UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE
PROYECTO DE TESIS
COMPATIBILIDAD DEL ASERRIN DE Eucalyptus globulus Labill. CON PRETRATAMIENTOS Y CEMENTO PORTLAND PARA LA MANUFACTURA DE TABLEROS CEMENTO-MADERA, HUANCAYO - JUNIN
PRESENTADO POR: -
Bach.
ESCOBAR JUIPA, EMANUEL NESTOR
TERNA DE ASESORES: 1. M. Sc. JUANA PAUCAR CARRION 2. M. Sc. ALEJANDRO TAQUIRE ARROYO 3. M. Sc. RUDENCINDO CERRON TAPIA 1
Huancayo – Perú 2014
I.TITULO COMPATIBILIDAD DEL ASERRIN DE Eucalyptus globulus Labill. CON PRETRATAMIENTOS Y CEMENTO PORTLAND PARA LA POTENCIAL MANUFACTURA DE TABLEROS CEMENTO-MADERA, HUANCAYO - JUNIN
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II. INTRODUCCION El Perú, en la actualidad afronta una creciente construcción de viviendas (Ministerio de Vivienda, 2007) pero indudablemente existe alrededor de 2 millones de familias que se ve afectada, aún más, por el costo de los materiales tradicionales, el crecimiento demográfico y los bajos ingresos de la población. En muchos países se está generalizando el uso de paneles prefabricados en base a cemento-madera, como material de construcción no tradicional. Los compuestos cemento-madera son estructuras únicas que resisten el fuego, la pudrición y los ataques de insectos. Un importante problema tecnológico es que la unión de los materiales inorgánicos y la madera dependen directamente de la especie de la madera. Un primer factor importante para que la combinación de cemento con partículas de madera o aserrín genere tableros con propiedades físico-mecánicas de aceptables a excelentes, es la compatibilidad entre ambos componentes. La compatibilidad cementomadera es referida al grado de fraguado cuando el cemento es mezclado con agua y partículas de madera. Si el proceso químico de endurecimiento del cemento no es interferido o interferido mínimamente, se dice entonces que existe compatibilidad entre la madera y el cemento. En el Valle del Mantaro abunda la especie Eucalyptus globulus Labill, por lo cual se quiere aprovechar los residuos que se producen en el proceso de aserrio, generando grandes cantidades de aserrín, corteza, viruta, etc; en la presenta investigación se usara especialmente el aserrín para mezclarla con el cemento, usando el método calorimétrico para determinar la compatibilidad de estos compuestos para la potencial manufactura de Tableros de cemento-madera e incrementar un valor agregado al aserrín.
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II. REVISION DE LITERATURA 3.1. ANTECEDENTES 3.1.1. ANTECEDENTES NACIONALES En el estudio “Aptitud de la madera de cinco especies forestales para fabricar tableros de fibro–cemento” (1984). Esta investigación realizada por Wilder Valenzuela y Teodoro Cruz. En este estudio cabe mencionar que la fabricación de tableros de fibro–cemento, requiere conocer la compatibilidad de las maderas en Perú, con el cemento. En este trabajo se estudió y evaluó esa dificultad, para tal fin se prepararon blocks de ensayo. Concluyen que la afinidad de la madera con el cemento se clasifica como aptas al eucalipto y machinga, medianamente apta al tornillo y no aptas al machin zapote y copaiba. También concluyen que a mayor porcentaje de extractivos de las maderas, la afinidad con el cemento disminuye. Cabe resaltar que infieren que no existe relación entre la aptitud de la madera para formar paneles de fibro-cemento con los principales componentes químicos de las 5 especies. 3.1.2 ANTECEDENTES INTERNACIONALES En la investigación “Compuestos No-Estructurales de Cementos Comerciales y Aserrín de Maderas Argentinas” (2009). Realizado por Antonio Beraldo y Humberto Balzamo. Se evaluó el comportamiento de un compuesto no-estructural de aserrín de dos especies de maderas argentinas combinadas con tres tipos de cemento comerciales. Partículas de maderas (Eucalyptus grandis y Populus sp.) fueron sometidas a diversos tratamientos y combinados con tres tipos de cemento. Inicialmente la eficiencia de la reacción fue investigada por medio del ensayo calorimétrico (curva de hidratación). La hidratación de las mezclas de partículas de las maderas con los 3 tipos de cementos. Se nota claramente una similitud entre estos componentes y el catalizador el cloruro de sodio. El análisis de los diferentes índices de compatibilidad, confirma que el cloruro de calcio anticipo lo tiempos necesarios para que las mezclas alcanzaran sus temperaturas
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máximas y al mismo tiempo hizo aumentar las temperaturas. Cabe mencionar que existe superioridad de los compuestos de Eucaliptus grandis en relación a los Populus sp.,
En el estudio “Contenidos extractivos de dos especies maderables y del roble portugués y la interacción de estas especies con suspensiones de cemento”. Realizado por C. Pereira, F. Caldeira, M.A. Irle y J.M. Ferreira (2003). Los datos presentado en los contenidos de extractivos del Eucalyptus globulus, Pinus pinaster y Quercus suber en los primeros intentos para predecir la compatibilidad de estas 3 especies con el cemento Portland. Con el fin de cubrir un rango de polaridades, algunos solventes orgánicos eran aptos tan buenos como el agua. Por otra parte, la simulación de la sustancia química al ambiente en suspensión de cemento, en medios acuosos como NaOH, Ca(OH) 2, y la suspensión de la cemento eran usados como agentes extraíbles. Los diferentes rangos de extraíbles neutros son debatidos, pero los resultados obtenidos con agentes extraíbles alcalinos fueron los mejores, cuando las maderas de eucalipto, pino y roble son mezclados con cemento en suspensión, los cationes absorben sobre los sustratos de la superficie, y por lo tanto sustrae elementos de la solución. Este fenómeno es propuesto como una explicación de entre otros, de la incapacidad de endurecimiento del cemento cuando es mezclado con especies maderables que no son compatibles Cuando se comparan los agentes extraíbles, es claro que los solventes polares extraídos son mayores, lo cual quiere decir que estas 3 especies investigadas fueron extraídas compuestos polares. Para el duramen del eucalipto y la albura del pino el método de extracción por agua caliente removió mayor cantidad de extraíbles.
En el trabajo de investigación “Estudio de la compatibilidad entre la madera y corteza de Eucalyptus grandis y cemento Portland”. Realizado por Fabio Akira, Yustane Lerissa, Lourival Marin y Joao Vicente (2007). Las características de los tableros de fibro-cemento pueden ser perjudiciales de acuerdo a la incompatibilidad química del cemento con algunas materiales lignocelulósicos que pueden inhibir el fraguado del cemento. Pero, este efecto puede ser minimizado con tratamientos químicos de los materiales lignocelulósicos. Diferentes especies de Eucalipto pueden ser aceptables como materia prima para la producción para este tipo de tablero, principalmente los residuos generados en forma de corteza. El objetivo de este trabajo fue evaluar la compatibilidad química de la 5
madera, las cortezas tratadas y las cortezas que no tienen ningún tratamiento químico de Eucalipto con cemento Portland. Los tratamientos químicos de la corteza fue realizado con hidróxido de sodio.. Verificando la influencia positiva del tratamiento químico en las cortezas, posibilitando futuramente su incorporación en la manufactura de tableros de cemento. El índice de inhibición para el aserrín fue de 11.75% (inhibición moderada), aserrín con corteza con tratamiento fue 8.3% (inhibición baja) y el aserrín con corteza sin tratamiento el índice de inhibición fue de 168.26% (inhibición extrema)
En el estudio “Utilización de la madera de Eucalyptus grandis y Eucalyptus dunni para la producción de tableros de cemento-madera”. Realizado por Setsuo Iwakiri y Jose Guillherme Prata. (2008). En este trabajo el objetivo es evaluar el potencial de la madera de E. grandis y E. dunni para la producción de tableros de cemento-madera. Eran producidos con densidad nominal de 1.20 gr/cm3, utilizando cemento Portland como aglutinante mineral de partículas de la madera, sin tratamiento, con tratamiento en agua fría y agua caliente. La madera de pino fue usada como testigo. Los resultados indicaron que no hay necesidad de tratamientos de partículas para las 2 especies de eucalipto para la producción de cemento-madera. Con relación a las especies estudiadas, los paneles producidos como madera de E. dunni presentaron bajos valores de propiedades mecánicas. Por otro lado, los tableros producidos con madera de E. grandis presentaron resultados satisfactorios en comparación al testigo de Pino y valores referenciales por el proceso de Bison, indicando la potencialidad para la producción de cemento-madera.
En la tesis doctoral “Produccion de Eucalyptus spp. en tableros de cemento-madera” (2000), realizado en Brasil en los laboratorios De la Universidad Federal de Parana. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar las variables de cuatro especies de eucalipto en la hidratación del cemento y las propiedades de la madera – cemento. Se evaluaron las siguientes variables: cuatro tipos de cemento, cuatro especies de eucalipto, cinco tipos de granulometría de partículas de madera, cinco aditivos y tres porcentajes de estos aditivos. Los análisis se realizaron con el fin de investigar los efectos de estas variables bajo la curva de la hidratación de la mezcla de madera - cemento, la compresión la resistencia de las muestras cilíndricas y las propiedades físicas y mecánicas de los tableros manufacturados. El efecto del fraguado al vapor de las propiedades de cemento-madera 6
era investigado también. La especie E. pellita , E. robusta , E grandis. y E. citriodora urophyllla. La investigación se realizó en dos fases para seleccionar los mejores parámetros de tipo de cemento, la compatibilidad con las especies de cemento, granumolometria de partículas de la madera y porcentaje de aditivos. En la primera fase, Se evaluó la influencia de cada parámetro de la temperatura e hidratación. La índice inhibitorio de la mezcla de madera - cemento se determinó sobre la base de la compatibilidad de cada especie y la granulometría de las partículas con el cemento. La siguiente fase consistió en la evaluación de la aplicación de los parámetros seleccionados en la fabricación y las propiedades de cemento-madera de acuerdo con el esquema desarrollado en la fase inicial del estudio.
En el estudio “Produccion del compuesto madera y corteza de eucaliptus urophylla S.T. Blake y cemento Portland”. Realizado por Gilmar Correia, Joao De Figueiredo, Divino Eterno Texeira y Geraldo Bartoletto (2005), realizado en Brasil. Las propiedades físicas y mecánicas de los tableros de Eucalyptus europhylla se realizó con madera-corteza con cemento Portland. Los resultados aportaron que los tableros producidos hasta con 10% de corteza, presentaron resultados equivalentes a los tableros producidos por 100% de partículas de madera. Este porcentaje llega a 25% para las demás propiedades. Los tableros producidos con 100% de corteza presentaron menor calidad en todas las propiedades evaluadas.
3.2. BASES TEORICAS 3.2.1. LA MADERA Es un material de origen vegetal que se obtiene de los árboles. Se puede definir como la parte del tronco que está rodeada por la corteza. Básicamente se compone de fibras de celulosa, unidas mediante una sustancia que se llama lignina. Por las fibras circulan y se almacenan sustancias como: agua, resinas, aceites, sales y colorantes. Una vez cortada y secada, la madera es utilizada para diferentes propósitos como la fabricación de pulpa para papel, material de construcción, etc. (Ananías, 2001) 3.2.1.1. TRANSFORMACION PRIMARIA 7
a) Talado: Se lleva a cabo con máquinas especializadas, como las sierras mecánicas. b) Descortezado: Mediante el que se eliminan lar ramas y las raíces que no se puedan aprovechar. c) Despiece y troceado: Se lleva a cabo en el aserradero. No todos los troncos se despiezan de la misma manera, depende de las características del tronco (grietas y heridas) y del uso que se le quiera dar a la madera. . (Ciurlo, 2006)
3.2.1.2. ASERRIN Lawrence (1974), define al aserrín como un residuo proveniente de madera, la generación media de los residuos en la elaboración de la madera es de alrededor 30% de la biomasa del tronco utilizado. Lo que incluye aserrín (5 al 8%) y corteza (10 a 14%). La acumulación de los residuos en los aserraderos puede llegar a obstaculizar el desarrollo del proceso productivo por lo que es necesario sean evacuados con prontitud. Algunos productores los venden o regalan a empresas que le dan diferentes usos, pero en muchas ocasiones se envían a los vertederos o se incineran indiscriminadamente 3.2.1.3. LA HUMEDAD DE LA MADERA Y LOS RESIDUOS DEL ASERRIO La madera de un árbol recién cortado contiene una importante cantidad de agua, variando el contenido según la época del año, la región de procedencia y la especie forestal de que se trate. Las maderas livianas por ser más porosas, contienen una mayor cantidad de agua que las pesadas. De igual manera, la albura, por estar conformada por células cuya función principal es la conducción de agua, presenta un mayor contenido de humedad que el duramen. Esto indica que el porcentaje de agua contenido en los espacios huecos y en las paredes celulares de la madera es muy variable en el árbol vivo. El agua contenida en la madera se encuentra bajo diferentes formas (agua libre, agua de saturación y agua de constitución. (Moya, 2006) a) AGUA LIBRE
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Es la que da a la madera y aserrín su condición de “verde” y es la que ocupa las cavidades celulares. La cantidad de agua libre que puede contener una madera está limitada por su volumen de poros. Al comenzar el proceso de secado, el agua libre se va perdiendo por evaporación. Al llegar a este punto, la madera estará en lo que se denomina “punto de saturación de las fibras”, que corresponde a un contenido de humedad variable entre el 21 y 32%. Cuando la madera ha alcanzado esta condición, sus paredes celulares están completamente saturadas de agua y sus cavidades vacías (Moya, 2006) . b) AGUA DE SATURACIÓN Es el agua que se encuentra en las paredes celulares. Durante el secado de la madera y aserrín, cuando ésta ha perdido su agua libre por evaporación y continúa secándose, la pérdida de humedad ocurre con mayor lentitud hasta llegar a un estado de equilibrio higroscópico con la humedad relativa de la atmósfera. Para la mayoría de las especies, el equilibrio higroscópico se encuentra entre el 12 y 18% de humedad, dependiendo del lugar donde se realiza el secado (Moya, 2006) c) AGUA DE CONSTITUCIÓN Es el agua que forma parte de la materia celular de la madera y aserrín, que no puede ser eliminada utilizando las técnicas normales de secado. Su separación implicaría la destrucción parcial de la madera. (Moya, 2006) 3.2.1.4. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Moya (2006), menciona que la determinación del contenido de humedad en la madera se hace considerando sólo los valores del agua libre y de saturación. El contenido de humedad se define como el peso de la cantidad de agua presente en una pieza de madera, expresado en función del peso de esa pieza en condición seca o anhidra. Se considera totalmente seca cuando alcanza un peso constante. Su valor numérico se expresa en porcentaje y se calcula por medio de la siguiente fórmula: CH= Ph – Ps x 100 % Ps Donde: 9
CH= Humedad de la madera expresada como un porcentaje de su peso anhidro. Ph= Peso de la madera en estado húmedo o peso inicial. Ps= Peso de la madera en estado anhidro, peso final o constante.
3.2.1.5. COMPUESTOS QUÍMICOS DE LA MADERA Y ASERRIN La madera está compuesta de celulosa, hemicelulosa, lignina y extractivos. El porcentaje de los componentes de la madera depende de la especie de la madera (Moya, 2006)
Figura 1.- Compuestos químicos de la madera a) HEMICELULOSA Fengel (1984), define como complejos compuestos de polisacáridos, los cuales varían de acuerdo a las latifoliadas (34%) y coníferas (28%). Las hemicelulosas tienen el peso molecular bastante bajo con unos grados de polimerizacion de 100 a 250. Son 10
compuestos ramificados, polímeros amorfos que son solubles en agua y sustancias alcalinas, por esta razón las hemicelulosas son fáciles de hincharse, solubilizarse y degradarse.
b) EXTRAIBLES Hachmi (1988) menciona, los extraíbles es una mezcla compleja de compuestos como las resinas y ácidos grasos, terpenos y terpenoides, fenoles, taninos, azucares simples y sales. Estos compuestos hacen variar considerablemente en las características de solubilidad de cada especie de los árboles. El pH puede variar de 3.2 a 8.2 y pude afectar en la compatibilidad cemento-madera. Las grandes variaciones en los compuestos de la madera y el pH es responsable de la compatibilidad de cemento-madera.
Figura 2.- Compuestos extraíbles de la madera 3.2.2. CEMENTO Lea (1978); Mindess (1981) y Neville (1981), mencionan que el cemento Portland es una mezcla compleja de compuestos inorgánicos. Las características de composición e hidratación pueden variar dependiendo generalmente por el tipo de cemento. La evolución del calor en la hidratación del cemento y cemento-madera puede ser separados en diferentes etapas. 11
Nombre Silicato tricálcico Silicato dicálcico Aluminato tricálcico Aluminoferrito
Fórmula 3CaO-SiO2 2CaO-SiO2 3CaO-Al2O3 3CaO-Al2O3-Fe2O3
Abreviación C3S C2S C3A C4AF
tetracálcico Componentes menores
Porcentaje 65 15 7 10 3
Tabla 1.- Compuestos químicos del cemento Portland (Fuente: Cemento Andino) En los primeros 15 a 30 minutos, es la fase de hidratación inicial rápida y luego pasan una etapa de dormancia por unas 2 o 4 horas. Luego el rango del incremento de la temperatura se acelera (fase de fraguado) por algunas horas, luego desacelera (fase de endurecimiento) por unas 24 horas. El cemento continua en esa fase de dormancia por muchas semanas. Estudios de calorimetría ha medido el rango de evolución de la temperatura de cemento-madera, en orden para evaluar la compatibilidad de varias especies de manera con el cemento (Jennings, 1983). Durante las primeras etapas en la hidratación del cemento, el dicalcio y tricalcio de silicato son hidratados con gel de tobermorita e hidróxido de calcio. Aproximadamente el 25% del peso del cemento es convertido en hidróxido de calcio. Este hidróxido incrementa el pH de la pasta del cemento aproximadamente a 12.5, produciendo una pasta alcalina lo cual puede hinchar, disolver y degradar la madera (Jennings, 1983). La resistencia del cemento depende mucho de las relaciones entre el dicalcio y tricalcio de silicato. La adición de otro tipo de material en la mezcla cemento-agua, se puede incluir partículas de madera y aditivos químicos (orgánico puro
y compuestos
inorgánicos) afectaría la magnitud de las reacciones de hidratación, el tiempo de las etapas y la resistencia del cemento (Jennings, 1983). 3.2.3. INTERACCIÓN CEMENTO-MADERA 12
Fengel (1984), menciona que las interacciones físicas y mecánicas entre madera y cemento mojado es poco estudiado y conocido. El compuesto cemento-madera esta compuestos por elementos orgánicos e inorgánicos, lo cual experimenta diferentes cambios en las etapas de hidratación y endurecimiento. Las coníferas son generalmente más compatibles a comparación de las latifoliadas, sin embargo existe excepciones como el del genero Larix (Moslemi, 1988). Adicionalmente el tiempo de corta, la época de almacenamiento, pudrición, albura, duramen, etc., todas estas juegan un rol importante en la compatibilidad cemento-madera (Biblis, 1968; Sandermann, 1968 y Weatherwax, 1964). Varios tipos de componentes de la madera como los carbohidratos (azúcares imples, acido-azúcar y hemicelulosa) y los extraíbles (fenoles y taninos) afectan perjudicialmente en las reacciones de hidratación cementomadera (Fisher et al, 1974). Las causas exactas de la inhibición del cemento por los compuestos de la madera es difícil de comprobar. La siguiente discusión es que las interacciones físicas y químicas están basadas en información actual en la bibliografía y especulaciones o probablemente interacciones entre la madera y el cemento alcalino (Kohler, 1964). 3.2.3.1. INTERACCION FÍSICO-QUIMICO Yashiro (1968), menciona que algunas de las interacciones inhibidoras probablemente ocurren con los compuestos presentes en la superficie de la madera. Por ejemplo, los azucares simples de la superficie de la madera
mientras esta se va secando
y
probablemente forme una capa inhibitoria que desacelere las reacciones de hidratación del cemento. Los extraíbles no-polares como los terpenos, resinas y grasas en la superficie de la madera probablemente podría reducir la resistencia de ligadura del cemento-madera. Estudios previos demuestran que el agua y las reacciones solubles alcalinas con los extractivos
de la madera son inhibidores del cemento. Muchas Investigaciones
demuestran que el método de agua caliente y extracción alcalina realizados en un pretratamiento mejoran la compatibilidad cemento-madera (Broker, 1974 y Garcia, 1983). Muchos extraíbles son obtenidos bajo condiciones de la extracción alcalina en el pretratamiento agua caliente. Los extraíbles presentes en la madera probablemente disuelvan y retarden la hidratación del cemento (Stepen et al, 1974)
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Figura 3.- Proceso físico-químico que ocurre entre la madera y el cemento durante las primeras etapas de hidratación
Figura 4.- Proceso físico-químico que ocurre entre la madera y el cemento durante las siguientes etapas de hidratación
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Las interacciones físico-químicos probablemente ocurran en las primeras etapas del contacto entre agua, pasta del cemento alcalino y madera. El agua disuelve las sales (hidróxido de calcio), estos son absorbidos por la madera lo cual causa el hinchamiento de las partículas. Este hinchamiento ocurre principalmente en las hemicelulosas porque son compuestos amorfos y ramificados. Así también los cationes metálicos y los iones de hidróxidos migran dentro de las paredes de las células, específicamente los compuestos de la madera tales como fenoles, carbohidratos simples y hemicelulosa, estas comienzan una compleja disolución con las sales. Este proceso rompe los puentes de hidrogeno y forma nueva formas de iones y además hincha las partículas de la madera (Parameswaran, 1977). Algunos extraíbles y hemicelulosas se disuelven en soluciones alcalinas y reduce la interface cemento-madera. Los carbohidratos pueden ser complejos con calcio, aluminio y cationes metálicos a través de cis-hidroxilos dentro de las manosas y galactosa a través de los grupos de ácidos glucoronicos que retardan el rango de hidratación del cemento y reduce la cristalinidad y resistencia (Simatupang, 1979). Durante las últimas etapas de la hidratación del cemento donde el agua se vuelve un reactivo limitante, el agua y los compuestos de la madera son disueltas, probablemente retiradas de la madera y migraron hacia la capa intermedia. Estos compuestos podrían impedir etapas posteriores del proceso de hidratación y endurecimiento. Además, la migración de agua desde la madera al cemento podría también ocasionar encogimiento de las partículas de madera lo cual podría reducir la resistencia (Simatupang, 1979).
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Figura 5.- Los cambios de las propiedades de la madera en función del tiempo de hidratación en caso de las partículas de la madera cuando están secas.
Figura 6.- Los cambios de las propiedades de la madera en función del tiempo de hidratación en caso de las partículas de la madera cuando están húmedas. Esta hipótesis se respalda de la idea del contenido de humedad óptimo de las partículas de madera (70 a 80%) previa recomendación de la fabricación de tableros cementomadera. Un óptimo contenido de humedad en las partículas de madera podrían reducir la 16
cantidad de absorción (agua y iones de cemento), hinchamiento, descomposición y disolución de os componentes de la madera. El óptimo contenido de humedad probablemente podría tener un efecto insignificante en la alta compatibilidad con los diferentes especies de madera. Mediante la reducción delas interacciones entre 2 materiales, resistencia de los tableros de cemento madera deberían ser mejorados (Simatupang, 1979). 3.2.3.2. PROCESOS Y MECANISMOS DE UNIÓN ENTRE EL CEMENTO Y LA MADERA Miller (1987) menciona que el desarrollo de la unión entre las partículas de madera y cemento puede ser dividido entre etapas: a) Primera etapa Es una etapa química cual corresponde a la temprana hidratación del cemento y madera. La madera y los componentes del cemento realizan una alta movilidad, generando una disminución del tiempo.
Figura 7.- Rango de hidratación del cemento y cemento-madera en la primera etapa
b) Segunda etapa 17
Es etapa quimica y físico en donde el cemento comienza a cristalizare y comienza a construir una matriz alrededor de las partículas de la madera.
Figura 8.- Rango de hidratación del cemento y cemento-madera en la segunda etapa c) Tercera etapa Es una etapa física y puede continuar por muchos años. Los compuestos resistentes deberían mejorar su capacidad física y química realizado por métodos de pre-tratamientos lo cual minimice estas interacciones.
3.2.4. Diferentes métodos de valoración de la compatibilidad cemento-madera 18
Karade (2003) menciona los diferentes métodos para hallar la compatibilidad cementomadera Base
Clasificacion
Ecuacion
T máx Adecuado (T máx > 60°C)
Cemento-
Autor
Madera-agua 200:20:100
Sanderman
Medianamente Adecuado (T
and = 50-
máx
Kohler
(1964)
60°C) No Adecuado (T
máx
<
50°C)
t máx
Indice de inhibición (I)
(
I=
200:15:90.5
t máx −t ' máx 100 t ' máx
)
Weatherwax and Tarkow
Bajo valor de (I) indica
(1964)
buena compatibilidad S
Indice de inhibición
[(
I=
(I) Bajo valor de (I) indica
t máx −t ' máx t ' máx
)(
T ' máx−T máx T máx
)( )]
S ' −S 100 S
200:15:90.5
Hofstrand et al. (1994)
buena compatibilidad Tmáx
Relacion
T m á x m w +m l t máx mc
(
RT =
y tmáx temperatura máxima
)
200:15:90.5
Hachmi
et
al. (1990)
ponderada (CT) Alto
valor
de
inidica
(CT) buena CT =
compatibilidad Tmáx
Relacion
velocidad
y tmáx máxima
de
calentamiento (Cu) Alto
valor
de
inidica
RU =
(
RT 100 R 'T
( )
mc w T máx −T l mc l + mc c +mc d ¿ ¿ + t máx
)
Hachmi al. (1990)
(Cu) buena
compatibilidad Cu =
Ru 100 R 'u
( )
19
et
H
Relacion de área (Ca) Compatible (Ca >68%)
Ca =
A wc 100 A nc
( )
Hachmi and Moslemi
Moderadamente
(1989);
compatible
Hachmi
(68%
>28%) Incompatible
al. (1990) (Ca
>28%)
3.2.5. Descripción de la especie a) Taxonomia De acuerdo a la clasificación de BENTH, se clasifica:
Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Sub Clase: Rosidae Orden: Myrtales Familia. Myrtaceae Genero:Eucalyptus Nombre Científico. Eucalyptus globulus Labill Nombre Común. Eucalipto
b) Descripcion botánica
20
et
Según Cristobal, 1997 describe: Tronco cilíndrico, recto, grueso alcanza hasta 2m. De DAP Copa alargada e irregular sobre un fuste limpio de ramas hasta en 2/3 de su altura total. Corteza de 3 cm. de grosor que desprende en tiras al madurar dejando una segunda corteza lisa dando al árbol un aspecto característica en ocasiones expulsa resina
c) Caracteres botánicos Hojas juveniles opuestas, sésiles, de base cordada, de color gris-azulado, de 8-15 cm. de longitud y 4-8 cm. de anchura. Las adultas alternas, pecioladas, con la base cuneada, linear-lanceoladas, de 15-25 cm de longitud, con el ápice acuminado. Flores axilares, solitarias o en grupos de 2-3, de hasta 3 cm de diámetro, con numerosos estambres de color blanco (Cristobal, 1997).
Fruto en cápsula campaniforme de color glauco y cubierta de un polvo blanquecino, de 1.4-2.4 cm. de diámetro.
Semillas fértiles son negras, rugosas y más grandes, los óvulos abortados son, rojizos y livianos.
3.2.6. Composición química de la madera de Eucalipto a) Componentes de la pared celular de la madera de eucalipto Los contenidos de celulosa, hemicelulosa y lignina en los eucaliptos varían en rangos apreciables, así, la celulosa se puede encontrar entre 40 y 60%; las 21
hemicelulosas entre 12 y 22 % y entre 15 y 22% las ligninas. No obstante, algunas especies de eucalipto manifiestan variaciones considerables con respecto a los datos anteriores (Hillis, 1984). Las hemicelulosas de eucalipto contienen alta proporción de grupos capaces de producir ácido acético, por la presencia de O-acetil- 4-O-metilglucuronoxilano. (Penner, 1996) La tensión en la madera da como resultado variaciones en el contenido de celulosa, hemicelulosas y ligninas, los que se han verificado en maderas de tensión con respecto a la madera normal. (Ona, et.al. 1995) La lignina de los eucaliptos es del tipo siringil – guayacil (G-S), con menor variación dentro del propio árbol. Esta variación puede ir aumentando entre especie y entre árboles. La variación de los contenidos de lignina dentro del propio árbol puede ser diferente, lo que puede afectar su desarrollo, ocasionando su debilitamiento. ( Hillis, 1984 y Bland, 1985).
b) Componentes extraíbles de las maderas de eucalipto. El contenido de extraíbles y su composición en las maderas de eucaliptos varía grandemente entre especies y también dentro de las diferentes partes del propio árbol. (Swan, et. al., 1967). Las sustancias extraíbles están formadas principalmente por compuestos alifáticos (grasas y ceras), terpenos, terpenoides y compuestos fenólicos (Swan, et. al., 1967). En las maderas de eucalipto se han encontrado una gran diversidad de compuestos, en lo fundamental de taninos condensados, ácidos terpénicos, vainillina, ácido siríngico y sitosterol, entre otros. (Swan, et. al., 1967).
22
Los contenidos de extraíbles en los eucaliptos son relativamente superiores comparados con otros géneros de árboles y son considerables las variaciones existentes dentro de la misma especie (Swan, et. al., 1967). Los extractos alcohólicos de las maderas de estas especies contienen fenoles y principalmente polifenoles polimerizados y ocasionalmente otros compuestos (Swan, et. al., 1967). c) Componentes minerales de las maderas de eucalipto. Dasdwell (1962), menciona que, los componentes minerales generalmente son expresados como cenizas. Para el caso de las maderas de eucalipto, estos valores pueden alcanzar desde 0,1% hasta 1,9%. Las variaciones en las sustancias minerales se pueden deber a la humedad no detectada en la madera y la fertilidad del suelo donde se desarrolla la planta. d) Composición química de la madera de eucalipto a diferentes alturas del fuste. La alta expansión geográfica que ha alcanzado el eucalipto, ha permitido que se encuentre en la bibliografía mundial una gran diversidad de trabajos científicos dedicados al estudio de la composición química de este género, pero no son muchos los científicos que han dedicado sus esfuerzos a realizar estudios concernientes a la variabilidad de la composición química con la altura del árbol. En este sentido se pueden encontrar trabajos recientes realizados en Japón, Portugal, y España, entre otros (Pereira ,1984). Pereira (1984), al estudiar la composición química del E. globulus Labill en España a seis alturas del fuste, encontró irregularidades en la variación de la composición química de las sustancias extraíbles, lo que sucedió también al estudiar la del E. saligna Smith, en el que encontró mayores variaciones, atribuyendo este comportamiento a las características anatómicas de la fibra en esta madera. Pereira, (1991), publica un comportamiento similar, al estudiar la misma especie a diferentes alturas del fuste, a diferentes edades y en diferentes sitios, encontrando un aumento de las sustancias extraíbles y ligeras variaciones de los componentes de la pared celular con la edad del árbol, pero pequeñas variaciones a lo largo del fuste. 23
Ona, (1995), al estudiar los contenidos de lignina a lo largo del fuste observó también ciertas variaciones, con valores que oscilan entre 21,6% y 42,8%. Este autor realizó 10 mediciones a lo largo del fuste del árbol en el E. globulus Labill procedente de Australia. Resultados similares fueron observados al estudiar al E. camaldulensis a 12 alturas diferentes. (Yoshinaga, 1993). Ona, (1997) demostró, que los contenidos de sustancias extraíbles para el E. globulus Labill y el E. camaldulensis, presentan diferencias porcentuales entre ambas especies, diferencias que disminuyen dentro del mismo árbol a las diferentes alturas estudiadas. Este autor sugiere, que este comportamiento está relacionado con las condiciones climáticas en que las plantas crecen, así como las propias características genéticas de cada especie en particular. Por otra parte, Wu, (1992); Fukushima, et al (1994), Subrayan que los contenidos de lignina varían con la morfología de la fibra.
IV. IDENTIFICACION Y FORMULACION DEL PROBLEMA La disposición adecuada de los diversos desechos generados en las distintas actividades industriales del aserrío de la madera es uno de los más grandes desafíos de esta industria. En la mayoría de los residuos de los aserraderos del Peru y del Valle del Mantaro, la mayor parte de estos se pierde o se descarta sin considerar los posibles daños producidos al medio ambiente e inclusivamente no se genera un valor agregado a estos residuos Dentro de este tipo de residuos, se destaca el aserrín que se genera en la sierra cinta y de banda, regularmente no tiene una aplicación o comercialización importante, más bien se convierte en un problema de disposición y manejo de esta industria, mismo que termina enviándose a usos artesanales y rudimentarios como combustible, auxiliar para 24
limpieza de casas y granjas e incluso abandonadas en el campo, esto ocurre debido a la falta de propuestas tecnológicos para un aprovechamiento industrial adecuado. No existen datos precisos y confiables acerca de la cantidad de aserrín que se genera en la industria del aserrio; cifras y estimaciones aisladas permiten deducir una probable potencialidad de disposición de este recurso. En Peru se produce anualmente 413 547 m 3 de madera rolliza de Eucalyptus globulus Labill y en el valle de Mantaro produce 29 117 m3 de madera rolliza de la misma especie (MINAG, 2012). Miguel (1989), concluye que el rendimiento de aserrio de la especie Eucalyptus globulus Labill. en el valle del Mantaro fue de 56%, esto infiere que más del 40% son desperdicios en aserrín, viruta y costeros y no existe un valor agregado a los residuos de este proceso de transformación mecánica. Una posibilidad importante para el aprovechamiento tecnológico del aserrín, es el campo de los materiales compuesto. Este tipo de materiales tienen la característica de ser producidos por la combinación de dos o más materiales primas con propiedades físicas, químicas y biológicas diferentes, por lo que su combinación genera una sinergia de propiedades, que les confiere cualidades sobresalientes incrementando su potencial de utilización y comercio. En este sentido, la combinación del aserrín con el cemento es una opción para la producción de tableros de madera-cemento, cuyo uso principal es la industria de la construcción. Un primer factor importante para que la combinación de cemento con partículas de madera o aserrín genere tableros con propiedades físico-mecánicas de aceptables a excelentes, es la compatibilidad entre ambos componentes. Responsables de la potencial compatibilidad o incompatibilidad de la madera y el cemento son las sustancias extraíbles contenidas en la madera y están formadas por mezclas complejas de componentes químicos, como resinas, ácidos grasos, terpenos y terpenoides, fenoles, taninos, azucares simples y sales, que varían considerablemente en características de solubilidad y están contenidas en diferentes proporciones dependiendo de las especies de madera: Dependiendo de su tipo y proporción pueden influir retardando el proceso de hidratación del cemento lo que puede repercutir en una baja compatibilidad del cemento-madera, y bajas propiedades de los tableros resultantes. Por este motivo el aserrín necesita de pre-tratamientos al aserrín (agua caliente y alcohol benceno), para lograr una mejor compatibilidad entre aserrín y cemento.
25
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: PROBLEMA GENERAL: ¿Cuál será la compatibilidad del aserrin de Eucalyptus globulus Labill con pretratamientos y cemento Portland para la manufactura de tableros cemento-madera? PROBLEMAS ESPECIFICOS:
¿Cómo influye el pre-tratamiento de agua caliente del aserrín en el índice de
inhibición de las mezclas cemento-madera? ¿Cómo influye el pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín en el índice de
inhibición de las mezclas cemento-madera? ¿Cómo influye el pre-tratamiento de agua caliente del aserrín en la mezcla con el
cemento portland? ¿Cómo influye el pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín en la mezcla con el cemento portland?
26
V.
OBJETIVOS OBJETIVO PRINCIPAL Determinar la compatibilidad del aserrín de Eucalyptus globulus Labill con pretratamientos en la mezcla con cemento portland para la manufactura de tableros cementomadera. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar la influencia del pre-tratamiento de agua caliente del aserrín en el
índice de inhibición de las mezclas cemento-madera. Determinar la influencia del pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín en el
índice de inhibición de las mezclas cemento-madera. Determinar y analizar la influencia del pre-tratamiento de agua caliente del aserrín
en la mezcla con el cemento portland. Determinar y analizar la influencia del pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín en la mezcla con el cemento portland.
27
VI. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS HIPÓTESIS GENERAL: Los pre-tratamientos del aserrin de Eucalyptus globulus Labill. influyen en la compatibilidad de la mezcla entre el aserrín y el cemento portland para manufactura de tableros cemento-madera. HIPÓTESIS ESPECIFICOS:
El pre-tratamiento de agua caliente del aserrín influye en el índice de inhibición de
las mezclas cemento-madera. El pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín influye en el índice de inhibición
de las mezclas cemento-madera. El pre-tratamiento de agua caliente del aserrín influye en la mezcla con el cemento
portland. El pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín influye en la mezcla con el cemento portland.
VII.
METODOLOGIA VII.1. LUGAR DE EJECUCION 28
a. Ubicación El trabajo de investigación compatibilidad del aserrín de Eucalyptus globulus Labill y cemento portland para la manufactura de tableros cemento-madera, se realizara en el departamento de Junín; Provincia de Huancayo con longitud sur 12°04’0” y longitud oeste 75°13’0”
b. Clima y Ecología
Clima: Templado Zona de vida: De acuerdo a la clasificación de Holdrige (1976) está comprendido
dentro de la zona de vida Bosque Seco Montano Bajo Tropical. Temperatura: Es muy oscilante, variando de 24º en los días más cálidos y 5º grados centígrados en las noches más frías. La temperatura mínima por debajo de 0 ° C con gran frecuencia ocurre de mayo a septiembre. La presencia de temperaturas por debajo de 0° C principalmente en noches con cielo despejado
trae consigo la incidencia de heladas de enfriamiento nocturno. Humedad relativa: 56% Precipitaciones: Para el Valle del Mantaro, el SENAMHI reporta una precipitación media anual (de 30 años) de 750 mm/año. Durante esta estación se presentan periodos cortos con ausencia de lluvias o se tiene la ocurrencia de
años con lluvias insuficientes. Velocidad del viento: Los vientos generalmente son ligeros y poco frecuentes, con velocidad promedio diaria de 1.4 m/s, que varía estacionalmente entre un máximo de 1.6 m/s a un mínimo de 1.3 m/s, entre el verano y el invierno, respectivamente.
VII.2. Materiales y equipos a. De Laboratorio 50 kg. de aserrín ( con corteza y sin corteza) 50 kg. de cemento Termómetro electrónico digital Cámara fotográfica Cable termopar para monitoreo de temperatura Tapa para cerrar sistema Vasos de teknopor 29
Material aislante Cámara fotográfica Tamiz de malla fina Varilla de vidrio Vaso de precipitacion de 400 ml Agua destilada 10 litros Papel filtro cualitativo Balanza electrónica de precisión Desecador de vidrio
b. De gabinete Útiles de escritorio Computadora Hojas bond Libreta de campo
VII.3. Metodología a. Diseño de la investigación DISEÑO EXPERIMENTAL TRANSVERSAL APLICATIVO El diseño que se empleará para el proyecto de investigación, será de carácter experimental, porque se manipulara las variables y se evaluará la causa (pretratamiento) y efecto (compatibilidad aserrín-cemento); transversal, porque la recolección de datos se dará en un solo ámbito; aplicativo, porque se va solucionar problemas en cuanto a la compatibilidad y tiempo de fraguado cemento-aserrín. b. Población Se tomará como población aserrín de Eucalyptus globulus (con corteza y sin corteza), estos residuos será proveniente de los Aserraderos del Valle del Mantaro. c. Muestra Se tomará como muestra de la población, 50 kg de aserrín de Eucalyptus globulus:
30
25 kg de aserrín con corteza y 25 kg aserrín sin corteza del Aserradero Maderas Foresta E.I.R.L. d. Unidad de análisis Estos parámetros fueron
seleccionados
con
base
en
experiencias
y
recomendaciones de otros autores (Semple et al, 1999; Ling et al. 2000) 200 gramos de cemento 15 gr de aserrín de Eucaliptus glóbulos (saturada de humedad) Agua (relación cemento agua = 0.4) e. Diseño experimental El diseño a adoptar para la investigación será el diseño completamente al azar, con 6 tratamientos y 5 repeticiones para cada mezcla aserrín con cemento. Tratamientos en estudio T0
: Cemento
T1
: aserrín con corteza sin pre-tratamiento y cemento
T2
: aserrín con corteza pre-tratamiento agua caliente y cemento
T3
: aserrín con corteza pre-tratamiento alcohol benceno y cemento
T4
: aserrín sin corteza sin pre-tratamiento y cemento
T5
: aserrín sin corteza pre-tratamiento agua caliente y cemento
T6
: aserrín sin corteza pre-tratamiento alcohol benceno y cemento
Características del Experimento
f.
N° de tratamientos
:
6
N° de repeticiones
:
5
N° de unidades experimentales
:
30
Factores de estudio. Las variables que serán estudiadas para determinar la compatibilidad de aserrín-cemento y los pre-tratamientos son:
31
Variables independientes.
Aserrín sin corteza con cemento
Aserrín con corteza con cemento
T 2
T 1
T 5
T 6
T 4
T 3
T 4
T 3
T 1
T 5
T 6
T 4
T 6
T 4
T 3
T 1
T 3
T 2
T 3
T 6
T 4
T 2
T 1
T 5
T 5
T 1
T 2
T 3
T 6
T 4
T1= aserrín con corteza sin pre-tratamiento y cemento
5 repeticiones
T2= aserrín con corteza pre-tratamiento agua caliente y cemento
5 repeticiones
T3= aserrín con corteza pre-tratamiento alcohol benceno y cemento 5 repeticiones T4= aserrín sin corteza sin pre-tratamiento y cemento
5 repeticiones
T5= aserrín sin corteza pre-tratamiento agua caliente y cemento
5 repeticiones
T6= aserrín sin corteza pre-tratamiento alcohol benceno y cemento 5 repeticiones Variables independientes.
32
Aserrin con corteza Aserrin sin corteza Cemento agua Variables dependientes. •
Índice de inhibición
•
Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera.
•
Tiempo máximo para alcanzar la máxima temperatura de hidratación del cemento.
•
Temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera.
•
Temperatura máxima de hidratación del cemento.
g. Contrastación estadística Para el análisis de varianza ANOVA se aplicara la prueba de Tukey con un nivel de significación de α = 0.05 Para analizar estos Modelos se usara la probabilidad de F y la correlación de Peerson. Cuadro DCA (Diseño en Completamente al Azar)
Fuentes de
Grados de
Suma de
Cuadrados
Variación (F.V.)
Libertad
Cuadrados
Medios (C.M.)
(G.L.)
(S.C.)
Tratamientos
F0
t-1
Error
33
Total
HIPOTESIS ESTADISTICA: -
Ho. = αa = αb = αc = 0
- Ho = 0
-
Ha. = ∑α ≠ 0
- Ha ≠ 0
Donde: Ho= Hipótesis Nula Ha= Hipótesis alterna P<0.05
Si existe diferencia estadística significativa, se
acepta la Ha P>0.05
No existe diferencia estadística significativa, se
acepta la Ho VII.4. Procedimiento FASE I VII.4.1. De campo a. Recoleccion de materiales Se recolectará 50 kg. de aserrín de Eucaliptus globulus (eucalipto), 25 Kg. de aserrín con corteza y 25 kg de aserrín sin corteza en la provincia de Huancayo proveniente del Aserradero Vidalon. Obtencion del cemento Portland (Cemento Andino) 50 kg. y envases de Teknopor. b. Determinación del contenido de humedad del aserrín. Para determinar el contenido de humedad inicial del aserrín, se pesará de 2 gramos aserrín de corteza y aserrín sin corteza (Ph) Posteriormente las muestras se someterán a un proceso de secado aproximado de 2 dias, después para pesarlas nuevamente asi obtener un valor que se denomina peso seco (PS). Con estos dos valores se determina el 34
contenido de humedad que cada muestra tiene al iniciar el proceso de secado, aplicando la ecuación: CH= Ph – Ps x 100 % Ps Donde: CH= Humedad de la madera expresada como un porcentaje de su peso anhidro. Ph= Peso de la madera en estado húmedo o peso inicial. Ps= Peso de la madera en estado anhidro, peso final o constante.
-
c. Realizar los pre-tratamientos al aserrín Para pre-tratamiento en agua caliente 2 gr. de aserrín de eucalipto con corteza y sin corteza Tamiz de malla fina Varilla de vidrio Vaso de precipitacion de 400 ml Agua destilada 300 ml. Papel filtro cualitativo Balanza de precisión Equipo de baño maria Desecador de vidrio Para pre-tratamiento en alcohol benceno
-
2 gr. de aserrín de Eucalyptus globulus con corteza sin corteza Tamiz de malla fina Varilla de vidrio Matraz Erlenmeyer Alcohol benceno 100 ml. Papel filtro cualitativo Balanza de precisión Desecador de vidrio
FASE II d. Mezcla de cemento-madera Para cada determinación del índice de inhibición se mezclarán en vasos térmicos, 200 gr. de cemento con 15 gr. de aserrín de madera saturada (para cada tipo de pre-tratamiento) y adición de agua equivalente a una relación cemento/agua = 0.4. Estos parámetros fueron seleccionados con base en experiencias y recomendaciones de otros autores (Semple et al., 35
1999; Ling et al., 2000) para este tipo de determinación. Una vez hecha la mezcla cemento-aserrín-agua y uniformemente homogeneizada, se colocará en un sistema térmico, se cerrará perfectamente y se procederá a monitorear la temperatura y tiempo de hidratación de cada mezcla durante todo el experimento.
e. Calculo del índice de inhibición (%) Se recolectaran los datos de la mezcla cemento-aserrín-agua. Y se calculara de acuerdo a la ecuación propuesta por Hofstrand et al. (1984), a continuación se indica.
[(
t −t ' máx I = máx t ' máx
I
)(
T ' máx−T máx T máx
)( )]
S ' −S 100 S
Donde: = Índice de inhibición (%)
t máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera. t’ máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación del cemento T’ máx = Temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera T máx = Temperatura máxima de hidratación del cemento S = pendiente de la curva de tiempo vs. temperatura de hidratación de la mezcla cemento-madera. S’ = Pendiente de la curva de tiempo vs. Temperatura de hidratación del cemento f. Determinacion del índice de compatibilidad Realizado estas ecuaciones para cada mezcla, se clasificara cada tratamiento de acuerdo a Okino et al. (2003): INDICE DE INHIBICION (%)
I
< 10
CLASIFICACION Inhibicion baja
I
= 10 – 50
Inhibición moderada
I
= 50 – 100
Inhibición alta
I
> 100
Inhibicion extrema
36
Evaluación de índice de compatibilidad Los valores del índice de inhibición de los pre-tratamientos que más se acerquen al valor de 0 (cero) tendrán más compatibilidad entre cementomadera. Caso contrario si los valores de inhibición de los pre-tratamientos que más se alejen al valor de 0 (cero) tendrán menor compatibilidad entre cementomadera.
Fase III a) Procesamiento de información Los siguientes datos, serán digitalizados en el programa de Microsoft Excel: t máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera. t’ máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación del cemento T’ máx = Temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera T máx = Temperatura máxima de hidratación del cemento Al realizar una regresión numérica se obtendrá los siguientes datos, también calculados en este programa. S = pendiente de la curva de tiempo vs. temperatura de hidratación de la mezcla cemento-madera. S’ = Pendiente de la curva de tiempo vs. Temperatura de hidratación del cemento Los datos serán procesados individualmente, no existirá una interaccion entre estas, solo se constratara resultados. A: Agua caliente B: Alcohol benceno b) Elaboración del informe final El procesamiento de datos del índice de inhibición de los pre-tratamientos de agua caliente y alcohol benceno, serán contrastados estadísticamente en el programa SPSS. Luego se procederá a realizar las discusiones con los autores citados en los antecedentes realizados en distintos países, para su mayor validez científica.
VIII.
CRONOGRAMA
37
ACTIVIDADES
AÑO 2014 E
F
M
A
M
J
J
A
S
Elaboración y aprobación del plan de tesis Obtención de materiales de campo Proceso de secado del aserrín Determinación del contenido de humedad Realizacion de los pre-tratamientos inicial Evaluación y monitoreo de tiempo y temperatura Calculo del índice de inhibición Tabulación de datos obtenidos Obtención de resultados Redacción del informe final
IX.
PRESUPUESTO
PARTIDAS
ACTIVIDAD
1 BIENES 1.01 Materiales de Escritorio
UND
CANTIDAD
COSTO NUEVOS SOLES (s/.) UNITARIO PARCIAL TOTAL 3572
38
01.01.01 01.01.02 01.01.03 01.01.04 01.01.05 01.01.06 01.01.07 01.01.08 01.01.09 01.01.10 01.01.11 01.01.12 01.01.13 01.01.14 01.01.15 1.02 01.02.01 01.02.02 01.02.03 01.02.04 01.02.05 01.02.06 01.02.07 01.02.08 01.02.09 01.02.10 01.02.11 01.02.12 01.02.13 01.02.14 01.02.15 02.01.01 02.01.02
X. 1.-
Libreta de campo Lapicero Lapicero de tinta indeleble Lápiz Hojas Bond A4 Tipeos e impresiones Laptop Impresora Libreta de campo Borrador Corrector Memoria USB Tabla porta papeles Calculadora Etiquetas Materiales y Equipos Aserrin Teknopor de 25.4 mm. Cemento cable termopar agua destilada papel filtro campana de extraccion matraces desecador de vidrio Tamiz de malla fina Varilla de vidrio balanza de precision termometro electronico digital material aislante equipo de baño Maria 2 SERVICIOS Personal de apoyo Pasajes COSTO PARCIAL IMPREVISTOS 10% COSTO TOTAL
U U U U MILLAR JUEGO Unid. Unid. Unid. Doc. Unid. Unid. Unid. Unid. Ciento
1 3 2 3 1 10 1 1 15 1 5 1 5 1 1
5 2 4 1 24 30 2700 300 2 6 5 40 7 80 10
5 6 8 3 24 300 2700 300 30 6 25 40 35 80 10
Kg. U Kg. U. Litros U U U U U U U
50 30 50 10 10 40 1 10 10 10 10 1
2 3 1.8 3 3 1 300 25 5 3 3 300
100 90 90 30 30 40 300 250 50 30 30 300
U
1
1000
1000
U U
30 2
10 500
300 1000
Jornal Unidad
5 10
25 6
125 60
3640
185
7397 739.7 8136.7
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MATRIZ DE CONSISTENCIA TITULO: “COMPATIBILIDAD
DEL ASERRIN DE Eucalyptus globulus Labill. CON PRE-TRATAMIENTOS y CEMENTO PORTLAND
PARA LA MANUFACTURA DE TABLEROS CEMENTO-MADERA, HUANCAYO – JUNIN” PROBLEMA
OBJETIVO
HIPOTESIS
PROBLEMA GENERAL: ¿Cuál será la compatibilidad del aserrin de Eucalyptus globulus Labill con pretratamientos y cemento Portland para la manufactura de tableros cemento-madera? PROBLEMAS ESPECIFICOS: ¿Cómo influye el pretratamiento de agua caliente del aserrín en el índice de inhibición de las mezclas cementomadera? ¿Cómo influye el pretratamiento de alcohol benceno del aserrín en el índice de inhibición de las mezclas cementomadera? ¿Cómo influye el pretratamiento de agua caliente del aserrín en la mezcla con el cemento portland? ¿Cómo influye el pretratamiento de alcohol benceno del aserrín en la mezcla con el cemento portland?
OBJETIVO GENERAL: Los pre-tratamientos del aserrin de Eucalyptus globulus Labill. influyen en la compatibilidad de la mezcla entre el aserrín y el cemento portland para manufactura de tableros cemento-madera. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la influencia del pretratamiento de agua caliente del aserrín en el índice de inhibición de las mezclas cemento-madera. Determinar la influencia del pretratamiento de alcohol benceno del aserrín en el índice de inhibición de las mezclas cementomadera. Determinar y analizar la influencia del pretratamiento de agua caliente del aserrín en la mezcla con el cemento portland. Determinar y analizar la influencia del pretratamiento de alcohol benceno del aserrín en la mezcla con el cemento portland.
HIPÓTESIS GENERAL: Determinar la compatibilidad del aserrín de Eucalyptus globulus Labill con pretratamientos en la mezcla con cemento portland para la manufactura de tableros cemento-madera. HIPÓTESIS ESPECIFICOS: • El pre-tratamiento de agua caliente del aserrín influye en el índice de inhibición de las mezclas cementomadera. • El pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín influye en el índice de inhibición de las mezclas cementomadera. • El pre-tratamiento de agua caliente del aserrín influye en la mezcla con el cemento portland. • El pre-tratamiento de alcohol benceno del aserrín influye en la mezcla con el cemento portland.
VARIABLES Variables independientes. 1.- Aserrin con corteza 2.- Aserrin sin corteza 3.- Cemento 4.- agua Variables dependientes. 1.- Índice de inhibición 2.- Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación de la mezcla cementomadera. 3.- Tiempo máximo para alcanzar la máxima temperatura de hidratación del cemento. 4.Temperatura máxima de hidratación de la mezcla cementomadera. Temperatura máxima de hidratación del cemento.
INDICADORE S 1.- Contenido de humedad 2.- Indice de inhibicion 3.-Indice de compatibilidad
U. % % %
METODOLOGIA El diseño que se empleará para el proyecto de investigación, será de carácter experimental, porque se manipulara las variables y se evaluará la causa (pretratamiento) y efecto (compatibilidad aserríncemento); transversal, porque la recolección de datos se dará en un solo ámbito; aplicativo, porque se va solucionar problemas en cuanto a la compatibilidad y tiempo de fraguado cemento-aserrín . TIPO DE INVESTIGACIÓN El tipo de investigación es cuantitativa aplicada porqué se encuentra situada en la teoría y práctica del Índice de inhibición. Población Se tomará como población aserrín de Eucalyptus globulus (con corteza y sin corteza), estos residuos será proveniente de los Aserraderos del Valle del Mantaro. Muestra Se tomará como muestra de la población, 50 kg de aserrín de Eucalyptus globulus: 25 kg de aserrín con corteza y 25 kg aserrín sin corteza. Del Aserradero Maderas Foresta E.I.R.L.
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FORMATO PARA CALCULAR INDICE DE INHIBICION
FICHA DE APUNTES PARA CALCULAR INDICE DE INHIBICION TRATAMIENTO : N° REPETICION: FECHA: HORA. LUGAR: VARIAB Valor Tiempo Tiempo OBSERVACIONES LES es min horas : t máx t’ máx T’ máx T máx Leyenda : t máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera. t’ máx = Tiempo máximo en alcanzar la temperatura máxima de hidratación del cemento T’ máx = Temperatura máxima de hidratación de la mezcla cemento-madera T máx = Temperatura máxima de hidratación del cemento
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