Propuesta alternativa de construcción ecoeficiente con paneles de yeso compuestos mediante adición de pelotas de tenis como residuo plástico

P PR RO OP PU UE ES ST TA A A AL LT TE ER RN NA AT TI IV VA A D DE E C CO ON NS ST TR RU UC CC CI IÓ ÓN N E EC CO OE EF FI IC CI IE EN NT TE E C CO ON N P PA AN NE EL LE ES S D DE E Y YE ES SO O C CO OM MP PU UE ES ST TO OS S M ME ED DI IA AN NT TE E A AD DI IC CI IÓ ÓN N D DE E P PE EL LO OT TA AS S D DE E T TE EN NI IS S C CO OM MO O R RE ES SI ID DU UO O P PL LÁ ÁS ST TI IC CO O TRABAJO FIN DE GRADO ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA (UNIVERSIDAD DE SEVILLA) Realizado por: José Antonio Cebrián Delgado Tutor: Ignacio Vioque Romero Grupo Docente: Paloma Rubio de Hita Enrique D. Fernandez Nieto Diego Cesar Frustagia Profesores vinculados: Filomena Pérez Gálvez Gladys Narbona Reina Curso /Grupo: 2021-22 | Grupo H José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 2 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 3 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO PRÓLOGO RESUMEN. PALABRAS CLAVE.............................................................................................4 ABSTRACT. KEY WORDS......................................................................................................4 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................................7 2. ESTADO DE LA CUESTIÓN.............................................................................................13 3. OBJETIVOS.......................................................................................................................27 3.1 OBJETIVOS GENERALES..................................................................................................27 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................................................27 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA.................................................................................................29 5. METODOLOGÍA DE TRABAJO........................................................................................31 6. PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL...............................................................................33 6.1 INTRODUCCIÓN METODOLÓGICA, NORMATIVA DE REFERENCIA.......................33 6.2 PROBETAS, ADAPTACIÓN A LOS ENSAYOS, DOSIFICACIONES...........................34 6.3 PROCESOS PREVIOS A LA ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS EN EL LABORATORIO: CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES.......................................36 6.4 PROCESO DE ELABORACIÓN DE PROBETAS EN LABORATORIO........................41 6.5 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN..............................................................................45 6.5.1 ENSAYOS DE DENSIDAD APARENTE...........................................................45 6.5.2 ENSAYOS MECÁNICOS..................................................................................48 6.5.2.1 RESISTENCIA A FLEXIÓN...............................................................49 6.5.2.2 RESISTENCIA A COMPRESIÓN......................................................58 7. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES DE LOS ENSAYOS.............................................................68 7.1 ANÁLISIS DE VALORES DENSIDAD MEDIOS...............................................................68 7.2 ANÁLISIS DE VALORES MECÁNICOS MEDIOS............................................................69 7.3 CONCLUSIONES Y MATERIALIDAD PARA PRODUCTO PROPUESTO......................71 8. DISEÑO DEL PRODUCTO PROPUESTO..............................................................................73 8.1 PRODUCTO COMERCIAL DE REFERENCIA.................................................................73 8.2 DEFINICIÓN DEL PRODUCTO PROPUESTO................................................................75 9. APLICACIÓN EN UN CASO PRÁCTICO.................................................................................81 10. CONCLUSIONES......................................................................................................................85 11. APÉNDICES...............................................................................................................................88 12. ANEXOS.....................................................................................................................................96 José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 4 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO RESUMEN. PALABRAS CLAVE En el presente Trabajo Final de Grado se lleva a cabo una investigación sobre la composición de un material con base mortero de yeso, sustituyendo parte de ese por un residuo plástico como son las pelotas de tenis. Para ello, se realizan una serie de ensayos de densidad y mecánicos cuyos resultados nos permitan determinar la viabilidad, elaboración y aplicación de este nuevo material propuesto, que tiene como principal objetivo la reducción de materiales y recursos, junto a los consumos de energía asociados a su producción. Al mismo tiempo, se está aumentando el reciclaje de residuos plásticos, alargando su vida útil, contribuyendo a reducir el impacto medioambiental que suponen. Por tanto, se nos presenta una propuesta de un nuevo material ecoeficiente para su uso en el sector de la edificación. Para la realización de los ensayos variaremos el parámetro del porcentaje de sustitución de nuestro residuo plástico tomando las dosificaciones del 4%, 8% y 12%. Palabras clave: pelotas de tenis, yeso, residuos plásticos, reciclaje, material ecoeficiente. ABSTRACT. KEY WORDS In this Final Degree Project, an investigation is carried out on the composition of a gypsum mortar-based material, replacing part of it with a plastic residue such as tennis balls. For this, a series of density and mechanical tests are carried out, the results of which allow us to determine the feasibility, elaboration and application of this new proposed material, whose main objective is the reduction of materials and resources, together with the energy consumption associated with their production. At the same time, the recycling of plastic waste is increasing, extending its useful life, helping to reduce the environmental impact that it entails. Therefore, we are presented with a proposal for a new eco-efficient material for use in the building sector. To carry out the tests, we will vary the parameter of the substitution percentage of our plastic waste, taking the dosages of 4%, 8% and 12%. Key words: tenis balls, gypsum, plastic waste, recycling, eco-efficient material. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 5 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Este Trabajo Fin de Grado ha sido realizado en grupo en la primera parte correspondiente a la fase de experimentación, formando dicho grupo con Natalia Vázquez Paredes. Es por esto que el contenido de los puntos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6.1, 6.2, 6.3 y 6.4 será similar en ambos documentos presentados, tratándose este documento de un trabajo individual. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 6 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 1. INTRODUCCIÓN José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 7 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 1. INTRODUCCIÓN La generación de residuos sólidos que es producida por las nuevas urbanizaciones, el progreso económico y el aumento de la población, está recibiendo una observación crítica en la población [1]. Se ha calculado que, en 2016, se generaron 2010 millones de toneladas de residuos sólidos en las zonas urbanas. Según la Organización del Banco Mundial se espera un crecimiento del 70% llegando a alcanzar los 3400 millones de toneladas en 2050 [2]. Las regiones con mayor cantidad de residuos en valores absolutos fueron Asia Oriental y el Pacífico con 468 millones de toneladas; mientras que las que menos fueron Medio Oriente y África del Norte con 129 millones de toneladas, en el 2016. Siendo Asia el continente que genera una mayor cantidad de residuos, con un total 60% [FIG_01], esto se produce debido a que las fábricas de las grandes empresas mundiales están localizadas en esta región, pero se prevé que para 2050 la generación total de desechos sea casi el triple [FIG_01] [2]. FIG_01: Porcentaje de residuos sólidos generados en el año 2016 [2]. La recogida de los residuos sólidos es un proceso bastante crítico que varía según los diferentes ingresos de los países. Los países con ingresos medio-altos y altos realizan una recolección casi íntegra, como por ejemplo Estados Unidos recolecta el 90% de los desechos. Los países de bajos ingresos recopilan el 48%, pero este porcentaje disminuye drásticamente cuando salimos de las zonas metropolitanas que disminuye un 26% [2]. Las vidas de quince millones de personas se ven afectadas por la recogida de residuos debido a los vertederos deficientes, las inclemencias del tiempo y los derrumbes de los mismos. Muchas de estas personas viven en los vertederos o cerca de estos, son los que alimentan el sistema de reciclaje de sus ciudades, por lo que sus vidas están en constante peligro a los deslizamientos de tierra en los basureros. En 2017 los deslizamientos de tierra produjeron más de 150 muertes y la reubicación de varias personas en Colombo, Sri Lanka; Addis Abeba, Etiopía e India [3]. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 8 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO A nivel mundial los recicladores carecen de un trabajo digno y decente, por lo general ganan muy poco y no tienen protección social, mientras que se enfrentan a grandes riesgos de lesiones especialmente en vertederos abiertos. Ya que lo objetivos principal es la de disminuir la cantidad de residuos y no se le presta atención a quienes se encargan de estos trabajan por lo que están completamente desprotegidos y son vulnerables a las fluctuaciones de precios [4]. FIG_02: Generación total de residuos proyectada [2]. Los tipos de residuos cambian según los niveles de ingresos de los países y los patrones de consumo del mismo. Los países con altos ingresos producen menos residuos de alimentos y verdes, es un 32 % del total de residuos que generan, respecto a los desechos secos que incluyen entre ellos plásticos, vidrio, cartón y metal, que pueden ser reciclados y representa el 51 % de los desechos. Los países de medio o bajo ingresos económicos producen un 56 % de residuos de alimentos y verdes y el porcentaje aumenta a medida que baja el nivel de desarrollo económico, lo que nos genera que el porcentaje de residuo que es posible reciclar sea el 16% [2]. La gestión de estos residuos es un problema a nivel mundial en términos de contaminación ambiental, inclusión social y sostenibilidad económica [5]. Debemos diferenciar entre los países con altos ingresos económicos con los de bajos ingresos ya que el 93% de los desechos se vierte en países de bajos ingresos y solo el 2% en países de altos ingresos. El tipo de gestión que realizan cada país es diferente por ejemplo los países de recurso medios económicos vierten sus residuos en vertederos en un 54% y en los de altos ingresos esta tasa disminuye al 39% y el 22% es incinerado, este método solo se utiliza en los países de alta capacidad, altos ingresos y con limitaciones territoriales como por ejemplo Japón [2]. Debemos conocer las consecuencias no sólo ambientales sino también de salud que son originados por los vertederos abiertos que contribuyen a la contaminación y provocan la propagación de enfermedades, mientras que la combustión descontrolada de desechos aumenta los riesgos para la salud de la población. En los vertederos se producen deslizamientos de los vertidos que pueden llevar a las bolsas o agua, lo que conlleva José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 9 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO grandes problemas para la salud de los seres humanos, por lo que es recomendable contar con un respaldo científico para la selección de residuos sólidos. Con la creciente comprensión de los ciudadanos de la importancia de la protección ambiental y los impactos de los productos fabricados y consumidos se ha empezado a aplicar la Economía Circular [6]. La Economía circular está implantada en la Unión Europea y se presentó en marzo de 2022 una nueva propuesta en la que se diseñaron productos más sostenibles, la reducción de residuos y el empoderamiento de los ciudadanos. En los que se presta especial atención a ciertos sectores que requieren intensos recursos como son la electrónica y las TIC, la construcción, los textiles o plásticos. Debemos destacar que los residuos producidos por la construcción constituyen el 36.40% de los vertidos generados en la UE durante el periodo de un año, respecto a los producidos por los hogares que corresponde el 8.50% [7]. Uno de los materiales más afianzados en la Economía circular es el plástico ya que está presente en la mayoría de los productos que usamos diariamente. La producción a nivel mundial durante el 2019 alcanzó los 370 millones de toneladas de plástico y en Europa fue casi de 58 millones de toneladas, respecto a la demanda que se tenía que era del 50.7 millones. Siendo Alemania el país más demandado y Chipe el menos [FIG_03] [8]. En cuanto a valores de consumo se refiere Europa ocupa el 16% de consumo de plástico a nivel mundial, respecto a China que consume el 31% [8]. FIG_03: Demanda de plástico por países en Europa [8]. Durante el 2018 se recogieron 29.1 millones de residuos de plásticos para su posterior tratamiento, siendo esta cifra el doble de la de los plásticos enviados para su reciclado en 2016. Pero a pesar de las buenas cifras todavía queda un 25% de los residuos de plásticos post consumo que son enviados a vertederos. Para conseguir la Economía circular José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 16 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO obtiene a partir de la reacción de polimerización por crecimiento en etapas; siendo esta su principal diferencia [12]. La producción del nylon está más ampliamente distribuida por regiones respecto al poliéster. El grupo conformado por China, India y el sudeste asiático representa el 52% total de la producción mundial, América constituye el 20%. Una de las aplicaciones más significante es la fabricación de alfombras que corresponde el 17.5% del uso global. Otras de las aplicaciones también bastante exitosas son la de llantas de trabajos pesados, ropa íntima y bolsa de protección para automóviles. Actualmente la fabricación del nylon se ve un poco afectada ya que se está empezando a sustituir este material por el poliéster, que su coste es inferior [13]. FIG_07: Consumo del Nylon en España [14] El consumo del nylon a escala nacional ha ido disminuyendo debido a que se está empleando en la industria de la moda el poliéster [FIG_07]. Por lo que se está empezando a usar para plásticos industriales, componentes de automóviles y materiales electrónicos [14]. El nylon es un material no biodegradable y puede llegar a tardar más de 500 años en ser absorbido por la naturaleza, esto es también debido a muchos de los aditivos que se le han ido añadiendo en su procedimiento. Debemos recordar que este problema no es solo de nylon si no de la mayoría de los plásticos. Los beneficios del nylon reciclado es que no es necesario el uso de petróleo en su fabricación, requiere menos energía, su procedimiento emite menos CO2 que la producción de nylon virgen [15]. Una de las empresas que utilizan nylon 100% es Nurel Synthetic Fibers que con ello consigue reducir la dependencia de fuentes no renovables, mantiene limpio el campo y disminuye el impacto ambiental [16]. Como hemos visto, entre los dos materiales que conforman las pelotas de tenis, tienen un gran impacto medioambiental, por consiguiente, cualquier propuesta que permita su reciclado y no su vertido en vertederos sería un avance para el medioambiente. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 17 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Una vez conocidos, estudiados y cuantificados los datos sobre la producción tanto del caucho sintético como del nailon, que son los materiales con los que se construye nuestro residuo, la pelota de tenis; vamos a centrarnos en ésta última. En sus inicios se usaba como pelota de tenis una bolsita rellena de pelo que golpeaban con las manos, no introduciendo la raqueta hasta más adelante. No es hasta años más tarde, cuando se le puede dar mayor velocidad al juego con la creación de una pelota más resistente. El relleno de las pelotas era una combinación de masilla, pelo y más tarde también de lana. [25] Mientras más avanza el tiempo, igualmente avanza la tecnología de la pelota de tenis. Dentro de todas las cualidades que debe tener esta bola, un factor de calidad es la velocidad de la bola provocada por el rebote del impacto de la misma contra la superficie de la pista. Deben ser de carácter uniforme, es decir, deben poseer sólo un material que las envuelva, ya que, de lo contrario, las costuras podrían influir en que la pelota no tenga un bote correcto o provoque efectos de rebote irregulares. [25] Una pelota de tenis tiene básicamente dos componentes, un núcleo de la pelota de caucho sintético [FIG_09] y una capa exterior de fibra de nailon [FIG_08]. El núcleo de la bola consiste en dos hemisferios que están pegados entre sí [FIG_10]. El núcleo influye en las características básicas de juego de la pelota de tenis, especialmente el peso y el rebote. Dependiendo del tipo de pelota, el núcleo de goma se llena con un gas especial o aire normal. [26] FIG_08: Estructura de la pelota de tenis [26]. Todo ello viene condicionado por el reglamento del juego y sus características lo cual queda estipulado por la Federación Internacional de Tenis (ITF) quedando perfectamente definido el proceso de fabricación de las pelotas y qué condiciones deben reunir para ser valoradas como aptas para la práctica del juego. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 18 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO La ITF estipula que las pelotas de tenis deberían tener entre 6,35 y 6,67 [FIG_10] de centímetros en diámetro y pesar entre 56,7 y 58,47 gramos. El fieltro de fibra de nailon se pegará utilizando un adhesivo específico para la fibra de nylon [FIG_12] [26]. FIG_09: Caucho caracterizado para producir pelotas de tenis [27]. FIG_10: Semiesferas de caucho para producir pelotas de tenis [27]. La ITF impuso reglas respecto a las medidas oficiales de las pelotas de tenis. “Las mismas deben tener un diámetro que oscile entre 65,41-68,58 mm y un peso de entre 56 y 59,4 g y además se contempla que el único color que puede utilizarse es amarillo con blanco para mejorar la visualización de los jugadores y también de los espectadores por televisión” [FIG_13] [27]. FIG_11: Sellado de ambas semiesferas de caucho [27]. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 19 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO FIG_12: Aplicación de adhesivo para la fibra de nailon [27]. La ITF además estipula que las pelotas de tenis deben rebotar entre 53 y 58 pulgadas de alto luego de ser lanzadas hacia un suelo de concreto desde una elevación de 100 pulgadas. Para lograr esta altura precisa de rebote, los fabricantes de pelotas de tenis agregan una cantidad muy específica de aire en el centro de las pelotas de tenis. En general, las pelotas son presurizadas a 12 libras psi. [27] FIG_13: Aplicación de la cara exterior fibra de nailon [27]. Al comprar pelotas de tenis, las encontraremos envasadas en tubos de polímero sellados herméticamente con una presión de alrededor de 2 atmósferas que pretende hacer que lleguen en perfectas condiciones al momento de jugar con ellas. En general, estas pelotas duran unos 3 partidos antes de tener que desecharlas. En el mundo del tenis profesional, se utilizan en un máximo de 9 juegos, ya que, a partir de entonces, empiezan a calar pequeñas deformaciones en su superficie. [28] El reciclaje de pelotas es relevante puesto que cada persona puede llegar a utilizar más de 200 al año. “Por ejemplo, si juegas partidos de pádel o tenis 2 veces al mes, abrirás uno o dos botes de pelotas, cada uno de ellos conteniendo tres bolas. Si abres uno, 36 pelotas. Si abres dos botes al mes, 72. Estos números se disparan si se trata de jugadores profesionales o muy habituales”. [28] José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 20 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Podemos emplearlas para estabilizar las patas de las sillas o evitar que rocen el suelo o para adornar manualidades. Gracias a estos segundos usos, podemos dar otra oportunidad a parte de los 300 millones de pelotas de tenis que se comercializan cada año antes de depositarlas en el contenedor gris, según datos de Ecovidrio. [28] Es difícil cuantificar exactamente el número de jugadores totales de este deporte tanto profesional como de forma amateur y dictaminar con qué frecuencia lo practican y en qué superficie y demás parámetros. Si lo trasladamos a España, podemos observar algunos datos del Anuario de Estadísticas Deportivas del Ministerio de Cultura y Deporte, resultando más sencilla dicha cuantificación, por ejemplo, según el número de fichas federativas de nuestro país, siendo el tenis junto al pádel el undécimo y duodécimo deporte con mayor cantidad [FIG_14]. [31] FIG_14: Gráfico licencias federativas por deportes en España.[31] De la misma fuente podemos tomar los datos estadísticos de la cantidad de personas que practican deporte por modalidades semanalmente [FIG_15] en nuestro país fijándonos no sólo en los datos del tenis sino también de pádel y frontón o frontenis ya que dichas modalidades deportivas emplean la misma pelota para su práctica y por tanto contabilizarán igualmente en la cuantificación de nuestro residuo. Además de que dichos valores estadísticos se establecen en porcentaje a la población total. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 21 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO FIG_15: Personas que practican deporte semanalmente según modalidad deportiva en España.[31] Por tanto entre los datos de las fichas federativas y que entre las tres modalidades citadas anteriormente sumamos un total de 6,5 personas en porcentaje de la población total según las cifras de 2015, lo cual nos parece un dato significativo a tener en cuenta y con el que podemos concluir afirmando que el tenis, pádel y frontenis suponen unos de los deportes más practicados de forma regular en nuestro país con la consecuencia del residuo plástico sólido que constituyen las pelotas de tenis tras su uso. Hemos podido observar como las pelotas de tenis forman parte de los residuos sólidos plásticos de la sociedad actual y su consumo; por tanto, en los últimos años, aparecen medidas para su reciclaje y reutilización, así como campañas que lo fomentan como por ejemplo puede ser la campaña #DOBLEREBOTE de Decathlon. La compañía evita que el material de las pelotas desechadas por los usuarios termine en la naturaleza, y las convierte en materia prima reciclada con la que fabrican las suelas de sus chanclas. Contribuyendo al medio ambiente recuperando pelotas de tenis, frontenis, pádel y squash. [29] José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 22 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Decathlon contribuye así a reducir el volumen de residuos a vertedero, las emisiones de dióxido de carbono y el uso de materias primas para la fabricación de chanclas, así como a crear conciencia entre los usuarios sobre la necesidad y los beneficios de la economía circular [FIG_16]. La compañía mantiene un firme compromiso con crecer de forma responsable con el medio ambiente mediante la utilización de materias primas recicladas y sostenibles. [29] FIG_16: Contenedor para reciclaje pelotas de tenis #DOBLEREBOTE [29]. Usar un producto un par de veces y tirarlo a la basura cuando está en perfectas condiciones es un comportamiento irresponsable e ineficiente. Desperdiciamos materiales, energía, dinero y generamos residuos y contaminación de manera totalmente innecesaria. No damos ningún valor ni importancia a las pelotas, ni a todo lo que implica en cuanto a materiales, recursos y energía empleados en su fabricación y transporte. Y esas pelotas que desechamos todavía tienen un montón de vida útil ya que el caucho y la felpa están en perfectas condiciones. [30] Otro dato interesante que obtenemos de esta misma fuente es la consideración de las emisiones de CO2 provocadas como consecuencia directa del transporte de las pelotas de tenis una vez producidas, ya que se producen principalmente en el sudeste asiático para a continuación distribuirse globalmente primero a través de transporte marítimo y luego por transporte terrestre siendo estos medios logísticos los responsables del 27% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero. [30] José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 23 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Además de todo ello, cuando se acaba su vida útil, la gran mayoría de las pelotas termina en vertederos o incluso en nuestros bosques, mares y ríos. Contaminando nuestros ecosistemas con un residuo plástico el cual requiere de varios cientos de años para completar su degradación; siendo prácticamente inexistente su reciclaje o reutilización, salvo pequeñas iniciativas como hemos visto de algunas empresas como Decathlon o Pascalbox, pero ciertamente suponen un porcentaje muy pequeño respecto al número total de pelotas de tenis que se producen y consumen a nivel mundial y que desafortunadamente tienen una vida útil tan corta. FIG_17: Ciclo de vida de las pelotas de tenis [30]. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 24 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Por tanto, para completar y comprender la implicación de la pelota de tenis con residuo debemos considerar todos los factores asociados que intervienen en su ciclo de vida [FIG_17], desde la fabricación, hasta que se desechan cuando no son aptas para el juego, incluyendo el transporte, tanto marítimo como terrestre y de distribución. Gracias a los datos que hemos recopilado de Ecovidrio [28], y del análisis de ciclo de vida de Pascal Box [30] podemos realizar una cuantificación aproximada de las emisiones de CO2 que generan la producción mundial de pelotas de tenis anualmente. FIG_18: Emisiones CO2 pelota de tenis. Ciclo de vida.[30] Puesto que la huella ecológica de la producción de pelotas de tenis tiene unas emisiones de 4kg de CO2 por cada 1Kg de producto producido, siendo la relación de 4:1 [FIG_18]. Y dado que Ecovidrio estima la producción mundial de pelotas de tenis en 300 millones anualmente, si tomamos como peso medio de una pelota de tenis 57gr, obtendremos como resultado la cifra de 68400 toneladas de CO2 emitidas anualmente por un producto con una vida útil corta ya que en el mejor de los casos es de 3 partidos de tenis ya que al perder sus propiedades deja de ser apta para el juego y por tanto su uso. Finalmente, y dado el conocimiento de los datos y parámetros actuales de los que disponemos, podemos ser más conscientes de lo que suponen el desarrollo de ciertas actividades productivas como pueden ser el sector de la edificación y obra civil [FIG_19]. Sabiendo cómo su desempeño supone altos gastos de energía y consumo de materias primas. En concreto en España, dicho sector tiene una gran relevancia llegando a suponer el 5,7% del PIB en 2020 [32]. FIG_19: Porcentaje de sectores de la construcción en España.[32] José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 25 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO También podemos observar como el yeso es uno de los materiales más utilizados en la construcción en nuestro país y la evolución y aumento de la cantidad de yeso [FIG_20] utilizado para todas aplicaciones.” Esta situación afecta en mayor medida a las empresas vinculadas al subsector de edificación. En las constructoras de viviendas la transferencia del incremento en costes en contratos resulta más complicada que en otros subsectores.” [32]. FIG_20: Principales materiales empleados en la construcción en España. [32] Tampoco debemos olvidar el aspecto económico de los materiales ya que, pese a que el yeso no sea un material excesivamente caro, las mediciones que puede tener en un edificio pueden ser elevadas dadas las grandes superficies de aplicación que puede llegar a abarcar. Además, a ello hay que sumarle el hecho de que el yeso y la cal son la cuarta materia prima que más han incrementado su precio en el último año, hasta un 23% [FIG_21] [32]. FIG_21: Material primas con mayor incremento de precio en España. [32] Si a todo ello le sumamos el hecho de que el sector de la construcción supone uno de los de mayor gasto y consumo energético a nivel productivo y de ciclo de vida, nosotros como futuros arquitectos tenemos un papel con un grado de implicación y responsabilidad elevado en todos estos temas. Por tanto, en este trabajo de investigación y aplicación teórica a un caso práctico debemos marcarnos unos objetivos que sean efectivos, viables y realistas para abarcar todos estos temas que hemos estudiado para dar nuestra aportación a este amplio estado de la cuestión. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 32 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6. PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 33 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6.1. INTRODUCCIÓN METODOLÓGICA, NORMATIVA DE REFERENCIA Una vez analizada la realidad sobre los residuos generados por los materiales en estudio que forman parte de la investigación, como son el caucho y el nailon presentes en las pelotas de tenis, decidimos realizar una batería analítica con el fin de conocer los compuestos contaminantes de los que están compuestos y así hacer una conjetura de cómo estos funcionan como aditivo en el yeso. Nuestro objetivo como se ha descrito anteriormente, es reutilizar (dar una segunda vida) los materiales contaminantes en cuestión como elementos en la construcción. Para ello hemos recurrido a las normativas vigentes con el fin de que los ensayos tengan un respaldo científico y experimental. En nuestro caso se trata de ensayos mecánicos. Las normas reguladoras a las que hemos recurrido son: UNE-EN 933-1:2012. Ensayos para determinar las propiedades geométricas de los áridos. Parte 1: Determinación de la granulometría de las partículas. Método del tamizado [17]. Se utiliza dicha normativa para llevar a cabo una granulometría mediante tamizado, indispensable para una correcta caracterización de la muestra del residuo tratado que vamos a utilizar. UNE-EN 13279-1:2009. Yesos de construcción y conglomerantes a base de yeso para la construcción. Parte 1: Definiciones y especificaciones [18]. Esta norma específica las características y las prestaciones del yeso de construcción. UNE 102042:2014. Yesos y escayolas de construcción. Otros métodos de ensayo [19]. Se emplea la normativa para la determinación de la densidad aparente del yeso. UNE-EN 13279-2:2014. Yesos de construcción y conglomerantes a base de yeso para la construcción. Parte 2: Métodos de ensayo [20]. Se usa la normativa para ver las características mecánicas del material mediante ensayos a resistencia. Estos ensayos se realizan tanto a flexión como a compresión, y los datos obtenidos son comparados con la probeta de referencia sin aditivos. Los resultados obtenidos de los distintos ensayos, nos llevará a la determinación de las características y composición del material definitivo que utilizaremos como material de construcción. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 34 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6.2. PROBETAS. ADAPTACIÓN A LOS ENSAYOS, DOSIFICACIONES Comenzamos por determinar las dimensiones de las probetas que vamos a utilizar para los ensayos, ya que de esta forma podremos adaptar el tratamiento del residuo para introducirlo en la mezcla, así como su forma, escala, dosificación de sustitución en peso y el volumen ocupado por la muestra. Las probetas tienen una forma de prisma dado que se van a utilizar para realizar ensayos mecánicos en ellas y sus dimensiones son de 40x40x160mm, cuyos moldes han sido facilitados por el laboratorio de Construcciones Arquitectónicas de la Escuela Técnico Superior de Arquitectura [FIG_22]. Estas dimensiones generan un volumen que nos dan una primera aproximación del tamaño que debe tener el residuo con el que vamos a sustituir y por tanto deberemos procesarlo previamente para que tengan una escala adecuada para introducirlo en la probeta. Para concretar las dosificaciones que emplearemos, tomamos una réplica del molde de las probetas y llenamos el 100% de su volumen [FIG_23] con la muestra teniendo un peso de 109 gr. siendo esto un 34,06% del peso de la probeta de yeso, a partir de dicho dato nos decantamos por usar unas dosificaciones de sustitución del 4%, 8% y 12%. FIG_22: Molde de las probetas. FIG_23: Réplica del molde llena de aditivo % Adicción Peso residuo por probeta (gr) Peso yeso por probeta (gr) Peso agua por probeta (gr) REF 0% 0 320 176 4 % 12,8 307,2 168,96 8 % 25,6 294,4 161,92 12 % 38,4 281,6 154,88 TABLA_01: Dosificaciones por probetas. Fuente: Elaboración propia José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 35 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO En función de estos datos se han determinado de forma aproximada el número de pelotas, teniendo en cuenta que se aprovechará el 95% de ellas, para cada una de las baterías de seis probetas y porcentaje de residuo utilizado. Este último dato nos da la información de la cantidad de pelotas utilizadas y por tanto el volumen de residuo que estaríamos reciclando. % Adicción Peso residuo total probetas (gr) Peso yeso total probetas (gr) Peso agua total probetas (gr) Aprox nº de pelotas de tenis REF 0% 0 1920 1056 0 4 % 76,8 1843,2 1013,76 1,42 8 % 153,6 1766,4 971,52 2,84 12 % 230,4 1689,6 929,28 4,26 TOTAL 460,8 7219,2 3970,56 8,51 TABLA_02: Dosificaciones totales de probetas y sumatorios. Fuente: Elaboración propia José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 36 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6.3. PROCESOS PREVIOS A LA ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS EN EL LABORATORIO Antes de acudir al laboratorio debemos realizar un procesado de las muestras que vamos a emplear en los ensayos. Hemos decidido trabajar con un mismo modelo de pelota de tenis para lograr la mayor homogeneidad a la muestra y que todas las probetas se compongan exactamente de los mismos materiales. La pelota elegida es Artengo TB 160 del fabricante “Decathlon”. El procedimiento comienza cortando las pelotas en dos hemisferios, posteriormente en cuartos de esfera y a continuación hemos cortado tiras. Finalmente hemos cortado éstas con un tamaño aproximado de 6 mm ya que ha sido la menor dimensión de triturado que hemos podido conseguir con un corte manual con tijeras y cúter [FIG_24]. El resultado del residuo tratado son muestras con forma de pequeños prismas más o menos cúbicos. FIG_24: Procedimiento de corte de las pelotas de tenis Una vez en el laboratorio se lleva a cabo una granulometría acorde a la normativa para áridos UNE-EN 933-1:2012, para hacer una correcta caracterización de la muestra del residuo tratado que vamos a utilizar. Los tamices utilizados [FIG_25] para dicha granulometría son de luz 8mm, 6,3mm, 5mm, 4mm, y 2mm. Como se observa en la tabla y gráfica de columnas adjuntas [TABLA_03], la gran mayoría no pasan por el tamiz de luz 6,3mm. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 37 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO FIG_25: Tamices utilizados para la granulometría. FIG_26: Proceso de tamizado José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 38 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Una vez llevado a cabo el proceso de tamizado, tomamos la cantidad de residuo que queda en cada uno de los tamices, realizamos su pesaje y así podemos calcular la cantidad porcentual de residuo retenido para cada tamiz obteniendo los siguientes resultados: Material total cortado y preparado (gramos) 499,93 Material utilizado para la granulometría (gramos) 324,09 Material no utilizado para la granulometría (gramos) 175,84 Material retenido por tamices Gramos % Tamiz luz 8 mm 8,34 2,57 Tamiz luz 6.3 mm 234,58 72,38 Tamiz luz 5 mm 75,70 23,36 Tamiz luz 4 mm 3,54 1,09 Tamiz luz 2 mm 0,24 0,07 Nailon desprendido por tamizado 1,67 0,52 Total peso neto (sin nailon) 322,40 Total peso bruto (con nailon) 324,07 Material retenido por tamices % Tamiz luz 8 mm 2,57 Tamiz luz 6.3 mm 95,74 Tamiz luz 5 mm Tamiz luz 4 mm 1,17 Tamiz luz 2 mm José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 39 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO TABLA_03: Datos granulometría mediante tamices. Fuente: Elaboración propia Como podemos observar según los datos recopilados el 72,38% del peso del residuo caracterizado ha quedado retenido en el tamiz de 6.3mm siendo el de mayor porcentaje, de igual manera podemos observar como el segundo porcentaje más alto con un 23,36% del peso retenido es el tamiz de 5mm. Por tanto, el 95,74% de la muestra representativa se 8,34 234,58 75,70 3,54 0,24 1,67 0 50 100 150 200 250 Tamiz luz 8 mm Tamiz luz 6.3 mm Tamiz luz 5 mm Tamiz luz 4 mm Tamiz luz 2 mm Nailon desprendido por tamizado Material retenido por tamices (g) 72,38% 23,36% Material retenido por tamices (%) Tamiz luz 8 mm Tamiz luz 6.3 mm Tamiz luz 5 mm Tamiz luz 4 mm Tamiz luz 2 mm Nailon desprendido por tamizado José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 40 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO encuentra retenido por los tamices de 6.3mm y 5mm pudiendo tomar estos valores como valores medios del tamaño de nuestro residuo tratado, mediante corte manual. También realizamos una caracterización del peso unitario de la muestra, es decir cuánto pesa un trozo del residuo tratado. Para ello realizaremos una serie de mediciones con la báscula de precisión en el laboratorio del Departamento de Física de la ETSA. Decidimos pesar 20 piezas aleatorias de la muestra y realizar la media de éstas. Primero 5 piezas por separado, luego 5 piezas juntas y finalmente se pesan las 20 piezas a la vez. Nº de muestras Peso en g Peso medio en g 1 0,1897 1 0,1113 1 0,1268 1 0,1356 1 0,1416 5 0,7050 0,1410 20 2,8486 0,1424 TABLA_04: Caracterización del peso FIG_27: Mediciones con báscula de precisión De esta manera podemos determinar que el peso medio unitario de nuestro residuo tratado mediante corte manual es de 0,14 g. Con este dato complementario podríamos trasladarlo para calcular en número medio de residuos que tenemos en cada probeta o acorde a los datos de densidad aparente, contando de esta manera con otro parámetro o valor unitario de la mezcla. Como conclusión, con la recopilación de estos datos en los procesos previos a la elaboración de probetas en el laboratorio consideramos que queda perfectamente definida la caracterización del residuo que vamos a emplear en nuestros ensayos, así como sus propiedades, morfología y tratamiento del mismo. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 41 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6.4 PROCESO DE ELABORACIÓN DE PROBETAS EN LABORATORIO Una vez que ya hemos caracterizado todos los materiales que constituirán las probetas del ensayo mecánico, y en base a todos los procesos previos a la ejecución de las mismas, nos ratificamos en los porcentajes de sustitución que habíamos elegido previamente, ya que nos parecen correctos y coherentes (4%, 8% y 12%). Nombre % Adicción Peso de residuo (g) Pero del yeso (g) Peso del agua(g) REF 0 0 1920 1056 Y/T4 4 76,8 1843,2 1013,76 Y/T8 8 153,6 17766,4 971,52 Y/T12 12 230,4 1689,6 929,28 TABLA_05: Dosificaciones totales de probetas. Fuente: Elaboración propia La elaboración de las mezclas para las probetas ha sido realizada de forma manual y propia en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla, en el laboratorio de Construcciones Arquitectónicas, donde tenemos unas condiciones ambientales no controladas de 20 o 25º C. Emplearemos todo el material necesario para fabricarlas, balanza de precisión, instrumentos medidores, recipiente de mezcla, moldes de probetas, desencofrante y el propio yeso. FIG_28: Equipo y materiales. Laboratorio de Construcción de la ETSA. Como paso previo al amasado, lo primero que debemos hacer es aplicar desencofrante en todas las superficies de los moldes de las 18 probetas de ensayo mecánico, junto a las 6 José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 48 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 6.5.2 ENSAYOS MECÁNICOS Las probetas utilizadas anteriormente en el ensayo de densidad aparente serán sometidas al ensayo de comportamiento mecánico a flexión y posteriormente a compresión. El proceso de ejecución de estos ensayos se encuentra definidos en la normativa UNE EN13279-2:2014. Dentro de la cual se encuentra la UNE EN-196:2018. “Métodos de ensayos de cementos. Parte 1: Determinación de resistencias mecánicas”, donde se describe detenidamente el procedimiento a seguir en ambos casos en los ensayos de flexión y compresión. FIG_34: Prensa multiensayo. Laboratorio de Construcción de la ETSA. Estos procesos de ejecución de los ensayos mecánicos, así como la manipulación de la prensa y el software será supervisado y asistido por las técnicas del Laboratorio de Construcción de la ETSA. 6.5.2.1 RESISTENCIA A FLEXIÓN Las probetas de yeso son sometidas al ensayo que está destinado a determinar la resistencia a flexión, mediante el uso de una prensa multiensayo, con una carga en tres puntos distintos hasta alcanzar un valor de rotura establecido por la norma UNE, comentado anteriormente. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 49 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO a. Metodología El ensayo de resistencia a flexión es denominado como “Ensayo de tres puntos” y que consiste en aplicar hasta una carga máxima de 10 KN a una velocidad de (50 ± 10) N/s, de forma que obtengamos la rotura que se produzca entre 30 y 90 segundos, cumpliendo con la norma UNE EN-196:1:2018. Para ejecutar el ensayo se ha utilizado una prensa multiensayo de 300 KN del Laboratorio de Construcciones Arquitectónicas de la ETSA. La prensa es de Codein S.L. modelo MCO30. Este aparato funciona con un software que controla la fuerza que se ejerce sobre las probetas de yeso y nos proporciona los datos de rotura de estas guardadas en su base de datos. La prensa cuenta con tres rodillos de acero, dos rodillos de apoyo (con una separación de 100 mm según norma UNE) y un tercero de carga que se encuentra en el punto medio de los dos, busca evitar el esfuerzo de torsión y una distribución uniforme de la carga, aspectos que ayudarán a obtener datos más precisos. El paso previo de realizar el ensayo es asegurarnos que las probetas han sido curadas correctamente según normas UNE. Qué ha consistido en el curado de 9 días a atmósfera de laboratorio y un posterior secado en la estufa de laboratorio durante 2 días. Así como terminar comprobando que no existe ningún tipo de irregularidad entre los rodillos y las probetas y se procede a someterlas a rotura. Una vez que se ha realizado este ensayo y las probetas estén rotas debemos conservar las dos mitades para posteriormente someterlas al ensayo de compresión. FIG_35: Probetas de referencia tras rotura en ensayo de resistencia a flexión.(izquierda) FIG_36: Probetas con dosificación 4% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión.(derecha) José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 50 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO FIG_37: Probetas con dosificación 8% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión.(izquierda). FIG_:38: Probetas con dosificación 12% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión.(derecha) Una vez obtenido los resultados de la máquina, es necesario calcular la resistencia final de la probeta a flexión N/mm2, ya que los datos que obtenemos de la máquina son la carga de rotura (t/s). Para ellos utilizamos la siguiente fórmula f = 1,5· (F·I/b·d2) donde b y d son la altura y anchura de las probetas respectivamente y F·I la carga por longitud entre apoyos. Esta fórmula nos da la resistencia final de probeta a flexión en N/mm2. b. Resultados Una vez recopilamos los datos del laboratorio y realizando las conversiones de unidades de los ensayos a flexión obtenemos la siguiente tabla: PROBETA DENSIDAD APARENTE (gr/cm3) 10 Kgf /s FLEXIÓN (TF) Flexión (Ff) (N) Distancia entre soportes (mm) RESISTENCIA A FLEXIÓN (N/mm²) 1 1,230 0,170 1.667,13 100 3,91 2 1,219 0,164 1.608,29 100 3,77 REF 0% 3 1,239 0,170 1.667,13 100 3,91 4 1,244 0,153 1.500,42 100 3,52 5 1,243 0,160 1.569,06 100 3,68 6 1,241 0,179 1.755,39 100 4,11 1 1,181 0,153 1.500,42 100 3,52 2 1,176 0,143 1.402,35 100 3,29 Y/T4 3 1,195 0,170 1.667,13 100 3,91 4 1,208 0,141 1.382,74 100 3,24 5 1,194 0,164 1.608,29 100 3,77 6 1,188 0,130 1.274,86 100 2,99 1 1,206 0,126 1.235,64 100 2,90 2 1,174 0,121 1.186,60 100 2,78 Y/T8 3 1,194 0,117 1.147,38 100 2,69 4 1,190 0,094 921,83 100 2,16 5 1,180 0,127 1.245,44 100 2,92 6 1,189 0,123 1.206,22 100 2,83 José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 51 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO TABLA_07: Resistencia a flexión. Fuente: Elaboración propia. Respecto a los resultados obtenidos, vamos a representarlos gráficamente frente a los valores de densidad aparente, expresados en el apartado anterior, de cada una de las probetas. De esta forma vamos a proceder a la elaboración de gráficas para cada uno de los porcentajes de sustitución, pudiendo así vislumbrar la correlación que guardan entre sí e identificando aquellas probetas que no guardan relación y considerando su posible descarte posteriormente para el análisis de datos. Coeficiente de correlación: 0.1349 y = - 2.86x +7.35 GRÁFICA_04: Probetas de referencia. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. Coeficiente de correlación: 0.1181 y = 3.6x – 0.86 GRÁFICA_05: Probetas 4%. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. 1 1,161 0,123 1.206,22 100 2,83 2 1,156 0,114 1.117,96 100 2,62 Y/T12 3 1,189 0,126 1.235,64 100 2,90 4 1,178 0,114 1.117,96 100 2,62 5 1,196 0,104 1.019,89 100 2,39 6 1,187 0,121 1.186,60 100 2,78 José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 52 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.0226 y = -0.57x – 3.4 GRÁFICA_06: Probetas 8%. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. Coeficiente de correlación: 0.209 y = -2.4x + 5.52 GRÁFICA_07: Probetas 12%. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. Se puede observar en la simple representación de los datos recogidos en los resultados y previo análisis que aparentemente no existe o es prácticamente nula la correlación entre variables. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 53 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO c. Análisis de resultados Analizando los resultados, conseguimos obtener un mayor coeficiente de correlación entre la densidad aparente y la resistencia a flexión para cada uno de los distintos porcentajes de sustitución, descartando algunos datos según diversas consideraciones en el análisis ya que se tratan de valores no favorecen a la correlación numérica ya sea por causa de una anomalía o particularidad concreta de esa probeta y/o su ejecución: Coeficiente de correlación: 0.8652 y = 11.91x – 10.75 GRÁFICA_08: Probetas de referencia Analizadas.Densidad–Resistencia a flexión.Elaboración propia. FIG_35: Probetas de referencia tras rotura en ensayo de resistencia a flexión. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 54 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.9765 y = 28.27x – 29.92 GRÁFICA_09: Probetas 4% Analizadas. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. FIG_36: Probetas con dosificación 4% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 55 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.4905 y = 2.27x – 0.16 GRÁFICA_10: Probetas 8% Analizadas. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. FIG_37: Probetas con dosificación 8% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 56 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.8727 y = 7x – 5.51 GRÁFICA_11: Probetas 12% Analizadas. Densidad–Resistencia a flexión. Elaboración propia. FIG_:38: Probetas con dosificación 12% tras rotura en ensayo de resistencia a flexión. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 57 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Como hemos podido observar en las gráficas anteriores, tras estas operaciones y mejora del coeficiente de correlación obtenemos unos datos que representan mejor el comportamiento de la muestra, elaborando la siguiente tabla: PROBETA DENSIDAD APARENTE (g/cm3) RESISTENCIA A FLEXIÓN (N/mm²) 1 1,230 3,91 2 1,219 3,77 REF 3 1,239 3,91 4 1,244 1,243 3,52 5 3,68 6 1,241 4,11 media 1,232 3,92 1 1,181 3,52 2 1,176 3,29 Y/T4 3 1,195 3,91 4 1,208 3,24 5 1,194 3,77 6 1,188 2,99 media 1,187 3,55 1 1,196 2,90 2 1,174 2,78 Y/T8 3 1,194 2,69 4 1,190 2,16 5 1,180 2,92 6 1,189 2,83 media 1,183 2,86 1 1,161 2,83 2 1,156 2,62 Y/T12 3 1,189 2,90 4 1,178 2,62 5 1,196 2,39 6 1,187 2,78 media 1,174 2,78 TABLA_08: Resistencia a flexión Analizada: Elaboración propia .De esta forma podemos observar un alto grado de correlación [GRÁFICA_12], observando como la resistencia a flexión disminuye a medida que aumentamos el porcentaje de sustitución, lo cual nos parece coherente tras el análisis de los resultados obtenidos en el laboratorio, ya que a mayor porcentaje de sustitución menor es la densidad. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 64 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.6104 y = 1.335x – 2.93 GRÁFICA_19:Probetas 8%Analizada.Resist a compresión A–Resist a compresión B.Elaboración propia Coeficiente de correlación: 0.5423 y = 0.4x – 3.51 GRÁFICA_20:Probetas 12%Analizada.Resist a compresiónA–Resist a compresiónB.Elaboración propia José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 65 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Tras estas operaciones y con la mejora del coeficiente de correlación obtenemos unos datos que representan mejor el comportamiento de la muestra, elaborando la siguiente tabla: PROBETA RESISTENCIA A COMPRESIÓN (Mpa) (N/mm²) A B 1 7,68 9,45 2 11,39 12,17 REF 3 12,31 11,39 4 12,23 11,44 5 11,08 11,26 6 11,16 11,61 media 10,89 11,03 1 8,26 8,44 2 8,03 7,88 Y/T4 3 8,18 8,34 4 9,45 8,84 5 8,78 7,40 6 8,05 9,35 media 8,48 8,38 1 7,47 6,84 2 7,24 6,82 Y/T8 3 7,32 6,71 4 7,61 7,31 5 6,87 7,48 6 7,40 7,09 media 7,41 6,95 1 6,28 5,96 2 6,99 6,39 Y/T12 3 7,09 5,64 4 6,68 6,28 5 7,01 6,15 6 6,03 6,20 media 6,74 6,20 TABLA_10: Resistencia a compresión Analizada: Elaboración propia José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 66 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Coeficiente de correlación: 0.9194 y = -0.338x + 10.40 GRÁFICA_21: % Sustitución -Resistencia a compresión A. Elaboración propia. Coeficiente de correlación: 0.9325 y = -0.4x + 10.53 GRÁFICA_22: % Sustitución -Resistencia a compresión B. Elaboración propia. Como podemos observar en las gráficas anteriores [GRÁFICA_21] [GRÁFICA_22] obtenemos prácticamente la misma recta decreciente a mayor porcentaje de sustitución, lo cual otorga coherencia respecto al comportamiento ofrecido a compresión para ambas mitades. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 67 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 7. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES DE LOS ENSAYOS José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 68 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 7. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES DE LOS ENSAYOS Una vez hemos llevado a cabo la realización de los ensayos citados anteriormente siguiendo la metodología descrita, recopilando los resultados y realizando su posterior análisis de datos, procedemos a elaborar una síntesis recopilatorio de aquellos aspectos de las pruebas realizadas que nos parecen más relevantes y que nos dan motivos para llevar a cabo la creación de un nuevo material. 7.1 ANÁLISIS DE VALORES DENSIDAD MEDIOS PROBETAS Dosificación % de sustitución Medias Densidad aparente (gr/cm3) % Pérdida respecto a referencia REF 0% 1,235 --- Y/T4 4% 1,190 -3,65% Y/T8 8% 1,186 -4,01% Y/T12 12% 1,177 -4,69% TABLA_11: Medias de densidad aparente: Elaboración propia Con los valores de esta tabla [TABLA_11], representados en la gráfica [GRÁFICA 23], podemos observar las medias de los valores de densidad aparente para cada porcentaje de sustitución, concluyendo que existe una ligera disminución de la densidad a medida que se aumenta el porcentaje de sustitución, no obstante, estas variaciones son pequeñas dentro del rango de dosificación, pero a tener en cuenta con respecto a la probeta de referencia ya que obtenemos un material más ligero. Coeficiente de correlación: 0.9233 y =– 0.39x + 99.48 GRÁFICA_23:%Sustitución -%Pérdida respecto a referencia.Densidad aparente. Elaboración propia. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 69 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 7.2 ANÁLISIS DE VALORES MECÁNICOS MEDIOS PROBETAS Dosificación % de sutitución Medias Resistencia flexión (N/mm²) % Pérdida respecto a referencia REF 0% 3,92 --- Y/T4 4% 3,55 -9,44% Y/T8 8% 2,86 -27,04% Y/T12 12% 2,78 -29,08% TABLA_12: Medias de resistencia a flexión: Elaboración propia Coeficiente de correlación: 0.9524 y = 0.1156x2 – 4.008x + 101.18 GRÁFICA_24:%Sustitución -%Pérdida respecto a referencia.Resistencia a flexión Elaboración propia. Como podemos observar en estas gráficas [GRÁFICA 24] [GRÁFICA 25] de las medias de los valores mecánicos de los ensayos realizados, la resistencia disminuye a medida que aumentamos el porcentaje de sustitución, tanto a flexión como a compresión; siendo mayor la pérdida de resistencia a compresión que la pérdida de resistencia a flexión para cada una de las dosificaciones. Ante esta evidencia de pérdida a mayor porcentaje de sustitución, cabe destacar como se producen dichas pérdidas, ya que las mismas parecen más estables entre los mayores porcentajes de sustitución del 8% y 12% ya que es menor la pérdida de resistencias mecánicas entre estos porcentajes que la que existe entre el 4% y 8% e incluso entre la referencia y el 4%. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 70 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Para los valores medios de la resistencia a compresión hemos tomado la media de los valores de A y B para cada uno de los distintos porcentajes. PROBETAS Dosificación % de sustitución Medias Resistencia compresión (N/mm²) % Pérdida respecto a referencia REF 0% 10,96 --- Y/T4 4% 8,43 -23,08% Y/T8 8% 7,18 -34,49% Y/T12 12% 6,47 -40,97% TABLA_13: Medias de resistencia a compresión: Elaboración propia Coeficiente de correlación: 0.9977 y = 0.26x2 – 6.47x + 99.6 GRÁFICA_25:%Sustitución-%Pérdida respecto a referencia.Resist. compresión.Elaboración propia. Con las representaciones gráficas vemos más claro cómo se producen estas estabilizaciones de las pérdidas a mayor porcentaje de sustitución y cómo se obtienen unos altos coeficientes de correlación para un modelo de regresión polinómica de grado 2. Por tanto, podemos afirmar que si elegimos un mayor porcentaje de sustitución para nuestro producto las variaciones de las pérdidas de las resistencias mecánicas serán menores dentro de dicho rango. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 71 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 7.3 CONCLUSIONES Y MATERIALIDAD PARA PRODUCTO PROPUESTO Tras el análisis de todos los resultados obtenidos por los ensayos creemos que nuestro residuo de sustitución podría llegar a conformar un nuevo producto, que podría usarse en el sector de la edificación, ya que es plausible si llegara a desarrollarse y completar futuros ensayos y pruebas restantes para dicho fin. Por lo visto anteriormente podemos afirmar que nuestro material tiene una densidad ligeramente inferior, dato que no es despreciable junto al porcentaje de sustitución al que va asociado, ya que incluso aunque la densidad se mantuviera debemos de tener en cuenta la menor cantidad de yeso y agua que estamos consumiendo al mismo tiempo del uso que le estamos dando a un residuo plástico. Respecto a las propiedades mecánicas de nuestro nuevo material, es cierto que las resistencias caen notablemente tanto a flexión como a compresión porcentualmente, pero ello no quita en términos de valores absolutos estos valores alcanzan los mínimos exigidos por las normativas vigentes para su cumplimiento. Es por ello que, aunque nuestro nuevo material no mejore las propiedades de la referencia, tampoco las empeora tanto como para no ser considerado apto para conformar una solución de un producto que cumpla con las mismas funciones y garantías que el producto convencional, es decir tiene la capacidad de hacer el mismo ofrecimiento, pero tratándose de un producto ecoeficiente con todas las implicaciones ecológicas y ambientales que ello conlleva. Como hemos visto, muchas de las hipótesis de comportamiento que planteábamos en base a los estudios previos analizados, han sido reafirmadas. Comparando los resultados de nuestros ensayos con los del estudio de yeso y caucho sintético [24], podemos observar que ambos presentan unos comportamientos similares, lo cual es bastante lógico dado que nuestro residuo, pelota de tenis, se compone en gran medida del mismo material. Por todo lo anterior, nos decantamos a estudiar las placas de yeso laminado en techos continuos suspendidos con nuestro nuevo material, el cual se adapta bastante a este producto de aplicación en el sector de la edificación y que podríamos llegar a reemplazar. Se pretende llevar a cabo dicha sustitución de la manera más realista posible y con la premisa de tomar el mayor porcentaje de residuo posible en la dosificación, sin comprometer las propiedades mecánicas del mismo y en cumplimiento con parte de la normativa vigente, no en su totalidad ya que para ello necesitaríamos realizar más ensayos de diversas índoles. Este uso nos parece adecuado ya que tenemos un material menos denso, con unas ligeras deficiencias respecto a su comportamiento mecánico pero que son salvables y un ahorro de material y recursos como son el yeso y el agua, todo ello junto la reutilización de un residuo plástico. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 72 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 8. DISEÑO DEL PRODUCTO PROPUESTO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 73 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 8.DISEÑO DEL PRODUCTO PROPUESTO 8.1 PRODUCTO COMERCIAL DE REFERENCIA Vamos a tomar como producto de referencia un producto actual del catálogo de la casa comercial KNAUF, una de las más conocidas en el sector de la edificación. De ésta manera podremos hacer una comparativa del producto que queremos sustituir por el nuestro. Dentro del catálogo nos centramos en las soluciones que este ofrece para techos continuos suspendidos de yeso, ejecutados con placas de yeso laminado. Dichas soluciones para techos constan de una subestructura la cual sirve de soporte para colocar las placas de yeso laminado que conformaran el techo continuo. Dentro de las subestructuras, existen de diversas medidas, varios dimensionados y separación entre ejes , así como el descuelgue que presentan cada una de ellas, las cuales del mismo constan de una perfilería y tornillería específicas; nos obstante dentro de esta diversidad las podemos clasificar dentro de dos grandes grupos: las que se conforman al distintos niveles (la perfilería de una dirección y la de la dirección perpendicular no son coplanarias) ; y las que se conforman a un mismo nivel (la perfilería de ambas direcciones se encuentran en el mismo plano. Dentro de las placas de yeso laminado para esta solución de techos encontramos varias tipologías de las mismas haciendo referencia a mejoras de algunas de sus propiedades para un uso concreto, como pueden ser placas con alta resistencia al fuego, placas de alta dureza o con una mayor absorción acústica. FIG_41: Catálogo KNAUF. Techos suspendidos D11. Pág. 11 José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 80 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 9. APLICACIÓN EN UN CASO PRÁCTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 81 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 9. APLICACIÓN EN UN CASO PRÁCTICO Ya una vez definido nuestro producto en el apartado anterior como una placa compuesta de yeso-pelota de tenis, la cual sea sustitutiva de un aplacado convencional de yeso laminado ejecutado como falso techo suspendido continuo; en este apartado vamos a aplicar nuestro producto propuesto en un caso práctico para ver la influencia directa que esta propuesta ecoeficiente puede tener sobre la edificación. Para ejemplificar nuestra propuesta de construcción ecoeficiente y cuantificar sus ventajas respecto a un producto convencional en un caso práctico, tomaremos el proyecto Libetad 4 casas pareadas obra del arquitecto Ramón Queiro en la localidad sevillana de Dos Hermanas, construido en el año 2020, premio Arquitectura y Sociedad del COAS (Colegio Oficial de Arquitectos de Sevilla) 2021. El proyecto consta de cuatro viviendas unifamiliares pareadas de dos plantas (PB+P1). Las viviendas se abren al interior de la parcela y se muestran herméticas al exterior dado su entorno poco definido y con una clara intención de priorizar la intimidad. El programa de las viviendas consta de 4 habitaciones, dos de ellas con baño y la principal con vestidor. Todas la estancias principales y auxiliares dan al exterior, incluida la estancia para los equipos de climatización; cohesionadas todas ellas por un vacío espacial central, donde se encuentra la escalera que actúa como caja de luz por el lucernario que hay sobre ella, y como elemento articulador de la vivienda, al mismo tiempo que le otorga un mayor recorrido de la misma. [43] FIG_44: Planta baja V1-V2. FIG_45: Planta primera V1-V2. Viviendas pareadas Libertad. Viviendas pareadas Libertad. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 82 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO Realizaremos la medición sobre plano, de los metros cuadrados de falso techo para la disposición que presenta en la vivienda V2. Siendo dichos valores de 75,96 m2 de falso techo en la planta baja [FIG_46] y de 65,38 m2 de falso techo en la planta primera [FIG_47], lo que supone un total de 141,34 m2 de falso techo continuo de placas de yeso laminado por vivienda. FIG_46: Disposición falso techo planta baja V2. FIG_47: Disposición falso techo planta primera V2 Viviendas pareadas Libertad. Viviendas pareadas Libertad. Sabiendo que nuestros paneles cuentan con una superficie de 2,40 m2, necesitaríamos disponer de un total de 59 paneles de yeso-pelota de tenis para abarcar la superficie de falso techo de una vivienda para el sistema de un sólo panel. Si consideramos la opción de instalar un doble paneladoopción que recomienda el fabricante Knauf para cumplir con exigencias de otras índoles como puede ser aumentar la resistencia al fuego acorde a las normativas citadas anteriormente – necesitaríamos 118 paneles compuestos yeso-pelota de tenis por vivienda. Al tratarse de 4 viviendas pareadas, para la totalidad del proyecto acabaríamos empleando 472 paneles, lo cual supone un total de 915,68 Kg de pelotas de tenis, o lo que es lo mismo: 16.048 pelotas (si alineásemos tal cantidad de pelotas abarcarían una longitud de 104,47 Km). Junto al uso de estas cantidades de pelotas de tenis, al usar nuestro panel compuesto estaríamos ahorrando yeso y agua respecto a una placa sin aditivo, en concreto ahorraríamos unos 592,48 Kg de yeso y consumiríamos unos 326,37 litros de agua menos. A pesar de estas reducciones de yeso y agua, el ahorro económico sería relativamente bajo ya que el yeso tiene un valor entre 0’08 €/kg y 0’12 €/kg según BCCA (Base de Costes de la Construcción de Andalucía. Banco de precios) [44], por lo que no sería significativo, al igual que el agua, aunque esta depende su coste de dónde se produzcan los paneles. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 83 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO En cambio, si nos referimos al valor del impacto ambiental, sí que estaríamos hablando de beneficios sustanciales: el yeso requiere de un alto coste energético debido a los procesos térmicos que intervienen en su producción, los cuales estaríamos contribuyendo a reducir; al mismo tiempo, reduciendo el consumo de agua que empleamos estamos favoreciendo la preservación de un recurso natural muy necesario. Además de todo ello, la producción de nuestros 472 paneles para este caso práctico supondría 1708,64 Kg de CO2 no emitidos, lo que supone 1,7 toneladas de CO2 menos respecto a paneles de yeso, contribuyendo así a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. A continuación, mostramos una recopilación de los datos comparativos para estas 4 viviendas pareadas para nuestra propuesta alternativa de construcción ecoeficiente: TABLA_18: Resultados comparativos en el caso práctico. Elaboración propia. Como podemos observar ambientalmente nuestro producto ofrece numerosas ventajas incluso en un proyecto de pequeña escala y para una aplicación muy concreta, ofreciendo las mismas características y condiciones mecánicas que un producto comercialconvencional, siendo nuestro panel compuesto yeso-pelota de tenis una alternativa más sostenible con los materiales, recursos, la reutilización y las emisiones. 1708,64 592,48 915,68 326,37 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Kg de CO2 no emitidos Kg de yeso no utilizados Kg de pelotas de tenis reutilizadas Litros de agua no utilizados José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 84 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 10. CONCLUSIONES José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 85 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 10. CONCLUSIONES Como último punto, tras los ensayos, los resultados obtenidos, el producto propuesto y la aplicación de este en un caso práctico; obtenemos una serie de conclusiones para finalizar este trabajo de investigación. Dados los hechos mostrados en este documento y ante la imposibilidad de repetir los ensayos de esta investigación o ampliar el número de los mismos; las conclusiones más importantes a las que hemos llegado son que mediante la adicción de pelotas de tenis al compuesto de yeso, podemos obtener productos derivados de esta experimentación que a pesar de considerarse poco resistentes, son capaces de igualar las propiedades mecánicas de un producto convencional, junto con una pérdida de peso y numerosas ventajas desde el punto de vista del impacto medioambiental en lo que se refiere a los procesos de fabricación y la generación de residuos del modelo productivo actual. Por tanto, en este trabajo evidenciamos, un punto muy relevante como es la reducción de residuos, la preservación de bienes y recursos naturales; y ejecutar un modelo de actividades productivas del sector de la edificación más sostenible. Acorde a la composición de nuestro producto con un porcentaje de sustitución del 9%, estaríamos reduciendo en uso del yeso en un 3,54% en peso y de un 1,95% del peso de agua utilizada. Al mismo tiempo, conseguimos la reutilización de un residuo plástico como son las pelotas de tenis del 5,49% en peso de dicho residuo, que, teniendo una vida útil muy corta, hemos conseguido darle un segundo uso. A pesar de todas estas reducciones de material, recursos y residuos; el objetivo de nuestro producto propuesto es el de reducir el coste medioambiental, llegando a ser mucho más significativo que el coste económico del producto, que en definitiva podrá ser similar al coste de un panel de cartónyeso convencional. Esto viene dado por el bajo precio del yeso y el agua y al mismo tiempo por el precio del aditivo del residuo plástico de nuestro producto ya procesado, siendo dicho proceso simplemente el corte mediante maquinaria de las pelotas de tenis a un tamaño determinado y su transporte. Otra de las ventajas destacables que presenta la utilización de pelotas de tenis como residuo plástico en adición en un producto de base de yeso; es la de reducir el coste medioambiental, interviniendo el interés por reducir el consumo de energía, y la emisión de CO2 a la atmósfera. En este último aspecto, hemos comprobado como nuestras placas consiguen reducir la emisión de CO2 en unos 3,62 Kg de CO2/m2 construidos, lo cual ayuda a menguar el efecto invernadero y las consecuencias negativas que conlleva como son el calentamiento global o la calidad del aire. Llegados a este punto, tras la discusión de resultados y habiendo argumentado las fortalezas de nuestro producto propuesto y justificando las decisiones tomadas a lo largo de esta investigación en el presente documento, vamos a realizar una revisión de los objetivos marcados al comienzo del mismo en el punto 3, a fin de corroborar que hemos cumplido con todos los aspectos que nos propusimos en un principio: José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 86 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 3.1. OBJETIVOS GENERALES - Estudio de materiales plásticos reciclados como sustitutivos de materiales convencionales tanto en construcciones de edificación y obra civil. - Elegir un residuo compuesto por materiales plásticos en base a los estudios previos realizados. - Determinar y ejecutar un plan experimental para producir un material compuesto con la sustitución por material plástico reciclado. - Proponer un producto fabricado con el material compuesto caracterizado en el estudio. - Realizar una comparativa del material propuesto respecto al material tradicional correspondiente. En los objetivos de carácter general, hemos conseguido tratar todos los puntos que habíamos propuesto, si bien es cierto que, hemos tenido que tomar distintas decisiones a medida que iba avanzando la investigación con carácter retroactivo en dichos objetivos. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Estudiar la producción y consumo del caucho sintético y la fibra de nylon, así como su papel y aplicaciones en el sistema de producción industrial actual. - Investigar el proceso de obtención y reciclado de nuestro material plástico y sus beneficios de carácter medioambiental, energético y económico. - Analizar estudios previos de utilización de materiales plásticos residuales como sustitutivos materiales en morteros de cemento y de yeso para obtener una hipótesis de partida. - Comparar las posibles mejoras de las propiedades ya sean mecánicas, acústicas y/o térmicas en base al porcentaje de sustitución de material. - Proponer un producto o elemento constructivo teniendo como base nuestro nuevo material compuesto resultante. En este segundo apartado con los objetivos específicos, se han tratado todos los puntos de manera satisfactoria. De igual forma, al avanzar en nuestra investigación, descubríamos más aspectos interesantes para la proposición del nuevo producto, que podrían ser tomados como posibles hipótesis pero que dadas nuestras limitaciones para realizar un mayor número y tipo de ensayos hemos tenido que ir descartando ciertas vías de investigación o que finalmente no hemos llegado a incluir en nuestro caso. De esta forma pensamos que se abren nuevas líneas de investigación para la adicción de pelotas de tenis como residuos plásticos en morteros de yeso como pueden ser la repetición de los ensayos que figuran en este documento caracterizando el residuo con un menor tamaño de partícula y/o unos porcentajes de sustitución ligeramente mayores a los empleados. Otra futura línea de investigación sería realizar ensayos de propiedades térmicas ya que, en base a los estudios previos estudiados y a la extrapolación de datos de nuestras muestras, todo nos hace pensar, como mostramos en el ANEXO_4, que nuestro material tendría un buen comportamiento aislante, esto podría ser tomado como una hipótesis de partida para un futuro ensayo. En definitiva, este tipo de investigación pretende buscar nuevas soluciones a problemas medioambientales, que afectan directamente a la arquitectura y la sociedad; existiendo actualmente numerosas posibilidades de investigación en este campo, remarcando que nuestros ensayos han sido muy reducidos. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 87 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 11. APÉNDICES José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 88 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO 11. APÉNDICES BIBLIOGRAFÍA [1] Harika Chittella, Li Wan Yoon, Suganti Ramarad, Zee-Wei Lai, 2021. “Rubber waste management: A review on methods, mechanism, and prospects”, Polymer Degradation and Stability, vol. 194, 109761. [2] Si.lpa Kaza , Li.sa Yao , Perin.az Bhada-Tata , Frank Van Woerden, 2018. “What a Waste 2.0 : A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050”, World Bank, Washington, DC. [3] World bank Blogs, 2018. “Landslides, dumpsites, and waste pickers”. Disponible en: https://blogs.worldbank.org/sustainablecities/landslides-dumpsites-and-waste-pickers [11Mar-2022] [4] Women in Informal Employment Globalizing and Organizing, 2013. “The Right to Be Recognized as Workers”. 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Curso 2021/22 98 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO ANEXO 2. CATÁLOGO KNAUF SISTEMA TECHO SUSPENDIDO D11. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 99 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 100 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 101 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 102 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 103 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 104 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 105 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 112 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO GRÁFICA_23: Representación gráfica de los datos del estudio previo de referencia [24]. Elaboración propia. De este modo podemos representar gráficamente estos valores a justando la regresión a una cuádrica, ya que se trata de una ecuación de tres incógnitas con dos variables [GRÁFICA_23], pudiendo extrapolar el valor de la conductividad en función de un porcentaje de sustitución y un tamaño de partícula de adición determinados. En nuestro caso tomaremos como tamaño de partícula de adición, el tamaño medio de nuestro residuo caracterizado, valor que obtenemos gracias a la granulometría realizada previamente en este trabajo en el apartado 6.3, en el cuál se determina que el tamaño medio de nuestro residuo es de 5,975mm, tomando el valor de 6mm para el cálculo de la extrapolación. Respecto a los porcentajes de sustitución tomaremos las dosificaciones empleadas en nuestros ensayos 4%, 8% y 12%, obteniéndose así los siguientes valores: PROBETAS Dosificación % de sustitución Tamaño medio de partícula (mm) Conductividad térmica teórica (λ) Y/T4 4% 6 0,2012 Y/T8 8% 6 0,2009 Y/T12 12% 6 0,2004 TABLA_14: Valores de conductividad térmica teórica en base a extrapolación [24]: Elaboración propia Como podemos observar en dicha tabla [TABLA_14] al tener un tamaño de partícula tan grande en comparación con los estudiados y nuestros porcentajes de sustitución tan pequeños, las variaciones respecto a la conductividad térmica son mínimas, no sin ser cierto que dicha conductividad desciende a medida que se aumenta el porcentaje de sustitución. José Antonio Cebrián Delgado Trabajo Fin de Grado. Curso 2021/22 113 PROPUESTA ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN ECOEFICIENTE CON PANELES DE YESO COMPUESTOS MEDIANTE ADICIÓN DE PELOTAS DE TENIS COMO RESIDUO PLÁSTICO