Browsing by Author "Positieri, María Josefina"
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Item Elección de materiales para la elaboración de morteros de cemento y de geopolímeros para su empleo en impresión 3D(2020) Yoris-Nóbile, Adrián Isidro; Fernandez, Elena Blanco; Positieri, María Josefina; Raggiotti, Bárbara BelénEn el presente trabajo se aborda el desarrollo y elección de materiales para la elaboración de morteros de cemento y morteros de gepolímero para que puedan ser aplicados en impresión 3D mediante extrusión. En la composición de los morteros se emplean materiales de bajo impacto ambiental y reciclados, como son los cementos con bajo contenido en Clinker, fly ash, arena de vidrio triturado y de residuos de construcción y demolición (RCD). Los morteros en estado fresco son caracterizados háptica y visualmente, comprobándose su imprimibilidad directamente en el equipo de impresión 3D, en tanto que, en estado endurecido, los morteros son caracterizados mediante ensayos de resistencia a compresión. Los resultados muestran que se logró obtener morteros de cemento y de geopolímero empleando materiales de bajo impacto ambiental, con características mecánicas aceptables y que pueden ser empleados en impresión 3D por extrusiónItem Fabricación de arrecifes artificiales mediante impresión en 3D empleando morteros sostenibles(2019) Yoris, Adrián Isidro; Positieri, María Josefina; Blanco Fernández, Elena; Raggiotti, Bárbara BelénLa protección y recuperación de ecosistemas terrestres y marinos son temas actuales de vital importancia que conllevan a establecer una serie de medidas ambientales ya sean preventivas o correctivas, tanto a nivel tecnológico como de gestión. En este sentido, la inmersión de arrecifes artificiales (ARs) en el medio marino es una forma de estimular la recuperación de ecosistemas empobrecidos, y la impresión 3D es una herramienta que permite elaborar formas y texturas orgánicas que simulan los entornos naturales. Para ello, es necesario abordar su implementación desde un enfoque multidisciplinar que analice los materiales, los diseños y el proceso de construcción de los ARs para garantizar su efectividad. En esta tesis se presenta el proceso de fabricación de ARs, desde la selección de los materiales hasta la producción de los módulos para ser inmersos en las costas del Atlántico Norte, y así poder analizar su funcionamiento para mejorar la biodiversidad marina. Los ARs se elaboraron mediante impresión 3D empleando una técnica híbrida entre Extruded Material System (EMS) y Powder Based System (PBS). Los diseños propuestos cuentan con una combinación de formas prismáticas y aleatorias, con diferentes voladizos externos, así como agujeros interiores. Los diseños se basaron en criterios ambientales propuestos por biólogos marinos y por criterios tecnológicos definidos en función de las características propias de la impresora 3D. Como “tinta” de impresión se emplearon morteros de cemento con bajo contenido en clínker y morteros de geopolímero. Se estudiaron distintas dosificaciones, incluyendo grandes reemplazos de cemento por adiciones provenientes de residuos industriales, como fly ash (F.A.) y polvo de ladrillos cerámicos rojos, además de áridos reciclados, como arena de conchas marinas (seashells) y arena de vidrio (glass). La composición básica de los geopolímeros fue de F.A., como precursor, e hidróxido sódico (NaOH), como activador. Se elaboraron tanto probetas impresas en 3D como probetas moldeadas para analizar sus características particulares. Se dispusieron distintas condiciones de curado y exposición para analizar la evolución de las resistencias mecánicas y la durabilidad de los distintos morteros. Los estudios incluyeron determinación de las propiedades reológicas para definir la imprimibilidad, determinación del coste de los materiales utilizados, determinación de la resistencia mecánica (flexión y compresión) y receptividad biológica en probetas prismáticas que se sumergieron en el mar durante 24 meses. Para evaluar el impacto medioambiental de los materiales utilizados en la producción de los morteros se realizó un análisis del ciclo de vida (Life Cycle Assessment - LCA). Para elegir los morteros que reunían las mejores propiedades, se realizó un análisis de toma de decisiones con criterios múltiples (Multi-Criteria Decision-Making analysis – MCDM). Los dos morteros con mejor calificación se emplearon para la fabricación de los ARs. También se analizaron las ventajas e inconvenientes del proceso de impresión 3D utilizado, comentando los pasos seguidos para lograr la impresión de los ARs. Los resultados de esta investigación muestran que los morteros de cemento fueron los que mejor prestación tuvieron para ser empleados en impresión 3D, seguidos de los morteros de cemento con polvo cerámico. Los geopolímeros quedaron en último lugar debido a los altos costos de los materiales empleados y a las bajas resistencias logradas. Además, la metodología híbrida empleada fue efectiva para la impresión en 3D de ARs, ya que se logró crear huecos y voladizos, y las piezas fueron reproducciones fieles de los modelos digitales. Después de 2 años de monitorización, los ARs inmersos en el mar mostraron ser efectivos como módulos de recuperación de la biodiversidad en zonas costeras y como atracción de vida marina nueva.Item Hormigón Autocompactante Coloreado Sustentable: Diseño y Caracterización.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2024) Verónica, Fernanda Artiga; Positieri, María Josefina; Quintana, María VirginiaLa industria de elaboración de hormigón es responsable de un importante consumo de recursos naturales y de una significativa generación de contaminación ambiental, aunque también proporciona obras que contribuyen a una mejor calidad de vida de las personas. Esta investigación busca contribuir al diseño de hormigones que resulten más amigables con el medio ambiente, siguiendo el camino de la sustentabilidad. El hormigón es el material artificial más utilizado en el mundo, su producción anual ronda los cerca de 10 mil millones de toneladas a nivel mundial. Su uso prevalece sobre otros materiales históricamente importantes como la madera o la piedra en el urbanismo moderno (Bonnet et al., 2019). El cemento es uno de los principales componentes del hormigón; alrededor del 10-12% del volumen de hormigón está ocupado por este componente (Van Oss & Padovani, 2002). Las propiedades hidráulicas superiores del cemento son una ventaja de este material sobre otros materiales de unión, haciendo que sea empleado en la mayoría de los trabajos de construcción. El principal problema medioambiental relacionado con la industria del cemento se genera durante la producción de clínker (Nidheesh & Suresh Kumar, 2019). La elaboración de clínker produce: • Alto consumo de materias primas. La caliza y la arcilla, principales materias primas para el clínker, son recursos naturales abundantes, pero no renovables. De acuerdo con la European Commission (2010) el consumo medio normal de materias primas en 2010 era de 1,52 toneladas por tonelada de clínker producido. Si bien los consumos dependen de la calidad de la materia prima y de las características particulares de los cementos, estos no variaron significativamente con el paso de los años. Un estudio realizado en 2021 por el Grupo de Investigación del Convenio UIS-IDEAM expone los consumos por tonelada de clínker en función de la vía de fabricación; por vía seca el consumo es de 1,41 toneladas de caliza y 0,18 de arcilla mientras que por vía húmeda es de 1,47 toneladas de caliza y 0,21 de arcilla. • Elevado consumo de energía. Una planta de cemento típica consume 110-120 kWh de energía eléctrica y 3.000-6.500 MJ de energía térmica por tonelada de clínker 12 (Mejeoumov 2007, World Business Council for Sustainable Development 2014). Sin embargo, es necesario destacar que la demanda de energía en la producción de clínker ha disminuido significativamente en las últimas décadas, aplicando las mejoras técnicas disponibles para plantas nuevas es posible alcanzar valores de consumo de 2.900 a 3.300 MJ/t de clínker (European Commission, 2010). Por otra parte, de acuerdo con IEA (2023) entre el 2010 y el 2020, la intensidad media de energía térmica del clínker disminuyó un 0,2% anual y desde entonces se ha mantenido relativamente estable en torno a los 3600 MJ/t de clínker. Este descenso se sumó a un aumento de la intensidad eléctrica del sector, que alcanzó en torno a los 100 kWh/t de cemento en 2022. El escenario previsto considera que las intensidades medias de energía térmica y electricidad alcancen menos de 3.400 MJ/t de clínker y 90 kWh/t de cemento, respectivamente, para el año 2030. • Importante emisión de CO2. El cemento es la fuente de aproximadamente el 8% de las emisiones de dióxido de carbono del mundo, según el grupo de expertos Chatham House (Rodgers, 2018). De acuerdo con Pal (2018) la fabricación de cemento aporta alrededor del 7% de las emisiones de CO2 al medio ambiente generadas por el hombre. Estos valores demuestran la magnitud de influencia que tiene la producción de cemento en este aspecto. La industria del cemento se enfrenta a contratiempos de diversa índole; productivos, como la disminución de las materias primas y el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles; socioeconómicos, tal como la demanda creciente de hormigones para viviendas, fábricas, etc.; una economía atenuada y los ecológicos, que se relacionan directamente con las amenazas al ecosistema. Este panorama lleva a que en la actualidad y desde hace varias décadas se traten de lograr técnicas sostenibles y más ecológicas en la industria del cemento. Por ejemplo, cada tonelada de Cemento Portland Normal (CPN) genera una cantidad de CO2 proporcional, por lo tanto, se hace foco en el reemplazo de CPN por sustitutos bajos en carbono (Makul, 2020; Maddalena, Roberts, & Hamilton, 2018). Así, son muy deseables los compuestos producidos usando materiales y desechos industriales disponibles localmente que se pueden mezclar con el CPN como sustituto para reducir el consumo de energía y las emisiones de CO2 (Alí & Jang, 2019). En definitiva, el empleo de cemento con alto contenido de adiciones y el aumento en la edad de diseño y en la vida útil de las estructuras, pueden transformar al hormigón en un material más sustentable (Bonavetti V. L., 2004). Por otro lado, es importante tomar en consideración los requerimientos que surgen en la sociedad actual, entre los que se distingue la necesidad de contar con un entorno vivencial más agradable. Una de las maneras de lograrlo es a través de la coloración de los 13 elementos constructivos que vemos a diario. El hormigón gris que conocemos, a pesar de ser funcional y de cumplir con los requerimientos técnicos, ciertamente puede no contribuir demasiado a la belleza del entorno. Esto ha conducido a la aparición del Hormigón Coloreado (HC). Las virtudes del HC en combinación con el Hormigón Autocompactante (HAC) abren nuevos campos de aplicación al hormigón, sumando a los beneficios en los aspectos estéticos las ventajas de fluidez y capacidad de llenado. El desarrollo del Hormigón Autocompactante Coloreado (HAC-C) se presenta como una alternativa de construcción fuera de lo tradicional, que puede resultar más económica como solución de terminación de superficies. Por todo lo expuesto, esta tesis propone la incorporación de desecho de perlita cruda como adición en el HAC-C, buscado disminuir el consumo de cemento, contribuyendo de esta manera a disminuir la contaminación ambiental originada durante la producción de clínker de cemento Portland y a contribuir con un entorno vivencial más agradable.Item Hormigón drenante : diseño, características y aplicaciones(2022-01-11) Carrasco, María Fernanda; Rautenberg, Dayana Paola; Positieri, María JosefinaEl hormigón drenante es un tipo de hormigón especial cuyas aplicaciones se remontan a mediados del siglo XIX. Los materiales utilizados, los métodos de dosificación, las características y propiedades han ido evolucionando con el tiempo así también como la palabra con la que se denomina este tipo de hormigón. En la bibliografía se lo encuentra como hormigón “poroso”, “permeable”, “sin finos”… sin embargo no hay dudas en cuanto a que la función principal es permitir el paso del agua a través de su estructura. En este artículo se presenta una revisión de los criterios de selección de materiales, métodos de dosificación más destacados y se mencionan también las principales características, así como los entornos de sus propiedades más importantes (físicas, mecánicas, hidrológicas y ambientales) y que afectan más significativamente su empleo. Un ítem interesante es la revisión de algunas de las amplias aplicaciones desarrolladas en el país y otras internacionales, motivadas por su impacto ambiental positivo. Por último, se vierten comentarios sobre aspectos tales como la necesidad de normativa e implementación de estándares de diseño adecuados destacando que el hormigón drenante presenta excelentes posibilidades para ser utilizado en diversos ámbitos de la construcción, siendo necesaria una mayor difusión del tema y un acercamiento entre los desarrollos de laboratorio y la aplicación en campo para que esta tecnología sea utilizada con mayor facilidad.Item Hormigón drenante : diseño, características y aplicaciones(2022-01-11) Carrasco, María Fernanda; Rautenberg, Dayana Paola; Positieri, María JosefinaEl hormigón drenante es un tipo de hormigón especial cuyas aplicaciones se remontan a mediados del siglo XIX. Los materiales utilizados, los métodos de dosificación, las características y propiedades han ido evolucionando con el tiempo así también como la palabra con la que se denomina este tipo de hormigón. En la bibliografía se lo encuentra como hormigón “poroso”, “permeable”, “sin finos”… sin embargo no hay dudas en cuanto a que la función principal es permitir el paso del agua a través de su estructura. En este artículo se presenta una revisión de los criterios de selección de materiales, métodos de dosificación más destacados y se mencionan también las principales características, así como los entornos de sus propiedades más importantes (físicas, mecánicas, hidrológicas y ambientales) y que afectan más significativamente su empleo. Un ítem interesante es la revisión de algunas de las amplias aplicaciones desarrolladas en el país y otras internacionales, motivadas por su impacto ambiental positivo. Por último, se vierten comentarios sobre aspectos tales como la necesidad de normativa e implementación de estándares de diseño adecuados destacando que el hormigón drenante presenta excelentes posibilidades para ser utilizado en diversos ámbitos de la construcción, siendo necesaria una mayor difusión del tema y un acercamiento entre los desarrollos de laboratorio y la aplicación en campo para que esta tecnología sea utilizada con mayor facilidad.Item Hormigones con adiciones activas : diseño, optimización y caracterización con criterio de sustentabilidad(2015-03-18) Raggiotti, Bárbara Belén; Positieri, María Josefina; Fernández, Julio DanielHoy, el hormigón es uno de los materiales de construcción más ampliamente utilizados debido a su bajo costo, apropiadas características mecánicas y de durabilidad, así como su versatilidad para adoptar diversas formas y tamaños. Debido a la importancia del uso del hormigón como material de construcción y a su impacto en el ambiente como consumidor de grandes cantidades de recursos naturales y emisor de CO2 en la industria del cemento, es necesario desarrollar desde la ciencia de materiales mezclas que acompañen el crecimiento de la construcción al tiempo que consideren y tomen medidas que cuiden al ambiente; es decir desarrollar materiales energéticamente eficientes. En los últimos años el cuidado del medio ambiente y la reducción de costos de fabricación han sido tema de discusión en la mayoría de las industrias, por lo que en la industria del cemento portland se ha impulsado el uso de materiales suplementarios, naturales, residuales o subproductos que requieran menos energía de producción. En respuesta a esto y considerando los problemas medioambientales se propone en esta tesis investigar sobre hormigones con la incorporación de una zeolita natural como reemplazo parcial en distintos porcentajes del cemento en hormigones estructurales. La zeolita es un mineral disponible en el país, sin investigación previa a nivel local en mezclas cementicias, que tiene en su composición SiO2 y Al2O3 reactivos, lo que ofrece una actividad puzolánica potencial al contribuir a la resistencia del hormigón a través de la reacción con el Ca(OH)2 de la hidratación del cemento; por lo que la reactividad puzolánica de este material resulta muy interesante en el estudio de hormigones sustentables. Se presenta el estudio de la zeolita, su caracterización, su dosificación en las mezclas, los resultados de resistencia mecánica y de durabilidad de los hormigones, su discusión y conclusión. Se trabajó con dos tipos de cementos para evaluar su influencia y el porcentaje de zeolita de reemplazo en peso del cemento utilizado. En virtud de lo investigado, es posible incorporar zeolita natural como un nuevo material en la tecnología del hormigón, con el objeto de mejorar propiedades mecánicas y de durabilidad y como contribución al cuidado del medio ambiente y a la reducción de costos en la fabricación de hormigones debido a la factibilidad del menor consumo de cemento.Item Material compuesto de plástico reciclado en la producción de perfilería para aberturas.(2020) González Laría, Julián; Gaggino, Rosana; Positieri, María Josefina; Kreiker, JerónimoLa presente investigación realiza un análisis de diferentes visiones teóricas sobre la tecnología, sus implicancias y limites, para determinar un marco teórico para el desarrollo tecnológico. En este caso aportar a la idea de las tecnologías sociales (TS) para un contexto inclusivo. A su vez, se propone el desarrollo de un material compuesto por plásticos reciclados de los residuos sólidos urbanos (RSU) evaluando su comportamiento, hasta obtener una formulación óptima y apta para su aplicación a la producción de prefilería para aberturas de construcción. El rubro de aberturas es actualmente central en la construcción del hábitat, por el impacto que genera en el consumo energético de los edificios y su costo económico. Pero es un tema infrecuente en la investigación en materiales de construcción, siendo relegado su desarrollo a las aplicaciones de la gran industria o high tech El material compuesto obtenido, a partir de polímeros plásticos de residuos 100% con una técnica de extrusión/inyección de simple aplicación, evidenció valores de resistencia mecánica mayores a 30 MPa en ensayos a compresión y 20 MPa a flexión, verificando a la normativa aplicable. A su vez, con el agregado de un 10% de aditivos ignífugos y carga mineral, fue un material autoextingible en ensayos de comportamiento al fuego, verificando en el nivel máximo. Finalmente, con el estudio del desempeño de prototipos fabricados, se obtuvieron resultados positivos de conductividad térmica, menor a perfiles comerciales comparables, y de estanqueidad al agua y al aire. También pudo verificarse, la aplicación positiva de las técnicas de carpintería tradicionales a los nuevos perfiles producidos. Los prototipos fueron fabricados, así como la matricería utilizada en el proceso, con técnicas de fabricación sencillas, al alcance de productores del sector local, del reciclado de los plásticos y de las carpinterías de aberturas. Estas y otras decisiones técnicas que se tomaron en el proceso, son la base para el desarrollo de una TS en una futura etapa. La presente tesis aporta el análisis de numerosas variables del desarrollo tecnológico y plantea una tecnología de código técnico abierto, que podrá complementarse en una producción a mayor escala de componentes, con los aportes futuros generados.