Ingeniero Civil / El continuo crecimiento demográfico ha traído emparejado una creciente demanda de materiales para satisfacer las necesidades de los proyectos de construcción lo que ha generado impactos ambientales tanto por la sobre explotación de recursos naturales como por el acelerado aumento de los volúmenes de residuos y desechos derivados de estas actividades. Considerando la abundancia de hormigones de desechos que actualmente se disponen en vertederos de la Región Metropolitana y la posibilidad de procesarlos para la obtención de áridos, IDIEM se encuentra desarrollando una línea de investigación para evaluar el comportamiento de hormigones y mezclas asfálticas obtenidas a partir de RCA, entre los que se encuentra el presente estudio sobre microaglomerados asfálticos en frío para tratamiento de mantención de carpetas asfálticas de tráfico medio/liviano. Los microaglomerados asfálticos en frío se diseñaron ajustando la banda granulométrica de los áridos reciclados, disponibles en IDIEM, a la banda de 10 mm de tamaño máximo, recomendada por normas internacionales, junto a diferentes emulsiones asfálticas que resultaron compatibles con estos áridos. La caracterización del comportamiento de los distintos microaglomerados evaluados en este estudio se efectuó según lo establecido en el Manual de Carreteras Vol. 5 y 8. De forma de poder comparar los resultados obtenidos, se confeccionaron microaglomerados utilizando un árido natural de características granulométricas similares a las del árido reciclado. Se concluyó que el comportamiento de los microaglomerados con áridos reciclados, utilizando la emulsión CQS-1H (EA), es comparable al del microaglomerado con árido natural, cumpliendo incluso de mejor forma los plazos de apertura al tráfico. Se plantea continuar la investigación desarrollando emulsiones asfálticas que logren una completa compatibilidad con los áridos y una posterior construcción de cancha de prueba.

É crescente o interesse e a necessidade de substituição de materiais preparados a partir de matéria-prima obtida de fontes fósseis, por materiais oriundos de fontes renováveis, como os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais. Adicionalmente, é acelerada a geração de descarte de embalagens plásticas no país, comparativamente à reciclagem de materiais. Neste contexto, o presente trabalho consistiu na busca pelo aprimoramento de processos de preparação de compósitos baseados em poli (tereftalato de etileno) reciclado (PET reciclado) e fibras de sisal. As fibras de sisal foram caracterizadas segundo o teor de componentes químicos majoritários, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise térmica (calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG)) e espectroscopia na região do infravermelho (IV). O PET reciclado foi caracterizado por DSC, TG, IV e determinação do índice de fluidez. Inicialmente, compósitos de PET reciclado/fibras de sisal foram processados via reometria de torque, com posterior termoprensagem, à temperatura de 260ºC, porém foi observada a decomposição térmica das fibras, ou seja, o recobrimento pela matriz não retardou a decomposição das fibras. Consequentemente, visando uma diminuição da temperatura de fusão do PET reciclado (~265ºC), a fim de evitar a decomposição térmica das fibras durante o processamento, os plasticizantes acetil tributil citrato (ATBC), tributil citrato (TBC), glicerol, óleo de mamona (OM) e óleo de soja epoxidado (OSE) foram acrescentados às formulações dos compósitos. Adicionalmente, polibutadieno hidroxilado líquido (PBHL) foi acrescentado à formulação do material, visando avaliar sua ação como agente compatibilizante/de acoplamento na interface fibra-matriz. Destaca-se que estes plasticizantes foram escolhidos por serem oriundos de fontes renováveis, assim como por possuírem grupos nas respectivas estruturas com afinidade tanto por grupos presentes nos componentes da fibra como na matriz. Desta forma a possível ação dos mesmos como compatibilizantes também foi considerada. Os plasticizantes foram caracterizados por DSC, TG e IV. A exploração de parâmetros de processamento, usando plasticizantes, foi feita misturando os componentes usando pás rotativas, seguido de moldagem por compressão. A composição da mistura e parâmetros de processamento, que levaram ao melhor conjunto de resultados, foi considerada para processamento via reometria de torque/termoprensagem. Os compósitos foram caracterizados por MEV, DSC, TG, absorção de água, e com relação às suas propriedades mecânicas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), e ensaios de resistência ao impacto e à flexão. Analisando-se os resultados obtidos, observa-se que, com relação aos diferentes processamentos dos compósitos, a moldagem por compressão foi mais adequada para a preparação dos compósitos de PET reciclado/fibras de sisal, principalmente em relação ao superior desempenho mecânico apresentado por estes materiais, em comparação aos compósitos processados por reometria de torque e posterior termoprensagem. O PET reciclado não reforçado, dentre as propriedades mecânicas apresentadas, não apresentou boa resistência ao impacto, assim como os compósitos preparados a partir dele, ou seja, a propriedade do PET reciclado foi predominante nos compósitos. No entanto, o uso de plasticizantes viabilizou não só o processamento dos compósitos à menor temperatura, assim como aumentou a molhabilidade da fibra pelo polímero, por diminuir a viscosidade da mistura. Ainda, no geral, as micrografias das superfícies de fratura dos compósitos demonstraram uma boa adesão na interface fibra-matriz, indicando atuação dos plasticizantes também como compatibilizantes entre fibra e matriz. Destaca-se que, no geral, os resultados de resistência à flexão e DMTA apontaram no sentido de que a presença das fibras e plasticizantes levaram a materiais menos rígidos e mais flexíveis. Dentre os compósitos, pode-se considerar que a mistura PET reciclado/fibras de sisal/glicerol/ TBC apresentou o melhor desempenho mecânico, que levou, no geral, ao melhor resultado de resistência ao impacto, boa resistência à flexão e deformação na ruptura. O compósito de PET reciclado/fibras de sisal, contendo em sua composição somente o plasticizante TBC, também apresentou um bom desempenho frente aos demais compósitos, com o melhor resultado de resistência à flexão, maior módulo de armazenamento e baixo teor de água absorvida. Assim, como pretendido, viabilizou-se o preparo de compósitos de PET reciclado/fibras de sisal, com a adição de diferentes tipos e misturas de plasticizantes, avaliando-se não somente a influência destes, assim como parâmetros de processo, uso de diferentes tipos de processamento e propriedades finais dos materiais gerados. / There is an increasing interest and need for the replacement of materials prepared from raw material obtained from fossil sources by those from renewable sources, such as polymeric composites reinforced with natural fibers. Additionally, the generation of plastic packaging disposal is accelerated in the country compared to materials recycling. In this context, the focus of this investigation was on the search for developing processes for the preparation of composites based on recycled poly (ethylene terephthalate) (recycled PET) and sisal fibers. The sisal fibers were characterized according to the content of major chemical components by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG)) and by infrared spectroscopy (IR). The recycled PET was characterized by DSC, TG, IV and melt index determination. Initially, composites of recycled PET/sisal fibers were processed in a Haake torque rheometer with subsequent thermopressing, at 260ºC, but this method proved to be inefficient, since fiber decomposition was observed, i.e., the decomposition of the fibers was not delayed by the matrix coating. Consequently, by aiming at obtaining a decrease of the melting temperature of the recycled PET (~ 265ºC) in order to avoid thermal decomposition of the fibers during processing, the plasticizers, acetyl tributyl citrate (ATBC), tributyl citrate (TBC), glycerol, castor oil (CO) and epoxidized soybean oil (OSE) were added to the formulations of the composites. In addition, hydroxylated liquid polybutadiene (PBHL) was added to the formulation of the material to evaluate its action as a compatibilizer/coupling agent in the fiber-matrix interface. It is emphasized that these plasticizers were chosen because they come from renewable sources, as well as having groups in the respective structures with affinity for both groups present in components of the fiber and the matrix. Thus the possible action of plasticizers as compatibilizers was also considered. The plasticizers were characterized by DSC, TG and IV. The exploitation of processing parameters using plasticizers was made by mixing the components using shovels, followed by compression molding. The composition of the mixture and the processing parameters, which led to the best set of results, were considered for processing via torque rheometry/thermopressing. The composites were characterized by SEM, DSC, TG, water absorption, and regarding their mechanical properties, by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and impact and flexural strength. Analyzing the results, it is observed that when it comes to different processes of composites, compression molding was the most suitable for the preparation of the composites of recycled PET/sisal fibers, especially in relation to the superior mechanical performance presented by these materials compared to composites processed by torque rheometry and subsequent thermopressing. The non-reinforced recycled PET, among the mechanical properties shown, did not show a good impact strength, nor did the composites prepared from it, i.e., the property of recycled PET in the composites was predominant. However, not only did the use of plasticizers allow the processing of the composites at a lower temperature, but also it increased the wettability of the polymer-fiber by reducing the viscosity of the mixture. Still, in general, the SEM images of fractured surfaces of the composites showed a good adhesion between fiber-matrices, indicating activity of plasticizers and also compatibilizers between fiber and matrix. It is noteworthy that, in general, the results of flexural strength and DMTA pointed out that the presence of plasticizers led to less rigid and more flexible materials. Among the composites, it can be assumed that the mixture recycled PET/sisal fibers/glycerol/TBC presented the best mechanical performance, which in general led to the best result of impact strength, good flexural strength and fracture strain. The composite of recycled PET/sisal fibers in its composition, containing only the TBC plasticizer, also performed well compared to other composites, with the best result of flexural strength, higher storage modulus and low moisture absorption. Thus, as desired, the preparation of composites based on recycled PET/sisal fibers with the addition of different types and mixtures of plasticizers was enabled, evaluating not only their influence but also process parameters, the use of different types of processing and the final properties of the generated materials.

El presente trabajo de investigación para optar el título en Ingeniería Civil, con énfasis en la rama de construcción, tuvo como finalidad evaluar y comparar el comportamiento del concreto con diferentes proporciones de sustitución de agregado grueso natural (AN) por agregados de concreto reciclado (ACR) con el fin obtener un diseño de concreto que permita la disminucion y uso de agregados naturales, y asi disminuir la depredacion de canteras. El comportamiento se evaluó mediante el análisis de las propiedades mecánicas y durabilidad de los tipos de mezclas realizados con el objetivo de obtener una proporción de sustitución óptima de AN por ACR para que las propiedades se encuentren dentro de los parámetros que indican las normas. Por otro lado, se realizó un modelo de una estructura aporticada para hacer una Evaluación de Impacto Ambiental mediante el uso de la metodología Life Cycle Assessment (LCA) en el programa Athena y, posteriormente, se comparó los resultados obtenidos en dicho programa. / The present research work to choose the degree in Civil Engineering, with emphasis in the construction branch, had the purpose of evaluating and comparing the behavior of concrete with different proportions of substitution of natural coarse aggregate (AN) by aggregates of recycled concrete (ACR ) in order to obtain a concrete design that allows the reduction and use of natural aggregates, and thus reduce the depredation of quarries. The behavior was evaluated by analyzing the mechanical properties and durability of the types of mixtures made with the objective of obtaining an optimal substitution ratio of AN by ACR so that the properties are within the parameters indicated by the standards. On the other hand, a model of a contributed structure was made to make an Environmental Impact Assessment by using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology in the Athena program and, subsequently, the results obtained in said program were compared. / Tesis

En la actualidad las cantidades de residuos han incrementado con el pasar de los años, convirtiéndose en una amenaza grave para el medio ambiente. Esto ha generado que reciba mayor atención por las autoridades e investigadores a nivel global, proponiendo usos respetuosos con el medio ambiente de estos residuos, los cuales han ido desarrollando y mejorando en los últimos años. Este estudio profundiza en el posible uso del residuo de vidrio plano como una solución sostenible, al ser adicionados en el concreto. Para esto, se hicieron diseños de mezcla con diferentes cantidades de vidrio pulverizado y se realizaron comparaciones para identificar el efecto en las propiedades del concreto mediante ensayos de asentamiento, resistencia a la compresión y resistencia a la compresión en condiciones de ataque por sulfatos. Los resultados muestran que, para dichas pruebas, la adición de vidrio pulverizado favorece a las características de sus propiedades, presentando además un ahorro económico. / At present the amounts of waste have increased over the years, turning into a serious threat to the environment. This has generated greater attention by authorities and researchers around the world, proposing environmentally friendly uses of these residues, which have been developing and improving in recent years. This study delves into the possible use of pulverized flat glass waste as a sustainable solution, when added to concrete. For this, mixing designs were made with different amounts of glass powder and comparisons were made to identify the effect on the properties of the concrete by slump tests, compressive strength and compressive strength in sulfate attack conditions. The results show that for these tests, the addition of glass powder favors the characteristics of its properties, while presenting an economic saving. / Tesis

En la siguiente investigación se describen los resultados de tesis desarrolladas con respecto al reaprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos e inorgánicos, el mal manejo de dichos residuos y la inadecuada disposición final de dichos residuos sólidos, lo que genera focos de contaminación, afectando a los principales recursos naturales (agua, suelo, aire), afectando contra la salud de la población cercana a la disposición de dichos residuos. El estudio tiene como objetivo principal determinar los beneficios generados mediante el reaprovechamiento de los residuos sólidos tanto orgánicos como inorgánicos. Teniendo en cuenta como muestra, la revisión de seis (6) tesis ejecutadas con respecto al tema, tesis que se desarrollaron en las regiones de Puno, Loreto, Ayacucho, Ancash, Huancavelica y Cajamarca.

En el presente informe de investigación se estudia el efecto del uso del vidrio reciclado en estado triturado sobre las propiedades de mayor importancia de los principales materiales utilizados en construcción. La idea nace del hecho de que con el crecimiento del sector construcción, la contaminación generada por la sobreexplotación de canteras también crece; por ello se busca el desarrollo de insumos “alternativos” aplicados a la ingeniería civil, que mejoren las características de los materiales de construcción y que a la vez promuevan el desarrollo sostenible. El objetivo principal de esta investigación es el de determinar el estado de arte con respecto a los posibles beneficios de la reutilización de vidrio para su uso en construcción. La idea planteada contribuye al estado de conocimiento sobre materiales alternativos de construcción a nivel local y nacional (debido a que no se cuentan con estudios sobre el tema). Para el desarrollo de esta investigación se ha recurrido al análisis de contenido de fuentes confiables de naturaleza reciente (como tesis y artículos científicos del año 2012 en adelante) para tener una base teórica. Como resultado general del procesamiento de datos se determinó que el uso de vidrio en estado triturado, contribuye a mejorar las propiedades ingenieriles de algunos materiales de construcción (tales como asfaltos, morteros, concretos, ladrillos, etc.); por tanto, es un material óptimo para reutilizar en el ámbito de la ingeniería civil.

En los últimos años, la comunidad estudiantil de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo ha ido incrementado considerablemente y por lo tanto el consumo de bebidas. Este suceso ha traído como consecuencia el aumento de residuos sólidos de plástico en el campus universitario. En el presente trabajo de investigación se diseñó una máquina trituradora de botellas de plástico PET con ayuda de las herramientas matriz morfológica, seguido de una matriz de decisión y luego con el software Solidworks, con el único fin de facilitar el reciclaje y hacer más eficiente el manejo de residuos sólidos plásticos en la Universidad. Además, la máquina será actuada por un sistema fotovoltaico, que aprovecha la energía solar para generar energía eléctrica. Este sistema utiliza energía renovable y produce poca o ninguna emisión de carbono, es silenciosa y de bajo costo a largo plazo. Con ayuda de la estadística se realizó 378 encuestas dentro del campus universitario para cuantificar el consumo de bebidas, siendo así un consumo aproximado de 1 674 botellas por día o 30 kg de PET por día. El diseño de la máquina se inicia con el cálculo de la fuerza de corte, luego la potencia de accionamiento (3 HP), las transmisiones flexibles, transmisión por engranajes, ejes y finalmente los rodamientos. Los elementos que conforman la trituradora son: motor, tolva cerrada, cuchillas, separadores, ejes, engranajes, poleas, bandas en V, rodamientos y su propia estructura. Con la energía solar incidente en la localidad y la máxima demanda de carga para el sistema fotovoltaico se calculó y seleccionó 9 paneles fotovoltaicos, 6 baterías, 3 reguladores, un inversor, cables conductores y 3 estructuras para el soporte de paneles. Con el VAN y TIR se determinó que el proyecto de tesis es factible desde el punto de vista económico ya que el retorno de la inversión se da en 4 años.

En el presente proyecto se realizó la propuesta de instalación de una fábrica de jabones a partir del aceite vegetal usado y cascarilla de café en Chiclayo, mostrando que es un proyecto comercial, económico y financiero viable para su instalación. Se desarrolló el estudio de mercado el cual se analizó mediante la demanda y oferta del producto la viabilidad comercial, el cual el proyecto cubriría una demanda de 2%. A través del diseño de ingeniería se demostró que la planta cuenta con una capacidad de 1 518 cajas/día demostrando una viabilidad tecnológica para el proyecto, por consiguiente, mediante una matriz de factores ponderados se determinó la ubicación de la planta siendo Chiclayo la ciudad electa. Seguido de ello se diseñó las áreas de la planta mediante el método de Guerchet y SLP. Por último, se calculó los indicadores financieros para conocer la viabilidad económica financiera de la propuesta, obteniéndose como resultado un VAN de S/ 1 420 863,65 y un TIR de 20,3%, siendo este mayor al TMAR Global de 11%, y generándose un costo beneficio de 0,17 soles por cada sol invertido.

El sistema insostenible de la industria de la construcción se ha evidenciado a través de actividades como la excesiva extracción de materia prima y la generación de residuos de construcción y demolición (RCD). Ante ello, la presente tesis se enfoca en la implementación de los principios manejados por la Economía Circular en una obra de construcción Lean, a fin de lograr cerrar ciclos en la cadena productiva de la construcción con procesos como el diseño de residuos. De esta forma, se propuso la inserción de concreto demolido, caracterizado como RCD, para ser reemplazo parcial de los agregados gruesos de la mezcla de concreto estructural. A partir de ello, se hizo una revisión bibliográfica del agregado de concreto reciclado (ACR) y su desempeño como componente en la mezcla de concreto estructural. El cuadro comparativo resultante de la revisión sirvió como referente para elaborar la dosificación de la mezcla de concreto con el 50% de porcentaje de ACR, finalmente escogido. Después, se evaluó el desempeño ambiental de la mezcla de concreto con ACR a través de un análisis del ciclo de vida y se comparó con el concreto convencional. Además, se hizo un análisis de sensibilidad con la variable transporte para evaluar su influencia en el impacto ambiental de la producción del ACR. Se concluyó que, para este caso de estudio, el impacto de ACR es aproximadamente el mismo al del agregado natural cuando la distancia recorrida por el primero es entre el 35 al 45% de la distancia del segundo. Ello significa que, por debajo de dicho rango, se demuestra la sostenibilidad del material circular para las categorías de impacto de extracción de minerales, escasez de recursos fósiles y calentamiento global. Finalmente, se desarrolló la administración del material concreto con ACR en la obra en base a la información obtenida del caso de estudio y mediante el uso de herramientas Lean Construction. Ello con el fin de demostrar el aporte de la filosofía Lean en el cumplimiento de los objetivos de la presente tesis. Los resultados demostraron la viabilidad de un sistema de construcción circular a micro escala y se resaltaron los cambios pertinentes y aspectos de control a tomar en cuenta.

En este trabajo se ha evaluado la viabilidad de la utilización de reactores convencionales de craqueo catalítico en lecho fluidizado (FCC) para el reciclado de los plásticos presentes en los residuos sólidos urbanos. Se ha diseñado y puesto a punto una unidad de FCC a escala de planta piloto, con un reactor tipo “riser” operando en condiciones similares a las que se encuentran en las instalaciones comerciales de FCC. La unidad construida permite el craqueo, separación y recogida de los productos sólidos, líquidos y gaseosos generados en los ensayos llevados a cabo. El diseño de la planta involucra, entre otros aspectos, el diseño y construcción del reactor de craqueo catalítico fluidizado por arrastre de sólidos y de las conducciones entre el reactor y los equipos de separación; el diseño y construcción del sistema para la recogida de las diferentes fracciones de productos; el diseño, construcción e instalación de los instrumentos de medida y control necesarios, y el estudio y optimización de las condiciones de operación y fluidodinámica de la planta (temperatura del reactor, velocidad de fluidización y arrastre, caudal de alimentación, etc.). Se ha estudiado el comportamiento reológico de las mezclas de residuo de vacío y plásticos, determinando la influencia de la composición y la temperatura sobre su comportamiento reológico, lo que ha permitido analizar la problemática de introducción del residuo plástico en este tipo de reactores de FCC. Se ha estudiado en profundidad el sistema gasóleo+PE (10%)+catalizador FCC como alimento de la unidad construida, trabajando con distintas relaciones catalizador/alimento (5:1, 7:1, 10:1) a distintas temperaturas (500, 600 y 700ºC). Se ha analizado la influencia de las condiciones de operación sobre los productos de pirólisis, centrándose en la búsqueda de sistemas que favorecen la obtención de productos con valor como combustible (dentro del rango de las gasolinas) y de gases ricos en olefinas que puedan ser utilizadas como materias primas en distintos procesos. Finalmente, se han estudiado diferentes sistemas gasóleo+polímero (EVA y PP)+catalizador (HZSM-5, HBeta) para comprobar la versatilidad y las limitaciones de la planta. El resultado del estudio llevado a cabo pone de manifiesto la viabilidad del reciclado de residuos poliméricos en las unidades de FCC de las instalaciones comerciales, convirtiendo dichos residuos en combustibles y compuestos petroquímicos de interés.