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ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE UN MATERIAL COMPUESTO CON
POLIETILENO DE TEREFTALATO PARA LA FABRICACIÓN DE BLOQUES
Núñez, Palacios, Taranto, Armijos.
ISSN 2477-9105
Número 29 Vol.1 (2023)
DOI: https://doi.org/10.47187/perf.v1i29.206
Instuto Superior Tecnológico Tsachila, Mecánica Industrial, Santo Domingo, Ecuador.
La fabricación de bloques con Polieleno de Terealato reciclado para la construcción de mampostería
no portante, pretende determinar las caracteríscas sicas y mecánicas del plásco para incluirlos en
la mezcla con materiales tradicionales como son el cemento, agua y arena. Se elaboró bloques con
dimensiones comerciales en la provincia de Santo Domingo de 40 x 20 x 10 cm con adición de plásco
Polieleno de Terealato al 20, 40, 60 y 80 por ciento en sustución del material pétreo grueso. Se
realizaron ensayos de compresión y exión para determinar las propiedades mecánicas de las probetas
y compararlas con las caracteríscas especicadas en la Norma Ecuatoriana de la Construcción y la
norma NTE INEN 3066 que determinan los requisitos y métodos de ensayo para bloques de hormigón,
también se determinó la inamabilidad con la muestra al 40 por ciento de plásco reciclado basado
en la norma BS EN ISO 11925-2:2010 y por úlmo, se encontró la conducvidad térmica del material
compuesto, fundamentado en el estándar ISO 8302.
Palabras Clave: caracterización, bloques, propiedades sicas, propiedades mecánicas.
Blocks manufacture with recycled Polyethylene Terephthalate, for the construcon of non-bearing
masonry, aims to determine the physical and mechanical characteriscs of the plasc to include them
in the mixture with tradional materials such as cement, water and sand. Blocks based on commercial
specicaons of 40 x 20 x 6 cm with the addion of Polyethylene Terephthalate plasc at 20, 40, 60
and 80% to replace the thick stone material are made in the province of Santo Domingo. Compression
and bending tests are carried out to determine the mechanical properes of the specimens and
compare them with the characteriscs specied in the Ecuadorian Construcon Standard and the NTE
INEN 3066 standard that determine the requirements and test methods for concrete blocks. It is also
determined the ammability with the sample at 40 percent recycled plasc based on the BS EN ISO
11925-2: 2010 standard. Finally, the thermal conducvity of the composite material based on the ISO
8302 standard is determined.
Keywords: characterizaon, blocks, physical properes, mechanical properes.
*luisnunez@tsachila.edu.ec
ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE UN MATERIAL
COMPUESTO CON POLIETILENO DE TEREFTALATO PARA LA
FABRICACIÓN DE BLOQUES
RESUMEN
ABSTRACT
Development and characterizaon of a polyethylene terephthalate composite
material for blocks manufacture
Paúl Núñez Naranjo*
Franco Palacios Pérez
Edwin Taranto González
Sanago Armijos Mena
iD
iD
iD
iD
http://ceaa.espoch.edu.ec:8080/revista.perfiles/
ISSN 2477-9105
Número 29 Vol.1 (2023)
DOI: https://doi.org/10.47187/perf.v1i29.206
Fecha de recepción: 22-04-2022 Fecha de aceptación: 02-08-2022 Fecha de publicación: 04-04-2023
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I. INTRODUCCIÓN
Según lo nominado por Infante et al. 2019
(1), en el sector de construcción uno de los
materiales más utilizados es el hormigón,
debido a sus excelentes características físicas,
como durabilidad, resistencia a la compresión
y trabajabilidad del material en estado fresco.
No obstante, su uso también acarrea unos
grandes costes medioambientales, por la
enorme cantidad de energía consumida y CO2
liberado durante su fabricación. El alto índice
de explotación de los recursos naturales por la
población ha llevado a un impacto perjudicial
al medio ambiente y a toda la biodiversidad.
La explotación de los recursos naturales es
utilizada en la fabricación de materiales por
el sector de la construcción de viviendas. Con
el ímpetu de dar un aporte a la solución de
este problema se ha escogido esta temática a
investigar acerca del uso del plástico reciclado
(2) en la construcción de bloques de Polietileno
de Tereftalato (PET). Teniendo en cuenta que en
el país los bloques de concreto son el principal
elemento en la construcción de paredes y
viviendas.
En el estudio llevado a cabo por Da Silva, et al.
2021 (3), recomiendan que el suelo utilizado
para la fabricación de mampostería debe ser
el adecuado de acuerdo con su granulometría
y la distribución de las partículas, razón por
la cual se debe tomar en consideración el
diámetro del plástico (4) para no interferir en
los resultados. Por otro lado, Spósito et al.
2020 (5), establecen los agregados que deben
incorporarse a la mezcla para la producción de
hormigón de alta resistencia utilizando en este
estudio muestras con cemento, agregado fino,
grueso, agua y Cemento Portland (Tipo I).
La producción mundial de plástico está
creciendo rápidamente y para 2030 el mundo
puede producir alrededor de 619 millones de
toneladas de plástico por año. El aporte que se
pretende brindar durante la investigación es de
gran valor, mediante la utilización del plástico
PET (6) reciclado como material compuesto e
indispensable en la fabricación de bloques de
construcción.
Según Salazar et al. 2013 (7) los bloques de
concreto fabricados con PET en su composición
sirven para brindar un confort térmico tanto
en épocas frías y calientes, esto debido a la
característica del plástico para actuar como un
aislante, también se encontró que utilizaron
bloques de concreto con resistencia a la
compresión de 6.6 MPa para edificar muros
portantes en una vivienda.
El Instituto Nacional de Estadísticas y Censos en
Santo Domingo de los Tsa’chilas indica que el
promedio de residuos recolectados al día es de
346 toneladas, cabe indicar que en la localidad
los residuos plásticos no son reutilizados. Sin
embargo, la utilización del plástico PET reciclado
por su fácil manipulación y la estructura de la
modelación con elevadas temperaturas, se fija
como una opción precisa en la construcción
de los bloques PET como materia prima y a su
vez incrementarían los porcentajes de reciclaje
ayudando a la reducción del impacto ambiental
(8).
II. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Ensayo de Granulometría
Para al ensayo de granulometría se tomó en
consideración la norma NTE INEN 696:11 que
establece el método de ensayo para la distribución
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granulométrica para las parculas de áridos nos y gruesos por tamizaje como se indica en la tabla 1.
Tabla 1. Tamizaje y propiedades de los áridos
Figura 1. Probetas para ensayos de compresión y exión
Se realizaron los bloques parendo del análisis
granulométrico de los agregados gruesos
del material pétreo (9), mediante el método
cuantavo se procede a añadir el agua, cemento
y como sustuto de la piedra pómez el plásco
PET triturado. Para determinar las propiedades
sicas y mecánicas de los bloques se fabricaron los
bloques agregando a la mezcla el 20, 40, 60 y 80
por ciento de plásco como se muestra en la gura
1, comparándolo con los bloques tradicionales por
medio de ensayos de compresión, exión y análisis
térmicos.
Se tomó como referente la Normava Ecuatoriana
de Construcción para comparar los datos y
estándares para la fabricación de bloques, los
ensayos se realizaron en laboratorios acreditados
con la nalidad de obtener datos dedignos y
evitar errores en la interpretación de estos.
2.2 Ensayo de Compresión
Para realizar el ensayo de resistencia a la
compresión se ulizó la norma ASTM C-140/
NTE INEN 3066 (10), en la que se establecen los
requisitos mínimos y los métodos de ensayo para
bloques fabricados con cemento, agua y áridos los
cuales pueden tener o no adivos.
Para este ensayo lo que recomienda la norma,
es tomar tres muestras de cada uno de los
porcentajes de sustución del PET, por lo que se
toman muestras sin imperfecciones (11) con 28
días de curado, ulizando una máquina universal
se procede a realizar las pruebas con los bloques
tradicionales y las probetas al 20%, 40%, 60% y
80%.
2.3 Ensayo de Flexión
Para realizar el ensayo de resistencia a la exión
se basó en la norma ASTM C-78/ NTE INEN
2554 (12), en la que se establecen los requisitos
mínimos y los métodos de ensayo para determinar
la resistencia a la exión del hormigón.
Para este ensayo lo que recomienda la norma
es tomar tres muestras de cada uno de los
porcentajes de sustución del PET, por lo que
se toman muestras sin imperfecciones con 28
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Tabla 2. Resultado del ensayo de resistencia a la compresión-Laboratorio de ingenieria Civil-UTA
Figura. 2. Ensayo de exión
2.4 Ensayo de Inamabilidad
El ensayo de inamabilidad se lo realizó
exponiendo las probetas a llama directa durante
30 segundos mediante el método BS EN ISO
11925-2:2010 (15), ulizando un mechero, porta
muestra y ducto de extracción de aire. Para las
mediciones se ulizaron un pie de rey (IM-111);
Cronómetro (EM-226); Termo higrómetro (EM-
079) con condiciones de Temperatura (máx./
mín.): 22.6 y 21.8 °C y de Humedad (máx./mín.):
3.1 Resistencia a la compresión
El número de muestras ulizadas fueron 15
probetas, de las cuales para el análisis de la
resistencia a la compresión se efecturaron las
dosicaciones (19) de 20%, 40%, 60%, 80% de
PET como sustuto del árido grueso y con el
bloque tradicional sin niguna dosicación de PET,
cumpliendo con la nomava NTE-INEN 3066. En la
tabla 2 se detallan los esfuerzos promedios para
cada una de las probetas.
días de curado (13,14), ulizando una máquina
universal se procede a realizar las pruebas con
20%, 40%, 60% y 80%. Para determinar el módulo
de rotura se deben señalar los tercios del bloque
para idencar en cual tercio se fractura la
probeta como se indica en la gura 2.
III. RESULTADOS
53.6 y 51.7 %.2.3
2.5 Ensayo de Conducvidad Térmica
En el caso de la conducvidad térmica se la
realizó con una muestra de 150X150x50 mm
con 40% de mezcla, fundamentado en la norma
ISO 8302 (16) con un rango de temperatura de
10 a 40 grados cengrados, usando un medidor
de conducvidad térmica (17,18) entre placas
calientes con un diferencial de placas de 15 °C.
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Los esfuerzos promedios con cada dosicación se determinaron en la gura 3.
También se realizó una comparación del esfuerzo promedio y la relación de éste respecto al peso de las
probetas como se detalla en la tabla 3.
La normava NTE INEN 3066, detalla un estándar
mínimo de resistencia a la compresión que
deben cumplir los bloques po A, B y C para uso
y comercialización (20), enunciados en la tabla 4.
Los bloques elaborados para la invesgación son
del po C.
Los resultados obtenidos de resistencia a la
compresión por parte de las conguraciones son
Figura 3. Resistencia a la compresión con diferentes dosicaciones de PET-Laboratorio de Ingenieria Civil-UTA
Tabla 3. Comparación ensayo de compresión vs. Peso
Tabla 4. Resistencia mínima a la compresión
Tabla 5. Resultado del ensayo de resistencia a la exión-Laboratorio de Ingenieria Civil-UTA
3.2 Resistencia a la exión
Se determinó el grado de duclidad de los bloques
en cada una de las probetas con las dosicaciones
determinadas de PET con 20%,40%,60%, 80% y
el bloque tradicional sin ninguna dosicación de
PET como se muestra en la tabla 5.
las siguientes: 1.92 MPa (bloque hueco normal),
2.53 MPa (bloque hueco con 20% de PET), 2.77
MPa(bloque hueco con 40% de PET), 2.18 MPa
(bloque hueco con 60% de PET), 1.39 MPa (bloque
hueco con 80% de PET).
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Los resultados promedios del módulo de rotura de cada una de las probetas se compararon en la gura 4.
Se realizó una comparación del módulo de rotura y la inuencia que ene el peso de las probetas,
como se detalla en la tabla 6.
Figura 5. Análisis resultados compresión y exión
Figura 4. Resistencia a la exión con diferentes dosicaciones de PET-Laboratorio de Ingenieria Civil-UTA
Tabla 6. Comparación ensayo de exión vs. Peso
3.3 Comparava entre ensayo de
resistencia a la compresión y exión
Esta gráca permió analizar el comportamiento
de cada conguración de composite frente a
las cargas de compresión y exión a las cuales
fueron somedas durante los ensayos. La
evaluación de la gura 5 permió determinar que
la conguración de composite más resistente a
exión y compresión es la del bloque hueco con
40% PET.
Ordenando de forma descendente según
la resistencia a exión y compresión, las
conguraciones de composite fueron las siguientes:
bloque hueco con 40% PET, bloque hueco con 20%
PET, bloque hueco con 60% PET, bloque hueco
tradicional, bloque hueco con 80% PET.
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3.4 Conducvidad Térmica
La prueba se realizó en el laboratorio de ensayos
térmicos y eciencia energéca de la ESPOL, la
muestra compuesta ulizada fue de PET con 40%,
En la comparación del bloque PET con la
Normava Ecuatoriana de la Construcción NEC
Se pudo vericar que la conducvidad térmica
(21) del composite con 40% PET es inferior a todos
los otros materiales tradicionales de construcción
con los que se comparó, como se muestra en la
tabla 8.
Tabla 7. Ensayo de Conducvidad Termica-LABET- ESPOL
de acuerdo a la tabla 7, el resultado obtenido
fué de 0.253 W/m-k, el ensayo cumple con la
normava NEC.
Tabla 8. Conducvidad térmica de materiales de construcción NEC-
HS-EE
Tabla 9. Ensayo de Inamabilidad-Laboratorio de evaluación de materiales ESPOL
3.5 Inamabilidad
El ensayo de inamabilidad se realizó en el
laboratorio de materiales de la ESPOL, se tomaron
cuatro muestras con dosicaciones del 40% de
PET y con un empo de quemado de 30 segundos
por cada muestra, los resultados obtenidos se
muestran en la tabla 9, con un empo promedio
de quemado de 23.62 segundos.
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En los hallazgos reportados por los ensayos de
resistencia a la compresión, se pudo determinar
que la conguración que más resisó es la que
posee 40% de PET como sustuto del material
pétreo grueso, al ser comparados con la norma
INEN 3066 (10) se lo selecciona para realizar
los ensayos de exión, conducvidad térmica e
inamabilidad ya que encajan como bloques del
po C debido a su resistencia. Además, se logró
establecer que, si agregamos más de 40% de PET
al material compuesto, este empieza a reducir su
resistencia (22), llegando al punto de ser inferior
al bloque tradicional como se detalla en la tabla 2.
Se consiguió vericar que el bloque hueco con
80% de PET, no cumple con la resistencia mínima
especicada en la norma INEN 3066, esto debido
a que está sobre saturada de PET, pero el resto de
las conguraciones cumplen con los requisitos de
resistencia a la compresión, esto es favorable ya
que indica que los bloques pueden ser ulizados y
soportar las cargas necesarias para comercializarse.
Analizando los resultados de resistencia a la exión, se
pudo vericar que la conguración que más resisó
es la que posee 40% de PET en su composición,
racando que esta composición, es la seleccionada
para realizar los demás ensayos. La normava INEN
2554 (12) establece que la probeta con mayor
módulo de rotura es la que mejor comportamiento
ene para trabajar con cargas a exión, por ende,
ene mayor exibilidad. Si agregamos más de 40%
de PET al material compuesto, empieza a reducir su
resistencia, llegando al punto de ser inferior al bloque
tradicional, es decir el material pierde caracteríscas
mecánicas si lo sobresaturamos de PET.
Al tener el composite al 40% mejor comportamiento
a compresión y exión se realizó el ensayo de
inamabilidad, determinando que no exisó
caída de gotas o parculas en llama, mostrando
IV. DISCUSIÓN
V. CONCLUSIONES
que es ópmo para ulizarse en la industria de la
construcción por su resistencia al fuego directo.
Por úlmo, en el ensayo de conducvidad térmica
se determinó que, debido a su bajo coeciente
para conducir el calor, los bloques con PET al 40%
pueden ser fabricados y usados en construcciones
de zonas climácas húmedas y muy calurosas (23),
permiendo obtener confort térmico al interior
de las viviendas. Debido a sus propiedades
térmicas puede ulizarse para construcciones
industriales donde se requiera materiales con baja
conducvidad térmica (24,25), ya que el material
impide el ujo de calor, evitando las pérdidas de
este.
1. Las muestras que fueron somedas al ensayo
de compresión y que soportaron mayor
carga con un promedio de 2.77 MPa son
los bloques huecos de 40% de PET como
sustuto del árido grueso, razón por la cual
se seleccionan para realizar los ensayos de
inamabilidad y de conducvidad térmica.
2. Se pudo idencar que las probetas al 40% de
PET y con una edad de 28 días de curado son
las más resistentes al ensayo de exión con
un módulo de rotura de 0,47 MPa, por lo
que se eligen como idóneas para realizar los
demás ensayos.
3. En la realización del ensayo de inamabilidad,
se someó 4 probetas al método BS EN ISO
11925-2:2010 ubicando éstas a 45° respecto
a la llama directa, teniendo una marca
referencial de 40 mm y un promedio de
ignición de las muestras de 23,62 s.
4. No se observó la presencia de caída de gotas o
parculas de llamas, así como tampoco hubo
un recorrido por encima de su punto de
aplicación inicial de 150 mm como referencia.
5. El ensayo térmico permió determinar las
propiedades sicas de los bloques como el
peso con un valor de 1988.70 g, densidad
igual a 1758 kg/m3 para la composición con
Polieleno de Terealato reciclado al 40%.
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6. Se estableció la conducvidad térmica de los
bloques con un valor de 0.253 W/m-K , por
lo que este material es idóneo para ser usado
en climas húmedos y muy calurosos debido a
su baja conducvidad térmica.
El agradecimiento de este proyecto de
invesgación va dirigido al Instuto Superior
Tecnológico Tsa’chila, a los docentes de la carrera
de Mecánica Industrial que aportaron con su
No existen intereses parculares por parte de los
autores o de la endad cienca que pudiesen
afectar directa o indirectamente a los resultados.
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VI. AGRADECIMIENTOS VII. CONFLICTO DE INTERESES
VIII. REFERENCIAS
valiosa experiencia y a los alumnos que con
sus trabajos de Integración Curricular hicieron
posible la realización de este. Demostrando que
si se trabaja en equipo se puede realizar cualquier
proyecto que nos propongamos.
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9. Tuero R, López A. Evaluación comparava de las propiedades sico-mecánicas de bloques de concreto
no estructurales con la sustución de agregados pétreos por agregados pet en porcentajes de
5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% curados por inmersión y comparados con un bloque de concreto
patrón [Ingeniero Civil]. Universidad Andina del Cuzco - Facultad de Ingeniería y Arquitectura
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