CONCRETO HIDRÁULICO SUSTENTABLE. UTILIZACIÓN DE CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA

2017-03-15 13:53:09 (Z:CDMX)

Proyecto 03kt5k(2570)

M00-PR-03-R02

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

(CR-02-2017)

Institución

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TEPIC

Título del

proyecto

CONCRETO HIDRÁULICO SUSTENTABLE. UTILIZACIÓN DE CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA

COMO SUSTITUTO PARCIAL DE CEMENTO.

 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

1.1 Resumen

El bagazo de caña es un material de residuo en el proceso de molienda de caña de azúcar el cual emplearemos

cómo sustitución de cemento Portland (CP) en la elaboración de concretos ecológicos, con la finalidad de

mejorar las propiedades mecánicas del concreto convencional, reduciendo así la cantidad de CO2 producido

durante la fabricación del cemento y a su vez crear un material que satisfaga las solicitaciones del proyecto.

Acorde a las cifras provenientes de las “Estadísticas de la agroindustria de la caña de azúcar 2005-2014”,

publicadas por una Unión Nacional de Cañeros, en el período correspondiente a 2013-2014 se obtuvieron

15473145 toneladas de caña de azúcar, lo que sitúa a nuestro país como una gran fuente de materia prima para

el desarrollo de estos concretos ecológicos lo que nos da grandes ventajas a dicho proyecto.

1.2 Introducción

El concreto es un material de construcción formado por agregados gruesos, finos, cemento y agua (en ocasiones

se le adiciona aditivos para mejorar sus propiedades tanto físicas y mecánicas), el cual endurece formando una

piedra artificial la cual es utilizada ampliamente en construcción. El concreto está sometido a esfuerzos

internos, pero también a acciones del medio ambiente que pueden ocasionarle algún tipo de deterioro,

disminuyendo su vida útil de proyecto.

El concreto es el material de construcción más producido por año en el mundo y a la vez, uno de los que mayor

impacto ambiental causa.

Uno de los procesos relacionados con la industria de la construcción que llega a causar problemas ambientales

es la producción del cemento. Durante su producción se presenta una erosión del área de las canteras por la

extracción de la piedra caliza, se genera una gran cantidad de polvos provocados por el triturado de la piedra

en la planta y se emiten contaminantes al aire (dióxido de carbono, monóxido de carbono, monóxido de

nitrógeno, dióxido de azufre y partículas muy finas) dependiendo del tipo de combustible y proceso empleado

durante la calcinación en el horno. Se sabe que el 5% de todo el CO2 del mundo se debe a la fabricación de

cemento. Además, el polvo de los residuos del horno forma el llamado clinker, que puede contener metales

pesados y que al ser desechado en las mismas canteras o en un relleno sanitario puede contaminar los mantos

de aguas subterráneas; por ello, se están buscando alternativas de materiales para disminuir el uso del cemento

en el mundo.

La industria azucarera genera anualmente enormes cantidades de residuos, entre estos se encuentra la

denominada ceniza de bagazo de caña (CBC) que resulta de la combustión del bagazo. Existen estudios que han

demostrado que la CBC presenta sílice (SiO2) y alúmina (Al2O3), que le permiten actuar como un sustituto

parcial del cemento portland, siendo una valiosa alternativa que representa un doble beneficio: valoriza un

desecho y contribuye a la reducción de gases de efecto invernadero liberados durante la producción de cemento.

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Existen opiniones equivocadas en la sociedad sobre la menor calidad de los materiales reciclados, creyendo que

los materiales nuevos son de mejor calidad. Buscar alternativas en materiales aglutinantes representa un gran

apoyo al cuidado del medio ambiente por lo que se debe impulsar la innovación de este tipo de materiales en la

industria de la construcción.

1.3 Antecedentes

El origen del concreto se remonta a 2 siglos A. de C., en Roma, cuando utilizaron mezclas de caliza calcinada,

tobas volcánicas y piedras, para construir algunas de las estructuras que hoy todavía subsisten, como el panteón

o la iglesia de Santa María de los Mártires, cuya cúpula, de más de 44 metros de claro, es de concreto simple;

esta cúpula también esta aligerada por medio de casetones.

En el siglo 7 de nuestra era, con la caída del imperio Romano se olvidó su uso. En el siglo XVIII es redescubierto

por los ingleses, cuando en 1756, John Smeaton lo utilizo para la reconstrucción del Faro de Adystone, en la

costa sur de Inglaterra.

En 1817, Vicat, propuso por primera vez el procedimiento de fabricación del cemento, que en términos

generales se sigue utilizando hoy en día. Sin embargo, fue Joseph Aspdin, quien, en 1824. Obtuvo la patente

para fabricarlo.

El prototipo del cemento moderno fue producido en 1845 por Isaac Johnson, quien por primera vez utilizo una

temperatura suficientemente elevada, para formar Clinker de la arcilla y la piedra caliza, utilizadas como

materia prima.

En 1845, Lambot, comenzó a construir en el sur de Francia, objetos en que combinaba el concreto y el acero,

naciendo así el concreto reforzado.

Solo en 1861, Francois Coignet en su libro publicado en Paris expresa por primera vez el papel que corresponde

al concreto y al acero como partes del nuevo material.

Joseph Monier fue el primero en darse cuenta de la importancia industrial del concreto reforzado. Tomando

sus ideas, se construyó en 1875, el primer puente de concreto reforzado cerca de Chazete en Francia, con un

claro de 16.5 metros. Sin embargo, en este país no avanzo el concreto; la patente de Monier fue adquirida por

la casa Wayss de Berlín, donde se impulsó su desarrollo.

El concreto reforzado se debe fundamentalmente al francés Freyssinet, quien empezó fabricando postes para

trasmisión de energía eléctrica, a principios de 1933.

La fabricación de piezas de concreto se inició desde 1896. Hennebique, el difusor del concreto en todo el mundo,

fabricaba en serie casetas de señales para los ferrocarriles franceses. (Arias, 2012)

El concreto puede encontrarse en todas partes: casas habitación, escuelas, hospitales y demás edificaciones ya

que resulta ser un material muy perdurable. Básicamente es una mezcla de agregados y pasta, donde la pasta

está compuesta de cemento y agua que se encarga de unir a la arena y grava para formar una masa que endurece

debido a una reacción química. Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen

total del concreto, su selección es importante. Deben tener una resistencia adecuada y no deben contener

materiales que pudieran causar deterioro al concreto, además, es necesario contar con una granulometría

continua en los tamaños de las partículas.

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El crecimiento de la población junto con la urbanización tiene un impacto significativo en el medio ambiente

en entre otros problemas, que incluyen: (1) Aumento en la temperatura ambiental, (2) Disminución de la

calidad del aire, (3) Patrones alterados del clima, etc.

El término Bagazo proviene de la palabra francesa bagasse y se empleaba antiguamente para denominar al

residuo de la aceituna después que era molida y prensada para extraerle el aceite.

Actualmente se aplica este término al residuo fibroso que se obtiene al triturar y comprimir la caña de azúcar

en los molinos del central para extraerle el jugo (guarapo). Fundamentalmente constituye la parte fibrosa de

esta planta.

El bagazo es una materia prima óptima y anualmente renovable para la producción de tableros aglomerados,

papel, cartón, derivados de celulosa, productos químicos como el furfural o el xylitol.

En Cuba su uso fundamental es como combustible. También se utiliza para la fabricación de muebles y como

aislante del sonido. Y en el caso de esta investigación como un sustituto al cemento en la elaboración del

concreto hidráulico. (Tecnica, 2017)

El bagazo de caña se obtiene como subproducto o residuo en los centrales azucareros después de la extracción

del jugo de caña de azúcar y representa aproximadamente entre el 25 y 40 % del total de la materia procesada,

dependiendo del contenido de fibra de la caña y la eficiencia en la extracción del jugo.

En promedio en cada región se cultivan 79.913 Has. de caña de azúcar, y una producción bruta de 5 618 045

TM, con un rendimiento promedio de 70,30 TM/ha. El bagazo uno de los residuos agrícolas más abundantes

con una producción anual estimada de 158 000 toneladas.

El bagazo de caña tiene en su composición 20% de lignina, y 80% entre celulosa y hemicelulosa, por lo que

varias investigaciones han propuesto el uso de diversos microorganismos, cepas fúngicas degradadoras de

lignina, un ejemplo de estos hongos es Phanerochaete chrysosporium, que crece en cultivo líquido y se ha

demostrado que secreta enzimas ligninoliticas extracelulares. La Ceriporiopsis subvermispora es otro hongo

filamentoso capaz de realizar la biodegradación de la lignina. Un ejemplo más es Panus tigrinus,

microorganismo que ha sido estudiado debido a su capacidad de producir lacasas y peroxidasas que atacan

...