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TABLEROS AGLOMERADOS FIBRA DE COCO-CEMENTO

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UNIVERSIDAD DE COLIMA

ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DE TABLEROS AGLOMERADOS A BASE DE FIBRA DE COCO Y

CEMENTO

TRABAJO CON EL CARÁCTER DE

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN ARQUITECTURA

P R E S E N T A

MARTHA ANGELICA NOVOA CARRILLO

Director de Tesis: Dr. Miguel Elizondo Mata

Asesores: M.C. Francisco Fuentes Talavera

M.C. Julio de J. Mendoza Jiménez Dr. Adolfo Gómez Amador

COQUIMATLAN, COLIMA JULIO DEL 2005.


2

AGRADECIMIENTOS: A CONACYT por la oportunidad de obtener una beca para realizar el estudio de Maestría. Al Departamento de Madera, Celulosa y Papel, por su apoyo incondicional, y por el tiempo que muy amablemente me otorgaron. Muy especialmente al MC. Francisco Javier Fuentes Talavera, por todos sus conocimientos transmitidos, por confiar en mi y por brindarme su amistad. Al Dr. Miguel Elizondo Mata, por guiarme durante todo mi trabajo de tesis y por el ánimo que me brindaba. Al MC. Julio de Jesús Mendoza, por su paciencia y su apoyo. A la Universidad de Colima por tener líneas de investigación que brinden un bienestar ecológico. A mi Familia y todas las personas que estuvieron cerca de mi apoyándome. Y principalmente a Dios.


3

INDICE

1.- INTRODUCCIÓN 1

2.- OBJETIVOS 6

3.- HIPÓTESIS 6

4.- JUSTIFICACIÓN DEL TEMA 7

5.- MARCO TEÓRICO

5.1 LA CONSTRUCCIÓN Y EL MEDIO AMBIENTE 10

5.2 DIFERENTES TIPOS DE TABLEROS

5.2.1 Tableros de partículas 15

5.2.2 Tableros de fibras 15

5.2.3 Tableros contrachapados 16

5.3.3 Tableros de cemento-material lignocelulósico 16

5.3 INVESTIGACIONES RELACIONADAS CON TABLEROS 18

ELABORADOS DE MATERIALES ALTERNATIVOS

5.4 MATERIAS PRIMAS

5.4.1 La Palma de Coco 29

5.4.2 La Fibra de coco y sus características 35

5.4.3 El Cemento 38

6.- DESARROLLO EXPERIMENTAL

6.1.- MATERIALES Y MÉTODOS

6.1.1 Obtención de materia prima 43

6.1.2 Desintegrado de material fibroso y 44

Clasificación de partículas

6.2.- DISEÑO EXPERIMENTAL

6.2.1 Variables de estudio 48

6.2.2 Combinación de variables 49


4

6.3 ELABORACIÓN DE TABLEROS CEMENTO-ESTOPA DE COCO

6.3.1 Preparación de mezclas 50

6.3.2 Formación del tablero 54

6.3.3 Prensado del tablero 56

6.3.4 Curado y fraguado del tablero 57

6.4 EVALUACIÓN MECÁNICA DE LOS TABLEROS

6.4.1 Comportamiento a flexión 61

- Resistencia 63

- Módulo de elasticidad 64

6.4.2 Comportamiento a compresión 70

6.4.3 Graficas de Esfuerzo-Deformación 75

7.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN

7.1 Análisis del diseño experimental

7.1.1 Tablas de resultados 84

7.1.2 Efecto de las variables sobre las

propiedades a flexión 91

7.1.3 Efecto de las variables sobre las

propiedades de compresión 95

8.- COMPARACION CON OTRAS INVESTIGACIONES 98

9.- CONCLUSIONES 99

10.- RECOMENDACIONES 100

11.- BIBLIOGRAFÍA 101

12.- APENDICE

a.- Fotografías 107


5

1.- INTRODUCCIÓN

México es un país de gente joven ya que la mitad de la población nació

después de 1975 y por lo tanto dichos habitantes en esta década requerirán

de vivienda, se estima con base en el crecimiento demográfico del país y en el

mercado potencial de vivienda de 1999 (1, 000,000 unidades), por lo que en

los próximos 10 años será necesario construir el equivalente a las ciudades

de México, Monterrey y Guadalajara mas dos veces.

Esto nos índica que el problema de la vivienda en México cada día adquiere

mayor importancia dentro de las necesidades de los ciudadanos, cientos de

familias requieren de una vivienda, en donde puedan realizar sus actividades

diarias, por lo tanto esta demanda origina una construcción irracional, en

suelos no aptos para la construcción, muchas de las construcciones con una

mala calidad por falta de supervisión, y que de cierta manera debido a la

necesidad de los usuarios estas son habitadas, siempre y cuando tengan la

posibilidad económica de adquirir una vivienda.


6

Tomando en cuenta la gran demanda de construcción de vivienda y la

necesidad también, de desarrollo de nuevos materiales de construcción, en el

presente trabajo, se investiga la manufactura y evaluación de un tablero a

partir de la combinación de fibra de coco con el cemento, mismo que pudiera

tener propiedades idóneas para su uso en la construcción.

Es importante destacar la relevancia de esta investigación en muchos

aspectos, principalmente en la utilización de la fibra de coco, que en este

caso es un material de desecho; además colaboramos a la utilización de

esquilmos agrícolas en la búsqueda de elementos que estén enfocados a la

construcción de vivienda económica, ayudando posiblemente a abatir costos

con las mismas características de algunos paneles que están en el mercado,

teniendo como ventaja la contribución al aspecto ecológico y económico.

Lo anterior redundaría en la economía de los usuarios, en donde no solo en

el sector más encarecido de la sociedad se reflejaría el principal beneficio.

En el mercado existen diversos tipos de paneles y aglomerados que ofrecen a

los usuarios una cantidad interesante de opciones para cada necesidad, y

las características indispensables para la utilización en la construcción.

Las características principales con las que puede contar un tablero para ser

útil en el área de la construcción y tener probabilidades de un estudio mas

profundo, en donde se analizan mas variantes a resolver, son obtenidas

mediante el ensayo de resistencia la flexión, densidad y resistencia a la

humedad.


7

Esta investigación es el inicio de un proyecto que pretende al menos conocer

las características de los paneles cemento-coco, con la ventaja que se esta

utilizando una materia prima que en su mayoría es desperdicio de otras

actividades y que se convertiría en material de construcción mediante

procesos ambientales amigables.

En México al momento de elegir materiales para su vivienda se opta por los

materiales convencionales, sabemos que el tablero aglomerado aun no

abarca una gran área dentro del ámbito de la construcción, y aun menos el

tablero elaborado a base de material reciclado o esquilmos agrícolas.

Pero es una lucha constante para que nuestras próximas generaciones

crezcan con la conciencia de la utilización de materiales alternativos y tengan

la posibilidad de vivir en una sociedad con más respeto a su entorno natural.

El presente trabajo se basa prácticamente en la elaboración de los tableros

aglomerados con mayor o menor proporción de mezcla cemento-fibra (C-F),

agregado inerte (arena) y agua, partiendo de un diseño experimental, que

permite determinar las proporciones y el numero de tableros a realizar,

continuando con una serie de ensayos mediante los cuales determinaremos

sus propiedades físico-mecánicas, con el objetivo de obtener datos precisos

que sirvan como base para su aplicación en el campo de la edificación de

vivienda.


8

Estos tableros se elaboraron y caracterizaron en el Dpto. de Madera,

Celulosa y Papel “Ing. Karl Augustin Grellmann” de la Universidad de

Guadalajara, mediante la colaboración y asesoría del M. C. Fco. Fuentes

Talavera, asesor de esta tesis.

En este trabajo se enfoco principalmente a estudiar la relación entre las

proporciones de mezcla de (F) coco y (C) cemento con las propiedades

resultantes de los tableros, por lo que otras formas y variables de elaboración

de estas, serán objeto de investigaciones posteriores con el ánimo de mejorar

los resultados alcanzados.

Lo importante de este tipo de estudios es que día a día se suman más

profesionistas interesados en la obtención de materiales alternativos que

sean útiles en la construcción y que por otro lado mantengan en vigor el

cuidado de nuestra naturaleza.


9

Figura 1 Tableros de fibra - cemento elaborados en este trabajo de tesis.


10

2.- OBJETIVOS

General:

• Generar por medio de la combinación de fibra de coco y cemento un

material cuyas propiedades puedan ser apropiadas para su uso en la

construcción de vivienda.

Particular:

• Conocer las propiedades físico-mecánicas del tablero cemento-fibra de coco.

• Proponer posibles usos en el campo de la Arquitectura.

3.- HIPÓTESIS

El aglomerado a base de fibra de coco y cemento, es un material cuyas

características físicas y mecánicas lo hacen susceptible de utilizarse en

diversos elementos que conforman etapas de la edificación de vivienda.


11

4.- JUSTIFICACIÓN DEL TEMA

La principal aportación de esta tesis de Maestría es el conocimiento que

genere demostrando las bondades de la palma de coco en combinación con el

cemento para el desarrollo de nuevos materiales para la construcción;

aprovechando el estudio y la experiencia en el uso y el manejo de esta planta

tropical.

La relevancia de este proyecto radica no únicamente en la utilización de

esquilmos agrícolas aplicados en la construcción, uno de sus propósitos es

crear una conciencia ecológica, ir construyendo día a día una educación en

los seres humanos a utilizar materiales alternativos y así evitar destruir

nuestros ecosistemas.

Hacia 1940 el uso del tablero fibra-cemento se extendía por Europa, pero

hasta la segunda mitad del siglo XX llego a ser utilizada mundialmente1. Actualmente, cada día mas, se racionaliza el uso de los recursos naturales,

incrementando el uso de materiales para la construcción a base de fibras

naturales, en varios países, el uso de materiales alternativos para la

construcción de vivienda representa un status, pues en algunas ocasiones el

material llega a ser más caro que los materiales convencionales para la

construcción, debido además a que son productos elaborados mediante

procesos no agresivos ambientalmente hablando.

2 Word Technology, oct 1998 v125 i8 p26


12

Por lo anterior, es lógico pensar que el desarrollo Tecnológico para la

producción y utilización de materiales alternativos para la edificación de

vivienda, tiene un doble beneficio para los usuarios.

Para la fabricación de tableros aglomerados no solo se utiliza la fibra de

coco, existen numerosas investigaciones en diferentes países en donde

combinan algunas otras fibras naturales que ofrecen una alternativa para

elementos utilizados en la construcción como lo son la fibra de Yute, Kenaf,

bagazo de caña, vástago de plátano, agave y lechuguilla entre otros.

México es uno de los primeros cinco productores de fibra de coco a nivel

mundial, por lo que su uso como materia prima para la producción de

elementos que contengan fibra de coco no esta fuera de la realidad, Por

fortuna nuestro país en general y en especifico el estado de Colima cuenta

con los recursos naturales a la espera de ser aprovechados en la producción

de diversos productos asociados a la edificación de la vivienda.

Figura 2 Plantío de palmeras de coco, carretera Armería-Colima.


13

Los esquilmos agrícolas son poco aprovechados en la industria, pero pueden

ser una alternativa que podría ofrecer salidas a la pequeña y mediana

empresa, involucrando elementos claves para los sistemas de producción, la

integración, la optimización de los ciclos de producción con mínimas

perdidas, buen aprovechamiento de las fibras, ya que actualmente son

escasos sus usos y sabemos se puede lograr una alta productividad.

Además de producir un satisfactor que puede servir para obtener viviendas

dignas, ambientalmente integrales y aun costo factible.

El conocimiento integral de las propiedades físicas y químicas de la estopa

de coco, implica la oportunidad de emprender un camino que cada día

acercara a conocer sus verdaderas potencialidades, y sin duda permitirá

explorar un potencial importante a nivel mundial, no solo en el campo

Arquitectónico sino en otras ramas de la ciencia.

Por otra parte como ya se ha mencionado la producción de estos paneles

presupone un factor ambiental positivo, pues como es sabido, en la

fabricación de materiales para la construcción hay procesos altamente

contaminantes y con un mal consumo energético.


14

5.- MARCO TEORICO 5.1- LA CONSTRUCCIÓN Y EL MEDIO AMBIENTE Con el paso del tiempo la preocupación por el medio ambiente en el que

habitamos así como la necesidad de una vivienda digna y sustentable han

adquirido mayor fuerza dentro de la sociedad, dando paso a múltiples

propuestas por parte de organismos gubernamentales, así como de expertos

en el área de la construcción, con el objetivo de satisfacer la necesidad de los

usuarios, permitiendo un acercamiento no solo de comprensión teórica, sino

también de manera práctica.

En México existen diversos organismos que otorgan financiamiento para la

construcción de vivienda. (tabla no. 1)

El Infonavit (Instituto de Nacional de Fomento a la Vivienda) por ejemplo en

su programa de labores y financiamiento para el 2005 expresa que su

principal reto nacional en materia de vivienda consiste en satisfacer la

creciente demanda habitacional de esta población. Por lo tanto incrementa a

375 mil créditos su meta para este año. Cabe mencionar que el 56% de los

créditos se canalizaran a trabajadores que ganan menos de 4 veces salarios

mínimos.2

En este contexto, el Gobierno Federal se ha planteado como meta para el año

2006, alcanzar la edificación y financiamiento de 750 mil viviendas. 3

2 www. Infonavit.gob.mx/inf._general/noticias/comunicados/2004/bp_084.shtml 3 www.infonavit.gob.mx


15


16

La construcción del hábitat humano se da prácticamente en concomitancia

con la evolución de la especie humana pues, muy tempranamente, el ser que

daría origen a lo que hoy somos empezó a buscar formas de hábitat.4

Respondiendo de esta manera a una necesidad que evolucionaría cada vez

mas en el conocimiento de su entorno y de su especie.

En el principio de la historia, el descubrimiento de los recursos con los que el

hombre podía obtener elementos para refugiarse trajeron consigo además, el

conocimiento de las leyes naturales, que daban paso a recuperarse después

de los impactos sufridos por estas mismas, así como el asimilar e incorporar

los cambios que le fueron impuestos.

Sin embargo hace ya milenios que la dinámica de aprendizaje y utilización de

estas leyes por el hombre supera en mucho la dinámica de la naturaleza.

Esta tendencia a rebasar la dinámica de los tiempos de generación y

regeneración de la naturaleza y las repercusiones de esto en la sociedad es lo

que hoy conocemos como el problema ambiental. 4

Actualmente el hombre tiene un sinfín de elementos que puede utilizar en la

construcción de su hábitat, elementos que en su momento tuvieron sus

ventajas y desventajas. Por lo tanteen nuestra época se procura su empleo

de la manera mas eficiente.

4 Obras, Marzo 2001, año XVIII-no. 339


17

La cultura de conservar nuestro medio ambiente y ayudar a que tengamos

un lugar digno en el que todos los seres humanos podamos habitar es una

de las prioridades para todo profesionista y ser humano que desea un mundo

lleno de naturaleza y vida para todos.

“En el transcurso de las próximas décadas, la población del país

completará una fase de la transición demográfica, que dará como

resultado un claro predominio de los grupos de la población de 15-64

años de edad. Este perfil de la dinámica demográfica permitirá el arribo

de generaciones numerosas a la edad de contraer matrimonio o de

formar un hogar independiente.”5

De cierta manera la relación construcción-medio ambiente es para muchos

un tema que elimina la mayoría de las posibilidades de conservar estas

reservas ecológicas como patrimonio de las siguientes generaciones.

Con el paso del tiempo las grandes urbes van absorbiendo al campo y

dejando atrás las grandes extensiones de tierra que sirven como confort de

nuestro medio ambiente, por tal motivo diferentes empresas y organismos

realizan numerosos estudios e investigaciones en búsqueda de nueva

alternativas de vivienda que utilicen materiales no agresivos al medio

ambiente, solucionar el problema de vivienda no es nada fácil, pero encontrar

la manera de utilizar tecnologías que dependan en menor escala de la

madera o que se incluyan productos reciclados puede ser mas económico que

los convencionales y a la vez aun mas a reducir los desechos depositado en

los basureros.

5 www.edomexico.gob.mx


18

Un ejemplo es el caso del arquitecto Alfonso Rodríguez López que en su libro

“Tecnologías para la vivienda popular especifica”, plantea una contribución a

la solución de la problemática de vivienda en México. Cecilio Rogelio Uriza

Salgado, profesor especialista en el área de vivienda, hizo un análisis del

contenido y las perspectivas del libro:

“Uno de los atributos de esta publicaron es que propone una tecnología

relacionada con lo bondadoso y económico que resulta la construcción

con tierra como los paneles y prefabricados, dadas sus características.

La tecnología sustenta, promueve y apoya la participación comunitaria

que requiere la autoconstrucción”.6

6 http://www.fedevivienda.org.co/18-internacionl.html


19

5.2 DIFERENTES TIPOS DE TABLEROS

El tablero aglomerado es un material en forma plana el cual puede ser

elaborado de pequeñas astillas de madera o algún otro material

lignocelulósico fibroso, aglutinado por medio de un adhesivo bajo la acción

de presión y calor durante un tiempo determinado (Fuentes 1989).

Se denomina tablero al producto madera y posterior agregación en piezas

estandarizadas, agregando en forma optativa elementos químicos que

mejoran sus propiedades (Lagos, 1993).

5.2.1 Tableros de Partículas

Son tableros fabricados con partículas de madera u otros materiales

lignocelulosicos, aglomerados mediante aglutinantes, y uno o más agentes

como el calor, presión, humedad, etc.

5.2.2 Tableros de Fibra

Son tableros hechos a partir de fibras de madera, se fabrican en base a una

amplia gama de materias primas por infiltrado de las fibras para después ser

compactados mediante unos rodillos o una prensa de platos. Dentro de estos

tableros se encuentran los Duros, MDF y Aislantes.

En el proceso de fabricación puede agregarse aglutinantes u otros materiales

que mejoren características como resistencia mecánica, resistencia al fuego,

ataque de insectos, pudrición y comportamiento hidrófugo.


20

De acuerdo a su densidad se clasifican en:

Tableros de fibra duros: Se utilizan como revestimiento en distintas

aplicaciones como puertas, pisos, zoclos, muros divisorios, revestimiento en

muro, plafones etc.

Tienen una densidad que oscila entre 850 y 1200 kg/m3.

Tableros de fibra densidad media (MDF): La madera esta reducida a fibras de

gran homogeneidad. Por sus características es lo más parecido a madera

maciza con las ventajas de ser un tablero.

Tienen una densidad que oscila entre 720 a 800 kg/m3

5.2.3 Tableros Contrachapados

Son tableros formados a partir de varias láminas o chapas de madera

prensadas entre si, generalmente quedando la dirección de la fibra de cada

capa en forma alternada con la siguiente, para que el tablero logre

condiciones mecánicas en ambos sentidos.

En comparación con los tableros de fibra y partículas, las condiciones que

deben reunir las materias primas para la fabricación de chapa y tableros son

mucho más rigurosas, presentado considerables variaciones según uso y

calidad del panel.

5.2.4 Tableros de cemento-material lignocelulósico

El cemento actúa como aglutinante, actualmente este tablero tiene mucha

aceptación en el ramo de la construcción, en donde es utilizado como muro

divisorio en zonas húmedas, además para la construcción de casas

prefabricadas.


21

Eureka

Cempanel. Tablero de fibrocemento para revestir fachadas y construcciones

de vanguardia. Forma parte de la línea de paneles de fibrocemento NT (nueva

tecnología), fabricados a base de cemento Pórtland, fibras naturales y

aditivos seleccionados que, después de ser sometidos a procesos de

autoclave, adquieren las propiedades requeridas. Flexible a diseños curvos,

resulta idóneo en muros interiores en condiciones de humedad.

Cemplank. Tabla de fibrocemento mayormente utilizada en los últimos cinco

años de vivienda. Esta hecho del mismo material que el Cempanel, sólo que

tiene tabletas de 12 cm. de ancho, las cuales se instalan traslapadas una

con otra (estilo siding) en los muros de las fachadas. Presenta dos tipos de

acabado: liso o imitación madera natural.

Durok. Losa de cemento que se forma en un proceso continuo de lechada de

cemento Pórtland en bordes y superficies anteriores y posteriores

completamente rodeados de malla de fibra de vidrio y recubierta de polímero.

Los bordes son suaves, los extremos son cortados en escuadra.

Posee una base suave y segura para mosaicos de vidrio y cerámicos, es

adecuada para aplicarse en armazones de madera o acero con espaciamiento

de 16” en construcciones nuevas o en remodelaciones. Es ideal para el uso

de paredes, pisos y techos en áreas secas y húmedas. No se deteriora en

presencia de agua de modo que es altamente durable es áreas de alta

humedad como baños, regaderas, cocinas y cuartos de lavado.


22

5.3- INVESTIGACIONES RELACIONADAS CON TABLEROS ELABORADOS

DE MATERIALES ALTERNATIVOS

En México, como en varios países las fibras vegetales han sido investigadas

desde hace años como una alternativa destinada a la vivienda de interés

social; principalmente por su bajo costo y por su por utilización como

desecho de otras actividades económicas. 7

Al mismo tiempo, el crecimiento constante de la población y el aumento de

las necesidades de vivienda han creado la necesidad de experimentar en el

área de los tableros aglomerados. Ejemplo de ello son las siguientes

investigaciones que se presentan.

Chapilla, Viruta y Aserrín

En Colombia por ejemplo, se utiliza la chapilla, la viruta y el aserrín para la

elaboración de un tablero aglomerado combinando todos los elementos a

densidades, pesos y volúmenes. 8

El proceso de fabricación de estos tableros es sencillo desde su origen hasta

su distribución, recolectan los desperdicios en depósitos de la ciudad, tales

como aserraderos, fábricas de muebles, etc.,

7 Desde su fundación, el departamento de madera, celulosa y papel “Ing. Karl Augustin Grellmann”

de la Universidad de Guadalajara, a través del laboratorio de tecnología de la madera y materiales a

base de madera ha mantenido entre otras, una línea de investigación de materiales fibrosos no

tradicionales.

8 Fernando Velasco, Ingeniero Forestal de la Universidad Distrital


23

Cuando los residuos tiene un contenido de humedad entre el 15 y el 25%

son sometidos a un proceso de secado, ubicándolos en un patio cubierto con

teja de zinc para generar mayor temperatura y un movimiento forzado de

aire, el material se extiende y se mueve constantemente con la finalidad de

que lleguen a un equilibrio con el medio ambiente, una vez logrado esto, son

trasportados a la fabrica de producción en donde son homogenizados

granulométricamente con un molino de martillos de tamiz.

Se realizan las combinaciones del material (virutas, aserrín, hojuelas) y se

pasa a una mezcladora por pulverización en donde se empapan de una

resina formaldehído y así los residuos quedan mojados y uniformes.

Para finalizar el proceso se coloca el material en marcos para ser moldeada y

se pasa sobre la mezcla de arriba hacia abajo un rodillo que nivela y presiona

(con una prensa hidráulica caliente a 150 °C de 450 ton, con una presión

máxima de 300 Kg. /cm.) la masa de desperdicios dándole cuerpo y

calibrando de acuerdo a la altura que se desee.9

En este caso la firmeza y la rectitud del tablero se someten a una prensa fría

de tornillos, se saca de la prensa, se lija por los cuatro lados en una medida

de 1.25 x 2.45 cm.

9 Revista M&M, .El mueble y la madera.- Tableros de madera aglomerados “EL USO INTELIGENTE DE

LOS DESECHOS”, rev. no. 28 Alexandra Colorado Castro. Julio 1999


24

Las propiedades físico-mecánicas del tablero de reciclaje quedan de la

siguiente manera:

Densidad 0.80 g/cm3

Modulo de ruptura a flexión 17.5 N/mm2

Modulo de elasticidad por flexión 3000 N/mm2

Absorción de agua 17% del peso

Fibra de coco, Aserrín

En México hay antecedentes de experimentación con tableros bajo

proporciones de fibra de coco y aserrín de madera (F-A) utilizando como

aglutinante Urea Formaldehído (U-F) con tamaños de fibra de coco diferente,

que resultaron de la molienda con discos de 0.100”, 0.075” y 0.050“. Ambos

fueron mezclados con resina UF, bajo ciertas condiciones10. (gráfico no. 2)

Presión 80 bar

Temperatura 160° C

Resina 10% U-F

Tiempo 10 minutos

Espesor 16 mm.

Densidad 0.65-0.70 g/cm3

Formato 300 x 300 x16 mm.

10 Fuentes T.F.J., Montes R.E., Samano S.C., Garcia E. LA FIBRA DE LA ESTOPA DE COCO

USOS ACTUALES Y POSIBILIDADES DE UTILIZACION EN AGLOMERADOS, AMATL Boletín de

difusión del instituto de Madera, Celulosa y Papel de la Universidad de Guadalajara, México, Vol II,

Numero 4, oct-Dic 1988. pp.2-7

FIBRA % ASERRIN %

100

80

60

50

40

20

0

20

40

50

60

80

Tabla no. 2 Proporción en porcentaje de fibra-aserrín


25

En relación con las propiedades de resistencia tuvieron mejores resultados

los tableros realizado con las aperturas de discos de 0.075” y de 0.50”, no

hubo diferencias estadísticamente significativas en el tablero 80% fibra y

20% aserrín, así como el elaborado con 100% de fibra de coco, por lo tanto

estas combinaciones se pueden realizar sin que la resistencia a la flexión

disminuya.

Astillas del fuste de la palma de coco

FUENTES en el año de 1989, elaboró y evaluó tableros aglomerados a partir

de astillas del fuste de la palma de coco, teniendo como objetivo determinar

la posibilidad técnica de aprovechamiento de este recurso en la elaboración

de tableros aglomerados de partículas, mediante el uso de un Diseño

Experimental Central Compuesto Rotacional.

Realizando tableros en un formato de 350 x 350 x 16 mm., se analizaron

factores como proporción de resina, temperatura y tiempo de prensado.

En este experimento, Fuentes utilizó como aglutinante resina (urea-

formaldehído), 2.5% de cloruro de amonio respecto a la resina aplicada, 20%

de amoniaco respecto al cloruro de amonio y 1% de parafina con respecto al

material base seca.

También determinó la influencia de la densidad de la madera sobre la

resistencia a la flexión del tablero, a diferente densidad del mismo pero a

iguales condiciones de proceso, en donde se observa que conforme se

incrementa la densidad de la madera se disminuye la resistencia del tablero,

por consiguiente, para compensar tal reducción es necesario incrementar la

densidad de este.


26

En los resultados se encontró que la astilla del fuste de la palma de coco

permite la fabricación de tableros aglomerados, cuyas propiedades cumplen

satisfactoriamente con las exigencias de calidad para un tablero de uso

general y densidad media.

Respecto al hinchamiento del tablero se observo que un exceso de resina

produce un efecto desfavorable. En este caso particular se presentó después

de un 16%.

De igual forma tiempos de prensado mayores a 10 minutos resultaron

inconvenientes, sobre todo en combinación con un incremento de la

temperatura a partir de los 150° c. 11

Otra experiencia con tableros similares fue obtenida por ACHIM WICKE

Ingeniero de la Universidad de los Andes en Venezuela, según Wicke la

consistencia del tablero influye en su resistencia contra el fuego, pues en

donde los tableros son poco consistentes son vulnerables a este, el cual

favorece a la combustión, así mismo determina que para que sean resistentes

al fuego deben tener un espesor mínimo de 25 mm.

11 Fuentes T.F.J., ELABORACION Y EVALUACION FISICO-MECANICO DE TABLEROS AGLOMERADOS

A PARTIR DE ASTILLAS DEL FUSTE DE LA PALMA DE COCO, Tesis Maestría, Universidad de

Guadalajara, Noviembre 1989.


27

Fibra de coco

Por otro lado, en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de

Guadalajara se realizó un anteproyecto para la fabricación de aglomerado a

partir de la fibra de coco, a cargo la I.Q. Maria del Carmen Zepeda y Maria

Isabel Ibarra Vega optando por este tipo de fibra debido a su poca utilización

dentro de la Republica Mexicana.

En este estudio describe el proceso de elaboración del tablero a base de fibra

de coco y resina (urea-formaldehído), teniendo como variables el tamaño de

la partícula, contenido de humedad, adición de resina y aditivo, peso de la

tabla, humedad, densidad y espesor.

Se realizaron probetas para pruebas como flexión estática, contenido de

humedad, pruebas de fuerza a tensión perpendicular, densidad, absorción de

agua e hinchamiento, cizallamiento paralelo al plano, en donde se comprobó

que el producto esta dentro de los limites de aceptación.12

En Brasil, por medio de la empresa AGOPYAN en 1991 se analizó la

posibilidad del aprovechamiento de residuos y subproductos de la extracción

y del procesamiento de fibras vegetales para reciclaje en la construcción civil.

Utilizaron cinco diferentes tipos de residuos; a partir de las fibras de sisal

(agave sisalana), coco (cocos nucifera), pulpa de celulosa de eucalipto

(Eucalyptus grandis) y banana (Musa canvendishii).

12 Zepeda P., C.; Ibarra V., I.; ANTEPROYECTO PARA LA FABRICACION DE AGLOMERADO A PARTIR

DE LA FIBRA DE COCO Universidad de Guadalajara, Facultad de Ciencias Químicas Julio de 1993


28

Estos residuos fueron caracterizados, y utilizados en el refuerzo de matrices

frágiles, a base de cemento de escoria básica granulada de alto horno, así

pues en conjunto con otros proyectos de investigación se llegó a la definición

del aglomerante y del compuesto a ser probado en esta fase experimental, en

la cual fueron realizadas probetas con las siguientes características:

Relación aglomerante: arena gruesa: 1:1,5.

Relación agua/aglomerante: 0,5.

Volumen de fibra: 2%

Aglomerante: cemento de escoria básica granulada de alto horno

(procedencia: CST, Blaine: 500 m2/kg), activada por gipsita e hidróxido de

calcio.

El mezclado y moldeado del compuesto fue manual, y se curo por inmersión

en agua, durante 7 días, y al aire libre (ambiente de laboratorio) hasta el día

de los ensayos.

El resultado fue un desempeño, en la mayoría de los casos, superiores al

patrón de referencia. 13

13 Savastano Jr., Holmer; Flores, Carlo A. Reginaldo Araujo, Rosario, Samuel F, IDENTIFICACIÓN Y

CARACTERIZACIÓN DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES, PARA USO EN LA CONSTRUCCIÓN CIVIL.

publicado revista de ingeniería industrial, Lima, Perú n. 23, 1999.


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Cemento y partículas mineralizadas de madera

En nuestro país, la Compañía Prefabricados Estructurales Guadiana Bison,

S.A. de R.L., filial de Grupo Guadiana en Durango, invirtió varios años de

trabajo hasta obtener un material que afirman, es un avance en la tecnología

de la construcción, una disminución en el manejo de materiales y la

posibilidad de reproducirlo industrialmente . 14

Conjuga para su elaboración insumos tradicionales como lo son el cemento y

la madera en partículas mineralizadas.

Las propiedades del tablero están determinadas por sus insumos básicos: el

cemento y las partículas mineralizadas de madera. Del primero, utilizado en

un proporción del 71% del peso, adquiere su resistencia al clima, fuego,

hongos, polilla y termitas. Del segundo, asimila su elasticidad, bajo peso y su

facilidad para trabajarlo.

Cuando la madera ya esta fraccionada, en hojuelas de 22 mm a 35 mm de

longitud por 0.20 mm a 0.40 del espesor y sin ningún contenido de azúcar,

se mezcla con cemento Pórtland y agua. La cantidad de agua agregada a la

mezcla depende del contenido de humedad que contiene la astilla,

dosificándose de manera automática, a la mezcla se le aplica pequeñas

cantidades de compuestos químicos.

14 Mecanoescrito, Gpo. Guadiana


30

Se continúa con la formación del colchón sobre unas placas de acero, en

donde las fracciones más finas de la astilla quedan en las caras del tablero y

las fracciones más gruesas en el centro del mismo, de ahí se pasa a una

prensa en donde el tablero se forma bajo un presión de 2.4 n/nm2. Después

pasa a una cámara de curado donde permanece de 6 a 8 horas a una

temperatura de 70° a 80° c.

El último paso consiste en almacenar 12 días el tablero con el fin que alcance

la resistencia especificada, y posteriormente pasa a una cámara de

acondicionamientos donde se estabiliza con la humedad relativa.

En Durango este sistema ya fue aplicado para la construcción de 250 casas,

las cuales fueron entregadas al Instituto de Vivienda del Estado.

Se reporta que las pruebas de laboratorio realizadas han demostrado que

tiene características que lo hacen superior a otros comúnmente usados en la

construcción tales como: asbesto-cemento, yeso, aglomerados de partículas,

de madera contrachapada, etc.

Características técnicas:

Densidad 1.2 -1.3 gr/cm3

Resistencia al agua (hinchamiento) 2.2% después de 24hrs. en el agua

Coeficiente de expansión térmica 0.01 mm/m/0c

Conductividad de calor 0.16 Kcal./mhoc


31

Esfuerzos de ruptura:

E. de Compresión mayor de 15 N/mm2

E. de tensión mayor de 40 N/mm2

Modulo de elasticidad mayor de 3000 N/mm2

Esfuerzo Flexionante mayor de 9 N/mm2

Esfuerzo de tensión en flexión mayor de 4 N/mm2

Cemento Pórtland, partículas de madera y papel de desecho

Por otro lado Fred Kurpiel y Al Moslemi15, este segundo además postulante

desde hace tiempo de los productos de fibra-cemento, publicaron un articulo

en el año de 1995 denominado “Wood-panel makers consider cement-fiber to

boost profits”, enfocado al mercado de los tableros fibra-cemento en Estados

Unidos de América y Canadá. En donde consideraban que dicho mercado

crecería de un 30% a un 50% por año hasta el año 2000.

El producto esta hecho de Cemento Pórtland y de hasta un 25% de peso de

partículas de madera (80% por volumen). Y un 8% por peso de fibra de pulpa

y/o de papel de desecho. Hasta 1995, únicamente 10 plantas fabricaban

estos productos en Norteamérica. 2 en Canadá, y 6 en los estados unidos de

América.

15 vicepresidente de la Corporación Siembpelkaamp y profesor de la Universidad de Idaho.


32

Cemento, Acero y Plástico.

En Europa el sistema de Duo-Massiv es un método que se basa en

“emparedados compuestos que contienen aglomerado con cemento,

sujetadores, barras de acero de refuerzo y espaciadores de plástico”.

La línea de ensamblaje es operada en su mayoría por computadora, lo cual

produce elementos de dimensiones exactas, con tolerancias muy pequeñas.

Los paneles son planos y lisos.

El uso de este tablero a base de madera en esta técnica de construcción

ayuda a aumentar la ganancia del mercado de la madera al reemplazar el

bloque 100% de concreto utilizados.

‘Provee a los procesadores de madera de un mercado para sus desechos de

madera’ (Ferry Van Elten).

Lo más importante, quizás, es la precisión en sus formas, el cual asegura que

todos los elementos de construcción encajan a la perfección, con las

tolerancias reducidas a milímetros, requerido por muchos métodos

convencionales.

Se dice que el tiempo de construcción en sitio es de 30% a 50% menos que

con los métodos convencionales, por lo tanto obtenemos una reducción en

mano de obra.


33

Figura 3 Cocos Nucifera L.,

5.4.- MATERIAS PRIMAS 5.4.1.- La Palma de Coco

Cocos nucifera L., conocida comúnmente

como coco, palma de coco, es tal vez uno

de los árboles de los Trópicos mejor

reconocidos y uno de los más

importantes en México hablando en

términos de nuestra cultura y

costumbres, de igual manera dentro del

ámbito económico.

El cocotero (Cocos nucífera L.) se clasifica botánicamente como:

Clase: Monocotyledoneae.

Orden: Palmales

Familia: Palmacea

Subfamilia: Cocowsideae

Género: Cocos

Especie: nucífera.


34

Apreciado por sus múltiples usos, el cocotero ha recibido numerosos

nombres entre los que se encuentran: “árbol de la vida”, “árbol del cielo”,

“árbol de los cien usos”, “el árbol de la abundancia”, etc.

En México, los estados productores de coco son Campeche, Colima,

Guerrero, Jalisco, Michoacán, Oaxaca, Tabasco, Nayarit, Sinaloa, Quintana

Roo y Yucatán.

Su historia

Si bien, la utilización del cocotero por parte del hombre tiene tras de sí una

larga historia, el tema sobre su origen sigue siendo un punto debatido.

La teoría más aceptada, es la que indica que el origen puede ubicarse en el

Sudeste asiático; en una vasta zona que abarca desde la península malaya

por el oeste, hasta Nueva Guinea y la Melanesia en el este.

A México llegó a través de dos rutas: la del Océano Atlántico favorecida por el

tráfico de esclavos, entre África y América, durante la primera mitad del siglo

XVI; y la ruta del Océano Pacífico, propiciada por la Nao de China, ruta

comercial que se mantuvo activa por más de 200 años entre Acapulco y

Filipinas, durante la segunda mitad del mismo siglo.


35

El manejo comercial del cultivo del cocotero en nuestro país tiene más de

cien años. Es una palma que ha prosperado en las regiones tropicales y

subtropicales de las costas, de modo que hoy su presencia puede dividirse en

dos regiones:

- La del Golfo y Caribe, en las costas de Tabasco, Veracruz, Campeche,

Yucatán y Quintana Roo.

- La del Pacífico; en las costas de Guerrero, Colima, Oaxaca, Michoacán,

Sinaloa, Jalisco y Chiapas.16

En abril del 2000, la CONASAC (Comisión Nacional de Sanidad

Agropecuaria), determina que existen en México 149,826 hectáreas de

plantaciones de palma de coco, de los cuales se estima 203,501 toneladas de

copra al año.

El cocotero, una palma alta y erecta,

usualmente de 10 a 20 m de altura,

posee un tronco delgado, ya sea curvo

o recto, a menudo ensanchado e

inclinado en la base, con una corteza

parda o gris ligeramente rajada.

16 ASERCA, Revista mensual producida y editada por Apoyos y Servicios a la Comercialización

Agropecuaria, Órgano Desconcentrado de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural,

Pesca y Alimentación, fundado en 1991. DE NUESTRA COSECHA, Contenido no. 8646, pag. 3

http://www.infoaserca.gob.mx.

Figura 4 Se planta extensamente por su fruto y como una planta ornamental


36

Raíz.- El sistema radicular del cocotero es fasciculado. Las raíces primarias

son las encargadas de la fijación de la planta y de la absorción de agua. Las

terciarias (que se derivan de las secundarias) son las verdaderas extractoras

de nutrientes. Las raíces activas se localizan en un radio de 2 metros del

tronco, a una profundidad entre los 0.2 a 0.8 metros, dependiendo de la

profundidad efectiva del suelo y de la profundidad del nivel freático.

Tallo.- El tronco del cocotero es un espite no ramificado. En su extremo

superior o ápice presenta un grupo de hojas que protegen el único punto de

crecimiento o yema terminal que posee la planta.

La inflorescencia es la única ramificación del tallo. En ocasiones se

presentan anomalías como las ramificaciones múltiples. Debido a que el

tronco no posee tejido meristemático no engruesa, sin embargo, las

variaciones en la disponibilidad de agua inducen cambios en el diámetro del

tronco. El crecimiento en altura, depende de las condiciones ecológicas y de

la edad de la planta. También varía entre los diferentes tipos de cocoteros.

Hojas.- La hoja del cocotero es de tipo pinnada y esta formada por un pecíolo

que casi circunda el tronco, continúa un ráquis del cual se desprenden de

200 a 300 folíolos. El largo de la hoja puede alcanzar los 6 metros y es menor

al aumentar la edad de la planta.

En condiciones ambientales favorables una planta adulta de cocotero gigante

emite de 12 a 14 hojas por año, en cambio el enano puede emitir hasta 18

hojas en el mismo período. La copa presenta de 25 a 30 hojas (Santos

Ferreira. 1998).


37

Inflorescencia.- Posee inflorescencias paniculadas, axilares, protegidas por

una bráctea llamada espada. La espada se desarrolla en 3 o 4 meses,

después se abre y libera las espigas. Cada espiga posee flores masculinas en

los dos tercios terminales y femeninas en el tercio basal.

En los cocoteros gigantes las flores masculinas se abren antes que las

femeninas estén receptivas, induciendo así la polinización cruzada. En el

caso de los enanos la apertura es simultánea, por tanto hay un porcentaje

alto de autofecundación.

Fruto.- El fruto es una drupa, formado por una epidermis lisa, un

mesocarpio fibroso (también conocido como estopa) del cual se extrae fibra.

Más al interior se encuentra el endocarpio pétreo que es una capa fina y dura

de color marrón llamada hueso o concha, envuelto por él se encuentra el

albúmen sólido o copra que forma una cavidad grande donde se aloja el

albúmen líquido, también conocido como agua de coco.

El embrión se encuentra próximo a dos orificios del endocarpio, envuelto por

el albúmen sólido.

Según la variedad, el color, la forma y el grosos del fruto cambian cuando el

fruto esta maduro, su color puede ser amarillo, verde, castaño. La forma

pude ser redonda. Ovoide-globoso u ovoide triangular. El diámetro varía de

10 a 40 cm., el endocarpio tiene tres ojos basales. El peso del fruto pude

variar de 0.50 a 1.50 kg. 17

17 Rodríguez, A. R., EVALUACION FISICO-MECANICA DE LA MADERA DE LA PALMA DE COCO

(COCOS NUCIFERA) Tesis 1989, Universidad de Guadalajara


38

Composición del fruto:

Mesocarpio 35% (incluyendo pericarpio)

Endocarpio 12%

Endospermo 28%

Agua 25%

Sus usos

Aun no se ha llegado al aprovechamiento del 100% de todas las partes de la

palmera de coco (cocos nucifera), estudiándolo desde el punto de vista

residual, sin derrumbarlas para la producción de algún producto.

La copra es altamente aprovechada para la elaboración de aceites, jabones

etc. 8

La cáscara del coco, o endocarpio, se puede usar para hacer varios utensilios

tales como tazones, tazas, cucharas y cucharones, pipas para fumar,

ceniceros, floreros, cajas, juguetes, carbón, carbón activado, botones.

La parte mas utilizada de la palmera de coco es sin duda alguna su madera,

los usos dentro de la construcción son ilimitados, aunque esto genera un

daño a las plantaciones y es una causa de la disminución de los plantíos.


39

5.4.2- La Fibra de Coco y sus Características

“La Fibra de coco pertenece a la familia de las fibras duras como el

henequén. Se trata de una fibra compuesta por celulosa y leño que posee

baja conductividad al calor, resistencia al impacto al impacto, a las bacterias

y al agua. Su resistencia y durabilidad lo hace un material adecuado para el

mercado de la construcción para usarlo como material de aislamiento

térmico y acústico”, explica Jaime Piña, experto en el estudio del cocotero en

el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias

(INIFAP).

La fibra de coco se puede definir de forma cilíndrica, pared delgada, extremos

redondos; tiene pequeños vasos sementados y largos, vasos anulares en

espiral. Presenta un alto contenido de lignina, bajo porcentaje de celulosa y

pentosanos y un elevado porcentaje de cenizas.13

Figura 5 La fibra de coco posee una alta elasticidad y es factible a blanquear.


40

La composición química promedio de la estopa de coco, resultados del

estudio elaborado en el valle de Tecoman, por el Departamento de Madera,

Celulosa y papel, universidad de Guadalajara.¡Error! Marcador no definido.

Lignina 42.5%

Celulosa 32.3%

Pentanosa 14.7%

Grasas saponificables 5.1%

Grasa insaponificables 0.7%

Cenizas 3.5%

Proteínas 1.2% = 100%

Elementos minerales en las cenizas

(Referidos al % total)

MnO 0.195

K2O 0.059

Na2O 0.003

SiO 2 0.701

Debido a que no se dispone del dato sobre el rendimiento neto de fibra de

coco, solo es posible hacer una estimación de la cantidad total de fibra

disponible, en base a la suposición aproximada de que el 10% del peso del

coco corresponda a fibra disponible. 18

18 Trabajo publicado en AMATL Boletín de difusión del Instituto de Madera, Celulosa y Papel de la Universidad de Guadalajara. México. Vol. II, Numero 4, Oct-Dic. 1988.pp 2-7


41

Usos

La estopa del coco (las fibras del mesocarpio) se usa para hacer colchones,

cuerdas, alfombras, brochas, bolsas, productos artesanales y en algunos

países se usa para la confección de asientos de carros. Las fibras más largas

se utilizan para hacer cepillos y escobas.

El procesamiento de la estopa produce el polvo de estopa, el cual se usa en

muchas regiones como material de empaque, en la manufactura de tableros

de partículas y como material aislante.

Como fertilizante se ha observado que la incorporación de polvo de estopa a

la mezcla de tierra usada en viveros induce un desarrollo radical más

acelerado en comparación al uso de otras formas de materia orgánica y ese

efecto se puede atribuir a la liberación de compuestos fenólicos del polvo de

estopa.

Actualmente ha encontrado mucha demanda como sustrato de cultivo por

sus extraordinarias propiedades físicas y su facilidad de manejo, así como su

carácter ecológico, de tal forma que en la Universidad del Valle, en Colombia

se realizan estudios para utilizar esta fibra como posible alternativa para

remplazar materias primas para la industria del papel. 19

19 Boletín AUPEC, Agencia Universitaria del Periodismo, Jenny Andrea Velez Vidal


42

5.4.3- El Cemento Es un material con propiedades adhesivas y cohesivas las cuales dan la

capacidad de aglutinar otros materiales para formar un todo, sólido y

compacto.

Su uso se remonta a la antigüedad, desde la época de los egipcios, griegos y

romanos, ellos iniciaron por mezclar arena, agua y piedra triturada, por lo

que se puede decir que este fue el primer concreto de la historia.

El cemento se obtiene a partir de la mezcla de materiales calcáreos y

arcillosos, así como de otros que contengan sílice, aluminio y óxidos de fierro.

Es un mineral finamente molido, usualmente de color grisáceo extraído de

rocas calizas, que al triturarse hasta convertirse en polvo y ser mezclado con

agua, tiene la propiedad de endurecer.

Su fabricación consiste en la trituración fina de la materia prima, mezclada

en ciertas proporciones y calcinada en un horno rotatorio de gran dimensión,

a una temperatura de 1400 ºC, donde el material se sintetiza y se funde

parcialmente formando bolas conocidas como clinker, que cuando se enfría el

material, se tritura hasta obtener un polvo fino al que se le añade un poco de

yeso para obtenerse, como producto final, el cemento Pórtland. También

existen otros tipos de cementantes, como los cementos naturales y los

cementos de alta alúmina.


43

Cemento Pórtland

Actualmente se tiene bien establecido el uso del cemento, siendo el más

común el denominado Pórtland.

El cemento Pórtland debe su nombre a la semejanza, en color y calidad, con

la piedra de Pórtland, una caliza obtenida de una cantera en Dorset,

Inglaterra. Este cemento empezó a ser desarrollado por Joseph Aspin, en

1824.

La definición del Cemento Pórtland Compuesto, según la Norma Oficial

Mexicana, dice que es conglomerantes hidráulico que resulta de la

pulverización de clinker frió, a un grado de finura determinado y al cual se le

añaden sulfato de calcio natural, o agua y sulfato de calcio natural.

Según el grado de trituración, el cemento puede alcanzar un peso especifico

bastante elevado.

Existen varios tipos de cemento dependiendo de su so especifico. En relación

con su color general, se encuentran los cementos grises blancos.


44

La clasificación general para diferentes tipos de cemento de acuerdo con su

propósito específico es la siguiente:

Tabla no. 3.- Tipos diferentes de cemento

Cemento tipo 1(Para todos los propósitos). Se usa este tipo de cemento para

mezclas de concreto en las que no se requieren de propiedades especiales,

sobre todo cuando los elementos estructurales no están expuestos a la

acción de sulfatos.

Cemento tipo 2(Resistente a los sulfatos) Este cemento tiene un propósito

especifico. Se recomienda su uso en estructuras que van estar expuestas a al

acción de cantidades no muy importantes de sulfatos.

Cemento tipo 3(De resistencia rápida). Este cemento logra alcanzar a la

resistencia en poco tiempo (una semana o quizá menos) y nos permite

optimizar tiempos de construcción. Se usa en pisos, caminos, baqueta, etc.

TIPO CARACTERISTICAS

1 Todo propósito

2 Resistentes a sulfatos

3 Resistencia rápida

4 Bajo calor de hidratación

5 Resistencia a la acción de sulfatos pesados


45

Cemento tipo 4 (De baja temperatura de hidratación). Este tipo de cemento

se usa primordialmente en estructuras masivas, tales como presas, donde

las temperaturas que se desarrollan durante el fraguado puedan dañarlas.

Cemento tipo 5 (De alta resistencia a los sulfatos) Se usa en estructuras

expuestas a la acción de sulfatos como, por ejemplo, el agua del subsuelo,

que tiene gran contenido de este material.20

Sus usos

El cemento es un elemento muy útil en la construcción, en la mayoría de los

casos insustituible en muchos trabajos. Cuando lo mezclamos con agua

formamos una lechada que utilizamos para los techos de las construcciones.

En combinación con arena y agua podemos obtener un mortero para

utilizarse en el pegado de ladrillo, tabique, tabicón, piedra, de igual manera

se puede utilizar como aplanado en muros interiores y exteriores. Cuando

mezclamos el cemento con grava, arena y agua formamos el concreto.

Como podemos observar el cemento nos sirve para pegar (tabique, block, etc),

lechear azoteas, fabricar tabique, aplanar, de igual manera se utiliza para

fabricar mosaicos, muebles de baño, tuberías, pisos de rodamiento vehicular,

losas, muros.

20 Gallo O.G.O.,Espino M.L.I, Olvera M.A.E., DISEÑO ESTRUCTURAL DE CASAS HABITACION

1ª. Edición, Mc Graw Hill, México, 2003.


46

Pero no sólo se le utiliza en la vivienda, sino también para construir caminos,

aeropuertos, puentes, fábricas, etc.

Además, la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales,

drenajes y acueductos se hace con este producto.

El cemento es un excelente estabilizante de residuos tanto municipales como

industriales, que deben ser tratados antes de ir a rellenos sanitarios.

La industria del cemento puede colaborar también para mejorar el ambiente.

Su mejor aporte en este sentido consiste en la utilización de los hornos de

fabricación de clinker para eliminar de una manera segura y definitiva una

gran cantidad de residuos. Los hornos tienen la característica de aceptar

como combustible muchos subproductos que tienen energía térmica (generan

calor), municipales, llantas, plásticos, finos de coque, residuos

hospitalarios.21

21Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto (IMCYC).

www.imcyc.com


47

6.- DESARROLLO EXPERIMENTAL 6.1- MATERIALES Y METODOS 6.1.1- Obtención de Materia Prima

La fibra de coco se obtuvo en una

fabrica dedicada a la venta e

importación de fibras, ubicada en el

Municipio de Armería, en el Estado

de Colima.

Coco Colima S.A. de C.V.22, es el

nombre de esta reconocida empresa,

en donde la cáscara de coco es

desfibrada mediante un proceso

mecánico, utilizando un molino.

La empresa compra la cáscara de coco, en grandes cantidades.

Y siguiendo todo un plan de trabajo con procedimientos muy sencillos que

agilizan el desfibrado se inicia con la colocación de la cáscara en unas

bandas contenidas en el molino, pasando por una zona de trituración en

donde se obtiene una fibra en breña, facilitando su uso, posteriormente se

coloca en unas plataformas donde se va acumulando carpetas de dicho

material.

22 Amado Nervo no. 10 col. Centro, c.p. 28000, Armería, Colima, México.

Figura 6 Fibra de coco, Materia prima obtenida en Armería, Colima.


48

Finalmente se pesa el producto para formar las pacas que se envían a

destinos diferentes y de esta manera ser utilizados en diversos campos de

trabajo.

6.1.2- Desintegrado de Material Fibroso y Clasificación de partículas

Aun después del proceso de desfibrado mecánico quedan en las hebras

algunos pequeños trozos de cáscara de coco adheridos, los cuales no son

útiles para el experimento, de tal manera que es conveniente realizar un

desfibrado manual separando estos fragmentos.

Por otro lado, podemos observar que el tamaño de las fibras es muy variable,

se pueden obtener largos hasta de 30 cm., no obstante para el uso requerido

el tamaño de la partícula influye en gran medida; se requiere un tamaño con

un rango aproximado de 2 a 5 mm. de longitud para que la unión con los

elementos sea homogénea.

Figura 7 Las fibras logran alcanzar hasta 30 cm. de largo.


49

Una vez separado el material fibroso

procedemos a la clasificación de las

partículas.

La clasificación de partículas es

necesaria por el perfil estructural que

tendrá el tablero, además por los

diferentes tamaños de las partículas

que resultan después de triturado el

material, en donde encontramos:

polvos, partículas finas, de superficie

amplia, burdas y muy gruesas etc.

Esta fase es muy importante, y aunque es una de las más sencillas es de

igual manera la más larga, de cierta manera porque es un trabajo mecánico-

manual.

El molino que se utilizó es de doble navaja, utilizaremos dos tamaños de

cribas, las cuales se irán cambiando para lograr la longitud necesaria

requerida en la elaboración de los tableros.

Figura 8 Molino de cuchillas, localizado en el Laboratorio de Madera, Celulosa y Papel, Universidad de Guadalajara.


50

Iniciamos colocando un tamiz con separación de 1”, aunque debido al lo

pequeño de la boca de entrada en el molino se tiene que dosificar la fibra

para que sea bien molida.

Inmediatamente que se tritura toda

la fibra, se coloca una criba con

orificios de diámetro 1/4”, obteniendo

el tamaño necesario. Para concluir

esta etapa utilizamos un cernidor no.

0.01 para retirar el polvo de algunas

fibras que pudieran haberse molido

más de lo necesario.

Es recomendable moler toda la fibra en

un solo ciclo para iniciar la segunda

fase, pues de esta manera todo el

material tendrá las mismas propiedades

físicas y así podemos evaluar los

tableros con la misma variable.

En esta etapa pudimos percibir la

propiedad de la fibra de coco para

apelmazarse, algo que se debe considerar

en el momento de realizar las mezclas.

Figura10 Aspecto de la fibra utilizada para la elaboración de los tableros.

Figura 9 Mecanismo del molino, para realizar el cambio de las Cribas.


51

Figura 11 La primer criba que se coloca dentro del molino tiene un diámetro de 1” en sus orificios

Imagen 12 La fibra se tritura en un molino de navajas, observamos la criba de ¼” de en sus orificios.

Imagen 13 Para retirar los polvos se pasa la fibra mediante este tamiz.


48

6.2- DISEÑO EXPERIMENTAL

6.2.1.- Variables de Estudio

Con la finalidad de elaborar tableros aglomerados para su evaluación físico-

mecánica se llevó a cabo la aplicación de un Diseño Experimental Factorial

Multinivel en donde, este arreglo permite relacionar las variables, y analizar

el efecto de estas mismas, además permite la posibilidad de hacer

rectificaciones.( Cochran-Cox 1983) .

Para la elaboración de los tableros fibra de coco-cemento se seleccionaron las

siguientes variables:

Variables Independientes

1.-% Fibra de Coco

2.- % Cemento gris Pórtland

El agua y la arena están en relación de la proporción de cemento que

contiene cada tablero.

Variables Dependientes

1.- Resistencia a la Flexión

2.- Modulo de Elasticidad a Flexión.


49

Por tal motivo, la densidad se establece en un principio de 1.2 g/cm3

pensando en obtener un tablero ligero, dicha densidad será rectificada en el

proceso de pruebas de laboratorio y determinaremos cuanto fue la variación

del peso y sus posibles aplicaciones.

6.2.2. -Combinación de las Variables La combinación se realizo por medio de un diseño Experimental Factorial

Multinivel, el cual permitirá evaluar el efecto de cada una de los variables

individuales sobre las propiedades de los tableros elaborados.

Las combinaciones estudiadas son las siguientes:

Tabla no. 4 Porcentajes de material en cada tablero que se elaboró.

Fibra Cemento Tablero No.

Block k % %

1

1

15

50

2 1 10 40 3 1 10 50 4 1 5 60 5 1 15 60 6 1 15 40 7 1 10 60 8 1 5 50 9 1 5 40


50

6.3 ELABORACIÓN DE TABLEROS CEMENTO-ESTOPA DE COCO 6.3.1. PREPARACION DE MEZCLAS

Se elaboraron muestras de 25 cm x 5 cm. x 1.2 cm. en base al Diseño, que

dio como resultado 9 tableros base fibra de coco y cemento, considerando

que de cada arreglo se obtuvieron cuatro probetas, por lo tanto se tiene un

total de 36 muestras que fueron sometidas a las pruebas físico-mecánicas.

El agua representa el 20% del aglutinante (cemento).

A la mezcla se le agrega por cada 90 gr. de estopa de coco 242.00 mililitros

de agua, para compensar el agua absorbida por la estopa de coco.

Arena 50º% del aglutinante (cemento).

Considerando proporciones similares para lograr un concreto de Fc= 150

kg/cm2

Los porcentajes para cada probeta de esta primer corrida de acuerdo al

diseño Factorial Fraccional.

Para transformar los porcentajes de la tabla anterior se realizó una operación

en donde se determinó el peso total de la suma de las cuatro probetas que

conforman un tablero, el cual representa el 100% de la masa, y de tal forma

mediante una ecuación matemática utilizando la densidad propuesta, se

obtuvo la proporción correspondiente a la fibra, cemento, arena y agua para

cada arreglo.


51

Se transformo el porcentaje en peso utilizando las siguientes formulas:

1.- V= a x b x c

2.- Densidad ( ℓ )= m/V

3.- m= Densidad ( ℓ ) x V

En donde:

V= Volumen

m= masa

Por lo tanto:

Si la Densidad ( ℓ ) = 1.2 g/cm3

V= 5 cm X 25 cm X 1.2 cm= 150 cm3

m= Densidad ( ℓ ) x V

m= 1.2 g/cm3 x 150 cm3 =180 gr.

El resultado nos indica que una probeta de 5 cm x 25 cm x 1.2 cm. pesa 180

gr. con la densidad propuesta.


52

Basándonos en las proporciones

determinadas en el diseño del

experimento para cada tablero,

utilizamos una balanza digital y

pesamos cada material (cemento,

arena, fibra, y agua), colocándolos en

recipientes de manera independiente.

De esta modo mezclamos en seco, el

cemento y la fibra, tratando de

impregnar ambos ingredientes,

dispersando en su mayoría las

núcleos de fibra que se forman.

Es de suma importancia el cuidado

del mezclado manual pues así se

lograra una homogeneidad en la

mezcla al momento de agregar el

agua y la arena.

Figura 14 Mesa de elaboración

Figura 15 Mezcla en seco de la fibra y el cemento.


53

Posteriormente utilizamos el

mezclador de acero inoxidable y a

medida que se mezcla la pasta y se

hace más homogénea, vamos

incorporando lentamente el agua y la

arena, hasta mezclar los ingredientes

perfectamente. Se va realizando la

mezcla de un tablero e

inmediatamente su formación, pues de

acuerdo la naturaleza de los materiales

no es posible realizar todas las

combinaciones y dejar la formación del

colchón al final.

El tiempo de mezclado fue de

aproximadamente dos minutos, cabe

mencionar que la dosificación de las

mezclas influyó en cierto modo, pues

algunas proporciones requirieron menos

tiempo lógicamente porque tenían un

porcentaje menor de fibra, los tableros

con un grado mayor de fibra si ocuparon

del tiempo estimado para lograr su

homogeneidad.

Figura 17 Mezclador rotatorio de acero inoxidable.

Figura 16 Mezcla en seco de la fibra y el cemento.


54

6.3.2- FORMACIÓN DEL TABLERO

Iniciamos esta fase de la elaboración colocando un plástico del tamaño de la

lámina de acero sobre la misma, para que al momento de sacar las probetas

del molde estas no se peguen. A continuación se colocan los moldes sobre el

plástico, así en el momento en que esta lista la mezcla depositarla de

inmediato, mediante un proceso continuo, el cual permite mantener

uniforme la distribución de la fibra y un nivel del conglomerado dentro de las

hormas, para ser prensado.

Figura 18 y 19 Acomodo de los moldes, podemos observar que se colocan cuatro moldes para cada proporción.


55

Se cuidó que el molde sea cubriera totalmente para llegar a obtener una

muestra completamente uniforme, sin dejar vacíos que generaran burbujas

de aire, pues estas a su vez pueden ocasionar una menor resistencia en el

resultado de las pruebas aplicadas. Posterior a esto se colocó otro plástico y

la lámina de acero sobre las probetas previamente llenas, de tal manera esta

lista para pasar a la prensa.

Figura 20 Los moldes en los que se acomoda la mezcla, se realizó con detalle para evitar que se perdiera el agua contenida si se oprimía demasiado.


56

6.3.3- PRENSADO DEL TABLERO

Sobre una prensa de resistencia eléctrica con

placas de 50 cm. X 50 cm. Se realizó esta fase

que complementa el proceso de elaboración.

El tablero se prensa en frío durante 10

minutos de la siguiente manera:

Figura 21 y 22 El tablero se coloca sobre la prensa de resistencia eléctrica aplicando presión de 30 bars durante 10 minutos.


57

Se colocan en la prensa las láminas con las

probetas elaboradas, procurando su acomodo en el centro para lograr una

presión uniforme, se acciona una palanca para ejercer la presión hasta

llegar hasta los 30 bars.

Transcurridos los diez minutos se suspende la presión y las laminas de acero

son retiradas, colocándolas en el área de trabajo en donde se iniciara el

proceso de curado y fraguado. El prensado influye en algunas propiedades

tecnológicas del producto, como lo son la densidad del tablero, y la relación

entre la resistencia a la flexión y tensión perpendicular.

6.3.4- CURADO Y FRAGUADO DEL TABLERO

Una vez ubicadas las probetas en el área de trabajo se inicia el proceso de

curado y fraguado, así pues consiste en depositarle manualmente pequeñas

cantidades de agua sobre las probetas para que no se reseque el concreto y

aparecen grietas. Las probetas se dejaron dentro de cada molde.

El fraguado se va dando gradualmente desde el momento en que se esta

realizando la mezcla para la elaboración de las muestras.

Las pruebas de laboratorio se realizaran a los 28 días cuando el concreto

alcance su máxima resistencia, y así lograr resultados satisfactorios para

nuestras necesidades de uso.

Figura 23 Prensa eléctrica


58

Figura 24 y 25 Las probetas se colocan en la mesa de trabajo para dar inicio al curado.

Figura 26 y 27 Es necesarios desmoldar las probetas retirar en el momentos en que se retiran de la prensa, así evitamos posibles fracturas en el momentos de desprenderlos de los moldes.


59

La necesidad de curar proviene del hecho de que la hidratación del cemento

sólo se logra en capilares llenos de agua. Por eso es necesario evitar la

pérdida de humedad de los capilares causada por la evaporación.

Figura 28 Posterior al llenado de los moldes se sugiere limpiarlos perfectamente y retira todo residuo de mezclas anteriores.


60

6.4- EVALUACIÓN MECÁNICA DE LOS TABLEROS

Las pruebas físico-mecánicas se realizaron en el Instituto de Madera,

Celulosa y Papel “Ing. Karl Augustin Grellmann” de la Universidad de

Guadalajara, bajo la supervisión del M. C. Francisco Fuentes Talavera.

Figura 29 Tableros en etapa de fraguado.

Figura 30 Laboratorio del Depto. de Madera, Celulosa y papel, Universidad de Guadalajara, México.


61

6.4.1- Comportamiento a Flexión

Se realizo la preparación de las muestras, registrando los datos de sus

características físicas como dimensión y peso.

Se asigna una clave a cada las probetas

para registrar sus propiedades físicas,

y de esta manera llevar un orden de la

información que se obtenga

individualmente.

Se utiliza un vernier o pie de rey para tomar las medidas de ancho, largo y

espesor de las muestras, así

mismo para pesar cada probeta

se utilizó una balanza analítica.

Figura 31 Asignación de claves para las probetas.


62

Figura 33 Con el pie de rey se toman las medidas de las probetas, para archivar sus datos.

Figura 32 Pie de rey o Vernier


63

Figura 34 Los resultados son analizados para detectar variaciones en sus medidas.

- Resistencia

El mecanismo usado para realizar las

pruebas fue una maquina universal con

capacidad de 5 toneladas, marca Karl

Frank de origen Alemana. La cual

transmitir la fuerza a una velocidad

constante y además nos permite sacar

gráficamente la relación Fuerza-

Deformación.

De acuerdo a la Norma DIN (52362) La resistencia al flexión (RF) se define

como el cociente del momento Flexionante (M), producido por la fuerza

máxima (FM) aplicada, y el momento de resistencia del material (w).

La formula para determinar la resistencia a la flexión es la siguiente:

RF = M/W = 3 x Fx LS = N/ mm2

2 x b x h2

Figura 35 Balanza analítica digital para determinar el peso último de la probeta.

Figura 36 Maquina Universal, capacidad de 5 toneladas marca Frank.


64

Donde:

RF= resistencia a la flexión (N/mm2)

M = momento de flexión

W = momento resistente

F = Fuerza máxima de ruptura (N)

Ls = Claro, distancia entre los soportes (mm).

b = ancho de la probeta (mm)

h = altura de la probeta (mm).

El ancho de la probeta para cualquier tipo de tablero es de 50 mm. Por su

parte el largo total es determinado por la suma del claro 200+50 .

La muestra se coloca sobre dos soportes y se aplica una carga en la parte

media de la distancia entre los apoyos, concentrada y distribuida

uniformemente, a una velocidad constante hasta que se presente el

rompimiento.

Se recomienda utilizar apoyos con soportes cilíndricos en combinación con

placas deslizables, cuando se trata solo de determinar la resistencia, el claro

entre soportes puede llevar una distancia de 200 mm.

- Módulo de elasticidad

Para la determinación del modulo de elasticidad se aplica:

BF x L

MEF=

4 x b x E3 x Bf

MEF = modulo de elasticidad por flexión

BF = cualquier diferencia de fuerza en newton en el campo


65

de deformación elástica.

Bf = la correspondiente deformación a centro

de la probeta de la diferencia de fuerza (BF) en mm.

Ls = distancia entre los soportes (mm).

b = ancho de la probeta (mm)

E = espesor de la probeta (mm)

Figura 37,38,39 y 40 Posición en la cual se colocan las probetas para aplicar la fuerza y determinar la resistencia a la flexión y el modulo de elasticidad.


66

La deformación se representa colocando

un extensómetro en las caras radiales del

material, de las cuales en conjunto con la

carga de aplicación se obtienen una

grafica, siendo los ejes de referencia,

fuerza contra deformación, que después

se utilizaran para los cálculos

correspondientes.

A la realización de este ensayo se

obtienen graficas de comportamiento del

material, el modulo de elasticidad y

resistencia del material se expresa en N/

mm2. El ensayo a la flexión determina el

modulo de elasticidad y la resistencia a la

flexión.

Figura 43 Maquina Universal.

Figura 41 Muestra a la que se le aplico a carga.

Figura 42 Se observa que solo presento ruptura sin llevar a una deformación visible.


67

Tabla 5 Características Físicas de las probetas TABLERO DE ESTOPA DE COCO Y CEMENTO

Tablero T-1 (Elaborado Fibra 15%-Cemento 50%)

Probeta R.

Flexión MOE Densidad Ancho Largo Espesor Peso F

Max F2 F1 D2 D1 no. N/mm² N/mm² g/cm³ mm mm mm gr N mm mm Mm mm

T-1A 1.46 468.93 1.20 51.00 250.00 15.00 228.80 56.00 7.00 2.40 4.60 1.60T-1C 1.65 445.99 1.18 51.00 250.00 15.00 226.60 63.00 6.00 2.50 4.10 1.70T-1D 1.63 458.74 1.22 51.00 250.00 15.00 232.90 62.50 8.00 2.90 5.30 1.90Promedio 1.58 457.89 1.20 51.00 250.00 15.00 229.43 60.50 7.00 2.60 4.67 1.73

Desv estandar 0.10 11.49 0.02 0.00 0.00 0.00 3.20 3.91 1.00 0.26 0.60 0.15

Coef. Variacion 6.45 2.51 1.39 0.00 0.00 0.00 1.39 6.45 14.29 10.18 12.92 8.81


Probeta R.



T-2A 1.55 311.94 1.27 50.00 249.00 15.00 236.70 58.00 5.80 2.00 5.80 2.00 T-2C 1.03 388.19 1.23 50.00 250.00 15.00 229.80 38.50 7.50 1.90 5.80 1.30 T-2D 1.02 449.29 1.25 51.00 250.00 14.00 222.80 34.00 6.30 2.00 5.30 1.70

Promedio 1.20 383.14 1.25 50.33 249.67 14.67 229.77 43.50 6.53 1.97 5.63 1.67 Desv

estándar 0.30 68.81 0.02 0.58 0.58 0.58 6.95 12.76 0.87 0.06 0.29 0.35 coef.

Variación 25.21 17.96 1.68 1.15 0.23 3.94 3.02 29.33 13.37 2.94 5.12 21.07


Probeta R.



T-3A 2.55 3761.50 1.40 51.00 250.00 14.00 251.00 85.00 8.50 2.50 1.00 0.40T-3C 1.33 4220.41 1.40 50.00 250.00 14.00 238.30 43.50 7.50 2.00 0.80 0.30T-3D 2.16 3492.83 1.40 51.00 250.00 14.00 241.90 72.00 9.00 2.50 1.20 0.50Promedio 2.01 3824.91 1.40 50.67 250.00 14.00 243.73 66.83 8.33 2.33 1.00 0.40

Desv estándar 0.62 367.91 0.00 0.58 0.00 0.00 6.55 21.23 0.76 0.29 0.20 0.10

coef. Variación 30.91 9.62 0.00 1.14 0.00 0.00 2.69 31.76 9.17 12.37 20.00 25.00


68


Probeta R.

Flexión MOE Densidad Ancho Largo Espesor Peso F Max F2 F1 D2 D1 no. N/mm² N/mm² g/cm³ mm mm mm gr N mm mm mm mm

T-4B 5.94 8952.38 1.65 50.00 250.00 14.00 289.60 194.00 7.50 4.00 0.45 0.30T-4C 6.06 8824.49 1.62 50.00 250.00 14.00 283.40 198.00 7.60 3.00 0.40 0.20T-4D 6.45 8057.14 1.79 50.00 240.00 14.00 301.20 210.55 8.20 4.00 0.40 0.20Promedio 6.15 8611.34 1.69 50.00 246.67 14.00 291.40 200.85 7.77 3.67 0.42 0.23

Desv estándar 0.26 484.19 0.09 0.00 5.77 0.00 9.04 8.64 0.38 0.58 0.03 0.06

coef. Variación 4.30 5.62 5.42 0.00 2.34 0.00 3.10 4.30 4.87 15.75 6.93 24.74


Probeta R.


Max F2 F1 D2 D1 no. N/mm² N/mm² g/cm³ mm mm mm Gr N mm mm Mm mm

T-5A 1.62 1253.83 1.17 51.00 250.00 14.00 209.60 54.00 8.00 3.00 2.40 0.90T-5C 1.65 1612.07 1.15 51.00 250.00 14.00 205.30 55.00 8.00 2.00 2.00 0.60T-5D 1.43 1168.24 1.13 52.00 250.00 14.00 205.00 48.50 8.00 2.30 2.60 0.80Promedio 1.57 1344.71 1.15 51.33 250.00 14.00 206.63 52.50 8.00 2.43 2.33 0.77

Desv estándar 0.12 235.46 0.02 0.58 0.00 0.00 2.57 3.50 0.00 0.51 0.31 0.15

coef. Variación 7.73 17.51 2.08 1.12 0.00 0.00 1.25 6.67 0.00 21.09 13.09 19.92


Probeta R.



T-6A 0.92 409.97 1.02 50.10 249.00 13.50 172.10 28.00 6.20 1.40 6.40 1.40T-6B 1.08 473.99 0.99 51.00 249.00 14.50 182.00 38.50 7.00 2.10 5.00 1.50T-6C 2.11 493.18 1.06 51.00 249.00 14.00 188.60 70.20 8.90 3.00 6.80 2.30Promedio 1.37 459.04 1.02 50.70 249.00 14.00 180.90 45.57 7.37 2.17 6.07 1.73

Desv estándar 0.64 43.57 0.04 0.52 0.00 0.50 8.30 21.97 1.39 0.80 0.95 0.49

coef. Variación 47.13 9.49 3.54 1.02 0.00 3.57 4.59 48.21 18.83 37.02 15.58 28.46


69


Probeta R.

Flexión MOE Densidad Ancho Largo Espesor Peso F Max F2 F1 D2 D1 no. N/mm² N/mm² g/cm³ mm mm mm gr N mm mm Mm mm

T-7ª 3.32 3761.50 14.00 51.00 249.00 14.00 237.30 110.50 10.00 3.00 0.80 0.10T-7B 3.77 2340.49 14.00 51.00 250.00 14.00 257.80 125.50 9.60 4.00 1.50 0.60T-7D 3.08 2029.04 13.00 52.00 248.00 14.00 234.90 104.50 10.00 4.50 1.80 0.80Promedio 3.39 2710.35 13.67 51.33 249.00 14.00 243.33 113.50 9.87 3.83 1.37 0.50

Desv estándar 0.35 923.55 0.58 0.58 1.00 0.00 12.59 10.82 0.23 0.76 0.51 0.36

coef. Variación 10.35 34.08 4.22 1.12 0.40 0.00 5.17 9.53 2.34 19.92 37.55 72.11


Probeta R.


T-8B 5.43 7476.61 1.82 51.00 250.00 15.60 362.60 224.50 9.00 3.50 0.40 0.20T-8C 5.12 4419.25 1.79 51.30 250.00 15.70 359.80 216.00 10.00 5.00 0.60 0.30T-8D 5.96 6298.13 1.85 50.50 250.00 15.50 362.20 241.00 10.00 5.50 0.40 0.20Promedio 5.50 6064.66 1.82 50.93 250.00 15.60 361.53 227.17 9.67 4.67 0.47 0.23

Desv estándar 0.42 1541.99 0.03 0.40 0.00 0.10 1.51 12.71 0.58 1.04 0.12 0.06

coef. Variación 7.68 25.43 1.76 0.79 0.00 0.64 0.42 5.60 5.97 22.30 24.74 24.74


Probeta R.


T-9ª 4.91 5650.33 1.82 52.00 249.00 14.40 338.70 176.50 8.50 3.50 0.60 0.30T-9C 5.10 9961.62 1.76 52.00 250.00 14.50 332.30 186.00 10.00 4.00 0.40 0.20T-9D 5.15 9014.47 1.79 51.60 250.00 14.60 337.00 189.00 10.00 4.50 0.40 0.20Promedio 5.06 8208.81 1.79 51.87 249.67 14.50 336.00 183.83 9.50 4.00 0.47 0.23

Desv estándar 0.13 2265.75 0.03 0.23 0.58 0.10 3.32 6.53 0.87 0.50 0.12 0.06

coef. Variación 2.55 27.60 1.50 0.45 0.23 0.69 0.99 3.55 9.12 12.50 24.74 24.74


70

6.4.2 Comportamiento a Compresión

El esfuerzo de compresión es calculado del cociente de la correspondiente

fuerza F y del área de la probeta cargada A= a x b (donde a y b representan

las dimensiones de la sección transversal de la probeta).

Infraestructura para la prueba:

-Para realizar el ensayo de compresión es necesario contar como un aparato

de medición de la longitud, en este caso se uso un pie de rey, el cual nos

permite la determinación de las dimensiones de la probeta.

-El mecanismo para realizar la prueba de

compresión fue de igual forma la maquina

universal.

-Para el ensayo de la compresión se elaboraron

dos probetas de cada proporción, con sección

cuadrada.

F F

D= ------------ = ----------- =en n/mm2

A a*b

Figura 44 Se muestra el ensayo a compresión en la maquina universal.


71

Tabla 6 Características Físicas de las probetas AGLOMERADO DE ESTOPA DE COCO Y CEMENTO


Probeta R.

Compresión Densidad Ancho Largo Alto Peso F Max no. N/mm² g/cm³ mm mm mm gr N

T-1A 3.98 1.21 50.00 50.00 50.00 150.70 9950.00

T-1B 4.28 1.25 50.00 50.00 50.00 156.30 10700.00

Promedio 4.13 1.23 50.00 50.00 50.00 153.50 10325.00

Desv estándar 0.21 0.03 0.00 0.00 0.00 3.96 530.33

coef. Variación 5.14 2.58 0.00 0.00 0.00 2.58 5.14


Probeta R.

Compresión Densidad Ancho Largo Espesor Peso F Max no. N/mm² g/cm³ mm mm mm gr N

T-2A 9.84 1.24 50.00 50.00 50.00 154.60 24600.00

T-2B 7.44 1.20 50.00 50.00 50.00 150.40 18600.00

Promedio 8.64 1.22 50.00 50.00 50.00 152.50 21600.00

Desv estándar 1.70 0.02 0.00 0.00 0.00 2.97 4242.64

coef. Variación 19.64 1.95 0.00 0.00 0.00 1.95 19.64


Probeta R.


T-3A 9.60 1.40 50.00 50.00 50.00 173.10 24000.00

T-3B 10.62 1.40 50.00 50.00 50.00 173.30 26550.00

Promedio 10.11 1.40 50.00 50.00 50.00 173.20 25275.00

Desv estándar 0.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.14 1803.12

coef. Variación 7.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 7.13


72


Probeta R.


T-4A 16.78 1.82 50.00 50.00 50.00 228.00 41950.00

T-4B 15.82 1.71 50.00 50.00 50.00 214.00 39550.00

Promedio 16.30 1.77 50.00 50.00 50.00 221.00 40750.00

Desv estándar 0.68 0.08 0.00 0.00 0.00 9.90 1697.06

coef. Variación 4.16 4.48 0.00 0.00 0.00 4.48 4.16


Probeta R.


T-5A 8.00 1.21 50.00 50.00 50.00 151.40 20000.00

T-5B 8.00 1.13 50.00 50.00 50.00 141.00 20000.00

Promedio 8.00 1.17 50.00 50.00 50.00 146.20 20000.00

Desv estándar 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 7.35 0.00

coef. Variación 0.00 5.03 0.00 0.00 0.00 5.03 0.00


Probeta R.


T-6A 4.60 1.06 50.00 50.00 50.00 132.90 11500.00

T-6B 4.86 1.07 50.00 50.00 50.00 133.50 12150.00

Promedio 4.73 1.07 50.00 50.00 50.00 133.20 11825.00

Desv estándar 0.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.42 459.62

coef. Variación 3.89 0.32 0.00 0.00 0.00 0.32 3.89


73


Probeta R.


T-7A 9.08 14.00 50.00 50.00 50.00 158.00 22700.00 T-7B 8.00 14.00 50.00 50.00 50.00 161.00 20000.00

Promedio 8.54 14.00 50.00 50.00 50.00 159.50 21350.00

Desv estándar 0.76 0.00 0.00 0.00 0.00 2.12 1909.19

coef. Variación 8.94 0.00 0.00 0.00 0.00 1.33 8.94


Probeta R.


T-8A 17.10 1.71 50.00 50.00 50.00 214.00 42750.00 T-8B 18.92 1.80 50.00 50.00 50.00 225.00 47300.00

Promedio 18.01 1.76 50.00 50.00 50.00 219.50 45025.00

Desv estándar 1.29 0.06 0.00 0.00 0.00 7.78 3217.34

coef. Variación 7.15 3.54 0.00 0.00 0.00 3.54 7.15


Probeta R.


T-9A 20.00 1.73 50.00 50.00 50.00 216.00 50000.00 T-9B 20.00 1.76 50.00 50.00 50.00 220.00 50000.00

Promedio 20.00 1.74 50.00 50.00 50.00 218.00 50000.00

Desv estándar 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 2.83 0.00

coef. Variación 0.00 1.30 0.00 0.00 0.00 1.30 0.00


74

Figura 45 La Probeta se coloca entre los dos platos de la maquina de pruebas.

Figura 46 Se aplica una carga a la probeta de forma homogénea.

Figura 47 Se observa la deformación que sufre la probeta, misma que se representa en un diagrama de Fuerza vs. Deformación.


75

6.4.3 Graficas de Esfuerzo-Deformación

- Flexión


76


77


78


79


80

- Compresión


81


82


83


84


85

7.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN 7.1 ANÁLISIS DEL DISEÑO EXPERIMENTAL

7.1.1- Tablas de Resultados

Tabla 7 Ensayo de Resistencia a la Flexión TABLERO DE ESTOPA DE COCO Y CEMENTO

Tablero T-1 (Elaborado Fibra 15%-Cemento 50%) Probeta R. Flexión MOE Densidad

no. N/mm² N/mm² g/cm³ T-1ª 1.46 468.93 1.20 T-1C 1.65 445.99 1.18 T-1D 1.63 458.74 1.22

Promedio 1.58 457.89 1.20 Desv estándar 0.10 11.49 0.02 coef. Variación 6.45 2.51 1.39


Probeta R. Flexión MOE Densidad no. N/mm² N/mm² g/cm³

T-2ª 1.55 311.94 1.27 T-2C 1.03 388.19 1.23 T-2D 1.02 449.29 1.25



no. N/mm² N/mm² g/cm³ T-3ª 2.55 3761.50 1.40 T-3C 1.33 4220.41 1.40 T-3D 2.16 3492.83 1.40



86


Probeta R. Flexión MOE Densidad

no. N/mm² N/mm² g/cm³

T-4B 5.94 8952.38 1.65

T-4C 6.06 8824.49 1.62

T-4D 6.45 8057.14 1.79

Promedio 6.15 8611.34 1.69

Desv estándar 0.26 484.19 0.09

coef. Variación 4.30 5.62 5.42



T-5ª 1.62 1253.83 1.17

T-5C 1.65 1612.07 1.15

T-5D 1.43 1168.24 1.13

Promedio 1.57 1344.71 1.15






T-6ª 0.92 409.97 1.02

T-6B 1.08 473.99 0.99

T-6C 2.11 493.18 1.06

Promedio 1.37 459.04 1.02




87



T-7ª 3.32 3761.50 14.00

T-7B 3.77 2340.49 14.00

T-7D 3.08 2029.04 13.00

Promedio 3.39 2710.35 13.67






T-8B 5.43 7476.61 1.82

T-8C 5.12 4419.25 1.79

T-8D 5.96 6298.13 1.85

Promedio 5.50 6064.66 1.82

Desv estándar 0.42 1541.99 0.03





T-9ª 4.91 5650.33 1.82

T-9C 5.10 9961.62 1.76

T-9D 5.15 9014.47 1.79

Promedio 5.06 8208.81 1.79

Desv estándar 0.13 2265.75 0.03



88

Tabla 8 Ensayo de Resistencia a la Compresión

AGLOMERADO DE ESTOPA DE COCO Y CEMENTO


Probeta R.

Compresión Densidad no. N/mm² g/cm³

T-1ª 3.98 1.21

T-1B 4.28 1.25

Promedio 4.13 1.23

Desv estándar 0.21 0.03

coef. Variación 5.14 2.58


Probeta R.


T-2ª 9.84 1.24

T-2B 7.44 1.20

Promedio 8.64 1.22




Probeta R.


T-3ª 9.60 1.40

T-3B 10.62 1.40

Promedio 10.11 1.40




89


Probeta R. Compresión Densidad

no. N/mm² g/cm³

T-4ª 16.78 1.82

T-4B 15.82 1.71

Promedio 16.30 1.77





no. N/mm² g/cm³

T-5ª 8.00 1.21

T-5B 8.00 1.13

Promedio 8.00 1.17





no. N/mm² g/cm³

T-6ª 4.60 1.06

T-6B 4.86 1.07

Promedio 4.73 1.07




90



no. N/mm² g/cm³

T-7ª 9.08 14.00

T-7B 8.00 14.00

Promedio 8.54 14.00



Tablero T-8 (Elaborado Fibra 5%-Cemento 50%) Probeta R. Compresión Densidad

no. N/mm² g/cm³

T-8ª 17.10 1.71

T-8B 18.92 1.80

Promedio 18.01 1.76





no. N/mm² g/cm³

T-9ª 20.00 1.73

T-9B 20.00 1.76

Promedio 20.00 1.74




91

7.1.2 Efecto de las variables sobre las propiedades a flexión

Figura 48 Influencia de la fibra en la composición del tablero.

Grafica de Pareto

+ -

0 1 2 3 4 5 6

A

B: Cemento

A: Fibra

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXION Tableros Fibra de Coco-Cemento

Resistencia A la Flexión n/mm2


92

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXION Tableros Fibra de Coco-Cemento

Efecto del material

Fibra5.0 15.0

Cemento 40.0 60.0

0

1

2

3

4

5

6


Figura 49 El efecto de la fibra en el tablero permite mas opciones de combinaciones.


93

5 7 9 11 13 15

Fibra

4044

4852

56 60

Cemento

0

1

2

3

4

5

6


ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXION

Tableros Fibra de Coco-Cemento

Grafica de Superficie de respuesta

Figura 50 La grafica muestra la influencia de los materiales interactuando entre si, en donde las tendencias manifiestan que a mayor cantidad de cemento y menor fibra produce una resistencia a la flexión mas elevada. De a cuerdo a esta graficala proporción 5% fibra-60% cemento es la que resulta con una resistencia mas alta que ninguna otra proporción.


94

Grafica de Superficie de Respuesta

Fibra

Cemento

MOE

5 7 9 11 13 15 40 44

48 52

56 60 -

140

340

540

740

940

MODULO DE ELASTICIDAD


Figura 51 La grafica determina con cual proporción obtenemos un módulo de elasticidad mayor, a mayor fibra mayor modulo de elasticidad.


95

7.1.3 Efecto de las variables sobre las propiedades de compresión

Grafica de Pareto

Efecto del material

+ -

0 2 4 6 8

B:Cemento

AB

A:Fibra

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION


Figura 52 En el ensayo a compresión El efecto de la mezcla de los dos materiales Es positivo, aunque no significativo. independientes tienen influencia y efecto diferente, predominando la fibra de coco.


96

Figura 53 La fibra tiende a proporcionar todas las variables, la resistencia a la compresión no es alterada si la proporción de cemento esta dentro del rango de 40% - 60%.



Grafico de Efectos Principales

Compresión N/mm²

Fibra % 5.0 15.

Cemento %40.0 60.

0

3

6

9 12

15 18


97



Figura 54 Efecto de la proporción de fibra y cemento sobre la Resistencia a Compresión.

Grafica de Superficie de Respuesta

Fibra % Cemento %

Compresión N/mm²

5 7 9 11 13 15 40

44 48

5256 60

0

4

8

12

16

20


98

8.0- COMPARACION CON OTRAS INVESTIGACIONES

a) Yonquist (S.f.)

Fabricio Gómez Rosales

b) “Tableros de fibra de Agave y Cemento. Tesis de Maestría en

Ciencias de la Arquitectura. C.U.A.A.D. Universidad de

Guadalajara, año 2005, pag. 86

c) Gpo. Guadiana

TABLERO TABLERO TABLERO TABLERO MADERA-CEMENTO AGAVE-

CEMENTO GPO. GUADIANA

FIBRA DE COCO-CEMENTO

PROPIEDADES

(A) (B) ( C ) RESULTADOS PROPIOS

RESIST. A FLEXION 5.5 N/mm2 7.5 N/mm2 9.00 N/mm2 5.00 N/mm2

MOE A FLEXION 1241 N/mm2 1753.93 N/mm2 3000.00 N/mm2 8200 N/mm2 RESIST. A COMPRESION 5.5 N/mm2 10.3 N/mm2 15.00 N/mm2 20.00 N/mm2

DENSIDAD 1.0 g/cm3 1.34 g/cm3 1.3 g/cm3 1.7 g/cm3


99

9.0- CONCLUSIONES

Respecto a la resistencia a la flexión, el incremento de la proporción de

cemento de 40% a 60%, no influye significativamente en esta.

Esta prueba nos arroja como optima la proporción 5% fibra-60% cemento, en

este caso para caracterizar un objeto habría que analizar lo que queremos del

material, que sea ligero y tenga menos resistencia a la flexión, o viceversa.

Sin embargo el incremento de la proporción de fibra, disminuyo la resistencia

a la Flexión.

La adición de fibra al cemento, genero un tablero si bien no mas resistente, si

mas, flexible, menos quebradizo.

La mejor resistencia a flexión de los tableros, Fibra de coco-cemento fue

entre 5 y 6 N/mm2.

En el ensayo de compresión, las mejores mezclas para compresión fueron 5%

fibra-40% cemento el cual alcanzo 200 kg/cm2 (tablero no. 9 ) a diferencia de

la proporción 5% fibra- 60% cemento (tablero no. 4) que apenas alcanzo los

59.00 kg/cm2.


100

10.- RECOMENDACIONES

1.- EVALUAR EL POTENCIAL EFECTO DE TIEMPO DEL

PRENSADO.

2.- ESTUDIAR EFECTO DE TAMAÑO DE PARTICULA SOBRE

PORPIEDADESDE TABLEROS.

3.- ESTUDIAR EL EFECTO DE COMBINACIÓN CEMENTO-JAL

CON RELACIÓN SOBRE PESO DE TABLERO.


101

11.- BIBLIOGRAFIA

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Editorial Trillas

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Medardo, Lizano Ing.,Técnico en fruticultura del Programa Nacional de Rutas

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GUÍA TÉCNICA DEL GUÍA TÉCNICA DEL GUÍA TÉCNICA DEL GUÍA

TÉCNICA DEL GUÍA TÉCNICA DEL

Instituto Interamericano de Cooperación para la agricultura

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Gpo. Guadiana Bison

Vivienda emergente: Una nueva alternativa para un problema social

Francisco S. Yeomans Reyna y Ricardo Reynoso Miranda

Transferencia Año 12, Número 47, Julio de1999

Transferencia Postgrado, Investigación y Extensión en el Campus Monterrey


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FUENTES DE INFORAMCION

• INSTITUTO DE MADERA , CELULOSA Y PAPEL “ING. KARL

AUGUSTIN GRELLMAN”

• M. EN C. FCO. JAVIER FUENTES TALAVERA

• LABORATORIO DE TECNOLOGIA DE LA MADERA Y MATERIALES A

BASE DE MADERA,

• LABORATORIO DE CIENCIAS QUIMICAS E INGENIERIA CIVIL DE LA

UNIVERSIDAD DE COLIMA

• COCO COLIMA, S.A.

AMADO NERVO NO. 10 ARMERIA, COL.

• PLANTA INDUSTRIAL DE CEMENTOS APASCO TECOMAN

Ing. Enrique Ortega

• PANELES CONSTRUCTIVO S DE COLIMA

27 de Septiembre no. 700

Colima, col.

• INEGI


107

12.- APENDICE a) Fotografías

Figura 55 Cernidor utilizado

para retirar basura a la arena

Figura 56 Arena cernida lista

para utilizarse.

Figura 57 Equipo utilizado

para prensar los tableros. Figura 58 Mezclador eléctrico


108

Figura 59 Probetas en proceso

de curado

Figura 60 Fraguado de las

probetas, a temperatura

ambiente.

Figura 61 Apariencia física de

algunas probetas


algunas probetas


109

Figura 63 Tableros fibra-

cemento

Figura 64 Tableros fibra-

cemento


tableros en los que predomina

la fibra.


tableros en los que predomina

la fibra.


110

Figura 67 Maquina Universal,

Laboratorio de Madera,

Celulosa y Papel.

Figura 68 En la maquina

Universal podemos obtener

graficas de la fuerza aplicada

al material.

Figura 69 Probeta colocada

para realizar la Prueba a

flexión

Figura 70 Estado físico de la

probeta después de aplicada la

carga


111

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