UNIVERSIDAD DE COLIMA -...

Materiales alternativos para la vivienda

1

UNIVERSIDAD DE COLIMA Edificación Arquitectónica

ELABORACION Y EVALUACION DE TABLEROS

AGLOMERADOS A BASE DE PLASTICO DE ALTA DENSIDAD Y FIBRA DE ESTOPA DE COCO

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

ARQ. JOSE FIDEL NAVARRO ARELLANO

Director de Tesis: Dr. Miguel Elizondo Mata Codirector: M.C. Fco. J. Fuentes Talavera

Asesores:

Dr. Luis Gabriel Gómez Azpeitia M.C. Julio de J. Mendoza Jiménez

COQUIMATLAN, COLIMA A JULIO DEL 2005.


2

AGRADECIMIENTOS.

CONACYT, por la beca otorgada para el desarrollo de este

proyecto de maestría.

Departamento de madera celulosa y papel “Ing. Kart Augustin

Grellmann” en la Universidad de Guadalajara, por su total apoyo.

Catedrático M.C. Francisco J. Fuentes Talavera, por su

enseñanza, paciencia, confianza y sobre todo por su

amistad.

Catedrático Dr. Miguel Elizondo Mata, por todas las

recomendaciones hechas para el desarrollo del proyecto.

Catedrático M.C. Julio de Jesus Mendoza Jiménez, por su apoyo y paciencia.

En especial a mi familia y a todas las personas que me apoyaron.


3

INDICE DE TESIS

1.- INTRODUCCION 1

2.- OBJETIVOS. 4

2.1.- Objetivo general. 4

2.2.- Objetivos específicos. 4

3.- HIPOTESIS. 4

4.- JUSTIFICACION. 5

5.- MARCO TEORICO. 14

5.1.- Antecedentes. 14

5.2.- Materias primas. 21

5.2.1.- Plástico. 21

5.2.1.1.- ¿Qué es el plástico? 21

5.2.1.2.- Clasificación de los plásticos. 26

5.2.1.3.- Codificación de los plásticos. 29

5.2.1.4.- Tecnologías y descripción del proceso de reciclaje.

5.2.1.5.- Disponibilidad de plásticos residuales. 33

5.2.2.- Fibras.

5.2.2.1.- Clasificación de las fibras. 35

5.2.2.2.- Fibra de estopa de Coco. 36

5.2.2.3.- Disponibilidad de material. 38


4

6.- MATERIALES Y METODO 40

6.1.- Desarrollo experimental. 40

6.1.1.- Diseño del experimento. 40

6.1.2.- Condiciones de diseño para tablero. 42

6.2.- Preparación de la materia prima. 44

6.2.1.- Fibra de estopa de coco. 44

6.2.1.1.- Molienda. 45

6.2.1.2.- Cribado. 46

6.2.2.- Plástico de alta densidad. 47

6.2.2.1.- Separación y clasificación del plástico. 47

6.2.2.2.- Lavado y secado. 48

6.2.2.3.- Trituración. 49

6.3.- Elaboración de tableros. 50

6.3.1.- Proporciones. 50

6.3.2.- Preparación de molde. 56

6.3.3.- Dosificación de los materiales. 56

6.3.4.- Mezclado. 56

6.3.5.- Prensado. 59

6.4.- Evaluación físico-mecánica del tablero. 61

6.4.1.- Normas para la evaluación de propiedades. 61

6.4.2.- Ensayo de flexión. 61

6.4.2.1.- Resistencia a la flexión. 61

6.4.2.2.- Modulo de elasticidad. 61


5

6.4.3.- Comportamiento higroscópico. 65

6.4.3.1.- Absorción de agua a 2 y 24 horas a inmersión. 65

6.4.3.2.- Hinchamiento de espesor a 2 y 24 horas a

inmersión. 65

7.- RESULTADOS. 68

8.- CONCLUSIONES. 100

- Costo de producción. 102

- Usos potenciales del material. 103

9.- BIBLIOGRAFIA. 107

10.- APENDICE. 113


6

1.- INTRODUCCIÓN.

Los residuos sólidos urbanos constituyen una de las fuentes

principales de la contaminación a nivel mundial y local, su excesiva

acumulación se relaciona con el aumento de población y el incremento de

productos desechables.

Dicho problema obedece al desconocimiento de las consecuencias que

ocasionamos al planeta con tanta basura; el crear un hábito en la sociedad,

de separar los residuos sólidos y recuperar los distintos materiales

reciclables nos beneficia no solo económicamente como lo describe Armando

Deffis Caso, autor del libro “La basura es la solución”, sino que garantiza una

vida mejor para nuestros descendientes.

Por lo tanto, organismos gubernamentales así como el sector privado nos

demuestran que la tecnología actual esta en busca de nuevos materiales que

generen un mínimo de contaminantes y residuos en los procesos de

fabricación, utilizando materiales de desecho que aparentemente no tienen

ninguna utilidad o alternativa de uso, transformándolo en producto útil para

la industria y la misma sociedad.

Figura 1. Enciclopedia Encarta 2001


7

En diferentes países y universidades se realizan estudios e investigaciones

científicas y/o tecnológicas acerca del aprovechamiento de materiales de

residuos agrícolas y urbanos, pues la preocupación del mejoramiento del

medio en que vivimos, ha inclinado ha especialistas en el área a encontrar

soluciones del material de desecho.

Es por ello que esta investigación aborda el tema del reciclamiento, mediante

un aglomerado elaborado a base de los residuos sólidos plásticos HDPE

(Polietileno de alta densidad) mezclado con fibras naturales (fibra de estopa

de coco) para aplicarlos en el ámbito de industria de la construcción.

Se utilizó plástico de los botes de leche

(HDPE) y fibra de estopa de coco con los

que se elaboraron tableros muestras, los

cuales fueron analizados y sometidos a

diferentes pruebas de laboratorio con el

objeto de conocer las características

físicas y mecánicas, como un proyecto

piloto, para con ello llegar a ser utilizados

como materiales alternos en la vivienda; y

lograr además contribuir al mejoramiento

del medio ambiente e introducir en el

mercado un producto con mejores

cualidades o similares, a los ya

existentes, con la gran ventaja de ser un

producto que ayudará a la reducción de

los niveles de contaminación y por su

aceptación puede reforzar la cultura del

reciclaje en la sociedad.



8

El producto esta enfocado básicamente para la utilización en la construcción

de vivienda de interés social, ya que es este rubro social el que menos acceso

tiene a los materiales de construcción actuales, ya sea por sus altos costos

de aplicación o adquisición.

Cabe mencionar que los resultados fueron satisfactorios, por lo tanto los

datos técnicos obtenidos son una plataforma de información que servirá

como base para futuras investigaciones y de esta forma llegar a la

elaboración industrial de diversos elementos que pueden ser utilizados

dentro del ámbito de la construcción. Por otro lados la experiencia de haber

trabajado con materiales que por fortuna encontramos en nuestra región y

algunos como el plástico localizado en cualquier parte de nuestro planeta,

habré la perspectiva a un gran numero de investigación que puede generarse

con estos recursos.

Algo queda muy claro, hay que devolver al consumo de la sociedad las

sustancias o residuos sólidos que desechamos trasformados en bienes

consumibles y tratar de tomar de la naturaleza solo la cantidad de materias

primas necesarias, de esta manera podemos ayudar a preservar el medio

ambiente.

Figura 3. Enciclopedia Encarta 2001 Figura 4. Enciclopedia Encarta 2001


9

2.- OBJETIVOS.

2.1.- Objetivo General.

• Utilizar desechos plásticos y mezclarlos con materiales fibrosos de la

región para obtener una aplicación de estos que aporte valores e

índices para disminuir los problemas de contaminación, además de

contribuir al desarrollo de nuevas técnicas, basadas en la producción

de materia prima hecha de materiales reciclados.

2.2.- Objetivos Específicos.

• La elaboración de un material a partir de los desechos plásticos con

materiales de refuerzo (fibras, rellenos).

• Lograr que el producto se obtenga a un bajo costo de producción.

• Obtener una base de datos acerca de las propiedades físicas y

mecánicas del prototipo, que cumpla con la resistencia para sus fines

de utilización.

3.- HIPOTESIS.

La utilización de los materiales de residuos sólidos urbanos, polietileno

de alta densidad (HDPE) y fibra de estopa de coco, en tableros aglomerados,

es apto de utilizarse en elementos para la vivienda, igualando o mejorando

las características físicas-mecánicas y económicas de los productos similares

ya existentes en el mercado.


10

4.- JUSTIFICACION.

El crecimiento demográfico influye a si mismo, en la generación global

de residuos, en la medida en que cada nueva persona que se integra a la

ciudad, desecha una cierta cantidad de materias al satisfacer sus

necesidades. Esto implica un crecimiento constante de los desechos, aunque

no en la misma proporción que el aumento de la población, la cultura y la

publicidad.1

Y cuando hablamos de crecimiento demográfico relacionamos

automáticamente una de las demandas sociales más importantes: la

vivienda, la cual ha representado un estancamiento al crecimiento y

bienestar social en nuestro país por muchos años.

Cabe mencionar que en la Reunión Nacional de Vivienda llevada a cabo del 9

al 11 de octubre del año 2003, celebrada en Tampico, Tamaulipas, quedó de

manifiesto el compromiso del Gobierno del Presidente Fox, a atender esta

demanda como parte central de la política social de su administración. Dijo

que la meta oficial para el año 2004 es de 575 mil viviendas construidas, con

los financiamientos que otorgan diversos organismos e instituciones.2

1 Deffis, caso armando, La basura es la solución 2 Revista Mexicana de la Construcción, Octubre-Noviembre-Diciembre 2003, no. 581.



11

Imagen no. 2 Observamos que el 61% de los derechohabientes ganan hasta

tres salarios mínimos, están de igual manera los que perciben entre tres y

seis salarios, representado el 22% del total, y finalmente los que ganan

mas de seis salarios mínimos.

En dicha reunión se hicieron presentes más de 600 empresarios

constructores procedentes de toda la República Mexicana, así como

directores de organismos e instituciones dedicados al otorgamiento de

créditos para vivienda como INFONAVIT, FOVISSSTE, FONAEVI, SIF, BANCA

Y SOFOLES.

En su intervención, C.P. Víctor Manuel Borrás Setien, Director General del

INFONAVIT presenta las estadísticas en los otorgamientos de créditos dentro

del periodo 2000-2003 con referencia a los salarios de la siguiente manera: 3

3 Revista Mexicana de la Construcción, Octubre-Noviembre-Diciembre 2003,no. 581

CREDITOS OTROGADOS POR INFONAVIT2000-2003

61%

22%

8%9%

Hasta 3 VSM 3 A 6 VSM 6 A 10 VSMM as de 10 VSM

EXCEDENTE DE VIVIENDA ESTIMADO A NIVEL NACIONAL PERIODO 2000-2003

58%

31%

11%

Norte 22,000Centro 11,750Sur 4,000

Figura 6. Grafica de porcentajes

Figura 7. Grafica de porcentajes


12

EXCEDENTE DE VVIENDA ZONA CENTRO PERIODO 2000-2003

3 4 %

17%

17%10 %

9 %

7%

1%4 %

1%

JaliscoGuanajuatoM exicoDistrito FederalSan Luis PotosiM ichoacanQueretaroZacatecasColima

Imagen no. 3 Respecto al excedente de vivienda hasta el 2003, se estima que

la zona norte del país presenta 22,000 casas, la zona centro 11,750 y la zona

sur 4,000. Como total Nacional significa una sobreoferta de 37, 750.00

Desafortunadamente existe un sector de la sociedad que no tiene acceso a un

financiamiento u/o crédito para obtener vivienda y otros alcanzan créditos de

montos muy bajos con los que no logran obtener una vivienda digna, por tal

motivo es importante la búsqueda constante de materiales alternativos que

estén al alcance económico de toda la sociedad, y puedan ser implementados

en el sistema constructivo en casas de interés social, abatiendo costos, y al

mismo tiempo aportando una solución a los problemas ambientales.

Aunque las estadísticas que presenta el INFONAVIT muestran un excedente

de vivienda, requerimos un mercado que produzca vivienda que la población

pueda adquirir hablando en términos económicos.

Figura 8. De las 11,750 viviendas excedentes en la zona centro, 100

corresponden al Estado de Colima representado menos del 1% a nivel

Regional y el 0.2% a nivel Nacional.


13

Figura 9. El 41% de estos hogares tiene de cero a tres salarios mínimos de

ingreso mensual, el 27% de tres a seis salarios y el 32% más de seis.

El INEGI en su Censo Poblacional del año 2000 arroja un total el 22.3

millones de hogares identificados en nuestro país. El INEGI contempla a los

hogares como células que debieran tener una casa propia, sin embargo estos

hogares habitan en 21.3 millones de casas, lo que significa que hay un

diferencial importante de personas o familias que viven una casa con dos

familias o núcleos de individuos.

Los 22.3 millones de hogares están dividido en relación con sus ingresos

como se explica a continuación:

Por su parte, el Ing. Jorge Videgaray Verdad, en su mensaje dirigido en la

Reunión Nacional de Vivienda, manifestó que nuestro país arribó al siglo XXI

con 4 millones de familias que carecen de casa o las que habitan están en

condiciones deplorables.

DISTRIBUCION DE HOGARES POR INGRESOS MINIMOS MENSUALES

4 1%

2 7 %

18 %

14 %

0 a 3 s.m.2 a 6 s.m.6 a 10 s.m.mas de 10 s.m


14

El crecimiento de la población y la migración del campo a la ciudad son

factores que originan una demanda de vivienda y de servicios urbanos, que si

no son atendidos satisfactoriamente provocan las formación de colonias

irregulares, situación que intenta resolver el Gobierno del Presidente Fox con

el afine de un Nuevo Esquema de Regulación para aumentar las reservas

territoriales y así lograr la meta de construir 750 mil viviendas por año en el

año 2006.4

Se han construido espacios para uso habitacional en terrenos rellenos con

residuos sólidos urbanos, pues el crecimiento de la población va mas allá de

lo contemplado en el Plan de Desarrollo urbano destinado para uso

habitacional, de un modo u otro estos desechos pueden ocasionar grandes

problemas a los mantos acuíferos debido a las sustancias que se pueden

generar por la descomposición de los desechos orgánicos e inorgánicos que

se infiltran el suelo. La utilización de estos desechos puede darnos la

oportunidad de tener una mejor calidad de vida en todos los aspectos.

4 Revista Mexicana de la Construcción, Octubre-Noviembre-Diciembre 2003, no. 581.

Figura 10. Acumulación de residuos

sólidos. Enciclopedia Encarta 2001

Figura 11. Acumulación de residuos

sólidos. Enciclopedia Encarta 2001


15

En nuestro mundo se producen diariamente alrededor de cuatro millones de

toneladas de basuras domesticas urbanas e industriales, que con una

densidad media de 200 Kg./m3, equivalen a 20 millones de m3, que ocuparían

un recipiente de base cuadrada de un kilómetro por lado y de 200 metros de

altura.

Solo un 30% de estos residuos se trata y el resto ya constituye un serio

problema ecológico, higiénico, sanitario, político, social y económico, ya que

el costo de la recolección, transporte, y eliminación es cada vez mas caro;

desde el punto de vista energético, se esta también desaprovechando el

potencial de energía de los residuos.


16

Aunque el ritmo de vida de nuestra sociedad, el avance de la tecnología y la

idea errónea de que los recursos naturales son inagotables sean las

principales causas de la producción de residuos sólidos en gran cantidad, es

el momento de generar una cultura a nuestra sociedad para que ayuden a

convertir estos desechos en productos útiles, reciclando. Somos la pieza clave

para la difusión y el desarrollo de nuevas tecnologías que favorezcan a la

preservación de nuestro medio ambiente.

Un material reciclable se considera como tal cuando esta compuesto de

materias inertes o biodegradables que pueden ser reutilizados para dar

origen a uno reciclado. Para lograrlo es necesario tomar en cuenta la

manipulación, separación y almacenaje, composición y propiedades de las

“materias primas”, así como la tecnología que posibilite su recuperación e

incorporación en otro producto.5

5 Materiales reciclados, antes desperdicio; por Noemí G. Zarco, Obras, año XXIX no. 349 Enero 2002.

Figura 12 http://www.ads.gobierno.pr/secciones/reciclaje/Que-es-

reciclaje-2.htm


17

Ernesto Ocampo, editor en jefe de NotiARQ -boletín electrónico de la Facultad

de Arquitectura de la Universidad Nacional Autónoma de México, en una

entrevista concedida para la revista Obras publicada en el ejemplar de enero

del 2002, expresa la importancia de la investigación enfocada al desarrollo de

nuevos materiales a partir de materia prima reciclada.

Menciona que la ciencia y la tecnología son áreas poco exploradas por los

arquitectos e ingenieros civiles y debido a esto se desconoce su ventajas por

lo que se siguen utilizando la mismas técnicas constructivas y materiales

desde hace muchos años, por lo tanto no se goza de las novedades de nuevos

materiales que ofrecen bajos costos, propiedades superiores y procesos de

construcción limpios.

Algunas empresas privadas en su búsqueda por nuevos productos se

interesan en investigaciones que se realizan en diferentes universidades y/o

laboratorios, para estudiar sus posibilidades y encontrar productos que

contribuyan al mejoramiento del medio ambiente, pero dentro de este

objetivo predomina lo económico y la mayoría de las veces el producto es mas

caro que los convencionales con la única ventaja de ser un material

ecológico; ventaja que aun no es valorada en nuestro país.

Cabe mencionar que muchos países desarrollados de Europa como Francia,

España, algunas partes de Estados Unidos, etc., tienen una conciencia

ecológica muy arraigada, en donde los productos elaborados con materiales

alternativos tienen una gran demanda.

En Guadalajara, Jal, México existen empresas que se dedican a recolectar

distintos tipos de plásticos los cuales procesan y/o utilizan para la

elaboración de diferentes productos, ejemplo de estas podemos mencionar a

Maquiplast, Carso plásticos, Glezco plásticos, GMC plásticos etc.


18

Aprender a clasificar los residuos para su reutilización sin pensar solo en

desparecerlos de nuestras casas enviando el problema a los tiraderos nos

genera algunas ventajas, por mencionar algunos:

• Generar empleos en centros de aprovechamiento, que deberán

instalarse para clasificar los subproductos orgánicos.

• El ahorro de divisas en importaciones de materia prima para

fabricación de plásticos, aluminio y otros.

• El apoyo a la economía doméstica, principalmente para los estratos de

bajos recursos.

• La disminución de los costos de operación a los municipios; limpieza,

recolección, transporte, trasbordo y disposición final.

• El mejoramiento de vida de los pepenadores.

• El ahorro de energía para la fabricación de nuevos productos con los

materiales recuperables.

• La preservación de los recursos naturales.

• La creación de una conciencia ecológica en la población.

• La eliminación de las posibilidades de contaminación del suelo y los

acuíferos subterráneos.

• El mejoramiento de la imagen de la ciudad.

• La eliminación de los efectos del manejo inadecuado de la basura,

enfermedades, infecciones respiratorias e intestinales, así como la

proliferación de la fauna nociva.

• La estimulación de una disminución del consumismo en la población.

Fuente de información: Deffis, caso armando, La basura es la solución


19

5.- MARCO TEORICO.

5.1.- ANTECEDENTES.

La mayor parte de los productos sintéticos han llegado a nosotros como

resultado de los esfuerzos hechos por los químicos para reproducir o imitar

algunos materiales raros que se encuentran en la naturaleza. 6 Por otro lado

se crean a partir de la exigencia de un producto que de respuesta a las

múltiples necesidades de la sociedad.

Es notable el boom que ha generado durante los últimos 10 años, de tal

modo que en la actualidad se emplea como sustituto del vidrio y metal,

constituyendo un grupo de importancia dentro de la familia de los

termoplásticos.

Aunque muchas de las ventajas de estos productos plásticos se convierten en

desventaja en el momento en que desechamos ya sea el envase porque es

desechable o bien cuando tiramos objetos plásticos porque se han roto.

Actualmente, las empresas embotelladores en la mayoría de los países vienen

sustituyendo los envases de plástico retornable por los no retornables,

generando un impacto ambiental negativo permanente en la ciudad, y de

cierta manera trasfieren costos a la comunidad y al medio ambiente.

Por otro lado, es importante destacar el labor de un gran número de

investigadores en todo el mundo, que han realizado estudios para lograr

como resultado productos ecológicos, basados en el reciclamiento de los

residuos, que no dañen el medio ambiente, que sean aceptados para las

diferentes industrias y principalmente por la sociedad.

6 G. H. Dietz Albert, Plásticos para arquitectos y constructores, Editorial Reverté, S. A.


20

En la industria de la construcción la utilización de materiales alternativos

empieza a tener importancia en diferentes organismos gubernamentales,

privados así como profesionistas. Pues a medida que evolucionan los

materiales prefabricados se abre una línea para la elaboración de productos

que tienen como base materias primas de desecho como papel, plástico,

aluminio, vidrio, esquimos agrícolas entre otros.

En nuestro país específicamente en el Centro de Investigación Científica de

Yucatán (CICY) se realiza una búsqueda de materiales que sean útiles al país

y a la zona geográfica de la península de Yucatán.

Por lo cual han desarrollado tableros aglomerados que podrán ser

dimensionados con medidas estándar de 122 cm. x 124 cm., con un espesor

de 19 mm, usando como materia prima cartón desechado (compuesto de

varias capas de celulosa, aluminio y polietileno), permitiendo aplicaciones

como un material termo acústico, con usos industriales, comerciales y de

construcción.

Que podría ser empleado para divisiones en interiores, puertas, muebles de

cocina, plafones para aislamiento térmico y acústico entre otros.7

En la Facultad de Arquitectura de la Universidad de Colima, en el año 2000

se llevo a cabo un estudio que tuvo como objetivo la utilización de materiales

reciclados para la elaboración de pisos con un bajo grado de desgaste y una

gran impermeabilización; explicando a detalle el estudio de posibles mezclas

con otros materiales plásticos así como la utilización de la planta recicladora

ubicada en la instalaciones de la Universidad de Colima.

7 (http://www.cicy.mx/unidades/materiales/)


21

Figura 13. Plantíos de agave, en

el estado de Jalisco, del cual se

utilizan sus fibras para elabora

paneles.

Teniendo en cuenta en el desarrollo del proyecto, las capacidades caloríficas

de los materiales utilizados, así como la resistencia a la compresión, flexión y

cuarteo principalmente, se llego a la conclusión que los plásticos más

resistentes son: polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad y

poli estireno, susceptibles para usarse en pisos.

De igual manera en la Universidad de Guadalajara existen investigadores

interesados y dedicados al 100% en el reciclamiento de los materiales

plásticos, con esquimos agrícolas, como el agave, el yute, el bagazo de caña y

el vástago de plátano.

En específico en el Departamento de Madera Celulosa y Papel, donde se

llevan a cabo estudios e investigaciones que día a día mejoran las diferentes

técnicas para la elaboración de tableros a base de plásticos con diferentes

fibras así como el perfeccionamiento de los métodos utilizados, que puedan

llevar al material a un proceso de industrialización.


22

En Estados Unidos, en la USDA Forest Service. Forest, Products Laboratory

(FPL) existen una gran diversidad de proyectos que implican materiales

forestales con residuos industriales, entre estos materiales están: yute,

kenaf, bagazo de caña, vástago de plátano, fibra de coco, agave, etc. que por

sus diversas características, han resultado apropiados para mezclarlos con

materiales como el plástico entre otros.

Utilizando procesos de elaboración diferentes a lo que en nuestro estudio

utilizamos, la diferencia radica en la forma del método de producción,

mientras que en nuestro proyecto se manejo un proceso de termofusión, en

dichos estudios se recurre a un proceso de compactado con algunas otras

resinas (formaldehído).

Figura 14. Laboratorio de productos forestales


23

Una publicación presentada en el Servicio Noticiero del ARS USDA en Abril

del 2002, describe una investigación acerca de tableros hechos de un

arbusto llamado guayule (Parthenium argentatum) en donde afirman podrán

rechazar ataques por las termitas voraces y los microbios que dañan la

madera.

Los resultados preliminares de los estudios por científicos del Servicio de

Investigación Agrícola (ARS) y sus colegas han mostrado que los sobrantes

del guayule se pueden formar en unos substitutos durables y versátiles por

la madera terciada y los tableros hechos de partículas de madera.

El químico Francis S. Nakayama, del Laboratorio de la Conservación del

Agua en Phoenix, Arizona, es el líder de estos experimentos.

Figura 15. Nakayama muestra probetas de tablero expuestas a termitas en el

laboratorio. La muestra de madera de pino no tratada es dañada, pero el bloque

hecho de guayule y plástico reciclado de contenedores de leche es intacto.


24

Sus hojas argénteas de gris y verde y sus flores amarillas, fuerte y resistente

a la sequedad, el guayule es nativo del Desierto de Chihuahua de la parte

suroeste de Estados Unidos y la parte norte de México.

En ensayos, los científicos combinaron componentes de las plantas de

guayule con el plástico translúcido de los envases reciclados de leche o agua.

Esto rindió un material que resiste el daño costoso de los insectos y

microbios, según Nakayama. El tablero compuesto del guayule podría

reemplazar muchos tipos de madera que se usan hoy en día en la

construcción de pisos, paredes, y techos en los hogares y oficinas.

Las colegas de Nakayama convirtieron los componentes del guayule a unos

tableros compuestos prototipos en el Laboratorio de Productos del Bosque en

Madison, Wisconsin, para ensayar allí y en la Universidad de Illinois en

Urbana. Sus investigaciones mostraron que los tableros del guayule hechos

con polietileno de alta densidad de los envases derretidos de la leche,

combatieron mejor los ataques por las termitas comunes y los

microorganismos que dañan la madera.8

8 revista 'Agricultural Research’ de abril 2002 http://www.ars.usda.gov/is/graphics/photos/apr02/k9850-1.htm

Figura 16. Planta de Guayule. Fotografía de Jack Dykinga


25

En México, el desarrollo a escala industrial de materiales alternativos es muy

escasa por lo tanto es importante destacar algunos de los elementos ya

caracterizados que se mantienen en el mercado. Ejemplo de esto son las

tarimas plásticas elaboradas de diversos desechos plásticos como polietileno

de alta densidad, polietileno de baja densidad, Pet etc. La empresa que la

elabora es Min Plast, se comercializa en duela de medida de1.00 x 1.20 mts.

Y tiene un peso de 9 Kg., soporta cargas de 750 Kg. a 1000 Kg.9

De igual manera en España existe un producto denominado Cartón plástico,

elaborado a base de polietileno y polipropileno, ambos 100% reciclables, es

utilizado para embalaje, y consiste en planchas de plástico impermeable que

se puede encontrar en diversas medidas y formatos .

Asimismo en Italia se comercializa el casetón Modi que consiste en piezas

modulares de plástico reciclado perfecto para cimbra, utilizado en la

construcción de plataformas para conformar una losa. Sobre dichos

elementos se coloca malla electro soldada, el concreto es vaciado de manera

que se reduce considerablemente uso de grava.10

9 MIN PLAST, S.A. de C.V.,Calle 2 Norte No. 17, Col. Parque Ind. Toluca 2000, C.P. 50200 Toluca Edo. de México. Tel: 01 722

279 9455 Fax: 01 722 279 9454

10 http://www.obrasweb.com.mx/ipo_view.asp?ipo_id=228


26

5.2.- MATERIAS PRIMAS.

5.2.1.- Plástico.

5.2.1.1.- ¿Qué es el Plástico?

Los plásticos son polímeros, es decir, compuestos constituidos por grandes

moléculas (macromoléculas), formadas por la unión de moléculas más

sencillas que se repiten una y otra vez.

Los plásticos se caracterizan por una alta relación resistencia/densidad,

unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una

buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas

de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o

entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico.11

11 "Plásticos." Enciclopedia® Microsoft® Encarta 2001. © 1993-2000 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.



27

Historia del plástico.

Los primeros productos plásticos pertenecieron al grupo de los

termoplásticos. Ya en los orígenes de la historia el hombre primitivo extraía

las resinas y ceras naturales y las refinaba para darles luego aplicaciones

específicas.

El desarrollo de esta sustancia se inició en 1860, cuando el fabricante

estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una

recompensa de 1,000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable

del marfil natural, (cuyas reservas se agotaban) Una de las personas que

optaron al premio fue John Hyatt, quien inventó un tipo de plástico al que

llamó celuloide.

Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de

celuloide. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser

inflamable y deteriorarse al exponerlo a la luz.

El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono

obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se

empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones

de lentes y película cinematográfica. Sin el celuloide no hubiera podido

iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. El celuloide puede

ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que

recibe el calificativo de Termoplástico.

Durante las décadas siguientes aparecieron de forma gradual más tipos de

plásticos. Se inventaron los primeros plásticos totalmente sintéticos: un

grupo de plásticos Termo fijos o resinas.


28

La cual se desarrolló hacia 1906 por el químico estadounidense de origen

belga Leo Baekeland y la comercializo con el nombre de baquelita, primer

plástico calificado como termo fijo o termoestable, son plásticos que pueden

ser fundidos y moldeados mientras están calientes, pero que no pueden ser

ablandados por el calor y moldeados de nuevo una vez que han fraguado. La

baquelita es aislante y resistente al agua, a los ácidos y al calor moderado.

Debido a estas características se extendió rápidamente a numerosos objetos

de uso doméstico y componentes eléctricos de uso general.

Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los

químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran

enlazarse para crear polímeros.

Y en 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el

desarrollo de materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger

aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o

macromoléculas. Los esfuerzos dedicados a probar esta afirmación

iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes

avances en esta parte de la química.

En las décadas de 1920 y 1930 químicos ingleses descubrieron que el gas

etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un

termoplástico al que llamaron polietileno (PE).

Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se

produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego,

especialmente adecuado para cañerías de todo tipo. Al agregarles diversos

aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho,

comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes.

Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido


29

popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes

antiadherentes.12

Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poli

estireno (PS), un material muy transparente comúnmente utilizado para

vasos, botes. El poli estireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida, es

usado básicamente para embalaje y aislante térmico.

Además se creo la primera fibra artificial, el nylon. El químico Walace

Carothers su descubridor, trabajaba para la empresa Du Pont. Descubrió

que dos sustancias químicas como el hexametilendiamina y ácido adípico

podían formar un polímero que bombeado a través de agujeros y estirados

podían formar hilos que podían tejerse.

Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas

estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose

rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos

combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintéticas

como por ejemplo el orlón y el acrilán.

El auge de la posguerra Durante los años de la posguerra se mantuvo el

elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los

plásticos. Tuvieron especial interés los avances en plásticos, como los poli

carbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron otros materiales

sintéticos en lugar de los metales en componentes para maquinaria, cascos

de seguridad, aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros

productos empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. 12 Revista "Noticiero Plástico", Nº 431, junio de 1998, Buenos Aires – Argentina http://www.erres.org.uy/plastico.


30

En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló el polietileno, y en 1954

el italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos plásticos

más utilizados en la actualidad. En 1963, estos dos científicos

compartieron el Premio Nobel de Química por sus estudios acerca de los

polímeros. 11

En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio Novel de Química por

sus estudios acerca de los polímeros.

En la presente década, principalmente en lo que tiene que ver con el

envasado en botellas y frascos, se ha desarrollado vertiginosamente el uso

del polietileno (PET), material que viene desplazando al vidrio y al PVC en el

mercado de envases.



31

5.2.1.2.- Clasificación de Plásticos.

Los materiales plásticos se pueden clasificar en términos generales como

Termo fijos y Termoplásticos.

Los compuestos Termo fijos son formados mediante calor y con o sin presión,

resultando un producto que es permanentemente duro. El calor ablanda

primero al material, pero al añadirle mas calor o sustancias químicas

especiales, se endurecen por un cambio químico conocido como

polimerización y no puede ser reblandecido.

La polimerización es un proceso químico que da como resultado la formación

de un nuevo compuesto cuyo peso molecular es un múltiplo del de la

sustancia original. Los procesos utilizados para plásticos termofraguantes,

incluyen compresión o moldeo de transferencia, colado, laminado, e

impregnado, así mismo, algunos son usados para estructuras rígidas o

flexibles de espuma.

Los materiales termoplásticos no sufren cambios químicos en el moldeo y no

se vuelven permanentemente duros con la aplicación de presión y calor.

Permanecen suaves a temperaturas elevadas hasta que se endurecen por

enfriamiento; además, se les puede fundir varias veces por aplicaciones

sucesivas de calor. Los materiales termoplásticos son procesados

principalmente por inyección o moldeo soplado, extrusión, termo formado y

satinado.

Para los materiales termoplásticos, que son todavía los más fundidos, existe

una clasificación corriente que tiene en cuenta, con una cierta aproximación,

estos tres parámetros. La subdivisión prevé cuatro grupos: los polímeros de

masa (commodities); una franja intermedia entre estos y el grupo siguiente;

los tecnopolimeros (engineering Plastics); los súper polímeros.


32

Termoplásticos:

Materiales y aplicaciones más comunes.

Son materiales que por acción del calor se funden y pueden moldearse

repetidas veces. En cada transformación se pierde parte de sus propiedades

originales.

• Nylon: engranes, llantas de patines.

• Poli estireno: estuches, casetes, envases, vasos, platos, aislantes.

• Polipropileno: recipientes para alimentos, industria automotriz,

películas.

• Polietileno: botellas para refresco, envases resistentes a los agentes

químicos e impermeables.

• Polietileno de alta densidad: cubetas, juguetes, bolsas (sólido, incoloro,

inodoro, no toxico).

• Cloruro de polivinilo: tuberías, juguetes (térmico, rígido, flexible,

resistente a ácidos).

• Polietileno de baja densidad: bolsas (incoloro, inodoro, no toxico).

• Entre otros: acrílicos, celulosa, acetatos, policimides, nylon, poli

carbonatos.


33

Termo fijo:

Materiales y aplicaciones más comunes.

Son los materiales que una ves moldeados, no se pueden reutilizar, ya que se

carbonizan, generalmente están cargados con minerales y fibra de vidrio.

• Resina poliéster: lamina acanalada.

• Poliuretano: espuma, rellenos para muebles, tableros de automóvil.

• Resina fenol ICA: apagadores de luz.

• Resina melaminica: vajillas, cubiertas de muebles.

• Entre otros: epoxicos, aminos, fenolicos, poliéster, uretanos, silicones.


34

5.2.1.3.- Codificación de los plásticos.

La codificación nos sirve para diferenciar el material plástico, ya que en

algunas aplicaciones es muy semejante por lo que nos es difícil identificar el

plástico y por lo consiguiente se cuenta con un sistema.

Esta simbología permite en el proceso de recolección y reciclaje identificar

para separar los diferentes productos plásticos.

El código es grabado en el fondo del recipiente en forma de triangulo que

lleva un numero correspondiente dependiendo del tipo de plástico.

Este sistema fue desarrollado por “The society of the Plastics industry” (SPI) y

se reconoce en todo el mundo.

1. Son tres flechas que forman un triangulo que tiene como significado el

reciclaje.

2. En el centro lleva un número que distingue el tipo de plástico.

3. Son las iniciales que tiene el nombre del plástico.


35

1. Polietileno tereftalato (PET). Se utilizan para identificar los productos

que contienen polietileno. Este es transparente y resistente. Sus usos

son muy variados, desde envases hasta textiles. Ejemplos: envases de

bebidas carbonatadas; goma de almohadas y cojines; sleeping bags;

fibras textiles.

2. Polietileno de alta densidad (PEAD). Indica la presencia de polímeros de

alta densidad. Este material se utiliza en diferentes envases,

detergentes y muchos otros productos de uso personal. Ejemplos:

bolsas de basura, bolsas de supermercado, envases de jugo y de leche,

blanqueadores y detergentes.

3. Cloruro de polivinilo (PVC). Identifica la presencia de polivinilo. Este

material puede procesarse de modo que sea claro, rígido y duro; o

claro, flexible y resistente. Ejemplos: suela de zapatos, conductores

electrónicos y tubos, envases de limpiadores, aceite de cocinar, y

condimentos.


36

4. Polietileno de baja densidad (PEBD). Indica la presencia de polímeros

de baja densidad. Este material es liviano, flexible, transluciente y de

superficie cerosa. Ejemplos: agitadores y sorberos, bolsas de basura de

patio, bolsas para cubiertos plásticos.

5. Polipropileno (PP). Identifica materiales a base de polipropileno. Este

material es duro, a la vez que es flexible y transluciente. Se presta para

una variedad de usos, tales como bolsas para diferentes propósitos,

pañales desechables y productos de belleza. Ejemplos: bolsas de

papas, bolsas de microondas, pañales desechables, bolsitas para

conservar meriendas, bolsas de basura (que emiten un sonido

peculiar).

6. Poli estireno (PS). Corresponde a los materiales hechos de poli estireno.

Este plástico es transparente u opaco, según sea procesado. Es muy

versátil e imita el cristal. Se emplea en la fabricación de diferentes

envases utilizados para servir alimentos y en materiales para proteger

equipos delicados. Ejemplos: vasos y platos plásticos, envases y tapas

plásticas, envases de foam, cubiertos plásticos, materiales de

empaque.


37

Imagen 19. Reciclado de

plástico. Enciclopedia

Encarta 2001.

Imagen 20. Pacas de

plástico reciclado.

Enciclopedia Encarta

5.2.1.4.- Tecnologías y descripción del proceso de reciclaje.

Las técnicas mas usadas para procesar plásticos, hasta hoy son tres:

1. Reciclado mecánico: recuperación de plásticos sin variar su

composición química original.

2. Reciclado químico: en este método se agregan algunos polímeros

modificados, materiales de refuerzo (fibras, rellenos) que modifican la

composición original del plástico.

3. Recuperación energética: esta tecnología considerada como reciclaje

avanzado, apenas incipiente, revierte el proceso usado para producir

ciertos plásticos (polímeros), reprocesándolos hasta convertirlos en

sus respectivos bloques de construcción (monómeros) de los cuales

fueron hechos.

El material obtenido mediante este proceso puede usarse nuevamente

para fabricar el plástico original o para la producción de otros como

fibras sintéticas, lubricantes y hasta gasolina


38

Imagen 21. Pacas de plástico reciclado.

Enciclopedia Encarta 2001.

5.2.1.5.- Disponibilidad de plásticos residuales.

En la ciudad de México se tiene una producción diaria de residuos sólidos

que alcanza las 15,000 toneladas diarias.

Los plásticos contenidos en la basura son en su mayoría del tipo de los

termoplásticos, representando el 80% del total de los desechos plásticos. Al

ser termoplásticos nos permite fundirlos nuevamente y reutilizarlos como

materia prima, que acondicionándola puede ser reciclada.13

13 Deffis Armando Caso, La basura es la solución.


39

En el Estado de Colima por ejemplo se generan alrededor de 197,000.00

ton/año de desechos sólidos, en donde se estima que el municipio de Colima

tiene una producción aproximada de 57,305.00 ton/año, de la cual el

plástico en general representa un 6.77 % del total de los residuos sólidos.14

Tabla 1. Esta tabla nos muestra la cantidad de residuos sólidos generados en

cada municipio del estado de Colima.

14 González B.A., Rodríguez J., Garza L.d H.A. “EVALUACION DEL VOUMEN Y CLASIFICACION DE LOS DESECHOS

SÓLIDOS MUNICIPALES EN EL TOTAL DE LOS MUNCIPIOS DEL ESTADO DE COLIJMA” H. Ayuntamiento de Manzanillo,

Octubre 2001.

Kilogramos de Plástico que componen los Residuos Sólidos generados diariamente en el Estado de Colima

N° MUNICIPIO KG DE RESIDUOS SÓLIDOS POR DIA % DE PLASTICO KG DE PLASTICO POR DIA 1 ARMERIA 23,400.00 8.15 1907.10 2 COLIMA 157,000.00 6.77 10628.90 3 COMALA 13,000.00 8.96 1164.80 4 COQUIMATLAN 15,400.00 1.26 194.04 5 CUAHUTEMOC 21,900.00 4.33 948.27 6 IXTLAHUACAN 4,500.00 4.76 214.20 7 MANZANILLO 140,000.00 9.45 13230.00 8 TECOMAN 82,000.00 8.55 7011.00 9 VILLA DE ALVAREZ 79,000.00 6.35 5016.50 10 MINATITLAN 6,100.00 3.27 199.47 TOTAL 542300.00 61.85 40514.28


40

5.2.2 FIBRA DE ESTOPA DE COCO

5.2.2.1.- Clasificación de las fibras.

La naturaleza, con su sabiduría, nos brinda para bienestar del ser humano

muchos y valiosos productos; uno de ellos son las fibras, que provienen de

dos fuentes: naturales, como las de origen vegetal, animal y mineral; y las

sintéticas, que son fruto de la investigación del ser humano, y provienen

básicamente del petróleo y gas natural, como el polipropileno, polietileno,

dracon, rayón, nylon, entre otras.

Las fibras naturales de origen vegetal se dividen en dos grandes grupos: las

blandas, que son básicamente de la corteza o fruto de plantas, como el lino,

algodón, coco, damagua, entre otras; las duras, que tienen su origen en las

hojas, como la cabuya, abacá, piña, palmas, entre otras.

Los usos de las fibras naturales son legenderarios y de altísima aplicabilidad

dentro de la agricultura, ambiente, farmacéutica, cordelería, empaques,

aglomerados, construcción, decoración, artesanías, industria automotriz,

textiles, confecciones, papel, aseo y otros usos como combustible, aislante

térmico, entre otros.

Hoy en día, ha cobrado enorme importancia la investigación sobre el

desarrollo de nuevos productos de fibras naturales. Se ha reportado por

ejemplo, la generación de plásticos inteligentes que permiten el paso de

gases, así como plásticos biodegradables para proteger el ambiente.


41

Imagen 23. Fibra de coco

Algunas fibras verdes como el lino, algodón, yute, sisal, kenaf, y fibras de

plantas aliadas, que han sido usadas desde hace mas de 6000 años a.c.,

empiezan ya a utilizarse como materia prima no solamente para la industria

textil, sino también para compuestos modernos eco-amigables usados en

diferentes áreas de aplicación como materiales de construcción, tableros de

partículas, tablas de aislamientos, forraje y nutrición, cosméticos amigables,

medicina y recursos para otros bio-polímeros. No causan ningún efecto

perturbador en el ecosistema, pueden ser cultivados en zonas climáticas

diferentes y reciclan el anhídrido carbónico para la atmósfera de la tierra.15

5.2.2.2.- Fibra de estopa de coco.

La utilización de la fibra de estopa de coco en tableros aglomerados es muy

extensa, como se puede ver en investigaciones realizadas en la Universidad

de Colima y la Universidad de Guadalajara, y en especifico en el instituto de

madera celulosa y papel “ing. Kart Augustin Grellmann”, en el cual,

actualmente se desarrollan investigaciones de la fibra de coco en

combinación con resinas, aglutinantes y materiales alternos.

15 Ing. Andrés Simbaña Villareal, “fibras naturales, alternativa para el desarrollo nacional” Boletín de investigación y desarrollo ECAA/PUCE-I


42

Imagen 24. Fibra de coco

obtenida en Armería, Colima.

Algunas de sus características físicas que se han obtenido en estas

investigaciones, es que posee una alta elasticidad y su propiedad como

aislante sonoro, lo hacen de mayor interés para su aprovechamiento.

Desde el punto de vista anatómico, se puede decir que las fibras están

constituidas por haces fibrovasculares de una longitud promedio de 0.74

mm. (Valor máximo = 1.64 Mm., valor mínimo = 0.25 Mm.). Su composición

química esta formada por cuatro principales elementos y están representados

en porcentajes: Lignina 42.5%, Celulosa 32.3%, pentosanos 14.7% y Cenizas

3.5%.


43

Imagen 25. Litorales tropicales de Mexico

5.2.2.3.- Disponibilidad de material.

La superficie con palma de coco en los litorales tropicales de México es de

167 mil hectáreas16, de las cuales el 94% se destinan a la producción de

copra. De esta actividad dependen alrededor de 70 mil familias. Anualmente

se producen 216 mil toneladas2 de copra de donde se extrae el aceite que se

destina principalmente a la industria de jabones y cosméticos.

La producción de copra ha venido descendiendo de manera paulatina

principalmente por la edad avanzada de las plantaciones, el manejo

inadecuado del cultivo, el comportamiento cíclico de los precios y a la

presencia de la enfermedad del amarillamiento letal del cocotero (ALC), cuya

influencia ha ocasionado la desaparición de 13 mil hectáreas de este cultivo

en los estados de la Península de Yucatán.

16 Anuario Estadístico de la Producción Agrícola de los Estados Unidos Mexicanos 1997, editado por el C.E. A. SAGAR


44

Imagen 26. Fruto de Cocotero

El cultivo de la palma de coco en la entidad ocupa actualmente el tercer

lugar en superficie plantada con una superficie de 24 mil hectáreas, de las

cuales se obtienen 44 mil toneladas de copra, con un valor de la producción

de 185 millones de pesos, que representa el 9% del valor de la producción

agrícola estatal.


45

6.- MATERIALES Y METODOS

6.1.- DESARROLLO EXPERIMENTAL

6.1.1.- DISEÑO DEL EXPERIMENTO

El experimento se desarrollo basado en un arreglo factorial fraccional,

fue el mas adecuado de acuerdo a la experiencia que se ha tenido con otros

proyectos ya realizados en el Instituto de Madera, Celulosa y Papel “ing. Karl

Augustin Grellman” de la Universidad de Guadalajara, pues este arreglo

permite obtener un estudio exploratorio completo del proyecto.

El arreglo factorial fraccional relaciona las variables independientes

(porcentaje de fibra, Porcentaje de plástico, Temperatura de procesamiento,

Tiempo de procesamiento y presión de procesamiento), con las dependientes

(MOR Modulo de resistencia, MOE Modulo de elasticidad, Hinchamiento y

absorción (2 hrs. y 24 hrs.)), encontrando así, el número total de corridas a

elaborar; y se representa de la siguiente manera:

2k

2=es el nivel de las variables (mínimo/máximo)

k= es el numero de variables a estudiar

El resultado de la ecuación es el número total de experimentos.

Para poder realizar la ecuación de este experimento se utilizo un software

llamado Statgraphics, que realiza las combinaciones totales para la

elaboración de los tableros.


46

Design Summary -------------- Design class: Screening Design name: Factorial 2^3 File name: C:\Documents and Settings\USUARIO\Escritorio\TESIS PRESENTACION FIDEL\PROYECTO Factorial 2^3 Comment: Tablero fibra coco-plástico(HDPE) Base Design ----------- Number of experimental factors: 3 Number of blocks: 6 Number of responses: 6 Number of runs: 60 Error degrees of freedom: 52 Randomized: Yes Factors Low High Units Continuous ------------------------------------------------------------------------ Fibra 40.0 60.0 % Yes Temperatura 140.0 170.0 °C Yes Tiempo 5.0 10.0 Minutos Yes Responses Units ----------------------------------- R Flexion N Moe N H2 H24 A2 A24 The StatAdvisor --------------- You have created a Factorial design which will study the effects of 3 factors in 60 runs. The design is to be run in 6 blocks. The order of the experiments has been fully randomized. This will provide protection against the effects of lurking variables. NOTE: if you have used Augment Design to add a fraction to a fractional factorial design, you should check the Alias Pattern using Tabular Options.If unusual confounding exists, the number of degrees of freedom for estimating experimental error may be larger than shown in the summary.


47

Imagen 27. Porcentaje mínimo y máximo de compuesto que debe contener el tablero de acuerdo a los

antecedentes.

6.1.2.- CONDICIONES DE DISEÑO PARA TABLERO

Tablero 5 mm.

Bases del diseño:

Numero de variables independientes 5

Numero de variables dependientes 6

Numero de repeticiones 2

Numero de corridas 60

Una vez que se tuvieron los valores bajos y altos de las variables, y para

poder conocer la cantidad total de cada material en unidad de gramos, se

definió la densidad, que esta también de acuerdo a experiencias con otros

tableros similares que se han hecho, se llego a la conclusión de utilizar

densidad constante = 1.0 g/cm3.

Factores Bajo Alto Unidad

Fibra 40.0 60.0 %

Plástico 40.0 60.0 %

Temperatura 140.0 170.0 °C

Tiempo 5.0 10.0 Minuto

Presión 60.0 60.0 Bar


48

Se le denomina densidad a la relación existente entre el peso y el volumen de

un material.

Según la norma DIN 1306 designa como densidad de un material a la

ecuación entre la masa (g) y el volumen (g/cm3).

La densidad es constante = 1.0

La temperatura de procesamiento varía entre los 140°C y 170°C.

El tiempo de procesamiento fue de 5 minutos a 10 minutos.

La presión es constante 60 Bar.

Las combinaciones de las variables de fibra y plástico se establecieron en

peso, con la siguiente formula:

Densidad ( ℓ ) = 1.0 g/cm3

Volumen = 35 cm. x 35 cm. x 0.5 cm. = 612.50 cm3

Densidad ( ℓ ) = Masa / Volumen

Masa = Densidad ( ℓ ) x Volumen

Masa = 1.0 g/cm3 x 612.50 cm3

Masa = 612.50 g = 100 %


49

Imagen 28. Paca de Fibra de coco

6.2.- PREPARACION DE LA MATERIA PRIMA

6.2.1.- FIBRA DE ESTOPA DE COCO

Para el desarrollo de este proyecto se utilizo el material de fibra de estopa de

coco que se obtuvo en una industria local (coco colima s.a. de c.v. localizado

en Armería, municipio de Colima en México), que se dedica al desfibrado y

empacado de la fibra de coco. De la cual se obtuvo una paca de fibra de coco

de 80 Kg.

El material se recibe normalmente como desperdicios de industrias que

manejan el coco, este es llevado por medio de un transportador a un

refinador equipado con separador de metales que limpian la pieza de hierro.

Los refinados después son conducidos a un área de almacenamiento abierta,

los refinados húmedos son cargados dentro de un transportador que los lleva

al secador.


50

Imagen 29. Molino eléctrico Imagen 30. Cribas

6.2.1.1.- Molienda.

Para la elaboración de los tableros, se requirió utilizar la fibra lo mas

pequeña posible, por lo que tuvo varios procesos para llegar a obtenerla; para

esto, primero se utilizo un molino eléctrico, en el cual se realizo la molienda.


51

Imagen 31. malla de 1 mm. de diámetro.

Imagen 32. Tamaño de fibra utilizado

Para la elaboración de tableros.

6.2.1.2.- Cribado.

Primero se realizo con una criba de 1” de diámetro, una vez pasada toda la

fibra requerida, al molino se le cambia la criba por una de 1 / 4“de diámetro,

y nuevamente la incorporamos.

Ya teniendo la fibra lo mas pequeña lograda por el molino, de forma manual

se paso por una malla de 1 mm. de diámetro. Así al final se obtuvo un

material fibroso con un rango de tamaño entre 3 y 5 mm.


52

Imagen 33. Recoleccion de plastico para la elaboración de tableros.

6.2.2.- Plástico de alta densidad.

Para nuestro desarrollo experimental utilizamos el plástico residual de alta

densidad (HDPE), y se encuentra comúnmente como los botes de leche. Las

características físicas, químicas y mecánicas del material fueron las que

marcaron la selección del tipo de plástico, ya que este material por su

composición, dejo operar el proceso de compactación y termofusión.

6.2.2.1.- Separación y clasificación del plástico.

Para lograr que el material obtenido al final del reciclado sea de buena

calidad es necesaria la separación de los residuos sólidos por tipo de

polímeros y colores.

Se clasificaron los plásticos por que cada uno presenta características

particulares como punto de fusión, fluidez, densidad y estructura química,

que cuando se mezclan presentan incompatibilidad y dificultades de

reciclado.


53

Imagen 34. Limpieza de material recolectado.

6.2.2.2.- Lavado y secado.

Cuando los residuos plásticos provienen de fuentes donde no se prestó

atención a la limpieza, estos se impregnan del mismo residuo que contenían

además de agregárseles tierra, piedras u otros sólidos, incluso metales. El

producto también suele contener etiquetas, adhesivos, tapas o cualquier otro

material extraño que es necesario removerlos. Siempre que se manejan

plásticos sucios, se requiere de un lavado y un secado previo.

Una vez lavado el producto se procede a secarlo. Este proceso es el más

sencillo y el más rápido pero indispensable, ya los procesos siguientes

requieren que el material este completamente libre de cualquier líquido. Para

secar los plásticos se emplean varios métodos, pero los más usuales son el

túnel de deshidratación que consiste en una banda sinfín por donde

mientras circula el material se le aplica aire caliente. El lavado y secado

manual es el que se utilizo en este proyecto, lavándolos con agua y jabón,

para después dejarlos secar a la intemperie.


54

Imagen 35. triturador de plastico.

Imagen 36. Plastico molido.

6.2.2.3.- Trituración.

Los materiales plásticos son guiados por las paredes de la tolva por su

propio peso caen hasta la caja donde se lleva a cabo la trituración, por medio

de tres navajas desfasadas sobre un eje que gira a 875 rpm, impulsado por

un motor eléctrico trifásico con capacidad de 7.5 h.p. y dos insertos

soportados en dicha caja.

El plástico molido tendrá que pasar a través de una criba que permite salir el

producto que ha alcanzado el tamaño deseado. A este plástico molido se le

conoce como “flake u hojuela”.


55

6.3.- ELABORACION DE LOS TABLEROS.

6.3.1.- Proporciones.

Para la elaboración del tablero se tomaron en cuenta las características

físicas de los materiales y sus propiedades, y se llegó a la conclusión que el

proceso de compresión y termofusión pudiera ser adecuado para su

elaboración.

Se elaboraron 10 tableros en distintas proporciones de material, de 350 x

350 x 5 mm., en base al diseño del experimento factorial fraccional

desarrollado.

A continuación se presenta la dosificación de los diez tableros realizados, así

como cantidad de temperatura, tiempo y presión:


56

TABLERO 1

FACTORES EXPERIMENTALES VARIABLES

Elaborado

con: Fibra Plástico Temperatura Tiempo Presión

Unidad % % ºC Minutos Bar

Cantidad 60.00 40.00 170.00 10.00 60.00

Elaborado


Unidad gramos gramos ºC Minutos Bar

Cantidad 367.50 245.00 170.00 10.00 60.00

Figura 37

TABLERO 2


Elaborado



Cantidad 60.00 40.00 170.00 5.00 60.00

Elaborado



Cantidad 367.50 245.00 170.00 5.00 60.00

Figura 38


57

TABLERO 3


Elaborado



Cantidad 40.00 60.00 140.00 10.00 60.00

Elaborado



Cantidad 245.00 367.50 140.00 10.00 60.00

Figura 39

TABLERO 4


Elaborado



Cantidad 40.00 60.00 140.00 5.00 60.00

Elaborado



Cantidad 245.00 367.50 140.00 5.00 60.00

Figura 40


58

TABLERO 5


Elaborado



Cantidad 60.00 40.00 140.00 5.00 60.00

Elaborado



Cantidad 367.50 245.00 140.00 5.00 60.00

Figura 41

TABLERO 6


Elaborado



Cantidad 60.00 40.00 140.00 10.00 60.00

Elaborado



Cantidad 367.50 245.00 140.00 10.00 60.00

Figura 42


59

TABLERO 7


Elaborado



Cantidad 40.00 60.00 170.00 10.00 60.00

Elaborado



Cantidad 245.00 367.50 170.00 10.00 60.00

Figura 43

TABLERO 8


Elaborado



Cantidad 40.00 60.00 170.00 5.00 60.00

Elaborado



Cantidad 245.00 367.50 170.00 5.00 60.00

Figura 44


60

TABLERO 9


Elaborado



Cantidad 50.00 50.00 155.00 7.50 60.00

Elaborado



Cantidad 306.25 306.25 155.00 7.50 60.00

Figura 45

TABLERO 10


Elaborado



Cantidad 50.00 50.00 155.00 7.50 60.00

Elaborado



Cantidad 306.25 306.25 155.00 7.50 60.00

Figura 46


61

Imagen 47. Balanza digital. Imagen 48. Placas de metal.

Imagen 49. Mezclado de material Imagen 50. Material plastico

6.3.2.- Preparación del molde.

Previo a la formación del colchón limpiamos perfectamente los moldes y con

una balanza digital, pesamos la materia prima que vamos a utilizar de

acuerdo a las proporciones del tablero a realizar.

6.3.4.- Mezclado.

Una vez obtenidas las cantidades se vacían en un recipiente en forma de

capas, donde se mezclan perfectamente hasta obtener un material

homogéneo.


62

Imagen 51. Preparación de molde Imagen 52. Armason de cristal

Imagen 53. Formación de tablero. Imagen 54. Pison de madera

Sobre una de las láminas de metal colocamos papel aluminio del tamaño de

la misma, con el objeto de evitar que la mezcla se pegue en estas placas con

las que se cubre el molde.

Posteriormente se coloca el armazón (350 x 350 x 5 mm) y se acomoda la

fibra de manera que queden lo mas compactada posible; una vez

incorporada toda la mezcla y con un pison de madera de forma manual

presionamos para ayudar en la compactación.


63

Imagen 55. Colchon compactado.

Imagen 56. Colchon fibra plastico.


64

Imagen 57, 58, 59, 60. Muestran el proceso de prensado.

6.3.5.- Prensado.

Se coloca la segunda lámina de acero para cerrar el sándwich, y lo colocamos

en la prensa previamente calentada a la temperatura que se requiere para el

número de tablero que se elabora. Se prensa durante el tiempo requerido, y

se apaga la prensa, después de esto la podemos retirar de la prensa.

Solamente debemos tener cuidado en no quemarnos por la temperatura a la

que estuvo expuesta, por lo tanto se recomienda esperar cinco minutos a

enfriar el tablero.


65

Imagen 61, 62, 63, 64. Muestran el proceso del corte de probetas.

Una vez frió el tablero se pasa por una cortadora para obtener las probetas.

La forma de cortado del tablero se hizo retirando todo el perímetro del

tablero, hasta dejar la zona central del mismo, de donde se obtienen las

muestras.


66

6.4.- EVALUACION FISICO-MECANICA DEL TABLERO

6.4.1.- NORMAS PARA LA EVALUACION DE PROPIEDADES

La determinación de las propiedades físico-mecánicas se realizaron de

acuerdo a las especificaciones para pruebas de tableros, de las normas DIN

(Deutsche Internacional Normen) (51). Cabe mencionar que los ensayos que a

continuación brevemente se describen, son los más significativos para

efectos de control de calidad, utilizados tanto en la industria como en otros

centros de investigación.

• Ensayo de flexión. DIN 52362

• Hinchamiento del espesor a 2 y 24 horas a inmersión. DIN 52364

• Absorción de agua a 2 y 24 horas a inmersión. DIN 52364

6.4.2.- ENSAYO DE FLEXION. DIN 52362

Definición: técnicamente la resistencia a la 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)17.

RF = M / W

DIMENSIONES DE LAS PROBETAS

El ancho de la probeta para cualquier espesor del tablero es de 50 mm. Por

su parte el largo total es determinado por la suma del claro 200 más 50 mm.

17 Fuentes, T., F.J. Elaboración y evaluación físico-mecánica de tableros aglomerados a partir de las astillas del fuste de palma

de coco. Universidad de Guadalajara Tesis profesional Noviembre 1989, 83 pp.


67

Imagen 61. Utilizamos una maquina universal para realzar los ensayos

de flexión y compresión..

Imagen 62, 63. Mecanismo para configurar las características a las

cuales será sometida la probeta.

EQUIPO Y APARATO DE PRUEBA

Principalmente se requiere una maquina universal para prueba de

materiales, que permita transmitir la fuerza a una velocidad constante y

además permita obtener gráficamente la relación esfuerzo-deformación.


68

Imagen 64. Soportes donde es colocada la probeta para la aplicación

de la carga.

PROCEDIMIENTO

La probeta es colocada simétricamente sobre dos soportes de apoyo, para

aplicarse al centro del claro entre soportes una fuerza concentrada y

distribuida uniformemente en el ancho de la probeta, a una velocidad

constante hasta que se presente el rompimiento. Este rompimiento no debe

presentarse antes de 60 segundos de iniciado el ensayo. En promedio se

considera adecuado alrededor de 90 segundos.


69

CALCULOS

La resistencia a la flexión es comúnmente expresada en Kg. / cm2 o N /

mm2, su cálculo se realiza en la siguiente forma:

RF = M / W = 3F max (Lc) / 2a (e2) = N / mm2

RF = Resistencia a la flexión ( N/mm2).

Fmax = Fuerza de rompimiento (N).

Lc = Claro entre soportes (mm).

e = espesor del tablero medido al centro de la probeta (mm).

a = ancho de la probeta (mm)


70

Imagen 65. Muestras de tablero sometidas a

pruebas de hinchamiento y absorción de agua.

6.4.3.- COMPORTAMIENTO HIGROSCOPICO.

La denominación higroscópico deriva del griego higros y scopien (=atraer

agua) y se refiere a todos los compuestos que atraen agua en forma de vapor

a de liquido de su ambiente.

Por esto los compuestos higroscópicos a menudo son utilizados como

desecantes.18

HINCHAMIENTO DEL ESPESOR A 2 Y 24 HORAS A INMERSION. DIN 52364

PROPOSITO: la determinación del hinchamiento del espesor sirve para la

evaluación del comportamiento de los tableros de partículas frente a

influencias de humedad, y/o también para evaluar la efectividad de

sustancias hidrofobicas.

DEFINICION: el hinchamiento del espesor “q” es el incremento del espesor

(e) debido a la absorción de humedad de la probeta referido al espesor inicial

(eo). Delta e, es la diferencia entre el espesor (e) del tablero hinchado y el

espesor antes del hinchamiento (eo) . Este hinchamiento suele ser expresado

en porciento.

DIMENSIONES DE LAS PROBETAS: las probetas para esta determinación

deben ser de 25 x 25 x espesor del tablero (mm).

18 http://es.wikipedia.org/wiki/Higros%C3%B3pico


71

Imagen 66. Balanza digital.

Imagen 67. vernier o pie de rey

PROCEDIMENTO: determinar primeramente el espesor (eo) de las probetas

posteriores al acondicionamiento, y colocarlas en un baño de agua a 20ºC

cuidando de que estas queden completamente sumergidas. Dos horas

después se mide nuevamente el espesor, y si se desea, la determinación se

puede continuar para volver a medir el espesor de la probeta a las 24 horas

de iniciado el ensayo. De esta forma podrá ser determinado el hinchamiento

a 2 y 24 horas.


72

CALCULOS:

q = De/eo (100) = e-eo/eo (100) (%) (Ec’n 9)

q = Hinchamiento a 2 horas (%).

e = Espesor final.

eo = Espesor inicial.


73

7.0- RESULTADOS:

Es importante señalar, que en algunos factores, no es tan significativo el

valor óptimo que se obtuvo, ya que aun utilizando lo contrario al valor

óptimo, se puede llegar a tener un resultado similar.

Después de tener otros antecedentes de tableros aglomerados a base de

fibras con materiales plástico en este proyecto se tuvieron resultados muy

favorables comprándolos con los anteriores, esto es que la fibra de estopa de

coco mezclada con plástico de alta densidad son aptos para la realización de

tablero, además que el proceso de elaboración no utiliza resinas y esto lo

hace menos contaminante.


74

TABLA 1 PROPIEDADES DEL MATERIAL FIBRA DE ESTOPA DE COCO-PLÁSTICO (HDPE)

Elaborado con: Fibra Plástico Temperatura Tiempo Presión Unidad % % ºC Minutos Bar Cantidad 60.00 40.00 170.00 10.00 60.00

Tablero MOR MOE Densidad H. 2 hrs. H. 24 hrs.

A. 2 hrs. A. 24 hrs.

Probeta N/mm2 N/mm2 g/cm3 % % % % 1.1 32.65 1571.50 0.98 1.00 3.10 5.60 15.70 1.2 32.95 1826.30 1.02 1.20 3.80 5.40 16.00 1.3 33.39 1790.59 1.01 1.20 2.90 5.50 15.70 1.4 31.90 1626.55 0.98 1.20 3.10 5.10 14.60 1.5 33.41 1775.65 1.02 1.00 2.80 4.90 14.30 1.6 32.95 1698.67 1.03 1.40 2.70 5.00 14.60

Promedio 32.87 1714.88 1.00 1.17 3.07 5.25 15.15 D. Std 0.56 100.46 0.02 0.15 0.39 0.29 0.73

C. Var.% 1.70 5.86 2.07 12.90 12.82 5.49 4.81






Promedio 33.42 1739.76 1.01 1.18 2.68 4.82 14.32 D. Std 1.14 114.81 0.02 0.12 0.40 0.44 1.19

C. Var.% 3.43 6.60 1.83 9.88 14.80 9.23 8.28


75






Promedio 35.20 2009.01 0.99 0.57 1.47 2.68 7.72 D. Std 0.83 123.06 0.01 0.15 0.33 0.12 0.38

C. Var.% 2.37 6.13 1.32 26.57 22.68 4.36 4.88






Promedio 35.21 1905.31 0.98 0.57 1.73 2.50 7.37 D. Std 0.86 42.39 0.01 0.08 0.23 0.32 1.05

C. Var.% 2.45 2.22 0.91 14.41 13.49 12.65 14.25


76






Promedio 32.00 1657.90 0.98 2.03 5.75 6.87 17.53 D. Std 1.57 124.22 0.04 0.45 0.91 2.57 1.29

C. Var.% 4.90 7.49 3.73 22.36 15.78 37.38 7.35






Promedio 30.55 1581.87 0.97 2.13 5.00 5.55 17.18 D. Std 3.32 196.38 0.05 0.29 0.52 0.48 0.92

C. Var.% 10.88 12.41 4.88 13.80 10.43 8.58 5.38


77






Promedio 36.75 2103.72 1.00 0.43 1.30 1.68 5.88 D. Std 0.69 40.25 0.01 0.20 0.35 0.68 0.17

C. Var.% 1.89 1.91 0.89 45.38 27.09 40.36 2.93






Promedio 34.06 2092.46 1.00 0.50 1.55 1.82 5.58 D. Std 1.55 87.19 0.01 0.11 0.27 0.13 0.35

C. Var.% 4.55 4.17 1.33 21.91 17.19 7.32 6.25


78






Promedio 34.20 1598.92 1.01 0.73 2.12 3.08 9.62 D. Std 1.49 146.80 0.03 0.21 0.37 0.49 1.29

C. Var.% 4.34 9.18 2.54 28.17 17.53 15.94 13.42






Promedio 32.80 1505.27 0.99 0.70 2.17 2.58 8.40 D. Std 0.92 65.30 0.01 0.21 0.44 0.16 0.36

C. Var.% 2.80 4.34 1.05 29.97 20.15 6.20 4.33


79

GRAFICAS DE ESFUERZO – DEFORMACION.


80


81


82


83


84


85


86


87


88


89


90

ANALISIS DEL DISEÑO

RESISTENCIA A LA FLEXION (MOR)

Grafica de pareto Resistencia a la Flexión

Efecto delmaterial

+-

0 2 4 6 8

C:Tiemp

B:Temperatur

A:Fibr

Figura 89. En la grafica de pareto, podemos observar el efecto maximo de las variables, en el caso de los materiales, existe un alto grado de participación, para los resultados; lo contrario con la temperatura que estuvo en un nivel medio, y por debajo de lo normal, el

tiempo.


91

Representación en cubo de resultados Resistencia a la Flexión

Fiba( % )

Temperatua ( °C )

40.60. 140.

170.5.

10.

34.65331.559

32.59335.688

34.824

31.729

32.76435.858

Tiempo (minutos

Figura 90. En esta grafica se puede observar el valor maximo y/o minimo obtenido por la combinacion de las variables en cada vertice. La maxima resistencia esta dada por:

el porcentaje menor de fibra, la temperatura mayor, asi como el tiempo.


92

Resultados de efectos principales Resistencia a la Flexión

Fibra

40. 60.Temperatura

140. 170. Tiempo(minutos

5. 10.3

3

3

3

3

R

Figura 91. En esta grafica se puede observar, la tendencia del material


93

Superficie de respuesta estimada Resistencia a la Flexión

4 44 4 52 56 6014141515161617

31

32

33

34

35

36

R Flexión ( N/mm2 )

Fibra (%)Temperatura ( ° C )

Tiempo = 7.5 minutos

Figura 92. En la grafica de superficie de respuesta, también se pudo observar, que la combinación de maxima temperatura, manor cantidad de fibra, mayor cantidad de

plastico y con un tiempo de procesamiento constante se logro la maxima resistencia.


94


MODULO DE ELASTICIDAD (MOE)

Grafica de pareto Modulo de Elasticidad

Efecto del material

+ -

0 2 4 6 8

C:Tiempo

B:Temperatura

A:Fibra

Figura 93.


95

Representación en cubo de resultados Modulo de Elasticidad

Fibra (%)Temperatura ( °C)

40.0 60.0 140.0

170.0

5.0

10.0

1904.08 1550.05

1674.232028.26

1907.58

1553.56

1677.74 2031.77

Tiempo (Minutos)

Figura 94.


96

Resultados de efectos principales Modulo de Elasticidad

Fibra ( % )

40. 60.Temperatura ( °C )

140. 170. Tiempo (minutos)

5. 10.1600

1700

1800

1900

2000

Mo

Figura 95.


97

Superficie de respuesta estimada Modulo de Elasticidad

Moe ( N/mm2 )



4 44 48 5 56 614141515161617

150

160

170

180

190

200

210

Figura 96.


98


HINCHAMIENTO (24 HRS.)

Grafica de pareto hinchamiento 24 hrs.

Efecto del material

C:Tiempo

B:Temperatura

A:Fibra + -

0 2 4 6 8 10 12

Figura 97.


99

Representación en cubo de resultados hinchamiento 24 hrs.

FibrTemperatur40.

60. 140.

170.5.

10.

2.15624.7687

3.43120.8187

1.9354

4.5479

3.21040.59791

Tiemp

Figura 98.


100

Resultados de efectos principales hinchamiento 24 hrs.

H24

Fibra40. 60.

Temperatura140. 170.

Tiempo5. 10.

1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 3.8 4.3

Figura 99.


101

Superficie de respuesta estimada fibra = 50.0%

H24 ( mm )

Tiempo (minutos)

Temperatura ( ° C )

14 14 15 15 16 16 175 6

78

9 11.

2.

2.

3.

3.

Figura 100.


102


ABSORCION (24 HRS.)

Grafica de pareto absorción a 24 horas

Efecto del material

+ -

0 5 10 15 20 25

C:Tiempo

B:Temperatura

A:Fibra

Figura 101.


103

Representación en cubo de resultados absorción a 24 horas

FibrTemperatur40.

60. 140.

170.5.

10.

2.15624.7687

3.43120.8187

1.9354

4.5479

3.21040.59791

Tiemp

Figura 102.


104

Resultados de efectos principales absorción a 24 horas

Fibr40. 60.

Temperatur140. 170.

Tiemp5. 10.

3

3

3

3

3

Absorció

Figura 103.


105

Superficie de respuesta estimada absorción a 24 horas

4 44 4 52 56 6014141515161617

31

32

33

34

35

36

Absorción ( N/mm2 )



Figura 104.


106

COMPARACION DE RESULTADOS.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

MO

R (N

/mm

2 )

0.97

Densidad (g/cm3)

Resultados

HDPE/Fibra de cocoHDPE/Bagazo de cañaHDPE 100%


107

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

MO

E (N

/mm

2 )

0.97

Densidad (g/cm3)

Resultados



108

0123456789

10

Abs

orci

on d

e ag

ua 2

4 hr

s. (%

)

0.97

Densidad (g/cm3)

Resultados



109

19 19 8th Conference on Woodfiber-plastic composites. 23-25 May-2005 madison, Wi.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Hinc

ham

ient

o 24

hrs.

(%)

0.97

Densidad (g/cm3)

Resultados



110

8.- CONCLUSIONES: Por medio de la combinación de los siguientes valores, utilizados en el

proyecto, se pudo obtener la respuesta óptima de cada factor, que utilizando

el grado óptimo, se podría obtener una mayor resistencia a la flexión.

En nuestro proyecto la máxima resistencia a la flexión fue de 36.24 N/mm2

La tabla siguiente nos muestra los valores óptimos, de cada variable:

La adicion de fibra de coco al plástico residual, incremento su resistencia en

un 40%.

Las proporciones 40/60 y 50/50 de fibra plástico, generan materiales con

excelentes propiedades de resistencia a flexión y de comportamiento

giroscópico.

Loa resultados obtenidos inducen a proponer como una opción técnicamente

viable, el uso de estos residuos, para manufactura de materiales de uso

constructivo y para reducir la problemática de disposición y manejo de

plásticos residuales municipales y/o industriales.

Factor variable Bajo Alto Optimo

Plástico 40.00 60.00 60.00

Fibra 40.00 60.00 40.00

Temperatura 140.00 170.00 170.00

Tiempo 5.00 10.00 10.00

Imagen 105. Optimizacion de variables.


111

Este tipo de material pudiera ser empleado en:

Recubrimientos de interiores.

Cubiertas de mesas.

Plafones.

Fabricación de puertas.

Gabinetes.

Cajones.

Diversas piezas moldeadas.

Como conclusión final en respuesta a la resistencia a la flexión, nos indica

que utilizando el grado alto de plástico (60%), como material envolvente, con

el grado bajo de fibra (40%), a una temperatura máxima (170ºc), con un

tiempo de procesamiento medio (7.5 min.), se obtuvo la máxima resistencia.

En el caso del tiempo de procesamiento, como se pudo ver en las graficas, se

observa claramente, que no es un factor determinante para la obtención de

los resultados, esto es que utilizando menor tiempo de procesamiento, se

reduce el gasto de energía.

En general se puede comentar, respecto al desarrollo del proyecto que arrojo

resultados muy buenos, por lo que se obtuvo una probeta (t-4-2) con una

máxima resistencia de 36.24 N/mm2. Esto es que el proyecto tiene distintas

opciones de aplicación, ya que precisamente la variación de resistencia,

modulo de elasticidad, hinchamiento y absorción, hacen que no

precisamente la máxima resistencia únicamente tenga una utilización, si no

que de acuerdo ala necesidad del proyecto, puede emplearse una

combinación con distintas características.


112

Costo de producción.

Costo de material:

1 m2 de tablero fibra/plástico.

Fibra : 1632 grms.

Fibra de coco 80 Kg.= $120.00 M.N.

Costo fibra : $2.448 M.N.

Plástico : 1632 grms.

Trituración : $1.50 X 1 Kilo

Costo plástico : $2.448 M.N.

Costo final X m2 = $4.896 M.N.

Faltaría agregar el costo de mano de obra y herramienta y maquinaria.


113

USOS POTENCIALES DEL MATERIAL PISOS

MUROS Y PLAFONES

Imagen 107.

Imagen 106.


114

PUERTAS Y MUEBLES

MUROS ACUSTICOS

Imagen 109.

Imagen 108


115

JUNTAS CONSTRUCTIVAS

Imagen 111. En la siguiente tabla se muestra el resultado final de las 60

probetas realizadas:

Imagen 110.


116

BLOCK Fibra Temperatura Tiempo R Flexión Moe H2 H24 A2 A24 1 50 155 7.5 31.44 1534.73 0.8 2.4 2.5 8 1 50 155 7.5 32.06 1819.08 0.8 2.4 2.3 7.6 1 60 140 5 29.46 1433.71 1.9 4.7 7.5 19.6 1 40 140 10 34.45 1861.99 0.4 1 2.6 7.3 1 40 170 10 36.37 2069.14 0.4 0.8 2 5.9 1 60 170 5 33.59 1831.1 1 2.2 4.3 12.8 1 60 140 10 29.55 1568.12 2.3 5 6.3 18.6 1 40 170 5 34.43 2086.44 0.6 1.9 1.8 5.5 1 40 140 5 35.17 1935.94 0.4 1.6 2.3 6.7 1 60 170 10 32.65 1571.5 1 3.1 5.6 15.7 2 50 155 7.5 32.42 1472.56 0.4 1.4 2.5 8.3 2 50 155 7.5 34.29 1602.93 1 2.4 2.9 9.2 2 60 140 5 32.82 1667.94 2 5.1 5.1 15.9 2 40 140 10 36.49 1943.33 0.8 1.5 2.6 7.6 2 40 170 10 37.64 2102.18 0.2 1.3 0.3 5.7 2 60 170 5 34.51 1638.13 1.2 2.4 4.2 12.8 2 60 140 10 32.48 1750.81 1.9 5.5 5.3 16.8 2 40 170 5 33.1 2081.19 0.6 1.6 1.8 5.7 2 40 140 5 36.21 1940.45 0.6 1.4 2.1 6 2 60 170 10 32.95 1826.3 1.2 3.8 5.4 16 3 50 155 7.5 33.12 1459.94 0.6 2.1 2.6 8.6 3 50 155 7.5 35.74 1705.05 0.8 2.4 3.1 9.6 3 60 140 5 32.79 1757.47 2.2 6.5 5.2 16.6 3 40 140 10 35.12 1976.89 0.6 1.4 2.6 7.4 3 40 170 10 37.44 2117.39 0.6 1.9 2 5.9 3 60 170 5 32.56 1922.01 1.3 3.3 5 14.8 3 60 140 10 34.09 1778.56 2.3 5.3 5.2 16.5 3 40 170 5 32.44 1989.62 0.6 1.7 1.6 5.1 3 40 140 5 36.09 1950 0.6 2 2.3 6.7 3 60 170 10 33.39 1790.59 1.2 2.9 5.5 15.7 4 50 155 7.5 32.38 1464.55 0.8 2.7 2.5 8.4 4 50 155 7.5 33.68 1436.3 0.4 1.7 3.1 9.7 4 60 140 5 33.23 1699.46 1.3 5.3 11.8 17.3 4 40 140 10 34.4 1980.87 0.6 1.3 2.7 7.7 4 40 170 10 35.84 2050.3 0.6 1.3 1.9 5.8 4 60 170 5 33.22 1732.7 1.2 2.5 5.1 15.1 4 60 140 10 32.07 1629.34 2.5 4 5.2 16.5 4 40 170 5 32.71 2031.63 0.4 1.5 1.8 5.3 4 40 140 5 34.35 1879.65 0.6 1.9 2.8 8.5 4 60 170 10 31.9 1626.55 1.2 3.1 5.1 14.6 5 50 155 7.5 34.08 1626.36 1 2.3 2.5 8.1 5 50 155 7.5 36 1576.3 0.8 1.6 3.3 10 5 60 140 5 33.08 1773.4 2.7 7.1 5.7 17.6 5 40 140 10 35.9 2218.68 0.6 1.6 2.9 8.3 5 40 170 10 36.88 2163.8 0.2 1.2 1.9 5.8 5 60 170 5 34.84 1671.13 1.1 2.9 5.1 15.1 5 60 140 10 30.54 1529.5 1.7 5.1 6 18.1 5 40 170 5 35.55 2122.96 0.4 1.1 1.9 5.9 5 40 140 5 34.11 1879.65 0.6 1.6 2.9 8.5 5 60 170 10 33.41 1775.65 1 2.8 4.9 14.3 6 50 155 7.5 33.38 1473.46 0.6 2.1 2.9 9 6 50 155 7.5 33.44 1453.87 0.6 2.2 3.8 11.6 6 60 140 5 30.64 1615.41 2.1 5.8 5.9 18.2 6 40 140 10 34.86 2072.3 0.4 2 2.7 8 6 40 170 10 36.35 2119.51 0.6 1.3 2 6.2 6 60 170 5 31.82 1643.51 1.3 2.8 5.2 15.3 6 60 140 10 24.58 1234.87 2.1 5.1 5.3 16.6 6 40 170 5 36.13 2242.94 0.4 1.5 2 6 6 40 140 5 35.36 1846.18 0.6 1.9 2.6 7.8 6 60 170 10 32.95 1698.67 1.4 2.7 5 14.6


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Obras Web-Soluciones para el profesional de la construcción-

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COCO COLIMA, S.A.

AMADO NERVO N° 10 ARMERIA COL. MEX.

MAQUIPLAST

ANDADOR TONALA N° 587 GUADALAJARA JAL. MEX.

GLEZCO PLASTICOS

INDEPENDENCIA N° 235 GUADALAJARA JAL. MEX.

CARSO PLASTICOS

FELIPE ANGELES N° 1344 GUADALAJARA JAL. MEX.

CMC PLASTICOS

HERRERA Y CAIRO N° 375 SAN PEDRO TLAQUEPAQUE JAL. MEX.


122

SEMARNAP

INEGI

DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIA DEL ESTADO DE COLIMA

INEFAP

UNIVERSIDAD DE COLIMA

CAMPUS TECOMAN


123

10.- APENDICE. TABLERO 1

PROPIEDADES DEL MATERIAL FIBRA DE ESTOPA DE COCO-PLÁSTICO (HDPE)

Elaborado con: Fibra Plástico Temperatura Tiempo Presión Unidad % % ºC Minutos Bar

Cantidad 60.00 40.00 170.00 10.00 60.00

Tablero Peso C Ancho Espesor Largo Fmáx DF DD F2 F1 D2 D1 FF FD Probeta g mm mm mm N mm mm mm mm

1.1 37.44 50.00 5.09 150.00 282.00 6.30 2.00 12.00 5.70 3.80 1.80 26.32 2.001.2 38.57 50.05 5.06 150.00 281.50 5.40 1.50 10.40 5.00 2.90 1.40 26.32 2.001.3 38.02 50.10 5.02 150.00 281.00 6.90 2.00 11.00 4.10 3.20 1.20 26.32 2.001.4 37.12 50.25 5.05 150.00 272.50 4.80 1.50 11.50 6.70 3.70 2.20 26.32 2.001.5 37.91 50.10 4.96 150.00 274.50 3.30 1.00 9.60 6.30 2.90 1.90 26.32 2.001.6 38.01 50.10 4.93 150.00 267.50 6.20 2.00 12.00 5.80 3.80 1.80 26.32 2.00

Promedio 37.84 50.10 5.02 150.00 276.50 5.48 1.67 11.08 5.60 3.38 1.72 26.32 2.00D. Std 0.51 0.08 0.06 0.00 5.94 1.30 0.41 0.95 0.93 0.44 0.36 0.00 0.00

C. Var.% 1.34 0.17 1.23 0.00 2.15 23.68 24.49 8.59 16.68 12.87 20.98 0.00 0.00

Imagen 112. Tablero 1


124

TABLERO 2



Cantidad 60.00 40.00 170.00 5.00 60.00


2.1 37.80 50.00 5.01 150.00 281.00 7.00 2.00 12.50 5.50 3.60 1.60 26.32 2.002.2 38.70 50.10 4.99 150.00 287.00 6.20 2.00 10.70 4.50 3.40 1.40 26.32 2.002.3 38.34 50.20 5.06 150.00 279.00 5.70 1.50 11.20 5.50 3.10 1.60 26.32 2.002.4 38.67 50.50 5.07 150.00 287.50 5.20 1.50 11.00 5.80 3.10 1.60 26.32 2.002.5 39.31 50.05 5.08 150.00 300.00 5.00 1.50 12.50 7.50 3.70 2.20 26.32 2.002.6 37.66 50.00 5.11 150.00 277.00 5.00 1.50 12.00 7.00 3.60 2.10 26.32 2.00

Promedio 38.41 50.14 5.05 150.00 285.25 5.68 1.67 11.65 5.97 3.42 1.75 26.32 2.00D. Std 0.62 0.19 0.05 0.00 8.38 0.80 0.26 0.79 1.10 0.26 0.32 0.00 0.00

C. Var.% 1.61 0.38 0.89 0.00 2.94 14.01 15.49 6.75 18.41 7.73 18.34 0.00 0.00



125

TABLERO 3



Cantidad 40.00 60.00 140.00 10.00 60.00


3.1 37.11 50.00 5.06 150.00 294.00 5.50 1.50 11.00 5.50 3.10 1.60 26.32 2.003.2 36.89 50.05 4.91 150.00 293.50 7.00 2.00 12.50 5.50 3.50 1.50 26.32 2.003.3 36.66 50.00 4.96 150.00 288.00 5.50 1.50 12.50 7.00 3.30 1.80 26.32 2.003.4 36.70 50.05 4.97 150.00 283.50 3.70 1.00 10.50 6.80 2.80 1.80 26.32 2.003.5 36.46 50.05 4.80 150.00 276.00 5.60 1.50 12.00 6.40 3.20 1.70 26.32 2.003.6 35.53 50.00 4.73 150.00 260.00 5.00 1.50 10.50 5.50 3.20 1.70 26.32 2.00

Promedio 36.56 50.03 4.91 150.00 282.50 5.38 1.50 11.50 6.12 3.18 1.68 26.32 2.00D. Std 0.55 0.03 0.12 0.00 12.91 1.06 0.32 0.95 0.70 0.23 0.12 0.00 0.00

C. Var.% 1.50 0.05 2.46 0.00 4.57 19.78 21.08 8.25 11.49 7.28 6.94 0.00 0.00



126

TABLERO 4



Cantidad 40.00 60.00 140.00 5.00 60.00


4.1 38.03 50.05 5.14 150.00 310.00 8.00 2.00 14.00 6.00 3.60 1.60 26.32 2.004.2 37.82 50.00 5.08 150.00 311.50 5.80 1.50 13.00 7.20 3.40 1.90 26.32 2.004.3 37.69 50.05 5.07 150.00 309.50 5.80 1.50 12.40 6.60 3.20 1.70 26.32 2.004.4 36.81 50.10 5.01 150.00 288.00 7.20 2.00 14.20 7.00 3.90 1.90 26.32 2.004.5 36.67 50.10 5.01 150.00 286.00 7.20 2.00 15.20 8.00 4.20 2.20 26.32 2.004.6 36.55 50.00 5.02 150.00 297.00 7.10 2.00 14.20 7.10 4.00 2.00 26.32 2.00

Promedio 37.26 50.05 5.06 150.00 300.33 6.85 1.83 13.83 6.98 3.72 1.88 26.32 2.00D. Std 0.65 0.04 0.05 0.00 11.58 0.88 0.26 0.99 0.66 0.38 0.21 0.00 0.00

C. Var.% 1.75 0.09 1.02 0.00 3.86 12.79 14.08 7.17 9.52 10.27 11.35 0.00 0.00



127

TABLERO 5



Cantidad 60.00 40.00 140.00 5.00 60.00


5.1 35.88 50.10 5.16 150.00 262.00 7.50 2.50 14.00 6.50 4.70 2.20 26.32 2.005.2 37.87 50.10 5.09 150.00 284.00 6.70 2.00 14.00 7.30 4.10 2.10 26.32 2.005.3 38.74 50.15 5.09 150.00 284.00 5.30 1.50 12.10 6.80 3.50 2.00 26.32 2.005.4 38.41 50.20 5.08 150.00 287.00 6.80 2.00 13.00 6.20 3.80 1.80 26.32 2.005.5 38.86 50.10 5.07 150.00 284.00 8.80 2.50 15.00 6.20 4.30 1.80 26.32 2.005.6 36.36 50.00 5.07 150.00 262.50 6.40 2.00 12.00 5.60 3.80 1.80 26.32 2.00

Promedio 37.69 50.11 5.09 150.00 277.25 6.92 2.08 13.35 6.43 4.03 1.95 26.32 2.00D. Std 1.27 0.07 0.03 0.00 11.68 1.17 0.38 1.19 0.58 0.43 0.18 0.00 0.00

C. Var.% 3.38 0.13 0.66 0.00 4.21 16.90 18.07 8.91 9.05 10.60 9.03 0.00 0.00



128

TABLERO 6



Cantidad 60.00 40.00 140.00 10.00 60.00


6.1 36.44 50.05 5.14 150.00 260.50 8.10 2.50 14.90 6.80 4.60 2.10 26.32 2.006.2 38.95 50.10 5.13 150.00 285.50 7.20 2.00 14.50 7.30 4.10 2.10 26.32 2.006.3 39.48 50.10 5.15 150.00 302.00 7.40 2.00 14.60 7.20 4.00 2.00 26.32 2.006.4 38.77 50.10 5.23 150.00 293.00 7.10 2.00 13.90 6.80 3.90 1.90 26.32 2.006.5 37.68 50.20 5.22 150.00 278.50 8.30 2.50 14.30 6.00 4.30 1.80 26.32 2.006.6 35.88 50.10 5.35 150.00 235.00 7.20 2.50 12.50 5.30 4.30 1.80 26.32 2.00

Promedio 37.87 50.11 5.20 150.00 275.75 7.55 2.25 14.12 6.57 4.20 1.95 26.32 2.00D. Std 1.45 0.05 0.08 0.00 24.42 0.52 0.27 0.86 0.77 0.25 0.14 0.00 0.00

C. Var.% 3.84 0.10 1.60 0.00 8.86 6.84 12.17 6.08 11.74 6.02 7.07 0.00 0.00



129

TABLERO 7



Cantidad 40.00 60.00 170.00 10.00 60.00


7.1 35.84 50.00 4.81 150.00 280.50 7.00 2.00 13.00 6.00 3.70 1.70 26.32 2.007.2 35.79 50.00 4.72 150.00 279.50 8.40 2.50 15.50 7.10 4.70 2.20 26.32 2.007.3 35.90 50.10 4.77 150.00 284.50 7.00 2.00 14.50 7.50 4.20 2.20 26.32 2.007.4 35.77 50.05 4.80 150.00 275.50 6.90 2.00 13.10 6.20 3.80 1.80 26.32 2.007.5 35.82 50.05 4.71 150.00 273.00 8.60 2.50 16.00 7.40 4.70 2.20 26.32 2.007.6 35.66 50.05 4.77 150.00 276.00 7.00 2.00 13.00 6.00 3.80 1.80 26.32 2.00

Promedio 35.80 50.04 4.76 150.00 278.17 7.48 2.17 14.18 6.70 4.15 1.98 26.32 2.00D. Std 0.08 0.04 0.04 0.00 4.14 0.79 0.26 1.35 0.71 0.46 0.24 0.00 0.00

C. Var.% 0.23 0.08 0.86 0.00 1.49 10.57 11.92 9.52 10.60 11.07 12.11 0.00 0.00



130

TABLERO 8



Cantidad 40.00 60.00 170.00 5.00 60.00


8.1 36.46 50.05 4.87 150.00 272.50 5.50 1.50 11.50 6.00 3.10 1.60 26.32 2.008.2 36.25 50.05 4.88 150.00 263.00 9.20 2.50 15.00 5.80 4.10 1.60 26.32 2.008.3 36.30 50.10 4.87 150.00 257.00 7.00 2.00 13.00 6.00 3.70 1.70 26.32 2.008.4 36.25 50.05 4.81 150.00 252.50 8.60 2.50 13.60 5.00 3.90 1.40 26.32 2.008.5 35.96 50.10 4.72 150.00 264.50 8.50 2.50 13.50 5.00 4.00 1.50 26.32 2.008.6 35.78 50.00 4.66 150.00 261.50 6.90 2.00 12.00 5.10 3.50 1.50 26.32 2.00

Promedio 36.17 50.06 4.80 150.00 261.83 7.62 2.17 13.10 5.48 3.72 1.55 26.32 2.00D. Std 0.25 0.04 0.09 0.00 6.82 1.39 0.41 1.25 0.50 0.37 0.10 0.00 0.00

C. Var.% 0.69 0.08 1.92 0.00 2.61 18.22 18.84 9.53 9.11 9.98 6.77 0.00 0.00



131

TABLERO 9



Cantidad 50.00 50.00 155.00 7.50 60.00


9.1 37.32 50.10 4.87 150.00 254.00 8.00 2.50 14.50 6.50 4.50 2.00 26.32 2.009.2 37.70 50.15 4.88 150.00 273.00 7.10 2.50 13.10 6.00 4.50 2.00 26.32 2.009.3 37.61 50.05 4.78 150.00 272.50 8.50 3.00 15.00 6.50 5.30 2.30 26.32 2.009.4 37.56 50.05 4.96 150.00 276.50 8.00 3.00 15.00 7.00 5.60 2.60 26.32 2.009.5 37.56 50.20 4.94 150.00 294.00 8.70 3.00 15.60 6.90 5.40 2.40 26.32 2.009.6 36.89 50.00 5.07 150.00 286.50 7.20 2.50 14.20 7.00 4.90 2.40 26.32 2.00

Promedio 37.44 50.09 4.92 150.00 276.08 7.92 2.75 14.57 6.65 5.03 2.28 26.32 2.00D. Std 0.30 0.07 0.10 0.00 13.71 0.66 0.27 0.86 0.39 0.47 0.24 0.00 0.00

C. Var.% 0.79 0.15 2.00 0.00 4.97 8.28 9.96 5.93 5.92 9.38 10.52 0.00 0.00



132

TABLERO 10



Cantidad 50.00 50.00 155.00 7.50 60.00


10.1 35.98 50.10 4.85 150.00 247.00 8.00 3.00 15.00 7.00 5.80 2.80 26.32 2.0010.2 36.23 50.00 4.90 150.00 259.50 7.90 3.00 14.90 7.00 5.60 2.60 26.32 2.0010.3 36.52 50.10 4.89 150.00 264.50 9.10 3.50 16.00 6.90 6.10 2.60 26.32 2.0010.4 36.78 50.00 4.95 150.00 264.50 8.10 3.00 14.50 6.40 5.40 2.40 26.32 2.0010.5 37.03 50.10 4.92 150.00 275.50 5.90 2.00 12.50 6.60 4.30 2.30 26.32 2.0010.6 35.95 50.00 4.94 150.00 271.50 8.10 3.00 14.50 6.40 5.30 2.30 26.32 2.00

Promedio 36.42 50.05 4.91 150.00 263.75 7.85 2.92 14.57 6.72 5.42 2.50 26.32 2.00D. Std 0.44 0.05 0.04 0.00 9.98 1.05 0.49 1.15 0.29 0.62 0.20 0.00 0.00

C. Var.% 1.21 0.11 0.74 0.00 3.78 13.38 16.85 7.91 4.25 11.41 8.00 0.00 0.00


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