretes. ............................................... 70
4.8. Cálculo teórico de la resistencia a corte de la mampostería (fvm) ........ 71
xv
4.8.1. Esfuerzo a corte para espécimen de ladrillo artesanal con 50% de lodo
residual: 71
4.8.2. Esfuerzo a corte para espécimen de ladrillo artesanal tradicional. .. 72
4.9. Cuadro comparativo entre del ladrillo elaborado al 50 % de lodo residual
y el ladrillo artesanal tradicional para distinguir sus ventajas y desventajas. . 73
4.10. Análisis Económico. ................................................................................ 74
CAPITULO V ....................................................................................................... 75
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ........................................ 75
5.1. Conclusiones. .......................................................................................... 75
5.2. Recomendaciones. ................................................................................... 77
6. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................... 79
7. ANEXOS ........................................................................................................ 81
Anexo 1.Planta de tratamiento de agua residual de la empresa F.V y recolección
del lodo residual ................................................................................................. 81
Anexo 2.Determinación de las propiedades físicas del lodo residual y suelo
natural del sitio; Método manual- visual (SUCS). ............................................. 82
Anexo 3.Procedimiento para la elaboración de los ladrillos artesanales con lodo
residual. .............................................................................................................. 83
Anexo 4.Recubrimiento del polietileno en los muretes y colocación en la maquina
universal de 100 ton. .......................................................................................... 86
Anexo 5.Fichas de resultados de los ensayos realizados con ladrillos con lodo
residual y ladrillos tradicionales ....................................................................... 87
Anexo 6.Informe proporcionado por el laboratorio de ensayo de materiales y
modelo de la universidad Central del Ecuador. ............................................... 100
Anexo 7. Análisis Económico. .......................................................................... 102
xvi
LISTA DE CUADROS
Cuadro 1. Tratamiento típico para aguas residuales ............................................... 6
Cuadro 2. Clasificación, designación y usos de los ladrillos de barro cocido. ..... 10
Cuadro 3. Usos de los morteros de cemento. ........................................................ 13
Cuadro 4. Resistencia a la Compresión en Mpa. .................................................. 14
Cuadro 5. Adherencia en Mpa. ............................................................................. 15
Cuadro 6. Absorción de agua en % ....................................................................... 15
Cuadro 7. Resistencia mínima de las unidades para muros de mampostería. ....... 17
Cuadro 8. Análisis Químico .................................................................................. 29
Cuadro 9. Análisis Mineralógico. ......................................................................... 30
Cuadro 10. Porcentaje de material para la elaboración de ladrillos. ..................... 36
Cuadro 11. Dosificación para 1000 ladrillos con dimensiones de 35x15x9.5cm. 36
Cuadro 12. Dosificación para 100 ladrillos con dimensiones de 35.0*15.0*9.5cm
................................................................................................................................ 36
Cuadro 13. Dosificaciones de ladrillos con lodo residual con dimensiones
(35*15*9.5cm) ....................................................................................................... 37
Cuadro 14. Dosificación para ladrillos con lodo Residual. ................................... 37
Cuadro 15. Tipos de mortero, dosificación y resistencia mínima a la compresión a
los 28 días. .............................................................................................................. 46
Cuadro 16. Resistencia a Corte puro fvmo. .......................................................... 71
Cuadro 17. Comparación de la resistencia a corte fum vs valor límite del cuadro
N°16. ...................................................................................................................... 72
Cuadro 18. Cuadro comparativo .......................................................................... 73
Cuadro 19. Resumen de Rubros ............................................................................ 74
xvii
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Caras y Aristas del ladrillo. .................................................................... 9
Gráfico 2. Tipos de falla producidos en muretes de mampostería ........................ 18
Gráfico 3. Distribución de esfuerzos en un elemento sujeto a compresión diagonal
................................................................................................................................ 21
Gráfico 4. Distribución de Esfuerzos en un elemento sujeto a fuerzas cortantes. 22
xviii
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
Fotografías 1. Ubicación de la empresa F.V. ......................................................... 26
Fotografías 2. Tanques de Decantación. ................................................................ 27
Fotografías 3. Mezcla de Coagulante con agua residual ........................................ 27
Fotografías 4. Agua Clarificada ............................................................................. 28
Fotografías 5. Tanque de Recolección. .................................................................. 28
Fotografías 6. Descarga de agua al Río San Pedro ................................................ 28
Fotografías 7. Lodo del Filtro-Prensa. ................................................................... 29
Fotografías 8. Recolección de lodo. ....................................................................... 29
Fotografías 9.Determinación del color del lodo residual. ...................................... 32
Fotografías 10. Determinación del color del suelo natural del sitio ...................... 32
Fotografías 11. Resultado de la granulometría del lodo residual. ......................... 33
Fotografías 12. Resultado de la granulometría del suelo natural. ......................... 33
Fotografías 13. Reacción al sacudimiento. ............................................................ 34
Fotografías 14. Recolección de lodo residual. ....................................................... 38
Fotografías 15. Pesaje del material. ....................................................................... 39
Fotografías 16. Distribución y mezcla del material con herramienta manual........ 39
Fotografías 17. Pasta homogénea. .......................................................................... 40
Fotografías 18. Preparación de la superficie plana. ............................................... 40
Fotografías 19. Colación del aserrín. ..................................................................... 41
Fotografías 20. Colocación de la mezcla en el molde. ........................................... 41
Fotografías 21. Alisado de la superficie del ladrillo. ............................................. 42
Fotografías 22. Obtención del ladrillo y colocación de la ceniza del horno. ......... 42
Fotografías 23. Secado y raspado de los bordes del ladrillo. ................................. 43
Fotografías 24. Apilado de ladrillo crudo. ............................................................. 43
Fotografías 25. Colocación de ladrillos dentro del horno. ..................................... 44
Fotografías 26. Transporte del material. ................................................................ 44
Fotografías 27. Curado del murete. ........................................................................ 45
Fotografías 28. Pesaje del material. ....................................................................... 47
Fotografías 29. Mezcla del material. ...................................................................... 47
Fotografías 30. Orden de apisonado. ..................................................................... 48
xix
Fotografías 31. Colocación de cubos de mortero en agua. .................................... 48
Fotografías 32. Colocación de la muestra en la Maquina Universal...................... 49
Fotografías 33. Toma de dimensiones. .................................................................. 50
Fotografías 34. Colocación de la muestra en la maquina universal. ...................... 50
Fotografías 35. Forma de pegar los ladrillos para el ensayo de adherencia. ......... 52
Fotografías 36. Colocación de la muestra en la máquina....................................... 52
Fotografías 37. Muestras sumergidas. .................................................................... 53
Fotografías 38. Peso de la muestra. ........................................................................ 54
Fotografías 39. Colocación de la muestra en la máquina....................................... 55
Fotografías 40. Colocación de la muestra en la máquina....................................... 56
Fotografías 41. Colocación de la muestra en la máquina....................................... 57
Fotografías 42. Falla vertical.................................................................................. 58
Fotografías 43. Falla Frágil. ................................................................................... 58
Fotografías 44. Falla Frágil. ................................................................................... 59
Fotografías 45. Falla Frágil. ................................................................................... 59
Fotografías 46. Falla Frágil. ................................................................................... 60
Fotografías 47. Falla vertical.................................................................................. 60
Fotografías 48. Falla diagonal a 45 grados. ........................................................... 61
Fotografías 49. Falla Vertical por aplastamiento. .................................................. 61
Fotografías 50. Falla Horizontal por aplastamiento. .............................................. 62
Fotografías 51. Falla por adherencia ...................................................................... 62
Fotografías 52. Falla por adherencia. ..................................................................... 63
Fotografías 53. Falla Combinada. .......................................................................... 63
xx
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1.Planta de tratamiento de agua residual de la empresa F.V y recolección del
lodo residual. .......................................................................................................... 81
Anexo 2.Determinación de las propiedades físicas del lodo residual y suelo natural
del sitio; Método manual- visual (SUCS). ............................................................. 82
Anexo 3.Procedimiento para la elaboración de los ladrillos artesanales con lodo
residual. .................................................................................................................. 83
Anexo 4.Recubrimiento del polietileno en los muretes y colocación en la maquina
universal de 100 ton. .............................................................................................. 86
Anexo 5.Fichas de resultados de los ensayos realizados con ladrillos con lodo
residual y ladrillos tradicionales............................................................................. 87
Anexo 6.Informe proporcionado por el laboratorio de ensayo de materiales y
modelo de la universidad Central del Ecuador. ................................................... 100
Anexo 7. Análisis Económico. ............................................................................ 102
xxi
RESUMEN.
UTILIZACIÓN DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
RESIDUAL DE LA EMPRESA FRANZ VIEGENER F.V.-ÁREA ANDINA S.A.
PARA LA ELABORACION DE LADRILLOS ARTESANALES.
Autores: Cachago Alquinga Mayra Paola
Caguano Cevallos Carla Daniela
Tutor: Ing. Viera Arroba Luisa Paulina. MS.c
En la presente investigación, se estudia la posibilidad de utilizar el lodo residual que
genera la planta de tratamiento de agua de la empresa Franz Viegener F.V como
material para la elaboración de ladrillos; donde se da a conocer la caracterización
del ladrillo artesanal convencional utilizado en las construcciones y el ladrillo
artesanal elaborado con diferentes porcentajes de lodo residual (25%, 50%, 100%).
Al final se concluye, con el análisis de las características mecánicas obtenidas de
los ensayos de compresión, adherencia, absorción de agua, flexión en los ladrillos
y tensión diagonal en muretes. Todos los ensayos realizados en esta investigación,
se basaron en las especificaciones de la normativa Coguanor. Así como un análisis
las ventajas y desventajas del uso de lodo residual, como material de construcción,
en función de la disminución del uso de materias primas vírgenes para la
elaboración de ladrillo y la extensión de la vida útil de las escombreras.
PALABRAS CLAVES: / LODO RESIDUAL / LADRILLO ARTESANAL /
ABSORCIÓN DE AGUA / ADHERENCIA EN LADRILLOS / MURETES /
TENSIÓN DIAGONAL /
xxii
ABSTRACT
USE OF MUD ON THE RESIDUAL WATER TREATMENT PLANT OF THE
COMPAÑY FRANZ VIEGENER F.V.- ÁREA ANDINA S.A. FOR THE
PRODUCTION OF HANDCRAFTED BRICKS.
Authors: Cachago Alquinga Mayra Paola.
Caguano Cevallos Carla Daniela.
Tutor: Ing. Viera Arroba Luisa Paulina. MS.c.
In the present investigation, the possibility to use the residual mud, generated by the
water treatment plant of the company Franz Viegener F.V., as a material for the
production of bricks is studied; where it is shown the characterization of the
handcrafted conventional brick used in constructions, with different percentages of
residual mud the (25%, 50%, 100%).
At the end it is concluded with the analysis of the mechanical properties obtained
from tests of compression, adherence, water absorption, bending of the bricks and
diagonal tension in walls. All the test performend in this investigation were based
on the specifications of the Coguanor regulations. As well as an analysis of the
advantages and disadvantages of the use of residual mud, as a constrution material,
depending on the decrease of use of virgin raw materials for the manufacturing of
brick and the extension of the useful life of the dumps.
KEY WORDS: / RESIDUAL MUD / HANDCRAFTED BRICK / WATER
ABSORPTION / ADHERENCE OF BRICKS / WALLS / DIAGONAL TENSION
I hereby certify that the above is a true translation of the original document
presented to me in Spanish
Laura Chávez Jiménez
I.D. 170498301-2
Oficial Translator
Italian Passport N° 219019H
Registro ATIEC
1
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN
Actualmente la actividad industrial es generadora de diferentes tipos de
contaminación los mismos que afectan a los recursos aire, agua y suelo. Los
mecanismos iniciales de descontaminación son la prevención y reducción en la
fuente, como consecuencia de los tratamientos descontaminantes de las aguas
residuales se producen lodos que en algunos casos tienen elementos tóxicos, para
esto, la empresa Franz Viegener genera lodos que contienen arcilla, caolín y sílice
en menores cantidades, ya que para elaboración de los productos que realizan
utilizan el tipo de materiales antes mencionados.
La disposición final de lodos provenientes de las plantas de tratamiento de las
industrias, es un problema que lleva como consecuencia la contaminación del
medio ambiente, por ende el presente trabajo propone la utilización de lodos que
desecha la empresa para la elaboración de materiales de construcción como bloques
y ladrillos, constituyendo una opción de reutilización reduciendo el impacto
ambiental provocado por los residuos de las plantas de tratamiento y extendiendo
la vida útil de las escombreras.
1.1.ANTECEDENTES
La empresa FRANZ VIEGENER S.A.- ÁREA ANDINA dio su aporte en el
Ecuador en el año de 1977, esta empresa se dedica a la producción de porcelana
sanitaria, hasta la presente fecha sigue brindando al Ecuador su productos sanitarios
y grifería, para el desarrollo de su actividad económica produce alrededor de 50.000
piezas en colado crudo mensuales, de las cuales 41.000 piezas son entregadas a
bodega para su respectiva distribución y venta, la diferencia entre el colado crudo
y las piezas entregadas son el resultado de piezas sanitarias que no cumplen con el
control de calidad establecidos en la norma.
2
Como resultado de la fabricación de sus productos la empresa FRANZ
VIEGENER S.A.- ÁREA ANDINA, genera alrededor de 1200 kg diarios de lodos
residuales, los mismos que son extraídos del filtro prensa de la planta de tratamiento
de agua en proceso.
Los residuos antes mencionados se constituyen en un pasivo ambiental que en la
actualidad su disposición final tienen lugar en las escombreras calificadas del
Distrito Metropolitano de Quito (Troje y Tumbaco).
Una de las alternativas para contrarrestar esta problemática es reutilizar un
porcentaje de lodos residuales en la elaboración de ladrillos artesanales aportando
como nuevos materiales de construcción, aumentando la vida útil de las
escombreras y disminuyendo el costo de materia prima.
Para el desarrollo de esta investigación se ha revisado algunos proyectos elaborados
en la Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, la Universidad de Cuenca y
la Universidad Distrital Francisco José de Caldas (Bogotá, Colombia),
encontrándose las siguientes aspectos relacionadas con el proyecto a investigar es
así que se ha escogido la información más relevante como guía de los cuales se
realiza una breve descripción de ellos:
Tesis “Aprovechamiento de lodos deshidratados generados en plantas de
tratamiento de agua potable y residual como agregado para materiales de
construcción.”; Andrea Melissa Bermeo Barreto; Edgar Paúl Idrovo Heredia, Año
2014 (U. Cuenca).
Su objetivo es contribuir en el aprovechamiento de los lodos generados por los
procesos de purificación de agua potable y residual, empleándolos como agregados
para materiales de construcción como son ladrillos, morteros y hormigones, con el
fin de mitigar impactos ambientales.
Tesis “Uso de los lodos, producto del tratamiento de aguas residuales, para la
fabricación de ladrillos”; Orellana León Xavier Oswaldo, Año 2015 (UCSG).
Su objetivo evaluar la viabilidad técnica de emplear lodos de plantas de tratamiento
de aguas residuales instaladas en la ciudad, en la elaboración de ladrillos cerámicos,
para que se pueda dar otro uso a este residuo, que se puedan minimizar los impactos
3
ambientales que pudiera producir la disposición final de estos lodos, y al mismo
tiempo que contribuya a la elaboración de un producto necesario para la
construcción.
1.2.OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo General
Utilizar los lodos provenientes de la planta de tratamiento de agua, generados en la
empresa Franz Viegener F.V.- Área Andina S.A., para la elaboración de ladrillos
artesanales.
1.2.2. Objetivos Específicos
- Determinar las características físicas de los lodos provenientes de la planta
de tratamiento de aguas residuales de los procesos industriales de la
empresa Franz Viegener.
- Determinar la cantidad óptima de lodo para la fabricación de ladrillos
artesanales, y verificar sus propiedades mecánicas
- Realizar ensayos de resistencia a la compresión de ladrillos fabricados con
lodos provenientes de planta de tratamiento la empresa F.V. y ladrillos
artesanales tradicionales.
- Comprobar la adherencia que existe entre el mortero de pega y los ladrillos
con lodo residual.
- Determinar la resistencia cortante de un muro estándar, realizado con los
ladrillos provenientes de los lodos.
- Evaluar y distinguir las diferencias entre el ladrillo artesanal producido con
material convencional y el ladrillo producido con lodo, para ver sus ventajas
y desventajas.
- Realizar una comparación de costos en la construcción de mampostería
entre el ladrillo utilizando lodos y ladrillos tradicionales.
1.3.JUSTIFICACIÓN
La Empresa Franz Viegener F.V fabrica y comercializa productos sanitarios,
(inodoros, lavabos y grifería), el proceso de fabricación requiere del uso de agua la
misma que debe ser tratada antes ser descargada. El proceso de depuración de estas
4
aguas genera lodos, los mismos que son trasladados a las escombreras municipales
disminuyendo la vida útil de las mismas y constituyéndose en un pasivo ambiental.
Este trabajo pretende usar dichos lodos residuales para la fabricación de material de
construcción con el fin contribuir al mejoramiento de la calidad ambiental del
distrito ya que no solo se atacaría el problema de la falta de lugares de disposición
de desechos sino también se contribuye a la búsqueda de soluciones , técnicas y
viables al déficit de vivienda de la población, así como minimizar el impacto
ambiental negativo de la minería de suelos, es decir, se eliminaría la utilización de
material virgen, en la elaboración de ladrillos.
1.4.HIPÓTESIS
Los lodos provenientes de la planta de tratamiento de agua generados en la empresa
F.V, pueden ser utilizados para la elaboración de ladrillos artesanales, para la
construcción de mampostería que cumpla estándares de calidad establecidos en el
mercado nacional.
5
CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1.MARCO CONCEPTUAL
2.1.1. Agua Residual.
Se las conoce también como aguas servidas y son el resultado del uso del agua en
las actividades domésticas e industriales. El incremento de las actividades
productivas y el crecimiento de la población hacen que se generen grandes
volúmenes de aguas residuales de origen industrial y doméstico, las cuales
contienen una diversidad de contaminantes; por lo que antes de evacuarse al medio
deben procesarse en la Planta de Tratamiento de agua residual (PTAR) para su
reutilización y/o disposición final. (TREJOS, 2012)
2.1.2. Planta de tratamiento
Una planta de tratamiento es una estructura artificial que proporciona el desarrollo
controlado de un proceso natural, su principal objetivo es reducir a niveles
convenientes el contenido de materia orgánica y de sustancias varias de carácter
físico-químico y biológico, disminuyendo la contaminación de aguas residuales
antes de su descarga al medio natural favoreciendo la recuperación y conservación
de la calidad del agua de las fuentes receptoras.
2.1.3. Tipos de tratamiento
Para el tratamiento de aguas residuales, se debe ejecutar algunas fases, que por
medio de procesos físicos, químicos y biológicos, purifican su composición. El
objetivo principal del tratamiento de aguas residuales es minimizar la
contaminación, en la tesis de grado (BERMEO & HEREDIA, 2014), manifiestan
los tipos de tratamientos más comunes que se utilizan para el tratamiento de aguas
residuales, a continuación se describen en el cuadro 1.
6
Cuadro 1. Tratamiento típico para aguas residuales
TIPOS DE TRATAMIENTO PROCESO
Recolección de aguas residuales Sistema convencional por gravedad.
Sistema de gravedad para afluente. de
tanque séptico.
Sistema por bombeo para afluente. para
tanque séptico.
Sistema por vacío.
Utilización de sistemas alternativos.
Pretratamiento Tamiz grueso.
Tamiz fino.
Remoción de arena.
Remoción de grasas y aceites.
Tratamiento Primario Tanques séptico
Tanques Imhoff
Tanque séptico con reactor de película
bacterial adherida.
Tratamiento secundario Lodos activados.
Filtro percolador y biotorres
Biodiscos.
Filtros de arena de flujo intermitente.
Filtro de grava con recirculación.
Filtro de turba.
Lagunas.
Humedales artificiales.
Tratamiento Acuático
Tratamiento Terciario Tratamiento en el suelo.
Filtración rápida.
Humedales artificiales.
Desinfección de aguas residuales.
Remoción de solidos residuales con
filtración por membrana.
Sistemas de tratamiento con reutilización.
Fuente: (BERMEO & HEREDIA, 2014)
A continuación se explicará tratamientos señalados en la cuadro 1.
Tratamiento preliminar: Es destinado a la eliminación de residuos
fácilmente separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación.
Tratamiento primario: Comprende procesos de sedimentación y tamizado.
7
Tratamiento secundario: Comprende procesos biológicos aerobios y
anaerobios físicos- químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la
DBO.
Tratamiento terciario: Está dirigido a la reducción final de la DBO, metales
pesados y contaminantes químicos específicos y la eliminación de
patógenos y parásitos.
2.1.4. Lodo residual generado en una planta de tratamiento.
El lodo residual es aquel residuo sólido, semisólido o líquido que se genera por el
tratamiento de las aguas residuales. La composición del lodo depende de las
características de agua residual afluente y del proceso de tratamiento utilizado en la
planta que lo genera.
2.1.5. Lodos de aguas residuales industriales
Son residuos semisólidos que proceden de la depuración de las aguas residuales de
las industrias tales como: alimenticia, papeleras, de metales, elaboración de
productos sanitarios, productos químicos entre otras que algunas de ellas poseen
una cantidad de sustancias tóxicas.
2.1.6. Clasificación de los lodos
La generación de lodos industriales en los procesos de producción es común, sobre
todo en los siguientes tipos de industrias: textil, química y farmacéutica, producción
del papel, curtido del cuero, etc.
Estos tipos de lodos pueden ser clasificados en función de la toxicidad y la prioridad
de manejo, teniendo los siguientes tipos de lodos industriales:
Lodos orgánicos con bajas concentraciones de contaminantes tóxicos,
fácilmente biodegradable, prioridad I.
Lodos orgánicos e inorgánicos con bajas concentraciones de contaminantes
tóxicos, los orgánicos no fácilmente biodegradables, prioridad II.
Lodos orgánicos e inorgánicos conteniendo contaminantes tóxicos,
prioridad III.
8
Las opciones de manejo de acuerdo a los tipos de lodos se han establecido en
función de su prioridad:
Prioridad I: Reutilización como fertilizante dependiendo de la composición,
prevención dependiendo del proceso de generación, relleno sanitario o
incineración.
Prioridad II: Reuso y revalorización dependiendo de la composición,
compostaje, incineración o relleno.
Prioridad III: Prevención dependiendo de los procesos de generación del
lodo o disposición en mono rellenos o celdas de seguridad.
Según (GARCÍA, 2009), el lodo residual también puede clasificarse según su uso
en tres categorías.
Lodos Aprovechables, Son lodos provenientes de un proceso de tratamiento
que puede ser reutilizados directa o indirectamente en reciclaje, compostaje
y generación de energía. La mayoría de lodos provenientes de los procesos
de tratamiento aerobios y anaerobios de la planta de tratamiento de las
aguas residuales, pueden ser utilizados como abonos, acondicionadores,
restauradores de suelos y como material de construcción.
Lodos no aprovechable, Son lodos que no tienen características aceptables
para algún aprovechamiento, por ejemplo tienen muy poco o nula carga
orgánica y pueden ser desechados junto con los residuos sólidos de origen
domésticos, rellenos municipales. En esta categoría se encuentran retenidos
por rejillas gruesas y finas de las plantas de tratamiento.
Lodos Peligrosos, Son aquellos que contiene sustancias que pueden causar
daño a la salud humana y al medio ambienten que deben ser dispuestos en
sitios especiales con las medias adecuadas de seguridad.
2.2.Ladrillo
El ladrillo es una pieza de arcilla moldeada y cocida, en forma de paralelepípedo o
prisma regular que se emplea en albañilería, de acuerdo con la norma (NTE-INEN-
293, 1978). Deben tener caras planas, aristas rectas y ángulos exteriores a escuadra.
El ladrillo en su geometría consta de caras y aristas como se indica en el Gráfico 9.
9
Las diferentes caras del ladrillo reciben los siguientes nombres:
Tabla, la cara mayor
Canto, la cara intermedia.
Testa, la cara menor.
Las aristas de los ladrillos reciben los siguientes nombres:
Soga, la arista mayor
Tizón, la arista media
Grueso, la arista menor
Gráfico 1. Caras y Aristas del ladrillo.
2.2.1. Materia Prima y fabricación.
La norma (NTE-INEN-293, 1978), establece en sus condiciones generales que la
materia prima debe ser arcilla o tierra arcillosa, permitiendo adicionar otros
materiales para mejorar la plasticidad y consistencia, garantizando un adecuado
secado, evitando grietas y deformaciones en el acabado se debe evitar cualquier tipo
de mancha. No deben contener material que pueda causar eflorescencia de carácter
destructivo o manchas permanentes en el acabado.
Los ladrillos se fabrican por el procedimiento de cocción al rojo vivo, a una
temperatura de 800 °C como mínimo se debe obtener un producto de color rojizo,
homogéneo, resistencia uniforme y al ser golpeado debe emitir un sonido metálico.
2.2.2. Clasificación del ladrillo.
Según la norma (COGUANOR_41_022, 1982) “Ladrillo de barro cocido
especificaciones”, clasifica al ladrillo de la siguiente manera:
10
Ladrillos hechos a máquina, Son ladrillos producidos mediante procesos
industriales con maquinaria que amasa, moldea y prensa la pasta de arcilla
Ladrillos hechos a mano, Son ladrillos producidos por medios artesanales
amasados y moldeados a mano con maquinaria elemental que no prensa la
pasta de arcilla
Ladrillos macizos, Son ladrillos hechos a máquina o a mano y compactos
en toda su masa sin ninguna perforación.
Ladrillos perforados, Son ladrillos hechos a máquina perpendiculares a las
caras que soportan la carga y cuya área neta( área bruta menos el área de los
agujeros) en esas caras sea mayor al 75% del área bruta (producto del largo
con el ancho)
Ladrillos tubulares, Son ladrillos hechos a máquina perpendiculares a las
caras que soportan la carga y cuya área neta (área bruta menos el área de los
agujeros) en esas caras este entre 60 y 75% del área bruta (producto del largo
con el ancho).
La norma establece la clasificación de acuerdo a su uso, en tipos, grados y clases
según se indica en el cuadro 2.
Cuadro 2. Clasificación, designación y usos de los ladrillos de barro cocido.
Tipos Grados Clases Usos Recomendados
Tipo MA, ladrillos
hecho a mano
1 Clase M, o
macizo
Paredes con carga elevada,
expuestas en sus dos caras
2 Clase M, o
macizo
Paredes con carga moderada,
expuestas en una cara.
3 Clases M, o
macizo
Paredes con carga baja,
expuestas en una cara.
Fuente: (COGUANOR_41_022, 1982)
11
Paredes con carga elevada: paredes con carga elevada significa la carga
distribuida sobre la pared con valores comprendidos entre más de 2.4
Mpa y 3.6 Mpa.
Paredes con carga moderada: paredes con carga moderada significa la
carga distribuida sobre la pared con valores comprendidos entre más de
1.35 Mpa y 2.4 Mpa
Paredes con carga baja: paredes con carga baja significa la carga
distribuida sobre la pared con valores comprendidos entre más de 1.05
Mpa y 1.35 Mpa
2.2.3. Ladrillo artesanal
El ladrillo artesanal es elaborado con procedimientos manuales, es decir, amasado
o moldeado a mano a base de una mezcla de arcilla y agua, pasando por un proceso
de secado al aire libre y cocido en un horno a alta temperatura, su dureza está
definida por su posición en el horno.
Generalmente se utiliza en labores de albañilería como son en la construcción de
paredes, muros, tabiques, etc., ya que sus dimensiones permiten que la pieza sea
colocada con una sola mano por parte del operario.
Las dimensiones varían de acuerdo a las diferentes zonas geográficas del país y del
fabricante, por ende no todas las unidades de ladrillos serán homogéneas. Los
tamaños más comunes de fabricación en el mercado nacional son:
35cm x 15cm x 9.5cm
30cm x 15cm x 8cm
30cm x 15cm x 10cm
20cm x 15cm x 8cm
18cm x 10cm x 5cm
2.2.3.1.Procedimiento de elaboración del ladrillo artesanal
En nuestro país no existe un método estandarizado para la elaboración de los
ladrillos artesanales debido que su proceso de manufactura se lo realiza mediante
el uso de mano de obra y herramientas manuales.
12
El proceso se describe a continuación:
Extracción de la tierra.- La materia prima para la fabricación del ladrillo se
extrae de las montañas con ayuda de herramientas manuales como es el
azadón y el pico. Para obtener una mayor plasticidad se suele realizar
diferentes mezclas de materia prima.
Preparación de la mezcla.- Se procede a desintegrar manualmente la
materia prima para posteriormente agregar agua hasta formar una masa
plástica.
Moldeado.- Este proceso se lo realiza en forma manual y consiste en vaciar
la masa plástica en moldes de madera para obtener ladrillo crudo.
Secado.- Se lo realiza al aire libre y consiste en reducir la humedad del
ladrillo crudo antes de ingresar al horno.
Cocción.- El ladrillo pre-secado es cargado al horno de cocción a cielo
abierto y colocado en hileras que permita la distribución uniforme del calor.
Para la quema se utiliza leña de eucalipto.
2.3.Mortero
El mortero se define como la mezcla de un material aglutinante, está compuesto por
cemento, arena, agua y eventualmente de aditivos, que al endurecerse presenta
propiedades físicas, químicas y mecánicas similares a las del concreto y
ampliamente utilizados para pegar piezas de mampostería en la construcción de
muros y recubrimientos.
2.3.1. Tipos y usos de los morteros
DE acuerdo con los materiales que compongan el mortero se pueden encontrar los
siguientes tipos:
Mortero Calcáreo.- Como se conócela cal es una material plastificante y
ligador conocido desde la antigüedad. Estas características hace que el
mortero de cal se más manejables, por lo cual no se espera altas resistencias
debido a su baja velocidad de endurecimiento.
Mortero de cal y cemento Portland.- Este tipo de mortero se caracteriza por
su gran trabajabilidad, buena retención de agua y altas resistencias iniciales.
13
Se lo conoce también con el nombre el mortero de cemento rebajado cuando
el contenido de cemento es escaso.
Mortero de cemento.- El mortero de cemento está constituido por un
esqueleto de granos de arena tangentes entre sí, el cemento pretende dar una
soldadura perfecta de tal manera que cada grano quede cubierto por una fina
película de cemento, este mortero debe formar una masa homogénea y
compacta. (SÁNCHEZ DE GUZMÁN, 2001)
En cuanto a los usos, en el medio combinado se han clasificado los morteros de
cemento de acuerdo con la experiencia y a la proporción cemento: arena, estos se
debe hacer por su peso y no por su volumen, como se indica en el cuadro 3.
Cuadro 3. Usos de los morteros de cemento.
MORTERO USOS
1:1 Mortero muy rico para impermeabilizaciones. Rellenos.
1:2 Para impermeabilizaciones y pañetes de tanques subterráneos.
Relleno.
1:3 Impermeabilización menores y pisos
1: 4 Pega para ladrillos en muros y baldosines. Pañetes finos.
1:5 Pañetes exteriores: pega para ladrillos y baldosines, pañetes y
mampostería en general. Pañetes no muy finos.
1:6 y 1:7 Pañetes interiores: pega para ladrillos y baldosines, pañetes y
mampostería en general. Pañetes no muy finos.
1:8 y 1:9 Pegas para construcciones que se van a demoler pronto.
Estabilización de taludes en cimentaciones
Fuente: (SÁNCHEZ DE GUZMÁN, 2001)
14
2.4.Propiedades mecánicas que deben cumplir los ladrillos
La Comisión Guatemalteca de normas (COGUANOR_41_022, 1982), indica las
propiedades que deben cumplir los ladrillos, las mismas que se describen a
continuación:
Resistencia a la compresión: Es la mínima resistencia nominal de las
unidades de mampostería (ladrillo) a compresión, medida sobre el área
transversal neta y sobre la cual se basa su diseño.
Los valores que se presenta en el cuadro 4 son tomados de la norma
(COGUANOR_41_024_h2, 1982) donde determina la resistencia a la
compresión a los ladrillos de barro cocido hechos a mano.
Cuadro 4. Resistencia a la Compresión en Mpa.
Resistencia a la Compresión en Mpa Tipo MA Ladrillo hecho a mamo
Clase M o macizo
Grado 1 Grado 2 Grado 3
Promedio 5 unidades 12 8 4.5
Individual 9 6 3.5
Fuente: (COGUANOR_41_024_h2, 1982)
Adherencia: Es una característica propia de los morteros de albañilería
según Menéndez “es la propiedad que poseen los moteros de adherirse a los
materiales con los cuales están en contacto como piedra, ladrillos, etc.” Por
lo tanto la adherencia es la resistencia que se opone al deslizamiento o a la
separación en la superficie de contacto de dos materiales. (Menéndez, 1946,
pag.33). En el cuadro 5 se indica los valores de adherencia que especifica la
norma para ladrillos hechos a mano de barro cocido.
15
Cuadro 5. Adherencia en Mpa.
Adherencia en Mpa Tipo MA Ladrillo hecho a mano
Clase M o macizo
Grado 1 Grado 2 Grado 3
Promedio 3 especímenes 0.4 0.4 0.25
Individual 0.3 0.2 0.2
Fuente: (COGUANOR_41_024_h3, 1982)
Absorción de agua: Es el proceso de atraer agua hacia los poros y
conductos capilares. La absorción se utiliza como indicador de resistencia a
la intemperie. Frecuentemente, en los productos de barro cocido, se toma
como una medida de la porosidad, la cual se considera es indicativa de:
posible filtración y tendencia a la desintegración. En el cuadro 6 se indica
los valores en porcentajes de absorcion de agua que deben cumplir los
ladrillos hechos a mano de barro cocido.
Cuadro 6. Absorción de agua en %
Absorción de agua en % Tipo MA Ladrillo hecho a mano
Clase M o macizo
Grado 1 Grado 2 Grado 3
Promedio 5 unidades 14 16 20
Individual 16 18 24
Fuente: (COGUANOR_41_024_h4, 1982)
Resistencia a la flexión: La resistencia a la flexión del ladrillo se toma
como el módulo de ruptura del ladrillo ensayado sobre una luz simple, bajo
una carga central. (COGUANOR_41_024_h2, 1982)
2.5.Propiedades mecánicas que deben cumplir la mampostería simple no
reforzada.
Compresión Axial.- La compresión axial es el esfuerzo perpendicular al
plano sobre el que se va a aplicar la fuerza de tracción o compresión, la
16
misma que es distribuida de manera uniforme por toda su superficie.
(Diccionario de Arquitectura y Construcción, 2016)
Tensión Diagonal.- Para determinar la resistencia a compresión diagonal
de muretes de mampostería consiste en someter a las probetas a una carga
de compresión a lo largo de una de sus diagonales. Durante el ensayo, la
carga vertical genera esfuerzos de tensión crecientes que se orientan
perpendicularmente a la dirección de la carga. Este campo de esfuerzos de
tensión conduce a la falla del murete a lo largo de una grieta
aproximadamente vertical entre las dos esquinas cargadas. (FEDERAL,
1989).
Existen varias situaciones en las que un muro de albañilería puede estar
sometido a compresión diagonal, por ejemplo acciones sísmicas y
asentamientos diferenciales.
2.6.Mampostería simple (No reforzada)
Es la estructura conformada por piezas de mampostería unidas por medio de
mortero y que no cumplen las cuantías mínimas de refuerzo establecidas para la
mampostería parcialmente reforzada. (NEC-SE-MC, 2014)
2.7.Muros portantes de mampostería no reforzada
Se asumen los siguientes sistemas estructurales conformados por unidades de
mampostería:
de tierra (se incluye adobe, con o sin refuerzo de paja o similar, tapial,
bahareque sin diagonales, arcilla cocida),
de bloques de hormigón simple.
Estas unidades de mampostería son unidas por medio de mortero de tierra o
cemento, en las cuales no existe ningún tipo de refuerzo de barras o alambre de
acero interno, externo o de confinamiento. Este tipo de sistema no debe utilizarse
como parte del sistema resistente a cargas sísmicas en zonas donde el valor de Z
sea igual o mayor que 0.25 (Si se utiliza como elemento no estructural (en
particiones, fachadas y elementos decorativos), deberá estar amarrada
adecuadamente a la estructura de la edificación. (NEC_SE_VIVIENDA, 2014).
17
2.8.Valores mínimos para la resistencia de las unidades de mampostería f’cu
Las unidades se empleen en la construcción de muros de mampostería confinada
deben tener al menos las resistencias mínimas que se proporcionan en el cuadro 7.
La resistencia especificada corresponde a la fuerza de rotura dividida entre el área
bruta de bloque o ladrillo. (NEC_SE_VIVIENDA, 2014)
Cuadro 7. Resistencia mínima de las unidades para muros de mampostería.
Tipo de Unidad f’cu
(Mpa)
Ladrillo macizo 2
Bloque de perforación horizontal de arcilla 3
Bloque de perforación vertical de hormigón o
de arcilla
3
Fuente: NEC_SE_VIVIENDA
Donde:
f’cu Resistencia especificada a la compresión de la unidad de mampostería
medida sobre área neta (MPa).
2.9.Tipos de fallas producidos en Muretes de Mampostería.
Las fallas típicas de los muretes de mampostería sujetos a compresión diagonal
pueden ser de tres tipos:
Falla por Adherencia.- Esta tipología corresponde aquella falla en que el
agrietamiento se inicia y propaga por las juntas, y se genera cuando la
resistencia de las piezas es mayor en relación con la resistencia de
adherencia de mortero con las piezas, por lo que el agrietamiento ocurre en
el elemento débil que, en este caso, es la junta. En este tipo de falla
generalmente el muro se divide en dos secciones donde el mortero
involucrado en el sector de la falla queda en solo una parte (superior o
inferior) de las secciones del muro; generalmente se presenta deslizamiento
de una sección del muro sobre la otra y, en ocasiones, despega algunas
piezas con parte de mortero. (ver Gráfico 2. a).
18
Falla combinada.- Este tipo de falla se presenta normalmente cuando la
resistencia a la tensión de las piezas es menor en relación con la resistencia
de adherencia del mortero a las piezas. Se caracteriza porque los muros
presentan agrietamiento y ruptura de algunas de sus piezas, al igual que del
mortero; inclusive alcanzan a inducir que los refuerzos horizontales se
doblen. Aun cuando este tipo de falla involucra piezas y mortero, no
presenta una trayectoria al final de la diagonal cargada del muro. (ver
Gráfico 2.b).
Falla semi-diagonal.- Esta falla habitualmente se observa cuando el
esfuerzo resistente a la tensión de las piezas es semejante a la adherencia
entre piezas y mortero; se da un modo de falla mixto en que el agrietamiento
diagonal se da tanto en las piezas con en las juntas. (ver Gráfico 2.c). (PÁEZ
MORENO, PARRA ROJAS, & MONTAÑA GUTIÉRREZ, 2009)
Gráfico 2. Tipos de falla producidos en muretes de mampostería
19
2.10. Mecanismos de falla
Los mecanismos de falla explica el tipo de fallas más importantes ocasionadas en
la mampostería expuesta a las solicitaciones como compresión, tensión diagonal o
corte, el mismo que se puede definir como un procedimiento secuencial por el cual
ocurre la falla en el muro.
2.10.1. Mecanismo de falla ocasionada por Compresión axial.
La mampostería se encuentra conformada por dos materiales (mampuesto+ mortero
de pega). Estos materiales presentan características distintas de esfuerzo-
deformación y al ser sometidos a la acción de esfuerzos de compresión tienden a
deformarse de diferente manera, es decir la interacción que existe entre el
mampuesto y el mortero de pega reaccionan indistintamente.
La forma de interactuar el comportamiento de los materiales en un prisma de
mampostería sometido al efecto de una carga vertical, tanto el mortero y el
mampuesto sufren deformaciones verticales y alargamientos transversales. Se debe
enfatizar que si los materiales tuviesen la oportunidad de trabajar
independientemente sus deformaciones serian distintas debido a sus respectivas
propiedades elásticas.
La adherencia y las fuerzas de fricción que existen entre las caras de contacto del
mampuesto con el mortero impiden el deslizamiento relativo lo que genera que los
dos materiales tengan una misma deformación transversal que será un intermedio
las que tendrían al deformarse libremente.
Para obtener la misma deformación, el mampuesto al ser un material rígido
soportará tensiones transversales mientras que el mortero por ser un material
deformable se encontrará expuesto a una compresión triaxial siendo la compresión
en ambas direcciones transversales.
Por lo que resistencia del mortero aumentará con respecto a una prueba de
compresión simple mientras disminuye la del material rígido en este caso el
mampuesto. Este comportamiento peculiar ha sido denominado efecto de junta.19
Los esfuerzos transversales inducidos en los dos materiales aumentan si la
diferencia de los módulos de elasticidad de cada uno y el espesor de la junta
aumenta, es decir que es directamente proporcional.
20
La falla se presenta por aplastamiento de las piezas de mampostería ocasionado por
la compresión axial y el agrietamiento vertical generado por deformaciones
transversales acompañadas de agrietamiento longitudinales que al ser excesivo
producen inestabilidad del elemento y con esto su falla. El mortero sufre
aplastamiento pero no llega a la falla del mampuesto porque se encuentra retenido
en capas delgadas y no generan inestabilidad de toda la mampostería.( (MELI y
REYES, 1971)
2.10.2. Mecanismo de falla y distribución de esfuerzos ocasionada por
Tensión Diagonal.
Las cargas laterales que actúan sobre la mampostería inducen a tensión diagonal lo
que genera la falla del muro, este tipo de falla se reconoce por la grieta diagonal
que atraviesa en diferentes direcciones al mortero y mampuesto con una trayectoria
aproximadamente recta, la grieta se empieza a formar en el centro del muro y se
extiende hasta los extremos.
La distribución de esfuerzos principales de tensión en la mampostería, la misma
que se supone estar formado de un material elástico homogéneo. En el gráfico
siguiente se muestra la distribución de esfuerzos en un elemento cuadrado sujeto a
dos fuerzas de compresión a lo largo de la diagonal (ver Gráfico 11).
21
Gráfico 3. Distribución de esfuerzos en un elemento sujeto a compresión diagonal
Fuente: (MELI y REYES, 1971)
Por lo que en el gráfico 12 que se encuentra a continuación esta la distribución de
esfuerzos de la diagonal bajo una carga horizontal aplicado en el extremo del
elemento cuadrado trabajando en voladizo. Estos dos tipos de carga idealizan las
solicitaciones a las que puede estar sometida la mampostería por efecto de cargas
laterales.
22
Gráfico 4. Distribución de Esfuerzos en un elemento sujeto a fuerzas cortantes.
Fuente: (MELI y REYES, 1971).
Como se puede apreciar en los dos casos el valor máximo de tensión diagonal ocurre
en el centro del elemento lo que explica el modo de falla. El esfuerzo máximo de
tensión puede variar por el tipo de carga, proporciones del elemento y el nivel de
carga vertical que actúa sobre el muro, para poder identificar cual es la variación
teóricamente se lo realiza a través del análisis elástico y encontrar el valor del
esfuerzo máximo en cada caso igualado a la resistencia de la tensión diagonal de la
mampostería por lo que se encuentra la carga que genera el comienzo de la grieta
diagonal y es considerado como el límite de resistencia diagonal. Por lo tanto la
falla por tensión diagonal ocurre cuando los mampuestos son de baja resistencia y
23
tienen buena adherencia con el mortero, y que de lo contrario la falla es debido a
los esfuerzos tangenciales en las juntas. (MELI y REYES, 1971).
2.11. NORMATIVA
Para el desarrollo de esta investigación se utilizó lo que establece la Comisión
Guatemalteca de normas CAGUANOR NGO 041- 22 debido a que en el Ecuador
no existe una norma para los requerimientos y requisitos que deben cumplir los
ladrillos artesanales. Sin embargo, para la determinación de las dimensiones y
elaboración de muretes se tomó en consideración la Norma Ecuatoriana de la
Construcción.
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 488: 2009 Determinación de la
resistencia a la compresión de morteros de cubos de 50mm de arista.
Objetivo: Establece el método de ensayo para determinar la resistencia a la
compresión de morteros elaborados con cemento hidráulico, usando cubos de
50mm de arista.
Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC_SE_MP_: Mampostería
Estructural.
El capítulo presenta criterios y requisitos para el diseño y construcción de
estructuras de mampostería simple, mampostería armada y mampostería confinada.
Comisión Guatemalteca de normas CAGUANOR NGO 041- 22
Objetivo: Establece las especificaciones y características que deben cumplir los
ladrillos de barro cocido para ser usados en la construcción.
Comisión Guatemalteca de normas CAGUANOR NGO 041-024 h2
Objetivo: Determina la resistencia a la compresión que deben cumplir los ladrillos
de barro cocido
Comisión Guatemalteca de normas CAGUANOR NGO 041-024 h3
Objetivo: Determina la adherencia mínima que deben cumplir los ladrillos de barro
cocido.
24
Comisión Guatemalteca de normas CAGUANOR NGO 041-024 h4
Objetivo: Determina la absorción de agua que deben cumplir los ladrillos de barro
cocido.
Norma Técnica Ecuatoriana INEN 295-1977-05. Ladrillo cerámicos
determinación de la resistencia a la Flexión.
Objetivo: Tiene como objeto establecer el método de ensayo de los ladrillos
cerámicos empleados en albañilería para determinar su resistencia a la flexión.
Standard Test Method for Diagonal Tension (ASTM E 519-02)
Objetivo: Este método de ensayo tiene como objetivo medir con mayor precisión
la fuerza diagonal a la tracción (corte) de mampostería.
25
CAPÍTULO III
3. METODOLOGÍA
Para el desarrollo de la presente investigación se utilizó el método experimental y
el método deductivo- inductivo; es así que se elaboró 100 ladrillos artesanales con
diferentes dosificaciones, entre lodo residual y suelo natural con el fin de analizar
cuál de estas mezclas daba mejor resultado, para lo cual se ubicó una fábrica
artesanal de producción de mampuestos “Ladri- Colombia localizada en el sector
de Conocoto barrio la Luz.
Se recolectó 750 kg de lodo de la planta de tratamiento de agua residual de la
empresa F.V., mismo que se moldeo en diferentes porcentajes con suelo natural del
sitio, posteriormente estas mezclas se secaron al ambiente para luego ser quemados,
enfriados y transportados al laboratorio de resistencia y ensayo de materiales de la
Universidad Central del Ecuador.
Los ladrillos elaborados con diferentes porcentajes de lodo residual y suelo natural
como se indica en el cuadro 10, fueron sometidos al ensayo de resistencia a la
compresión simple para identificar cuál de estas dosificaciones daba una mayor
resistencia, una vez confirmado cuál de estas dosificaciones era la más óptima para
la obtención del producto final (ladrillos) se procedió a realizar los ensayos de
adherencia, absorción de agua y la construcción de seis muretes que fueron
sometidos al ensayo de compresión axial y tensión diagonal, donde los resultados
fueron detallados en el informe técnico (anexo 5). El tiempo empleado para la
ejecución de la investigación fue de 4 meses (Enero - Mayo 2016).
3.1.Planta de tratamiento de agua residual Franz Viegener F.V.-Área Andina
.S.A.
3.1.1. Localización.
La empresa Franz Viegener F.V.-Área Andina S.A. se encuentra ubicada en el
kilómetro 25 de la vía Sangolquí- Amaguaña, al sur- oriente de la provincia de
Pichincha, (ver Fotografía 1). Esta empresa se dedica a la elaboración de productos
26
sanitarios tales como: inodoros, lavabos y accesorios de uso cotidiano en baños,
para el proceso de elaboración de estos elementos se utiliza agua, la misma que para
ser descargada, debe ser tratada según normativa. Para esto la empresa ha
implementado dos tipos de plantas de tratamiento, una de ellas con la finalidad de
tratar el agua residual que es generada por la producción de elementos sanitarios,
generando alrededor de 1200kg/día de lodo residual que son depositados en la
escombrera municipal el Troje y la segunda planta de tratamiento trata las aguas
negras de uso doméstico, con el objetivo de minimizar la contaminación al medio
ambiente al disponerla al Rio San Pedro.
Fotografías 1. Ubicación de la empresa F.V.
3.1.2. Descripción de los procesos de tratamiento a aguas residuales de
F.V.
El proceso de tratamiento de aguas residuales industriales de F.V. consiste en lo
siguiente:
1. Se realiza la recolección del agua residual industrial de todos los sectores
productivos mediante un sistema de tuberías que la transporta hacia dos
tanques cilíndricos de decantación, que tienen una capacidad de 20 m3 cada
uno (ver Fotografía 2).
27
Fotografías 2. Tanques de Decantación.
El primer paso consiste en llenar uno de los tanques para tratar el agua
realizando un tratamiento físico-químico adicionando 5 litros de coagulante
puro (Cloruro de aluminio PCA-32) en 50 litros de agua potable, esta mezcla
se vierte en el tanque y con la ayuda de un equipo propulsor de aire se logra
mezclar el coagulante con el agua residual consiguiendo que las partículas
más finas en suspensión se aglomeren como se muestra en la fotografía 3.
Fotografías 3. Mezcla de Coagulante con agua residual
Posteriormente se añade floculante (Polímero Floculante WAN 15 sólido)
para que la materia en suspensión se decante y hasta que el agua se clarifique
como se muestra en el Fotografía 4.
28
Fotografías 4. Agua Clarificada
2. El agua clarificada, mediante bombeo es enviada a un tanque rectangular de
recolección (ver Fotografía 5) donde se adiciona cloro granulado para
eliminar los microorganismos, luego se verifica los parámetros de control
ambiental para descargar al río San Pedro como se muestra en la Fotografía
6.
Fotografías 5. Tanque de Recolección.
Fotografías 6. Descarga de agua al Río San Pedro
29
3. El lodo residual es bombeado hacia un filtro prensa donde se separa el sólido
(ver Fotografía 7) y es recolectado en carretillas.
Fotografías 7. Lodo del Filtro-Prensa.
4. En la Fotografía 8 indica cómo se recolectan los lodos en bolsones con
capacidad de 1200Kg, para luego ser pesados y enviados a las escombreras.
Fotografías 8. Recolección de lodo.
3.2.Análisis Químico y mineralógico de los lodos efluentes de la planta de
tratamiento de F.V.
En el cuadro 8 y 9 se muestra el análisis químico y mineralógico del lodo residual
aportado por la empresa, producto del proceso de producción de sanitarios que
genera la misma, con el fin de conocer los porcentajes de concentración de
compuestos químicos y mineralógicos que contiene este tipo de material.
30
Cuadro 8. Análisis Químico
Parámetro Conc. (%)
Óxido de Silicio (SiO2) 62.100
Óxido de Aluminio (Al2O3) 14.600
Óxido Férrico (Fe2O3) 0.500
Óxido de Titanio (TiO2) 0.380
Óxido de Calcio (CaO) 4.290
Óxido Magnesio (MgO) 0.860
Óxido de Sodio (Na2O) 1.280
Óxido de Potasio (K2O) 2.540
LOI restos de material
sobrantes no determinados
6.380
Óxido de Circonio (ZrO2) 4.410
Anhídrido fosfórico (P2O5) 0.138
Óxido de Manganeso II(MnO) 0.009
Total 97.487
Fuente: (F.V, 2016)
De acuerdo con los resultados señalados se puede deducir que el material que se
encuentra en mayor cantidad es el sílice.
Cuadro 9. Análisis Mineralógico.
Parámetro Conc. (%)
Cuarzo 34.0
Albita 10.0
31
K Feldespato 10.0
Moscovita 12.0
Kaolinita 17.0
Rutila 0.5
Zirconio 7.0
Talco 3.0
Gibbsita 0.2
Calcita 6.0
Fuente: (F.V, 2016)
El análisis mineralógico permite identificar los minerales contenidos en la muestra,
esta indica que el mineral que se encuentra en mayor cantidad es el cuarzo por la
presencia de la sílice, el resto de minerales son propios del proceso.
3.3.Procedimiento para la elaboración de los ladrillos artesanales con lodo
residual.
3.3.1. Determinación de las propiedades físicas del lodo residual y del suelo
natural.
Para determinar las propiedades físicas del lodo residual y del suelo natural del sitio
en la elaboración de ladrillos se utilizó el método Manual- Visual, que consistió en
tomar una muestra representativa del material la misma que fue analizada en el
laboratorio de suelos cuyo procedimiento es el siguiente:
Procedimiento:
Color: En la determinación del color se tomó una porción de muestra y se observó
el color del material, que generalmente los suelos que suelen ser de color oscuro
indican la presencia de materia orgánica o de su naturaleza básica (ferro
magnesianos) como son los limos, los colores claros y brillantes son propios de
suelos ácidos (sílices) como las arcillas en las fotografías 9 y 10 se muestran el color
del lodo residual y del suelo natural del sitio.
32
Fotografías 9.Determinación del color del lodo residual.
Fotografías 10. Determinación del color del suelo natural del sitio
Olor: Para determinar el olor se consideró la muestra que se tomó para el color,
para esto se extendió el material entre las yemas de los dedos procediendo a
distinguir su olor. Su resultado se visualiza en el cuadro 10.
Plasticidad: Para la determinación de la plasticidad se realizó un ensayo de campo
del suelo mojado, el mismo que consistió en tomar una pequeña cantidad de lodo
residual y suelo natural del sitio. Donde cada material se roló con la mano hasta
formar un pequeño rollo de aproximadamente 3 mm de diámetro. Se reamasó y se
volvió a formar nuevamente el rollo, repitiéndose esta operación hasta que el
material pierda paulatinamente el exceso de agua y el rollo se fragmente. Los
resultados obtenidos en los dos tipos de suelo se indican en el cuadro 10.
33
Granulometría: Para la determinación de la granulometría se colocó una cantidad
considerable de material, en donde se añadió agua tratando de cubrir por completo
la cantidad de material sostenida en la mano, luego se frotó el material y se desalojó
el agua; este proceso se lo realizó hasta conseguir desprender todos los finos que
contiene el material. En las fotografías 11 y 12 se indica el resultado de la
granulometría de los dos materiales, realizando el procedimiento descrito
anteriormente.
Fotografías 11. Resultado de la granulometría del lodo residual.
Fotografías 12. Resultado de la granulometría del suelo natural.
34
Reacción al Sacudimiento: Este ensayo se realizó para cada muestra de lodo y
suelo del cual, se depositó sobre la palma de la mano una cantidad de
aproximadamente 10 cm ³ de material y con la ayuda de una pipeta plástica se
agregó agua en cantidades tales que, al amasarla se obtenga una mezcla de
consistencia suave que no presente flujo. Una vez que se obtuvo la consistencia
deseada se forma una pastilla como se indica en la fotografía 13, con la ayuda de la
mano derecha se dio golpes provocando la salida de agua a la parte superior de
muestra.
Fotografías 13. Reacción al sacudimiento.
En el cuadro 10 se muestra los resultados obtenidos según el sistema unificado de
clasificación de suelos (SUSC).
35
Cuadro 10. Resultado de las propiedades físicas de las muestras.
PROPIEDADES
MATERIAL
LODO RESIDUAL SUELO NATURAL
DEL SITIO
Color Beige claro Café oscuro.
Olor Ninguno Ninguno
Plasticidad Media Baja
Humedad Media Alta
Granulometría Fino 100% Fino 50% - arena 50%
Reacción al
Sacudimiento
Ninguno Muy lenta (16 golpes)
Dureza Seca- Alta Seca- Media
Tenacidad Alta Media
RESULTADO SEGÚN
(SUSC)
Suelo tipo CH (arcilla
de alta plasticidad)
Suelo limoso de
mediana plasticidad
que contiene el 50% de
arena y el 50% de fino.
Fuente: Autores
3.3.2. Dosificación de la Mezcla de ladrillos con porcentaje de lodo
residual.
Para proceder a la elaboración de ladrillos artesanales con lodo residual y suelo
natural se realizó 3 tipos de mezclas con distintas adiciones porcentuales
experimentales, con la finalidad de establecer correlaciones que permiten definir
las propiedades del producto final en relación a su composición. Los porcentajes
utilizados para su elaboración fueron los siguientes:
36
Cuadro 11. Porcentaje de material para la elaboración de ladrillos.
LADRILLO
ARTESANAL
PORCENTAJE
DE SUELO
NATURAL
(%)
PORCENTAJE
DE LODO
RESIDUAL (%)
1 75 25
2 50 50
3 0 100
Fuente: Autores
Para realizar la dosificación se basó en la experiencia del fabricante “Ladri-
Colombia”, la misma que se detalla a continuación (ver Cuadro 12).
Cuadro 12. Dosificación para 1000 ladrillos con dimensiones de 35x15x9.5cm.
DOSIFICACIÓN UTILIZADA EN LA LADRILLERA "LADRI-
COLOMBIA"
SUELO
NATURAL ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Litros
7227.27 15.00 10.00 400.00
Fuente: Autores
Cuadro 13. Dosificación para 100 ladrillos con dimensiones de 35.0*15.0*9.5cm
DOSIFICACIÓN
SUELO
NATURAL
ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Litros
722.73
79%
1.50
1%
1.00
1%
40.00
19%
Fuente: Autores.
37
Partiendo de lo señalado, se establecieron las dosificaciones para la investigación,
las cuales se muestra a continuación:
Cuadro 14. Dosificaciones de ladrillos con lodo residual con dimensiones
(35*15*9.5cm)
DOSIFICACIÓN PARA 10 LADRILLOS AL 100% DE LODO RESIDUAL
LODO
RESIDUAL
ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Litros
72.27 0.15 0.10 5.60
DOSIFICACIÓN PARA 10 LADRILLOS AL 50% DE LODO R.
SUELO
NATURAL
LODO
RESIDUAL
ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Kg Litros
36.14 36.14 0.15 0.10 4.80
DOSIFICACIÓN PARA 10 LADRILLOS AL 25% DE LODO R.
SUELO
NATURAL
LODO
RESIDUAL
ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Kg Litros
54.20 18.07 0.15 0.10 4.40
Fuente: Autores
Una vez comprobado en base al ensayo de compresión simple se estableció la
dosificación óptima, la cual se muestra en el cuadro 15, se elaboraron 70 ladrillos,
con lo que se efectuaron los ensayos correspondientes.
Cuadro 15. Dosificación para ladrillos con lodo Residual.
DOSIFICACIÓN PARA 70 LADRILLOS AL 50% DE LODO R.
SUELO
NATURAL
LODO RESIDUAL ASERRIN CENIZA DEL
HORNO
AGUA
Kg Kg Kg Kg Litros
252.95 252.95 1.05 0.70 33.60
Fuente: Autores
38
3.3.3. Elaboración de ladrillos artesanales con lodo residual.
Los pasos para la elaboración de ladrillos artesanales con porcentajes de lodo
residual fueron:
Paso N° 1: Obtención de lodos residuales y materia prima
Se procedió a retirar del filtro prensa los lodos residuales generados en un día de
producción sanitaria para almacenarlos en saquillos como se muestra en la
fotografía 14 para transportarlos al sitio de elaboración de ladrillos “Ladri-
Colombia”.
Fotografías 14. Recolección de lodo residual.
Paso Nª 2 Mezclado y Amasado.
Una vez obtenidos todos los materiales, se pesaron en una balanza electrónica las
cantidades óptimas de lodo residual, suelo natural del sitio, aserrín y ceniza del
horno, como se indica en la fotografía15.
39
Fotografías 15. Pesaje del material.
Se utilizó la dosificación indicada en el cuadro 14 y con la ayuda de herramienta
manual (pico y pala) se realizó una mezcla previa de lodo residual y suelo natural,
posteriormente se añadió aserrín y ceniza del horno para ayudar a la cocción del
ladrillo (ver Fotografía 16).
Fotografías 16. Distribución y mezcla del material con herramienta manual.
Una vez realizada la mezcla previa se colocó dentro del molino mecánico, en donde
se agregó agua potable hasta conseguir una pasta homogénea y con buena
plasticidad. (Ver Fotografía 17).
40
Fotografías 17. Pasta homogénea.
Paso N º 3 Moldeado
Para el moldeado de los ladrillos se preparó un área con superficie plana utilizando
un rastrillo de madera tal como se indica en la fotografía 18. Sobre la superficie
plana se colocó aserrín con la finalidad de que mezcla no se adhiera a la superficie
natural del suelo (ver Fotografía 19).
Fotografías 18. Preparación de la superficie plana.
41
Fotografías 19. Colación del aserrín.
Sobre la superficie acondicionada se colocó la mezcla en un molde de madera de
10 unidades de ladrillo con dimensiones de 35 cm de ancho, 15 cm de largo y 9.5
de espesor, esparciéndola y compactándola manualmente hasta llenar
completamente todo el molde (ver Fotografía 20). Se alisó la superficie con la ayuda
de un objeto llamado rasero para tener un mejor terminado del ladrillo como se
indica en la fotografía 21.
Fotografías 20. Colocación de la mezcla en el molde.
42
Fotografías 21. Alisado de la superficie del ladrillo.
Luego de alisada la superficie del ladrillo, se procedió a levantar el molde para
obtener el “ladrillo crudo”. Sobre las muestras obtenidas se esparció ceniza del
horno para evitar la existencia de fisuras en los ladrillos durante el proceso de
secado (ver Fotografía 22).
Fotografías 22. Obtención del ladrillo y colocación de la ceniza del horno.
43
Paso N º 4 Secado
El proceso de secado de los ladrillos crudos se lo realizó de manera natural
reduciendo la humedad del ladrillo antes de ser ingresados al horno, lo cual consiste
en dos etapas, la primera es el secado inicial que tardó 4 días. Una vez adquirido la
suficiente tenacidad se retiró el material en exceso raspando los bordes del ladrillo
(ver Fotografía 23).
Fotografías 23. Secado y raspado de los bordes del ladrillo.
La segunda etapa de secado consistió en mover los ladrillos y apilarlos, de tal
manera que tengan espacio entre sí para que circule libremente el aire. En vista de
que los ladrillos se encontraron expuestos a la intemperie se los cubrió con plástico
para protegerlos de la lluvia. Este proceso duró 8 días (ver Fotografía 24).
Fotografías 24. Apilado de ladrillo crudo.
44
Paso Nº 5 Carga, quema y enfriamiento del horno
Una vez conseguido el secado natural de todas las muestras de ladrillos crudos se
colocaron en la parte central del horno artesanal a una temperatura de 750 ° C. Para
su cocción se utilizó leña de eucalipto y el tiempo de quemado fue durante 6 días
(ver Fotografía 25).
El proceso de enfriamiento se tardó 8 días, lo cual fue progresivo para evitar las
fisuras debido a las variaciones bruscas de temperatura.
Fotografías 25. Colocación de ladrillos dentro del horno.
Transportes del material.
El material fue transportado desde el origen de fabricación “Ladri-Colombia”, hacia
el laboratorio de ensayo de materiales y modelos de la Universidad Central del
Ecuador, para realizar los ensayos respectivos. (ver Fotografía 26).
Fotografías 26. Transporte del material.
45
3.4.Construcción de muretes con ladrillo artesanal y mortero.
Se construyeron 6 muretes levantando 6 hileras de ladrillo artesanal de los cuales 3
fueron elaborados con lodo residual y 3 con mampuesto tradicional, considerando
las especificaciones técnicas de la (estruc), 2015, pág. 29). El proceso de
construcción se detalla continuación:
Se colocó en la parte inferior de la primera hilera una capa de mortero 1:3
(cemento- arena), para uniformizar la superficie inferior de los muretes e
impedir que existan concentraciones de esfuerzo que perjudiquen el ensayo.
En la parte superior de la primera hilera se colocó una capa de mortero con
la misma dosificación indicado anteriormente, así se conformaron 6 hileras.
Una vez completadas las seis hileras se procedió a colocar una capa de
mortero con relación en volumen 1:3 en las esquinas de la parte superior e
inferior de los muretes a fin de tener una superficie plana y regular para
aplicar la carga.
Luego de construidos los muretes en el laboratorio, se cubrieron con
polietileno. A los 7 días se realizó el ensayo
Fotografías 27. Curado del murete.
3.5.Determinación de las propiedades mecánicas de los ladrillos con lodo
residual y ladrillo artesanal tradicional.
A continuación se presentan los ensayos realizados para la determinación de las
propiedades mecánicas que deben cumplir los ladrillos.
46
3.5.1. Determinación del mortero de pega.
Para conocer las propiedades del mortero de pega se realizó el ensayo de
compresión a cubos de mortero basándose en la norma (NTE_INEN_488, 2009)
cuyo objetivo es determinar la resistencia a la compresión del mortero empleado en
la construcción de los muretes de ladrillo artesanal con lodo residual. La
dosificación que se utilizó fue 1:3, es decir 1 de cemento y 3 arena, garantizando
una buena plasticidad, consistencia y adherencia con las unidades de mampostería.
La dosificación obtenida debía cumplir con la resistencia mínima a la compresión
a los 28 días especificada en cuadro 16 de la (NEC-SE-MC, 2014).
Cuadro 16. Tipos de mortero, dosificación y resistencia mínima a la compresión a
los 28 días.
TIPO DE
MORTERO
COMPOSICIÓN EN PARTES POR
VOLUMEN RESISTENCIA MÍNIMA A
COMPRESION 28 DÍAS
CEMENTO CAL ARENA MPa
M20 1 -- 2.5 20
M15 1 -- 3.0
15 0.5 4.0
M10 1 -- 4.0
10 0.5 5.0
M5 1 -- 6.0
5 1.0 7.0
M2.5 1 -- 7.0
2.5 2.0 9.0
Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción.
Procedimiento.
Se sometieron a compresión 6 cubos de mortero de 5cm de lado, los que fueron
ensayados a los 7, 14, y 28 días, siguiendo el siguiente procedimiento:
Se pesó 500 g de cemento Portland y 1500 g de arena proveniente de la cantera de
Pifo (ver Fotografía 28). Para cumplir con la dosificación establecida 1:3, se colocó
arena y cemento en una batidora eléctrica, por 30 segundos, se apagó y recogió la
47
mezcla adherida a las paredes. Se volvió a encender la batidora por 30 segundos
completando el ciclo de amasado (ver Fotografía 29).
Fotografías 28. Pesaje del material.
Fotografías 29. Mezcla del material.
Se colocó una capa de mortero de aproximadamente 25mm de espesor en todos los
compartimentos cúbicos del molde metálico y se procedió a compactar con un pisón
plástico por 16 veces. Esta compactación se realizó en 2 ciclos de 8 golpes
adyacentes repartidos en la superficie del mortero, aplicando cada ciclo en dirección
perpendicular con respecto a la anterior como se indica en la fotografía 30. Luego
se colocó la segunda capa de mortero hasta completar los 50mm realizando la
compactación descrita anteriormente. Una vez completados los 32 golpes a un
compartimiento, se continuó con el siguiente.
48
Fotografías 30. Orden de apisonado.
Finalmente se enrasó la superficie y después de 24 horas se retiraron los cubos del
molde para sumergirlos en agua como muestra en la Fotografía 31.
Fotografías 31. Colocación de cubos de mortero en agua.
Se realizó el ensayo de compresión en una máquina de 30 toneladas hasta que se
produjo la falla. Se registró la carga máxima indicada por la misma. (Ver Fotografía
32).
49
Fotografías 32. Colocación de la muestra en la Maquina Universal.
Cálculos.
Para el cálculo de la resistencia a compresión en cubos mortero se utilizó la
siguiente relación:
𝜎 =𝑃
𝐴
Donde:
P = Carga Máxima en Kg
A = Área de la sección Transversal del cubo en mm
σ = Resistencia a la compresión en Mpa
3.5.2. Determinación de la resistencia a la Compresión en unidades
individuales de ladrillo.
Para la determinación de la resistencia a la compresión en unidades de ladrillo se
tomó como referencia la norma (COGUANOR_41_024_h2, 1982) , que tiene como
objetivo comprobar la calidad de las unidades de ladrillo que son utilizados en
mampostería.
Procedimiento.
Se utilizaron 5 ladrillos secos con lodo residual por cada dosificación y 5 ladrillos
artesanales comunes. El procedimiento seguido, fue el siguiente:
50
Se tomó las dimisiones del ladrillo, para colocar una capa de mortero 1:3 en la parte
superior e inferior de cada muestra (ver Fotografía 33).
Fotografías 33. Toma de dimensiones.
Se procedió a colocar cada muestra en la maquina universal de 60 toneladas,
ubicando sobre ella una placa de acero para una mejor distribución de carga (ver
Fotografía 34). Para la aplicación de la carga se hizo descender el cabezal hasta
producir la falla.
Fotografías 34. Colocación de la muestra en la maquina universal.
Cálculos.
51
Para el cálculo de la resistencia a la compresión se utilizó la siguiente ecuación:
𝑅 =𝐹
𝐴𝑏
Donde:
R= Resistencia a la compresión del espécimen en Mpa.
F= Carga máxima indicada por la máquina de ensayo, en Newtons.
Ab= Área de la sección en milímetros cuadrados
3.5.3. Determinación de la Adherencia en ladrillos.
Para la determinación de la adherencia en ladrillos se basó en la especificaciones
de la norma (COGUANOR_41_024_h3, 1982). , con el objeto de comprobar la
adherencia de cada una de las muestras de ladrillo.
Procedimiento.
El método consisto en unir tres ladrillos, pegados con mortero de cemento. El
procedimiento seguido fue:
Se sumergió las muestras en agua durante tres horas hasta saturarlos, mientras se
preparó el mortero con la dosificación 1:3 (cemento: arena). Se unió 3 ladrillos por
sus caras laterales de tal modo que el medio saliese un tercio de su largo respectivo.
Las superficies de los especímenes que iban a estar en contacto con las planchas de
la maquina se recubrieron con una capa de mortero y se dejó que fragüe el mortero
durante 7 días.
52
Fotografías 35. Forma de pegar los ladrillos para el ensayo de adherencia.
Para el ensayo se colocó las muestras traslapadas en la maquina universal de 60
toneladas como se muestra en la fotografía 36 aplicando la carga hasta la mitad de
la máxima carga esperada hasta que se produzca la falla.
Fotografías 36. Colocación de la muestra en la máquina.
Cálculos:
La adherencia se calculó con la siguiente expresión:
𝐴𝑑 =𝐹
𝑆
Donde:
53
Ad= Adherencia de los ladrillos en mega pascales
F= Carga máxima indicada por la maquina en Néwtones
S= Suma de áreas de las superficies adheridas, en milímetros cuadrados
3.5.4. Determinación de la Absorción de agua.
Se siguió el procedimiento descrito en la Comisión Guatemalteca de normas
(COGUANOR_41_024_h4, 1982) que tiene como objetivo de comprobar la
absorción de agua de cada uno de los ladrillos.
Procedimiento.
Se seleccionó 5 ladrillos previamente secos y se los cortó en dos partes iguales, a
lo ancho de sus caras mayores. Cada mitad constituye un espécimen de ensayo y la
otra mitad se guardó como referencia. Las muestras de ladrillo se pesaron y se
sumergieron en agua limpia durante 24 horas como se indica en la Fotografía 37.
Fotografías 37. Muestras sumergidas.
Al siguiente día se retiraron del agua y con la ayuda de un paño húmedo o franela
se eliminó el exceso de agua para colocar las muestras en una balanza y tomar su
peso (ver Fotografía 38).Se identificó cada una de las muestras de ladrillo para
posteriormente ingresar al horno a una temperatura de 110 °C por 24 horas.
54
Fotografías 38. Peso de la muestra.
Cálculos:
La absorción de cada muestra expresada en % se calculó con la siguiente ecuación:
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 ( %) =𝑚ℎ − 𝑚𝑠
𝑚𝑠∗ 100
Donde:
mh = Masa del espécimen completamente húmedo en kg
ms= Masa del espécimen completamente seco en kg.
3.5.5. Determinación de la Resistencia a la Flexión (Módulo de Ruptura)
Para determinar la resistencia a la flexión se tomó como referencia la norma (NTE
INEN 295, 1978) que tiene por objeto establecer el método de ensayo de los
ladrillos cerámicos empleados en albañilería para lo cual se toma como el módulo
de ruptura del ladrillo ensayado sobre una luz simple, bajo una carga central.
Procedimiento.
Se seleccionó cinco muestras de ladrillos enteros secos y sin defectos apreciables
de los cuales se tomaron las respectivas dimensiones. Para esto se procedió a
colocar una muestra de ladrillo sobre dos apoyos, descendiendo la pieza superior
de la maquina universal de 30 toneladas hasta obtener un contacto directo con la
55
superficie en el centro de la luz y aplicando la carga hasta la rotura de la muestra
como se indica en la fotografía 39.
Fotografías 39. Colocación de la muestra en la máquina.
Cálculos:
El esfuerzo de flexión (módulo de ruptura) de cada muestra se calculó con la
siguiente ecuación:
𝑀𝑅 =3𝑃𝐿
2𝑏𝑑2
Donde:
MR = Modulo ruptura
P = Carga de falla en kg
L = Distancia entre apoyos en cm.
3.5.6. Determinación de la Resistencia a la Compresión en muretes.
La resistencia a la compresión de la mampostería de barro cocido es conocer el
valor de f´m para fines de diseño y control de calidad en la construcción en este tipo
de estructuras.
Procedimiento:
Se procedió a tomar las medidas de los lados del murete (largo, ancho y espesor) y
registrar en el informe. Luego se colocó el murete en la maquina universal de 100
ton, ubicando una viga de madera en la parte superior e inferior del murete con el
56
objetivo de que la carga que se aplica se distribuya uniformemente como se indica
en la Fotografía 40, y aplicar la carga hasta que se produzca la falla y registrar los
datos. Este procedimiento se aplicó para cada una de las muestra a ser ensayadas.
Fotografías 40. Colocación de la muestra en la máquina.
3.5.7. Determinación de la Resistencia al corte en muretes.
Este ensayo tuvo como objetivo encontrar la resistencia a corte de la mampostería
construida con ladrillos artesanales con lodo residual, que debía cumplir con las
especificaciones de la norma ASTM E519-02 y los anexos de la NEC_SE_MP
Mampostería Estructural. Vale recalcar que la mampostería construida con los
ladrillos no es estructural, las muestras se las ensayó a los 7 días.
Procedimiento.
Se construyó 4 muretes formados por 6 hiladas con 2.5 ladrillos por hilada. Se
aplicó un junta vertical y horizontal de 1.5 cm, con lo que dio un murete de
(66.0*67.0*14.5cm) aproximadamente. Los muretes construidos no fueron todos
de las mismas dimensiones debido que las unidades de mampostería no son
completamente regulares en sus aristas.
Posteriormente se colocó el murete en la maquina universal de 100 toneladas, para
esto, en la parte superior e inferior de las aristas del murete se ubicó una placa de
acero de 20x20x5 cm que cuenta con una ranura triangular de 3cm de altura y 7 cm
en la base con el objeto de empotrar la esquina del espécimen, en donde la diagonal
57
del murete se encontrara alineado con el cabezal de aplicación de carga de la
máquina como se indica en la fotografía 41. Una vez colocado de forma correcta el
murete se aplicó la carga a una velocidad constante hasta producir la falla. El
procedimiento descrito anteriormente se repitió para los demás especímenes.
Fotografías 41. Colocación de la muestra en la máquina.
3.6.Fallas producidas por los ensayos realizados.
A continuación se muestran la falla producida en cubos de mortero, ladrillos
artesanales con lodo residual, ladrillos artesanales tradicionales y muretes
ensayados.
3.6.1. Fallas en el Ensayo de cubos de mortero.
La falla producida en el mortero fue vertical, la misma que es típica en el hormigón
generado por una carga a compresión como se muestra en la fotografía 42.
58
Fotografías 42. Falla vertical.
3.6.2. Fallas en el Ensayo de Resistencia a la compresión
El tipo de falla que se produjo en las muestras sometidas al ensayo de compresión,
fue frágil y explosiva. Se presentan a continuación las fallas producidas en cada
muestra con diferentes dosificaciones.
Ladrillo con la dosificación 25:75 (lodo residual: suelo natural): En la
Fotografía 43. Se muestra una falla explosiva con desprendimiento en los
extremos.
Fotografías 43. Falla Frágil.
Ladrillo con la dosificación 50:50 (lodo residual: suelo natural): En la
fotografía 44, se muestra una falla explosiva con desmembramiento en uno
de los extremos.
59
Fotografías 44. Falla Frágil.
Ladrillo con la dosificación 100:0 (lodo residual: suelo natural): En la
fotografía 45, se muestra una falla explosiva con desmembramiento en uno
de los extremos.
Fotografías 45. Falla Frágil.
Ladrillo artesanal tradicional: Se observa una falla explosiva con
desmembramiento en sus dos extremos (ver Fotografía 46).
60
Fotografías 46. Falla Frágil.
3.6.3. Fallas en el Ensayo de flexión.
El tipo de falla que se produjo en las muestras sometidas al ensayo de flexión, fue
a corte formando un ángulo aproximadamente de 45°.
Ladrillo con la dosificación 50:50 (lodo residual: suelo natural): Se
observa una falla vertical en sentido perpendicular al ancho de la muestra.
(ver Fotografía 47)
Fotografías 47. Falla vertical.
Ladrillos artesanales tradicionales. Se observa una falla a corte a 45°
aproximadamente en sentido perpendicular al ancho de la muestra. (ver
Fotografía 48).
61
Fotografías 48. Falla diagonal a 45 grados.
3.6.4. Fallas en Ensayo de Compresión Axial en Murete.
El tipo de falla que se produjo en muretes sometidos al ensayo de compresión axil,
fue frágil y vertical por aplastamiento.
Murete con la dosificación 50:50 (lodo residual: suelo natural): Se observa
en la fotografía 49 una falla se produce en las unidades de mampostería en
forma vertical.
Fotografías 49. Falla Vertical por aplastamiento.
Murete artesanal tradicional. En la fotografía 50 indica una falla en forma
horizontal.
62
Fotografías 50. Falla Horizontal por aplastamiento.
3.6.5. Fallas en Ensayo de Corte o Tensión diagonal
Muretes con ladrillos artesanales con lodo residual 50:50 (lodo residual:
suelo natural): En la fotografía 51 y 52 indican un tipo de falla por
adherencia, en donde el agrietamiento se produce en las juntas y se da
cuando la resistencia de las piezas es mayor en relación con la resistencia
de adherencia del mortero con las piezas.
Fotografías 51. Falla por adherencia
63
Fotografías 52. Falla por adherencia.
Muretes con ladrillos artesanales tradicionales: En la fotografía 53 muestra
un tipo de falla combinada en las dos muestras ensayadas, se produce
cuando el agrietamiento diagonal atraviesa las piezas, se da cuando la
resistencia a la tensión de las piezas es menor en relación con resistencia de
adherencia del mortero con las piezas.
Fotografías 53. Falla Combinada.
64
CAPITULO IV
4. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
En los siguientes cuadros se muestran los resultados obtenidos de los ensayos a
compresión en cubos de mortero y en unidades de ladrillos, adherencia, absorción
de agua, resistencia a la flexión, resistencia a la compresión axial y tensión diagonal
realizado a muretes.
4.1.Ensayo de resistencia a la compresión a cubos de mortero.
CUADRO DE RESUMEN DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN REALIZADO A CUBOS DE MORTERO DE PEGA
Nº Edad Porcentaje f´c
Días % Mpa
1 0 0% 0.00
2 7 75% 10.11
3 14 90% 13.67
4 28 100% 15.08
0, 0.00
7, 10.11
14, 13.67 28, 15.08
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 5 10 15 20 25 30
ESFU
ERZO
f´c
(M
pa)
EDAD (DÍAS)
DIAGRAMA ESFUERZO vs TIEMPO
65
4.2.Ensayo de Compresión.
CUADRO DE RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
RESISTENCIA A LA COMPRESIÒN DE LADRILLOS CON LODO RESIDUAL
Y LADRILLO TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN RESIS. A LA COMPRESIÒN
σ (Mpa)
1 LACLR1
LADRILLO ARTESANAL
CON LODO RESIDUAL AL
25%
3.26
2 LACLR2
LADRILLO ARTESANAL
CON LODO RESIDUAL AL
50%
3.36
3 LACLR3
LADRILLO ARTESANAL
CON LODO RESIDUAL AL
100%
3.01
4 LAT LADRILLO ARTESANAL
TRADICIONAL PURO 3.11
Figura 2. Resistencia a la compresión en Mpa
En el diagrama anterior se observa que la muestra 1 tiene una resistencia a la
comprensión de 3.26 Mpa; mientras que la muestra 2 tiene una resistencia de 3.36
Mpa y adicionalmente utiliza el 50% de lodo residual, soportando un mayor
esfuerzo a la comprensión; por otro lado la muestra 3 presenta el 3.01 Mpa de
resistencia; finalmente la muestra 4 un esfuerzo de 3.11 Mpa.
LACLR1, 3.26 LACLR2, 3.36
LACLR3, 3.01 LAT, 3.11
2.80
2.90
3.00
3.10
3.20
3.30
3.40
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Resistencia a la compresión de ladrillos con diferentes % de lodo residual y
arcilla
66
4.3.Ensayo de Adherencia
CUADRO DE RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
ADHERENCIA A LOS LADRILLOS CON LODO RESIDUAL Y LADRILLO
TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN RESIST. A LA ADHERENCIA
σ (Mpa)
1 ADLACLR2
ADHERENCIA LADRILLO
ARTESANAL CON LODO
RESIDUAL AL 50%
0.32
2 ADLAT ADHERENCIA DEL LADRILLO
ARTESANAL TRADICIONAL 0.42
Figura 2. Adherencia en Mpa
En el diagrama anterior se observa el ensayo a la adherencia realizado a los ladrillos,
la muestra 1 tiene un esfuerzo de 0.32 Mpa con el 50% de lodo residual; mientras
que la muestra 2 tiene un esfuerzo de 0.42 Mpa utilizando ladrillo tradicional.
ADLACLR2, 0.32
ADLAT, 0.42
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Adherencia de ladrillo Artesanal con lodo residual al 50% y ladrillo tradicional
67
4.4.Ensayo de Absorción de Agua
CUADRO DE RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
ABSORCIÒN DE AGUA A LOS LADRILLOS CON LODO RESIDUAL Y
LADRILLO TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN ABSORCIÓN DE AGUA
%
1 ABLACLR2 ABSORCIÓN DE AGUA DEL LADRILLO
ARTESANAL TRADICIONAL 16.17
2 ABLAT ABSORCIÓN DE AGUA DEL LADRILLO
ARTESANAL TRADICIONAL 14.24
Figura 2. Absorción de agua en %
Se puede observar en el diagrama el ensayo de Absorción de agua realizados a
ladrillos artesanales con lodo residual al 50%; la muestra 1 presenta un 16.17 % de
Absorción de agua; por otro lado la muestra 2 tiene 14.24 % de Absorción de agua.
ABLACLR2, 16.17
ABLAT, 14.24
13.00
13.50
14.00
14.50
15.00
15.50
16.00
16.50
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Absorciòn de agua de ladrillo Artesanal con lodo residual al 50% y ladrillo
artesanal
68
4.5. Ensayo de Resistencia a la Flexión.
CUADRO DE RESUMEN DEL DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
RESISTENCIA A LA FLEXIÒN A LOS LADRILLOS CON LODO
RESIDUAL Y LADRILLO TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN RESIST. A LA FLEXIÓN
σ (Mpa)
1 FXCLR2
FLEXIÓN DEL LADRILLO
ARTESANAL CON LODO
RESIDUAL AL 50%
0.84
2 FXLAT-1 FLEXIÓN DEL LADRILLO
ARTESANAL TRADICIONAL 0.60
Figura 2. Resistencia a la Flexión en Mpa
En el diagrama anterior se observa que la muestra 1 tiene una resistencia a la
Flexión de 0.84 Mpa utilizando el 50 % de lodo residual; mientras que la muestra 2
tiene una resistencia de 0.60 Mpa realizados a los ladrillos tradicionales.
FXCLR2, 0.84
FXLAT-1, 0.60
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Resistencia a la flexiòn de ladrillo Artesanal con lodo residual al 50% y
ladrillo artesanal
69
4.6.Ensayo de Compresión en Muretes.
CUADRO DE RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
COMPRESIÒN EN MURETES DE LADRILLOS CON LODO RESIDUAL Y
LADRILLO TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN σ (Mpa)
1 MLACLR2 MUERETE DE LADRILLO ARTESANAL CON
LODO RESIDUAL AL 50% 3.16
2 MLAT MURETE DE LADRILLO ARTESANAL
TRADICIONAL 2.58
Figura. Resistencia a la Compresión en Muretes en Mpa
En el diagrama anterior se observa que la muestra 1 tiene una resistencia a la
comprensión en muretes de 3.16 Mpa con lodo residual al 50%; por otro lado la
muestra 2 presenta el 2.58 Mpa de la resistencia a la compresión en muretes con
ladrillos tradicionales.
MLACLR2, 3.16 MLAT, 2.58
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Resistencia a la compresión en muretes de ladrillo Artesanal con lodo residual al 50%
y ladrillo artesanal
70
4.7.Ensayo de Tensión Diagonal en Muretes.
CUADRO DE RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
TENSIÓN DIAGONAL EN MURETES DE LADRILLOS CON LODO
RESIDUAL Y LADRILLO TRADICIONAL
Nº SIMBOLOGIA DESCRIPCIÒN σ (Mpa)
1 TDLACLR2 TENSIÓN DIAGONAL DE LADRILLO ARTESANAL
CON LODO RESIDUAL AL 50% 0.34
2 TDLAT TENSIÒN DIAGONAL DE LADRILLO ARTESANAL
TRADICIONAL 0.33
Figura7. Tensión Diagonal o corte en Mpa
En el diagrama anterior se observa que la muestra 1 tiene un esfuerzo en muretes
0.34 Mpa con lodo residual al 50%; por otro lado la muestra 2 presenta el 0.33 Mpa
de la resistencia al corte con ladrillos tradicionales.
TDLACLR2, 0.34
TDLAT, 0.33
0.32
0.32
0.32
0.33
0.33
0.33
0.33
0.33
0.34
0.34
0.34
0.34
1
ESFU
ERZO
(m
PA
)
Tensiòn Diagonal o corte en ladrillo Artesanal con lodo residual al 50% y
ladrillo artesanal
71
4.8.Cálculo teórico de la resistencia a corte de la mampostería (fvm)
La resistencia a corte fvm de la mampostería, se determinará mediante ensayos
sobre probetas de mampostería o mediante una relación deducida de ensayos entre
fvmo, y el esfuerzo de compresión σd aplicado.
La resistencia a corte puro fvmo de una mampostería puede determinarse mediante
ensayos indicados en estas normas, u obtenerse de la siguiente cuadro 17:
Cuadro 17. Resistencia a Corte puro fvmo.
Resistencia a Corte Puro fvmo
f´cu Tipo de Mortero
fvmo Valor límite
fvm
MPa MPa MPa
f´cu < 15 MPa M 2,5 ; M 5 0,10
0,75 M 10; M 15; M20 0,20
f´cu > 15 MPa M 2,5 ; M 5 0,15
1,50 M 10; M 15; M20 0,30
Fuente: (estruc), 2015)
fvm: Resistencia a la corte de la mampostería (MPa).
fvmo: Es la resistencia a corte puro, con esfuerzo de compresión nula, según
normas.
σd: Es el esfuerzo de cálculo a compresión perpendicular a la tabla en el
nivel considerado.
𝑓𝑣𝑚 = 𝑓𝑣𝑚𝑜 + 0,4 𝜎𝑑
En zonas sísmicas, puede admitirse que la resistencia residual a corte es el valor de
fvm dado por la ecuación anterior y con los límites para dichas ecuaciones,
multiplicado por 0.7.
4.8.1. Esfuerzo a corte para espécimen de ladrillo artesanal con 50% de
lodo residual:
El esfuerzo a corte se calculó con la ecuación siguiente:
𝑓𝑣𝑚 = 0.34 + 0.4 (3.16)
𝑓𝑣𝑚 = 1.60 𝑀𝑃𝑎
72
Para zonas sísmicas el valor de fvm será de 1.60 * 0.70= 1.12 MPa.
4.8.2. Esfuerzo a corte para espécimen de ladrillo artesanal tradicional.
El esfuerzo a corte se calculó con la ecuación siguiente:
𝑓𝑣𝑚 = 0.33 + 0.4 (2.58)
𝑓𝑣𝑚 = 1.36 𝑀𝑃𝑎
Para zonas sísmicas el valor de fvm será de 1.36 * 0.70= 0.95 MPa.
En el cuadro 18 se muestra el resumen de la resistencia a corte realizados en los
muretes con el valor límite teórico de resistencia a corte en muretes.
Cuadro 18. Comparación de la resistencia a corte fum vs valor límite del cuadro
17.
Valor Teórico fvm
(MPa)
Valor límite del cuadro N° 16 NEC 10 0.75
Murete con ladrillo artesanal con 50% de lodo
residual
1.12
Murete con ladrillo artesanal tradicional 0.95
Fuente: Autores
El ensayo de tensión diagonal o corte realizados en muretes de mampostería
construida ladrillo artesanal con 50% de lodo residual y ladrillo artesanal
tradicional, se concluyó que la mampostería se encuentra fuera del límite permitido
en la norma NEC mampostería estructural cuadro 17 ; por esta razón la mampostería
construida con este tipo de material no es sismo resistente.
73
4.9.Cuadro comparativo entre del ladrillo elaborado al 50 % de lodo residual y
el ladrillo artesanal tradicional para distinguir sus ventajas y desventajas.
En el cuadro 19 se reflejan los resultados obtenidos de los diferentes ensayos a los
que fueron sometidos los ladrillos con lodo residual y material tradicional, con el
fin de analizar las ventajas y desventajas que existen entre estos dos tipos de
materiales.
Cuadro 19. Cuadro comparativo entre el ladrillo con lodo y el ladrillo
tradicional.
ENSAYOS
REALIZADOS
LADRILLO ARTESANAL
CON LODO
RESIDUAL AL 50% TRADICIONAL
Resistencia a la
compresión (Mpa) 3.36 3.11
Adherencia (Mpa) 0.32 0.42
Absorción de agua (%)
16.17 14.24
Flexión (Mpa)
0.84 0.60
Compresión de murete
(Mpa)
3.16 2.58
Tensión diagonal
(Mpar)
0.34 0.33
Costo (USD) 0.10 0.11
Fuente: Autores
En el cuadro 18, se puede distinguir que las ventajas de utilizar el lodo residual en
la elaboración de ladrillos artesanales son: en primera instancia el costo de
producción es similar al que fabrican los artesanos pero con la diferencia que existe
una disminución de la explotación de minas con los respectivos daños al ecosistema
y también la extensión de la vida útil de las escombreras y esta ventaja se da con
74
unos valores de resistencia muy similares a los ladrillos comunes y con un costo
igual que no afecta a los productores.
4.10. Análisis Económico.
Del análisis económico donde se han considerado los principales rubros como son:
Materiales, mano de obra, equipo y maquinaria cuyo detalle se encuentra en el
anexo 7 donde se demuestra que el ladrillo artesanal tiene un costo de USD 0.11.
En el caso del ladrillo artesanal con el 50% de lodo residual llega a un valor de USD
0.10, debido a que el lodo residual no tiene costo; como puede observarse el valor
es prácticamente similar con una ligera variación en el material, donde la mano de
obra, equipo y maquinaria tiene el mismo costo.
A continuación en el cuadro 20 se visualiza los valores de Material, Mano de obra,
Equipo y Maquinaria tanto de ladrillo artesanal como ladrillo artesanal con lodo
residual:
Cuadro 20. Resumen de Rubros
Material Mano de Obra Equipo y maquinaria
Ladrillo Artesanal 0.06 0.03 0.02
Ladrillo Artesanal
con 50% de lodo
residual
0.05 0.03 0.02
Fuente: Autores
75
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
5.1.Conclusiones.
Con el método manual – visual (SUSC), se logró conocer las propiedades
físicas del lodo residual; con lo cual se estableció el tipo de suelo con el que
se trabajó, de los resultados obtenidos se concluyó que es una arcilla de alta
plasticidad.
Con el análisis químico y mineralógico proporcionado por la empresa F.V,
se determinó que el lodo residual que se empleó en la elaboración de los
ladrillos artesanales, no contenía sustancias tóxicas perjudiciales para la
salud humana.
Al adicionar lodo residual en fracciones mayores al 50%, este material
reduce la resistencia mecánica a compresión de los ladrillos artesanales y
dificulta la trabajabilidad; debido a que el lodo residual contiene cantidades
considerables de esmalte lo cual hace que la pasta se torne más plástica.
Con los porcentajes de mezcla 25:75, 50:50 y 100:0 (lodo residual: suelo
natural), presentan un ligero aumento en la resistencia a la compresión en
comparación del ladrillo artesanal tradicional, lo que significa que se
encuentra dentro del nivel mínimo establecido en la norma Coguanor.
Al realizar el ensayo de compresión simple en los ladrillos con los tres tipos
de dosificaciones (25:75, 50:50, 100:0), la que mayor carga soportó es la
mezcla del 50% de lodo residual más el 50% de suelo natural, obteniendo
una resistencia a la compresión simple de 3.36Mpa; por lo tanto se tomó la
decisión de trabajar con la dosificación 50:50 para los posteriores ensayos
de Adherencia, Absorción de agua, Flexión, Compresión Axial y de Tensión
Diagonal en muretes.
La resistencia a la compresión simple del ladrillo artesanal con adición del
50% de lodo residual, tiene un valor de 3.36 Mpa; lo que indica que dicho
mampuesto es apto para las construcciones civiles, como establece la norma
76
NEC_SE_VIVIENDA, para viviendas de hasta dos pisos con luces de hasta
5 metros.
En el ensayo de resistencia a la adherencia, se obtuvo como resultado 0.42
Mpa para ladrillos tradicionales y 0.32 Mpa para ladrillos con lodo residual
al 50%; lo cual indica que los dos tipos de ladrillos cumplen con lo
especificado en la norma Coguanor.
La variación de resistencia entre los dos tipos de ladrillos está en un rango
del 24%, esto se debe a que las caras de los ladrillos tradicionales son más
rusticas que las caras de los ladrillos con lodo residual.
Al realizar el ensayo de absorción de agua, se puede notar que los ladrillos
artesanales tradicionales y los ladrillos con adiciones del 50% de lodo
residual tienen una absorción por debajo del valor máximo especificado en
la norma Coguanor; esta baja absorción es favorable para emplearse en
muros a cara vista.
En el ensayo a compresión simple, la falla producida en los dos tipos de
ladrillos fue por aplastamiento; con lo que demuestra que existió un
desmoronamiento del mampuesto.
En el ensayo a flexión se produjo dos tipos de fallas, de tipo vertical para
los ladrillos con lodo residual y de tipo diagonal para los ladrillos
convencionales; lo cual podría significar que el ladrillo convencional tiene
un menor resistencia al corte.
Los muretes fabricados con el 50% de lodo residual en el ensayo de tensión
diagonal presentaron un tipo de falla por adherencia, esto se debe a que la
superficie del mampuesto no posee una buena rugosidad lo cual no permite
una adecuada unión mecánica del mortero, por esta razón el agrietamiento
se inicia y se propaga en las juntas; lo que no sucede con los ladrillos
artesanales tradicionales ya que su superficie es rugosa y existe una buena
unión mecánica del mortero ya que posee un nivel de absorción adecuado y
compatible con la mezcla de mortero.
El costo unitario es de 0,11 centavos tanto para el ladrillo convencional y
0.10 centavos para el ladrillo elaborado con el 50% de lodo residual, esta
diferencia de precios se debe al reemplazo de la materia prima, como es el
77
caso de suelo natural por lodo residual. Por lo que hace que el constructor
no genere costos adicionales al trabajar con este tipo de material.
Los ladrillos elaborados con un 50% de lodo residual presentan similares
características mecánicas que los ladrillos artesanales que se elaboran y que
están siendo comercializados para la construcción.
La utilización de lodos residuales aumenta la vida útil de las escombreras
debido a que disminuye el volumen de residuos que van a parar en las
mismas ya que produce un impacto ambiental positivo, se puede decir que
una de las ventajas de utilizar el lodo residual en la elaboración de ladrillos
artesanales, es disminuir la explotación de minas con los respectivos daños
al ecosistema.
5.2.Recomendaciones.
El lodo residual que se utilice en la elaboración de los ladrillos artesanales
debe ser recolectado máximo de un día de producción debido a que el lodo
pierde humedad y al momento de realizar la pasta esta necesita un aumento
considerable de agua.
Se recomienda para las futuras investigaciones realizar un análisis químico
y mineralógico más detallado del lodo residual para verificar la
compatibilidad de este material con el cemento y ratificar su reacción ante
la mezcla de estos dos materiales, por razón de que en los muretes
elaborados con ladrillos con adiciones de lodo residual fallaron por
adherencia.
Es recomendable realizar un proceso de tratamiento al lodo tal como sale de
la planta con la finalidad de disminuir la cantidad de esmalte que existe en
el material, lo cual le daría mejores características en su consistencia y
trabajabilidad en la elaboración de los ladrillos.
De los resultados obtenidos en la presente investigación se recomienda que
los ladrillos artesanales elaborados con lodo residual no se utilicen como
elementos estructurales debido a que no cumplen con el valor límite de corte
puro. No obstante si se recomienda su uso como material para separación
de espacios exteriores e interiores.
78
En el análisis químico realizado al lodo residual no se evidencia la
presencia de elementos tóxicos, razón por la cual no afectaría a la salud
humana. Por lo que se recomienda utilizar como material de construcción,
como por ejemplo en la elaboración de mampostería para edificaciones.
79
6. BIBLIOGRAFÍA
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80
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como alternativa para la generación de biosólidos. Propuesta para el
aprovechamiento de lodos de la planta de tratamiento de aguas residuales
de la empresa "Comestibles La Rosa" como alternativa para la generación
de biosólidos. Pereira, Pereira.
81
7. ANEXOS
Anexo 1.Planta de tratamiento de agua residual de la empresa F.V y recolección
del lodo residual.
82
Anexo 2.Determinación de las propiedades físicas del lodo residual y suelo
natural del sitio; Método manual- visual (SUCS).
83
Anexo 3.Procedimiento para la elaboración de los ladrillos artesanales con lodo
residual.
84
85
86
Anexo 4.Recubrimiento del polietileno en los muretes y colocación en la
maquina universal de 100 ton.
87
Anexo 5.Fichas de resultados de los ensayos realizados con ladrillos con lodo
residual y ladrillos tradicionales.
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 17/02/2016
Tipo de cemento: Holcim Norma: NTE INEN 488: 2009
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
REALIZADO A CUBOS DE MORTERO DE PEGA
M7: Mortero a los 7 días FECHA DE ENSAYO: 24/02/2016
MUESTRA
Nº
ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 M7-1 49.50 49.50 53.10 2450 2580 10.33
2 M7-2 49.00 50.60 53.50 2479 2500 9.89
RESISTENCIA PROMEDIO 10.11
M14: Mortero a los 14 días FECHA DE ENSAYO: 02/03/2016
MUESTRA
Nº
ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 M14-1 50.40 51.80 51.30 2610.72 3740 14.05
2 M14-2 53.10 49.90 49.80 2649.69 3590 13.29
RESISTENCIA PROMEDIO 13.67
M28: Mortero a los 28 días FECHA DE ENSAYO: 16/03/2016
MUESTRA
Nº
ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO cm2. Kg. Mpa.
1 M28-1 51.50 49.70 51.00 25.60 3970 15.21
2 M28-2 50.50 51.20 49.20 25.86 3940 14.94
RESISTENCIA PROMEDIO 15.08
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
88
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 17/02/2016
Tipo de cemento: Holcim Norma: NTE INEN 488: 2009
CUADRO DE RESUMEN DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN REALIZADO A CUBOS DE MORTERO DE PEGA
Nº Edad Porcentaje f´c
Días % Mpa
1 0 0% 0.00
2 7 75% 10.11
3 14 90% 13.67
4 28 100% 15.08
Diagrama N° 1 Esfuerzo vs Tiempo
0, 0.00
7, 10.11
14, 13.67 28, 15.08
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 5 10 15 20 25 30
ESFU
ERZO
f´c
(M
pa)
EDAD (DÍAS)
DIAGRAMA ESFUERZO vs TIEMPO
89
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 29/02/2016
Tipo de lodo residual: F.V. Norma: NTG 41 024 h2
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
REALIZADO A LADRILLOS ARTESANALES CON 50% DE LODO
RESIDUAL Y 50%DE SUELO NATURAL
LACLR2:LADRILLO ARTESANAL CON LODO RESIDUAL AL
50%
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ESPESOR mm² Kg Mpa
1 LACLR2-1 332 145 90 48 140 15730 3.20
2 LACLR2-2 334 144 93 48 096 17320 3.53
3 LACLR2-3 330 145 90 47 850 17790 3.65
4 LACLR2-4 334 144 91 48 096 16920 3.45
5 LACLR2-5 338 148 90 50 024 15210 2.98
RESISTENCIA PROMEDIO 3.36
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
90
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 29/02/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Norma: NTG 41 024 h2
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
REALIZADO A LADRILLOS ARTESANALES TRADICIONALES
LAT:LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ESPESOR mm² Kg Mpa
1 LAT-1 346 145 92 50 170 16110 3.15
2 LAT-2 345 150 92 51 750 16900 3.20
3 LAT-3 350 149 93 52 150 17080 3.21
4 LAT-4 350 145 90 50 750 15150 2.93
5 LAT-5 348 150 91 52 200 16320 3.07
RESISTENCIA PROMEDIO 3.11
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
91
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 24/03/2016
Tipo de lodo residual: F.V. Norma: NTG 41 024 h3
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso
RESULTADO DEL ENSAYO DE ADHERENCIA REALIZADO A
LADRILLOS ARTESANALES TRADICIONALES
ADLAT:ADHERENCIA DEL LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ESPESOR mm² Kg Mpa
1 ADLAT-1 115 150 92 17 250 1460 0.42
2 ADLAT-2 117 148 92 17 316 1730 0.49
3 ADLAT-3 113 150 93 16 950 1190 0.34
RESISTENCIA PROMEDIO 0.42
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
92
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 25/03/2016
Tipo de lodo residual: F.V. Norma: NTG 41 024 h4
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso
RESULTADO DEL ENSAYO DE ABSORCION DE AGUA REALIZADO A
LADRILLOS ARTESANALES CON 50% DE LODO RESIDUAL Y 50%DE
SUELO NATURAL
ABLACLR2:ABSORCIÓN DE AGUA DEL LADRILLO ARTESANAL CON LODO RESIDUAL AL 50%
Nº IDENTIFICACIÓN
DE MUESTRAS
MASA (Kg) ABSORCIÓN DE AGUA
(%) MUEST. SECA MUEST. SATURADA
1 ABLACLR2-1 5.50 6.90 25.45
2 ABLACLR2-2 6.90 7.70 11.59
3 ABLACLR2-3 6.30 7.25 15.08
4 ABLACLR2-4 6.60 7.50 13.64
5 ABLACLR2-5 6.95 8.00 15.11
PROMEDIO 16.17
93
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 25/03/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Norma: NTG 41 024 h4
RESULTADO DEL ENSAYO DE ABSORCION DE AGUA REALIZADO A
LADRILLOS ARTESANALES TRADICIONAL
ABLAT:ABSORCIÓN DE AGUA DEL LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº IDENTIFICACIÓN
DE MUESTRAS
MASA (Kg) ABSORCIÓN DE
AGUA (%) MUEST. SECA MUEST. SATURADA
1 ABLAT-1 6.9 7.90 14.49
2 ABLAT-2 7.5 8.40 12.00
3 ABLAT-3 6.50 7.30 12.31
4 ABLAT-4 6.80 7.70 13.24
5 ABLAT-5 7.05 8.40 19.15
PROMEDIO 14.24
94
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 19/04/2016
Tipo de lodo residual: F.V. Norma: NTE INEN 295
Tipo de suelo: Suelo limo
arcilloso
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
REALIZADO A LADRILLOS ARTESANALES CON 50% DE LODO
RESIDUAL Y 50%DE SUELO NATURAL
FXCLR2:FLEXIÓN DEL LADRILLO ARTESANAL CON LODO RESIDUAL AL 50%
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ESPESOR mm² Kg Mpa
1 FXCLR2-1 335 145 89 48 575 260 0.95
2 FXCLR2-2 336 143 90 48 048 250 0.91
3 FXCLR2-3 330 145 93 47 850 260 0.85
4 FXCLR2-4 337 142 90 47 854 260 0.95
5 FXCLR2-5 330 145 91 47 850 160 0.55
RESISTENCIA PROMEDIO 0.84
OBSERVACION
ES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
95
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha: 19/04/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Norma: NTE INEN 295
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
REALIZADO A LADRILLOS ARTESANALES TRADICIONAL
FXLAT:FLEXIÓN DEL LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ESPESOR mm² Kg Mpa
1 FXLAT-1 344 145 90 49 880 160 0.59
2 FXLAT-2 345 150 90 51 750 140 0.50
3 FXLAT-3 339 150 95 50 850 240 0.75
4 FXLAT-4 340 149 89 50 660 120 0.43
5 FXLAT-5 345 145 90 50 025 190 0.70
RESISTENCIA PROMEDIO 0.60
OBSERVACIONE
S:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
96
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FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha elaboración:
20/04/2016
Tipo de lodo residual: F.V.
Fecha del ensayo:
27/04/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Norma: ASTM C1314-00
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN
AXIAL REALIZADO MAMPOSTERIA CON LADRILLOS
ARTESANALES CON 50% DE LODO RESIDUAL Y 50%DE SUELO
NATURAL
CALACLR2:COMPRESIÓN AXIAL DEL LADRILLO ARTESANAL CON LODO
RESIDUAL AL 50%
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 CALACLR2-1 623 145 670 90 335 29153.925 3.16
RESISTENCIA PROMEDIO 3.16
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
97
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha elaboración:
20/04/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Fecha del ensayo:
27/04/2016
Norma: ASTM C1314-00
RESULTADO DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN AXIAL
REALIZADO MAMPOSTERIA CON LADRILLOS ARTESANALES
TRADICIONAL
CALAT:COMPRESIÓN AXIAL DEL LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 CALAT-1 690 153 705 105 570 27808.359 2.58
RESISTENCIA PROMEDIO 2.58
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
98
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha de elaboración:
20/04/2016
Tipo de lodo residual: F.V. Fecha del ensayo:
27/04/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Norma: ASTM E519-02
RESULTADO DEL ENSAYO DE TENSIÓN DIAGONAL REALIZADO
MAMPOSTERIA CON LADRILLOS ARTESANALES CON 50% DE LODO
RESIDUAL Y 50%DE SUELO NATURAL.
TDLACLR2: TENSIÓN DIAGONAL DE LADRILLO ARTESANAL CON LODO RESIDUAL AL
50%
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 TDLACLR2-1 666 145 670 70 852 1539.2457 0.21
2 TDLACLR2-2 640 144 670 68 565 3272.1713 0.47
RESISTENCIA PROMEDIO 0.34
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
99
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
Proyecto: Ladrillos artesanales con lodo residual Fecha de elaboración:
20/04/2016
Tipo de suelo: Suelo limo arcilloso Fecha del ensayo:
27/04/2016
Norma: ASTM E519-02
RESULTADO DEL ENSAYO DE TENSIÓN DIAGONAL REALIZADO
MAMPOSTERIA CON LADRILLOS ARTESANALES TRADICIONAL.
TDLAT: TENSIÒN DIAGONAL DE LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
Nº ID.
MUESTRAS
DIMENSIONES - mm SECCIÓN CARGA ESFUERZO
LARGO ANCHO ALTO mm² Kg Mpa
1 TDLAT-1 690 150 707 79 032 2803.262 0.35
2 TDLAT-2 680 153 708 81 478 2558.614 0.31
RESISTENCIA PROMEDIO 0.33
OBSERVACIONES:
1MPa = 10.197 Kg/cm²
𝜎 =𝑃
𝐴
100
Anexo 6.Informe proporcionado por el laboratorio de ensayo de materiales y
modelo de la universidad Central del Ecuador.
101
102
Anexo 7. Análisis Económico.
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO No: 0001 UNIDAD:GLB
DESCRIPCIÓN : LADRILLO ARTESANAL TRADICIONAL
ESPECIFICACIÓN: Dosificación 100% de suelo natural
Para elaboración de 9000 ladrillos
A.- M A T E R I A L E S
CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNITARIO COSTO
0011 SUELO NATURAL m3 70.2 1.25 87.75
0012 ASERRRÍN Kg 2 070.0 0.10 207.00
0013 CENIZA DEL HORNO Kg 180.0 0.00 0.00
0014 LEÑA DE EUCALIPTO m3 14.0 14.00 196.00
0015 AGUA m3 32.4 0.70 22.68
TOTAL MATERIALES: 513.40
B.- M A N O D E O B R A
CODIGO DESCRIPCION RENDIMIENTO
Horas/Hombre
JORNA
L /hora COSTO
01 ESTRUCTURA
OCUPACIONAL E2 PEON 42.00 3.26 136.92
01 ESTRUCTURA
OCUPACIONAL E2 PEON 42.00 3.26 136.92
TOTAL MANO DE OBRA: 273.84
C.- EQUIPO Y MAQUINARIA
CODIGO DESCRIPCION RENDIMIENTO
Horas/Equipo
COSTO
/hora COSTO
03 HERRAMIENTA
MANUAL 5% de la mano de obra - 13.69
TOTAL EQUIPO MAQUINARIA: 13.69
C O S T O D I R E C T O : 800.96
C O S T O I N D I R E C T O (20.00%): 160.19
P R E C I O U N I T A R I O T O T A L: 961.15
103
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO No.:002 UNIDAD: GLB
DESCRIPCIÓN : LADRILLO CON LODO RESIDUAL
ESPECIFICACIÓN: Dosificación 50:50 (Lodo Residual: Arcilla)
A.- M A T E R I A L E S
CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNITARIO
COSTO
0011 LODO RESIDUAL m3 35.1 0.00 0.00
0012 SUELO NATURAL m3 35.1 1.25 43.88
0013 ASERRRÍN Kg 2070.0 0.10 207.00
0014 CENIZA DEL HORNO Kg 180.0 0.00 0.00
0015 LEÑA DE EUCALIPTO m3 14.0 14.0 196.00
0016 AGUA m3 32.4 0.70 22.68
TOTAL MATERIALES: 469.56
B.- M A N O D E O B R A
CODIGO DESCRIPCION
RENDIMIENTO
Horas/Hombre
JORNAL
/hora COSTO
01 ESTRUCTURA
OCUPACIONAL E2 PEON 42.00 3.26 136.92
01 ESTRUCTURA
OCUPACIONAL E2 PEON 42.00 3.26 136.92
TOTAL MANO DE OBRA: 273.84
C.- EQUIPO Y MAQUINARIA
CODIGO DESCRIPCION RENDIMIENTO
Horas/Equipo
COSTO
/hora COSTO
03 HERRAMIENTA
MANUAL 5% de la mano de obra - 13.69
TOTAL EQUIPO MAQUINARIA: 13.69
C O S T O D I R E C T O : 757.09
C O S T O I N D I R E C T O (20.00%): 151.42
P R E C I O U N I T A R I O T O T A L: 908.51
NOTA: Para determinar el costo de una unidad de ladrillo se realizó la relación
entre el precio unitario total y 9000.00 ladrillos dando un costo de USD 0.11.
NOTA: Para determinar el costo de una unidad de ladrillo se realizó la relación
entre el precio unitario total y 9000.00 ladrillos dando un costo de USD 0.11.
104
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO No : 003 UNIDAD: m2
DESCRIPCIÓN: MAMPOSTER.LADRILLO 35x15x9cm, SIN
ANDAM.
ESPECIFICACIÓN: No incluye andamios
A.- M A T E R I A L E S
CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNITARIO COSTO
0501 LADRILLO COMÙN 35x15x9.5 u 30.00 0.30 9.00
0100 CEMENTO kg 15.00 0.17 2.55
0200 ARENA m3 0.05 13.81 0.69
5650 AGUA m3 0.05 0.60 0.03
TOTAL MATERIALES: 12.27
B.- M A N O D E O B R A
CODIGO DESCRIPCION RENDIMIENTO
Horas/Hombre
JORNAL
/hora COSTO
03 ESTRUC.OCUPACIONAL D2
(ALBAÑIL,ETC) 1.00 3.30 3.30
01 ESTRUCTURA
OCUPACIONAL E2 PEON 1.00 3.26 3.26
TOTAL MANO DE
OBRA: 6.56
C.- EQUIPO Y MAQUINARIA
CODIGO DESCRIPCION RENDIMIENTO
Horas/Equipo
COSTO
/hora COSTO
03 HERRAMIENTA MANUAL 1.00 0.09 0.09
TOTAL EQUIPO
MAQUINARIA: 0.09
C O S T O D I R E C T O : 18.92
C O S T O I N D I R E C T O (20.00%): 3.78
P R E C I O U N I T A R I O T O T A L: 22.70