TESIS DOCTORAL BTC
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE TAMAULIPAS FACULTAD DE ARQUITECTURA DISEÑO Y URBANISMO DIVISION DE ESTUDIOS DE POSGRADO TESIS P
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- Jose Francisco Villarreal Canales
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE TAMAULIPAS FACULTAD DE ARQUITECTURA DISEÑO Y URBANISMO DIVISION DE ESTUDIOS DE POSGRADO
TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE DOCTOR
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal (Opuntia rastrera y ficus-indica) y sábila (Aloe vera barbadensis) agregadas al agua de mezclado LINEA DE INVESTIGACION
TECNOLOGIA Y VIVIENDA INVESTIGADOR RESPONSABLE ASPIRANTE AL GRADO DE DOCTOR
ARQ. YOLANDA GPE. ARANDA JIMENEZ MAC. TUTOR PRINCIPAL
DR. ARQ. RUBEN SALVADOR ROUX GUTIERREZ COOTUTORES
DR. JOSE ADAN ESPUNA MUJICA DR. AGUSTIN HERNANDEZ HERNANDEZ Tampico, Tam. Septiembre 2009
ÍNDICE GENERAL Índice general
I
Índice de tablas
VII
Índice de gráficas
VIII
Índice de figuras
VIII
Índice de fotografías
IX
Dedicatoria
X
Capítulo 1: Planteamiento del problema 1.1 Introducción
1
1.2 Descripción del problema
2
1.3 Justificación
9
1.4 Antecedentes históricos
11
1.5 Alcances
16
1.6 Objetivos
17
1.6.1. Objetivo General
17
1.6.2. Objetivos específicos
18
1.7 Hipótesis de trabajo
19
1.8 Unidades de análisis
20
1.9 Tipo de estudio
23
Glosario de abreviaturas
24
Capítulo 2: Marco Teórico
I
2.1 La problemática de la vivienda en México
25
2.1.1 Conceptos de vivienda y demografía.
26
2.1.2 Concepto de déficit habitacional.
30
2.1.3 Políticas y Programas de vivienda en México
31
2.1.3.1 Organismos Nacionales y estatales de vivienda. 2.1.4 El sistema de producción habitacional y las
35 37
formas de producir vivienda 2.1.5 Producción social de vivienda y autoconstrucción
39
2.2. Antecedentes Históricos de la Arquitectura de Tierra
44
2.2.1 Características generales de los BTC
47
2.2.1.1 Características térmicas del material 2.2.2 Selección del suelo
48 49
2.2.2.1 Pruebas de Campo
53
2.2.2.2 Pruebas de Laboratorio
54
2.2.3 Fabricación y Sistema constructivo
55
2.2.3.1 Pasos para la fabricación de BTC
56
2.2.3.2 Procedimientos constructivos utilizando BTC
60
2.2.4 Estudios y pruebas realizados con BTC 2.3. Estabilizantes utilizados en la elaboración de BTC
62 63
2.3.1 Definición de estabilizante
63
2.3.2 Tipos de estabilizantes
64
II
2.3.2.1 Estabilizadores minerales
64
2.3.2.2 Estabilizadores vegetales
65
2.3.2.3 Aditivos
65
2.4. Características del nopal forrajero y tunero (opuntia rastrera y opuntia ficus-indica) 2.4.1 Taxonomía del nopal forrajero y tunero
66 67
2.4.1.1 Superficie de nopal forrajero y tunero
68
2.4.1.2 Volumen de producción por estado
69
2.4.1.3 Diferencias y aporte nutrimentales del nopal
71
verdura y forrajero. 2.4.2 Características del mucílago de nopal
73
2.4.2.1 Usos ancestrales e investigaciones actuales 74 del mucílago en construcción 2.5. Características de la sábila.
77
2.5.1 Taxonomía de la sábila
77
2.5.2 Volumen de producción por estado
78
2.5.3 Usos del acíbar de la sábila y similitudes con el
80
mucílago de nopal
2.6.
2.5.4 Composición química del acíbar o jugo de sábila
81
Normatividad existente aplicable a la construcción de
82
vivienda de Tierra 2.6.1 Normatividad Colombiana
83
2.6.2 Normatividad Peruana
87
2.6.3 Normatividad Brasileña
87
III
2.6.4 Normatividad Mexicana para Tabiques Rojos
89
Recocidos 2.7 El experimento de campo.
92
Glosario de abreviaturas
94
Capítulo 3: Metodología 3.1 Universo
97
3.2. Muestra
97
3.3. Tipo de Estudio
97
3.3.1 Entrevistas con expertos
98
3.3.2 Tabla de operacionalización de variables
99
3.4 Parte Experimental
108
3.4.1 Análisis de suelo
108
3.4.2 Preparación de muestras
110
3.4.2.1 Pruebas físicas
114
3.4.2.1.1 Compresión seca y húmeda
114
3.4.2.1.2 Abrasión o Durabilidad
115
3.4.2.1.3 Porosidad
116
3.4.2.1.4 Densidad
116
3.4.2.1.5 Porcentaje de absorción de agua
117
3.4.2.1.6 Resistencia a la compresión diagonal
118
3.4.2.1.7 Experimento de campo.
119
IV
3.4.2.2 Pruebas químicas 3.4.2.2.1 Resistencia a los álcalis
121
3.4.2.2.2 Determinación de salinidad y acidez
121
3.4.2.2.3 Sales en diferentes concentraciones
122
de mucílago 3.5. Instrumentos de Recolección de datos.
122
3.6. Técnica de Recolección de datos.
123
3.7. Análisis Estadístico.
124
3.7.1 Análisis de Varianza
124
3.7.2 t de Student
125
Capítulo 4: Análisis de Resultados. 4.1 Descripción del proceso de análisis de resultados.
129
4.2 Reportes de pruebas de BTC de 1 al 4% de mucílago.
131
4.3 Condensado de pruebas de BTC de 1 al 4% de mucílago.
147
4.4 Reportes de pruebas de BTC del 10 al 50% de mucílago.
155
4.5 Condensado de pruebas de BTC de 10% al 50% de mucílago.
170
4.6 Reportes de pruebas de BTC de 1 al 4% y 28% de acíbar de
181
sábila. 4.7 Condensado de pruebas de BTC de 1 al 4% y28% de acíbar de 195 Sábila. 4.8 Análisis Estadístico. 4.8.1 Análisis de Varianza y t de Student BTC de 1 al 4% de
205
mucílago
V
4.8.2 Análisis de Varianza y t de Student BTC de 10 al 50%
219
de mucílago 4.8.3 Análisis de Varianza y t de Student BTC de 1 al 4% de
240
acíbar de sábila 4.9 Interpretación del análisis estadístico de los resultados
259
obtenidos. 4.10 Análisis de resultados de experimento de campo.
263
Capítulo 5: Conclusiones y Recomendaciones 5.1 Conclusiones de las pruebas físicas de laboratorio
386
5.2 Conclusiones de las pruebas químicas
388
5.3 Recomendaciones y Futuras Líneas de Investigación
389
Referencias Bibliográficas
391
Anexos
397
VI
ÍNDICE DE TABLAS, GRAFICAS, FIGURAS Y FOTOGRAFIAS INDICE DE TABLAS 2.0 Tabla de antecedentes de políticas nacionales y estatales de
33
vivienda Tabla 2.1: Composición del inventario habitacional en México, 2003.
42
Tabla 2.2: Características de BTC.
49
Tabla 2.3: Propiedades térmicas de los adobes.
50
Tabla 2.4: Propiedades térmicas de los Bloques Prensados.
50
Tabla 2.5: Ubicación de los Bancos de material en Tamaulipas.
52
Tabla 2.6: Taxonomía del Nopal.
69
Tabla 2.7: Superficie cultivada y volúmenes de producción por estado.
71
Tabla 2.8: Volúmenes de producción del nopal forrajero año 1999.
71
Tabla 2.9: Aporte nutrimental del nopal verdura.
72
Tabla 2.10: Componentes principales de diversas especies de nopal.
73
Tabla 2.11: Componentes principales de diversas especies de nopal.
73
Tabla 2.12: Taxonomía y características de la sábila.
78
Tabla 2.13: Porcentaje de participación de cultivo de sábila por País 79 hasta el 2005. Tabla 2.14: Porcentaje de participación de producción de sábila por 80 estado hasta el 2005. Tabla 2.15: Superficie establecida por ha y municipio en Tamaulipas 81 hasta el 2001. Tabla 2.16: Tolerancia de dimensiones de despostilles en punta y en
86
arista.
VII
Tabla 2.17: Clases de resistencia a la compresión seca.
86
Tabla 2.18: Clases de resistencia a la compresión seca.
86
Tabla 2.19: Clases de resistencia a la abrasión.
87
Tabla 2.20: Dimensiones para bloques macizos de suelo cemento. 87 Norma Brasileña NBR 12023 Tabla 2.21: Dimensiones para bloques macizos de suelo cemento. 88 Norma Brasileña NBR 12023 Tabla 2.22: Clasificación de piezas de acuerdo a los materiales 91 empleados en su fabricación. Norma Mexicana para bloques, tabiques o Tabla 2.23: Espesores de paredes exteriores para bloques de concreto 91 lisos. Norma Mexicana para bloques de concreto liso.
NMX-C-404-
ONNCCE-2005. Tabla 2.24: Resistencia mínima a la compresión sobre área bruta para 91 bloques de concreto lisos. Norma Mexicana para bloques de concreto liso. NMX-C-404-ONNCCE-2005. Tabla 2.25: Valores aceptables de absorción de agua y absorción inicial 92 para bloques de concreto lisos, ladrillos y tabicones. Norma Mexicana para bloques de concreto liso. NMX-C-404-ONNCCE-2005.
ÍNDICE DE GRÁFICAS. Gráfica 2.1: Necesidades de vivienda 2001– 2010 en México.
29
Gráfica 2.2: Superficie establecida para cultivo de sábila: comparativo 80 nacional y Tamaulipas ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1 – Distribución Mundial de Arquitectura de Adobe
12
VIII
Figura 2.1: Localización de bancos: Medrano (70), Champayán (72), La
53
Purísima (73) y Santo Domingo (58) Fig. 2.2 Esquema para la determinación de humedad en tabiques.
90
Fig. 3.1 Octágonos del experimento de campo.
119
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS. Foto 1.1:Mezquita Djené en Africa.
15
Foto 1.2.: Conjunto habitacional a base de BTC 1990 en Zacatecas.
15
Foto 1.3: Conjuntos habitacionales en Uruguay ,2000
16
Foto 2.1: Paquimé, Chihuahua.
46
Foto 2.2: Pueblo de Taos en Nuevo México.
47
Foto 2.3: Imagen Cartilla BTC CRIATIC
58
Foto 2.4,2.5 y 2.6: Producción de BTC, con prensa eléctrica Adobe 59 Press 2000.
IX
DEDICATORIA
XII
A MI PADRE
XI
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
XIII
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
1.1 Introducción
La construcción con tierra es tan antigua como la humanidad, siendo el material primordial en aquellas regiones donde hay escasez de recursos y vivienda. En la actualidad, un tercio de la humanidad vive en viviendas de tierra y en países donde su desarrollo está en proceso, más de la mitad de sus viviendas lo son. Se estima por el Centro para Asentamientos Humanos de las Naciones Unidas (UNCHS por sus siglas en ingles) que el suministrar vivienda de bajo costo y de materiales durables es uno de los principales retos en aquellos países.
El término Arquitectura de Tierra designa aquellas construcciones realizadas con tierra sin cocer, en sus diferentes sistemas constructivos, como son: bahareque, tapial, bloques de adobe y el denominado adobe tecnificado o bloques de tierra comprimidos, (BTC).
Una sustancia que puede agregarse durante la elaboración del BTC estabilizado, podría ser las sustancias provenientes de algunas cactáceas, esto con la finalidad de mejorar las características del material.
El mucílago es una sustancia que se encuentra en diferentes vegetales (tanto en hojas como tallo, raíces, etc.) y algunas leguminosas. Dentro de sus componentes se encuentra la amilasa y amilopectina que tienen la capacidad de formar películas delgadas que al secar presentan alta rigidez. Combinadas y encontrándose en solución acuosa, ambas pueden formar capas con diferentes propiedades mecánicas. Estas características de cohesión se han aprovechado para unir diferentes materiales.
El
trabajo demuestra de manera científica sí efectivamente se mejoran las
características de los BTC adicionados con medios gelosos como mucílago de nopal (Opuntia ficus-indica y opuntia rastrera) y sábila (Aloe vera barbadensis) agregadas al agua de mezclado en diferentes concentraciones.
1
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La conveniencia con la que se llevó a cabo este estudio se relaciona con la necesidad de vivienda en México. Se estima una necesidad de edificación de 766,000 viviendas anuales en promedio, a partir del 2001, para satisfacer la demanda hasta el 2030. CONAVI (2000), en base a esto el gobierno federal se propuso la meta de otorgar financiamiento para vivienda a 750,000 unidades.
El objetivo de dicha política es facilitar el comprar, remodelar o
construir vivienda para preservar el derecho del Art. 4º de la Constitución de los Estados Unidos Mexicanos.
La relevancia social del estudio estriba en que logrando mejorar las características de este material ante la humedad que es una de sus principales debilidades, se utilizaría en programas de producción social de vivienda con una mayor aceptación por parte del usuario, ya que es un material económico debido al reducido costo de la materia prima básica, la tierra,
comparado
contra el block de concreto y no requiere de tanta energía si se utilizan las prensas manuales para su fabricación.
1.2 Descripción del problema
La problemática de la vivienda en México La problemática de la vivienda implica una conjunción de factores que deben ser analizados bajo la perspectiva de diversas disciplinas tanto sociales, políticos, económicos, demográficos entre otros.
Expertos en vivienda coinciden en afirmar que la necesidad de la misma difiere de la demanda debido a que ésta última depende del poder adquisitivo de la familia, el acceso a los tipos de crédito, su deseo por tener un patrimonio…Coulomb y Schteingart (2006), lo anterior, evidencia solo un aspecto de la carencia de vivienda, ya que otros aspectos fundamentales están conformados por aquel conjunto que están inhabitables debido a situaciones estructurales, de nulo mantenimiento o catástrofes naturales.
2
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Las
cifras
que
arrojo
el
Censo
del
2000
enfocaron
las
políticas
gubernamentales a metas de incrementar a 750,000 por año el número de viviendas ofertadas sin tomar en cuenta el costo de las mismas o si la población de escasos recursos, es decir aquellos que están por debajo de los 3 salarios mínimos, tendrían acceso a ellas.
Tanto las políticas gubernamentales como la producción de vivienda por parte de los principales promotores del país, no se han caracterizado por tratar de atacar el problema desde el punto de vista de innovación de materiales sustentables y económicos que permitan abatir el costo de la vivienda. Es claro que en los últimos años la oferta de la vivienda supera la demanda, debido a que los créditos no están al alcance de quienes verdaderamente tienen la necesidad.
La Comisión Nacional de Vivienda (CONAVI), en un esfuerzo conjunto con organismos como SHF, ISSSTE, INFONAVIT y FONHAPO, convocan desde el 2001 al premio nacional de vivienda con el claro objetivo de fomentar la investigación de planeación, desarrollos urbanos, políticas de diseño, sistemas constructivos y tecnología para así implementar soluciones más viables y fundamentadas a dicho problema.
La producción social de vivienda y los BTC como alternativa tecnológica:
La producción social es aquella que produce sin fines de lucro, bajo la dirección de una organización no gubernamental de asistencia técnica, en coordinación con cooperativas, sindicatos o asociaciones que representen el sector social de bajo ingreso carente de vivienda, los cuales participaran conjuntamente en el proceso constructivo para después obtener la adjudicación de la vivienda, o bien les será encargada a terceros; la diferencia con la autoconstrucción es que ésta última solo abarca el aspecto constructivo del proceso de producción: las familias o individuos autogestionan los materiales y aportan su mano de obra,
3
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
generalmente carente de apoyo técnico.
A su vez ésta difiere de la
denominada auto producción ya que en la autoconstrucción no se tiene el control del proceso productivo, mientras que en la auto producción sí, y es precisamente en ésta forma de producción social de vivienda, donde la propuesta de un material económico, sustentable y mejorado, fácil de elaborar por las comunidades se inserta.
Modernizar el uso de este material milenario, la tierra, es una realidad y se puede convertir en una verdadera alternativa a la proliferación de la arquitectura costosa en energías no renovables y de alto impacto ambiental, basada en la supremacía materiales industriales y de nuevos productos químicos como respuesta a todos los problemas.
El conocimiento de técnicas ancestrales, ha permitido la actualización y perfeccionamiento de variantes a éstos procedimientos que permitan su industrialización.
Los bloques de tierra comprimida, BTC, es un producto resultante de la mezcla de tierra, un estabilizante como cemento o cal y agua en proporciones adecuadas, comprimida en máquinas (prensas) manuales o mecánicas que aportan una presión de compactación del orden de los 2 Megapascales. Esta tecnología se incorpora a la construcción a mediados del siglo XX, extendiéndose su uso a partir de la aparición de prensas mecanizadas.
Hacia 1956 aparece la prensa manual denominada Cinva- Ram, la cual debe su nombre al Ing. Ramírez su creador y al Centro de Investigación de la Vivienda en Colombia.
Posteriormente aparecen otros medios de compresión como prensas semiautomáticas, automáticas, o por medios hidráulicos, mecánicos, o neumáticos.
4
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
El factor económico como factor primordial para la elección del material:
En un reciente proyecto (2007) denominado: Desarrollo de un modelo sustentable de Tierra, realizado en la Universidad Autónoma de Tamaulipas (UAT), se elaboraron más de 7100 piezas de BTC, para dicha casa habitación. Se obtuvo un precio de $1.80 la pieza comparando contra el block ligero de concreto de dimensiones 15x20x40 cuyo precio oscila, en aquel entonces, en la zona entre $5.00 y $6.00. Esto fundamentalmente repercutió en que se lograron espacios más amplios, dentro de la casa habitación propuesta. Roux, Espuna, García y Aranda (2007).
Los BTC son altamente competitivos contra otros materiales de construcción en cuanto a costos, su fácil elaboración con una mínima capacitación permite la autoconstrucción, pero además poseen un valor extra y es que mantiene las características sustentables propias de la arquitectura de tierra, algunas de sus características observadas según el taller impartido por el Arq. Rafael Mellace, en la Facultad de Arquitectura, centro Universitario Tampico-Madero, en Octubre del 2006 son: •
Regularidad de formas y dimensiones
•
Mejor acabado; menor porosidad y texturas lisas
•
Mayor densidad; menor permeabilidad y absorción
•
Posibilidad de obtener formas especiales
•
Resistencias mecánicas adecuadas
Esto en lo que se refiere a los BTC, sin embargo, la arquitectura de tierra tiene algunos inconvenientes:
El sismo y el agua son los dos enemigos fundamentales de las construcciones con tierra.
5
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
1. Problemas
de
durabilidad.
Degradación
ante
los
fenómenos
atmosféricos, en especial el agua (erosión y humedades). 2. Fragilidad frente a desastres naturales.
Sismos e inundaciones
Maldonado, Rivera y Vela (2002).
Una sustancia que podría agregarse durante la elaboración del BTC estabilizado podría ser las sustancias provenientes de algunas cactáceas.
Esto debido al contenido viscoso que contienen llamado mucílago, él cual está formado por 2 polímeros, amilasa y amilopectina las cuales pueden formar capas con diferentes propiedades mecánicas.
De esta manera, encontrándose en solución acuosa, ofrecerá a cualquier concentración diferente de cero ciertas características de cohesión.
Este efecto ha sido aprovechado desde la antigüedad principalmente para la elaboración de adobe en la construcción. Tiene la ventaja que, como el mucílago se encuentra en baja proporción en dilución, no se presentan problemas durante su incorporación a la mezcla de materiales para obtener adobe o bloques de tierra comprimidos terminados y durante siglos se han observado de manera empírica, sin comprobación científica, grandes ventajas al hacer uso de éste.
La resistencia a la compresión y tracción pueden incrementarse empleando almidón y celulosa, pero esos aditivos, al mismo tiempo reducen la cohesión y aumentan la retracción lo cual resulta desventajoso Minke (2001), a diferencia del mucílago compuesto por amilasa y amilopectina
Por otro lado el cemento Pórtland I es un conglomerante hidráulico que resulta de la pulverización del clinker, a un grado de finura determinado, al cual se le
6
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
adiciona sulfato de calcio, (yeso) o agua a criterio del fabricante para mejorar su fraguado. El clinker está compuesto por silicatos, aluminatos y ferroaluminatos cálcicos; actualmente no se tienen referencias que expliquen alguna reacción química entre estos compuestos y la amilasa y amilopectinas; sin embargo existen estudios que muestran cierta actividad positiva entre el mucílago de nopal y mezclas de concreto al observarse un aumento de la resistencia a la compresión. Torres A. y Cano B. (2007) y Hernández, Caballero, Castaño y otros. (2005)
Pregunta de Investigación
¿Mejora el mucílago de nopal (Opuntia rastrera y opuntia ficus-indica) y sábila (Aloe vera barbadensis)
agregada al agua de mezclado por separado, las
características físico-mecánicas de los BTC estabilizados con cemento Pórtland Ordinario CPO 20 al 6%?
Marco de Referencia La zona conurbada de Tampico, Madero y Altamira, está limitada al este con el Golfo de México y al sur con el caudal del río Pánuco. La ubicación geográfica de Tampico es: Coordenadas: 22° 15´19" latitud norte 97° 52´07" longitud oeste. El clima predominante es de tipo subtropical, húmedo. La temperatura promedio es de 24° C con máxima de 37° C y mínima de 9° C. Tampico se encuentra localizado sobre la Costa del Golfo de México, en la parte sureste del estado de Tamaulipas, colindado con el estado de Veracruz a través del Río Pánuco.
Se caracteriza por una topografía perceptiblemente llana, y zonas ribereñas de valores en cotas más altas que las del sistema lagunario existente lo cual genera inundaciones en tiempos de lluvia.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Los vientos predominantes en otoño e invierno son los denominados "nortes", mientras que en las otras estaciones varían de sur a norte. Por estar la región expuesta a los fenómenos de tipo hidrometeorológico son comunes los ciclones y vientos huracanados, que en más de una ocasión han afectado seriamente a los habitantes del municipio.
La precipitación anual varía de 788.6 a 1,044.10 milímetros cúbicos y el mes más lluvioso es julio con precipitaciones arriba de los 1000 milímetros cúbicos. La Zona Regional de Tampico está constituida por los municipios conurbados de Altamira y Madero además de ciudades vecinas de Valles, Ébano y Tamuín en el Edo. de San Luis Potosí; Huejutla, en el Edo. de Hidalgo; Tantoyuca, Tempoal, Pánuco, Tuxpan, Cerro Azul, Naranjos y Pueblo Viejo en el Edo. de Veracruz y Mante, Aldama, González y Manuel en el Edo. de Tamaulipas. Conformado un mercado de aproximadamente 2, 000,000 habitantes. La población total del Municipio de Tampico, de acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000, se estimó en 294,789 habitantes que representó 10.73% de la población total del estado de Tamaulipas (2, 747,114). La distribución por sexo de la población, de acuerdo al último censo indica que hay más mujeres (154,295) que hombres (140,494) (Gobierno Municipal de Tampico, 2007). Geomorfología: En la zona de Tampico, Madero y Altamira predominan los suelos aluviales, sedimentarios, alcalinos y húmedos, asentados por acciones fluviales y pelágicas, de características tales como permeabilidad baja, drenaje deficiente, por lo tanto inapropiados para agricultura, permiten el desarrollo urbano por su capacidad de carga. La zona en general esta
formada por
aluviones y material sedimentario de origen diverso, texturas que van de ligeras a semipesados, colores claros, carecen de una estructura propia y se dividen en: suelos complejos derivados de aluviones y material sedimentario de origen fluvio-marino; suelos aluviales formados por materiales recientes y actuales que periódicamente llegan a la zona con las crecientes fluviales; regasoles son las
8
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
arenas que se presentan en el litoral ocupando las playas y son altamente salinas.
1.3 Justificación
Desde el enfoque de la vivienda:
A nivel mundial, existe la preocupación no tan solo por vencer el reto del financiamiento de vivienda para los más pobres, sino la auténtica preocupación por abatir el costo de los materiales con el fin de hacer la vivienda más accesible, llegando a la conclusión de que la vivienda auto-producida con supervisión es la respuesta más idónea, sin dejar a un lado el costo del suelo.
Financiamiento: En la mayoría de los países avanzados y en vías de desarrollo se ha tratado de dar solución a los problemas de financiamiento de vivienda
sin gran éxito. Son muy pocas las ciudades que como Singapur
alcanzaron éxito en la implementación de financiamiento de vivienda de interés social para los más pobres.
Costo de los materiales: En lo que respecta a los costos de la vivienda, en una encuesta realizada en países desarrollados, como España, Gran Bretaña, E.U., Francia, entre otros, entre 1997 y 2005, el precio promedio de la vivienda subió un 120.8%, y en Sudáfrica, único país subdesarrollado de la muestra, subió 195%, parte de este aumento es debido a los costos del suelo, pero parte es a los materiales de construcción. CIDOC, SHF (2006).
En el entorno nacional se tiene que en cuanto a los sistemas constructivos de la vivienda producida por los principales desarrolladores en México, no se ha caracterizado por la búsqueda de materiales innovadores cuya característica sea abatir el costo de la misma, se sigue construyendo con los mismos materiales desde la creación de INFONAVIT Y FOVISSSTE.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La conveniencia con que se llevó a cabo la presente investigación se vierte en dos factores: Desde el punto de vista de la problemática de la vivienda: Seria una
contribución importante en el campo de la tecnología
constructiva de la vivienda, en el área de producción social, ya que se aportará un material mejorado y económico que coadyuvará a bajar los costos de las viviendas, esto podría redundar en espacios más amplios y por ende viviendas habitables y dignas.
Desde el punto de vista tecnológico: Son necesarios mayores estudios científicos sobre la producción de BTC y la elaboración de propuestas tecnológicas utilizando el mucílago de nopal en la fabricación de los mismos; hasta el momento, solo se ha transmitido de generación en generación el conocimiento empírico del uso de mucílago en la construcción con tierra, sin comprobar si se mejoran efectivamente las características del material.
Además, hasta el momento en que se realizó ésta investigación, no se conocía el porcentaje exacto de concentración en el agua de mezclado del mucílago.
Este material es una propuesta sustentable debido a la naturaleza de los componentes utilizados para la fabricación de BTC.
Los resultados de este estudio permiten conocer que es posible dar respuesta a la necesidad de una vivienda económica y resistente a las condiciones climáticas de las zonas húmedas del país. Al ser alcanzado el objetivo de esta investigación permitirá extrapolar los resultados de ella a otras regiones en el país o en el mundo que reúnan el perfil del suelo y climatológico existente en la zona donde se llevó a cabo el estudio.
10
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La relevancia social de este estudio estriba en que al lograrse mejorar las características de este material ante la humedad que es una de sus principales debilidades, se utilizará en programas de producción social de vivienda con una mayor aceptación por parte del usuario, ya que es un material económico debido al reducido costo de la materia prima básica, la tierra,
comparado
contra el block de concreto y no requiere de tanta energía si se utilizan las prensas manuales para su fabricación.
De ésta manera se logra una contribución notable para disminuir el problema de la carencia de vivienda entre las clases más necesitadas.
1.4 Antecedentes Históricos
Alrededor del 30% de la población mundial vive en construcciones de tierra. Aproximadamente el 50% de la población de los países en desarrollo, incluyendo la mayoría de la población rural y por lo menos el 20% de la población urbana y urbano marginal, viven en casas de tierra. Houben y Guillard (1994, citado en Blondet, Villa y Brzev (2003).
Figura 1 – Distribución Mundial de Arquitectura de Adobe (De Sensi, 2003, en Blondet, Villa y Brzev, 2003).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La tierra es un material de construcción natural que se encuentra en la mayor parte del mundo, solo que en cada lugar posee características diferentes, que, una vez analizadas, se pueden mejorar y con la transferencia de tecnología a las comunidades más remotas, se definen las técnicas más idóneas de construcción para determinada región.
Debido a la variabilidad de los suelos, es esencial que se efectúe un cuidadoso análisis químico y físico de la tierra usada para la fabricación de tabiques en un sitio determinado” Fathy (1975).
Dentro de los procedimientos constructivos para tierra se encuentran: Bahareque, que consiste en un entramado o empalizado hecho ya sea con madera del lugar o con algún otro material como bambú u otate, que posteriormente se embarra con la tierra, según el país cambia el nombre a fajina, o quincha.
El Tapial o tapia pisada, cuyo procedimiento consiste en el apisonamiento de la tierra dentro de un encofrado o cimbrado para formar los muros.
El denominado Terrón, trozo de tierra con pasto y que se usa para la construcción de muros, colocándolo sin mortero.
Otras técnicas usadas ancestral y
comúnmente en África y Europa es el
moldeado directo y el bauge, técnicas que permiten moldear la tierra directamente sin ayuda de moldes o cimbra, debido a la plasticidad de los suelos.
En México se tienen antecedentes de una técnica que se ha denominado barro colado, la cual requiere de un molde y la mezcla de barro muy fluida contiene piedras y grava cuya granulometría era menor conforme se elevaban los muros.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Los denominados Adobes en donde la tierra mezclada con paja, en algunas ocasiones con guano de caballo y compactada a mano, forman bloques que se ponen a secar al sol, para posteriormente con ellos levantar los muros.
Su variante, adobes tecnificados dentro de los cuales encontramos: Los BTC o bloques de tierra comprimidos, y los denominados bloques de suelo cemento, que se denominaran de ahora en adelante BTC, donde una vez analizada la tierra se puede o no estabilizar con cemento para mejorar las características de la arcilla y la diferencia básica entre estos y los adobes, es que como su nombre lo indica son comprimidos por medios mecánicos, tales como prensas manuales o prensas eléctricas u de otros medios de compresión.
Dentro de los adobes se ha buscado de manera empírica mejorar su comportamiento frente al agua y a la humedad, por lo que se le ha adicionado con mucílago de nopal ya sea para la elaboración del adobe mismo o
como
protección adicionado en capas alternativas con jabón y alumbre al muro.
Hacia
1945 por encargo del ministerio de antigüedades de su país natal,
Egipto, Hassan Fathy inicia el proyecto de la aldea de Gourna, donde pone en práctica todos los conocimientos adquiridos y lo previamente investigado ya que pretendía rescatar
técnicas ancestrales de construcción con tierra,
especialmente de elaboración de bóvedas.
Posteriormente en 1960, escribe el libro: Arquitectura para los pobres, donde deja registro a manera de una tesis científica del comportamiento de diferentes grupos de adobes, según su composición, coadyuvando con éste a demostrar que el material bien utilizado es altamente confiable en cuanto a resistencia y durabilidad como material de construcción, y por tanto, abrió una puerta para que el usuario lo aceptara.
Por mencionar algunos ejemplos importantes de arquitectura de tierra:
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
En la década de 1970 se construyen importantes obras de tierra en Estados Unidos de Norteamérica combinando las técnicas del adobe y del tapial con materiales y técnicas industriales. Ejemplo de ello son las viviendas de adobe de Paul Mc.Henry en Albuquerque, Pinos Altos, Placitas, Santa Fé, Nuevo México; el conjunto residencial “La Luz” de adobe y tapial, de Antoine Pedrock en Albuquerque (1982),
En 1979 La capilla de la Reconciliación en Berlín, Alemania, en 1980, las 64 viviendas sociales L´Isle d´Abeau, las mezquitas del Río Níger en África en 1990, la más importante y conocida es la mezquita Djené, galardonada con el Premio Aga Kahn de arquitectura.
Foto 1.1:Mezquita Djené en Africa. Fuente: Taller de BTC Tampico, 2006. Arq. R. Mellace.
En México se encuentran los siguientes ejemplos:
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Foto 1.2.: Conjunto habitacional a base de BTC 1990 en Zacatecas. Fuente: Taller de BTC Tampico, 2006. Arq. Rafael Mellace.
Foto 1.3: Conjuntos habitacionales en Uruguay ,2000 por la Arq. Rosario Etchebarne. Fuente: Taller de BTC Tampico, 2006. Arq. Rafael Mellace.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Casas residenciales como la del Arq. Alfonso Ramírez Ponce (1989), Edo. de Morelos y muchas obras más en San Salvador y Brasil que sería interminable enumerar, y varias de ellas elaboradas con la técnica de BTC.
Se han creado inclusive centros de investigación como: El Centro CRATERRE en Grenoble, Francia, cuyo propósito es sistematizar el conocimiento de la construcción y arquitectura de tierra, teniendo en su haber varias publicaciones y una escuela de postgrado donde el laboratorio de investigaciones de suelos y pruebas es el punto medular de dicho organismo.
El CRIATIC en la Facultad de Arquitectura de la Universidad de Tucumán Argentina, cuyos objetivos son: recuperar y actualizar tecnologías tradicionales, promover el uso intensivo de la tierra cruda como material de construcción, desarrollar innovaciones tecnológicas y nuevas propuestas arquitectónicas tanto para viviendas de interés social, como para edificios de bajo costo en la región trabajando con BTC que han modificado en su forma para ensamblarse como una de sus aportaciones. Docencia y difusión de la investigación entre otros.
1.5 Alcances
Tecnológicos: La industrialización del BTC mejorada como material de construcción base para muros en viviendas de producción social.
Sociales: Que los sectores de la población que no poseen medios económicos para adquirir una vivienda o que aún teniendo acceso a los diferentes créditos no está a su alcance, tengan la posibilidad de tener un bien patrimonial.
Culturales: Al darse la apropiación social se pretende cambiar las falacias que se encuentran alrededor de la arquitectura de tierra, tales como: es arquitectura para los pobres o es un material que no funciona en climas húmedos.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Resultados y/o productos esperados
Obtención de un BTC que resista las condiciones de humedad existentes en la región, al mejorar su permeabilidad al adicionar el mucílago que a través del estudio experimental ha mostrado las características requeridas para la creación de un BTC más resistente.
Tablas comparativas de los resultados obtenidos en el proceso de investigación experimental.
Apropiación social.
Esta investigación posibilita el desarrollo tecnológico en la producción masiva de BTC mejorado, satisfaciendo la carencia que existe de un material económico, sustentable que se requiere para atender las necesidades de vivienda de producción social.
Se promoverán programas de vivienda de producción social, en donde el BTC mejorado sea dado a conocer a la comunidad constructora de la región y el público en general, promoviendo así el abaratamiento de la vivienda y reduciendo significativamente el déficit existente y así una mayor cantidad de población pueda acceder a una vivienda digna.
1.6 Objetivos de Investigación
1.6.1 Objetivo General
Demostrar que el mucílago de nopal forrajero tunero (Opuntia ficus-indica y opuntia rastrera)
y sábila (Áloe vera barbadensis) agregados al agua de
mezclado por separado, mejoran las características físico-mecánicas de los BTC siendo especialmente importante la resistencia a la absorción de agua,
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
con el fin encontrar materiales alternativos que sean económicos y aporten soluciones al problema de vivienda en México.
1.6.2. Objetivos específicos: x
Analizar científicamente que la utilización del mucílago de nopal y sábila mejora efectivamente las características del material.
x
Demostrar que los BTC modificados cumplen los estándares para ser utilizados como material adecuado para la construcción de vivienda.
x
Identificar la composición del suelo con el que se fabricaran los BTC.
x
Experimentar el porcentaje exacto de concentración en el agua de mezclado de los mucílagos.
x
Categorizar los diferentes índices de resistencia a la compresión, durabilidad y el porcentaje de absorción de agua ante las diferentes concentraciones de mucílago con el fin de estandarizarlos en una tabla que nos permita tener indicadores.
x
Analizar las diferentes características físicas: o compresión seca y húmeda o abrasión o durabilidad o porosidad o Porcentaje de absorción de agua o Densidad o Resistencia a la compresión diagonal o Prueba de campo de durabilidad
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
x
Analizar las diferentes características químicas: o Resistencia a los álcalis o Ácidos o Sales en diferentes concentraciones de mucílago.
x
Aportar elementos técnicos que puedan ser empleados en la estandarización y tecnificación de la construcción
1.7 Hipótesis de Trabajo
1.7.1 Hipótesis I
Si se adicionan medios gelosos al agua de mezclado para la fabricación de BTC, tales como el mucílago de nopal en diferentes concentraciones al agua de mezclado, mejoran significativamente las características físico-químicas en los BTC estabilizados al 6% con cemento Pórtland Ordinario CPO 20.
1.7.2 Hipótesis II
Si se adicionan medios gelosos al agua de mezclado para la fabricación de BTC, tales como el acíbar sábila, en diferentes concentraciones al agua de mezclado, mejoran significativamente las características físico-químicas en los BTC estabilizados al 6% con cemento Pórtland Ordinario CPO 20.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
1.8 Unidades de Análisis.
Definición de variables
Variable independiente: Diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila que se adicionan al agua de mezclado de los BTC
Definición conceptual Mucílago o Hidrocoloide: Sustancia viscosa que se encuentra en diferentes vegetales
tanto en hojas como tallo, raíces, entre otros y algunas
leguminosas.
Definición operacional de la variable Se prepararon soluciones mucílago-agua y acíbar-agua por separado a las concentraciones indicadas, las que se agregaron en las cantidades convenientes a la mezcla de suelo-cemento; la cantidad de cemento Pórtland Ordinario CPO 20 fue del 6%.
En el formato diseñado para la concentración de datos se registraron los resultados obtenidos.
Indicadores de concentración de mucílago y sabila x
0.0%
x
1.0%
x
2.0%
x
3.0%
x
4.0%
Variables dependientes:
20
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Características físicas de los BTC o
compresión seca y húmeda
o
abrasión o durabilidad
o
porosidad
o
Porcentaje de absorción de agua
o
Densidad
o
Resistencia a la compresión diagonal
o
Prueba de campo de durabilidad
Características químicas de los BTC o
Resistencia a los álcalis
o
Ácidos
o
Sales en diferentes concentraciones de mucílago
Se realizaron solo análisis generales del acíbar de sábila (extracto) y mucílago de nopal como acidez, salinidad y densidad puesto que la presente investigación no pretende caracterizar químicamente la especie de nopal o sábila por lo que además no se realizó análisis específicos a ella (como comportamiento estructural de amilopectinas –su constituyente-)
Características físicas, mecánicas y químicas
Clasificación de la variable Variable dependiente
Definición conceptual de la variable Se refiere a todas aquellos aspectos que indican las propiedades de un material Definición operacional de la variable
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La variable fue registrada en un formato de concentración de datos diseñado para tal efecto.
La medición fue variable de acuerdo con cada una de las pruebas y conforme a normas oficiales, las unidades de medición generales son:
Megapascales. Porcentaje. Tiempo.
Indicadores Física Química Mecánica
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
1.9 Tipo de estudio
En cuanto a la información de la problemática de la vivienda en México, esta investigación es de tipo exploratoria y descriptiva.
La metodología es cuantitativa, por tanto correlacional, es a la vez longitudinal ya que se realizaron los experimentos formando bloques de BTC con ciertas características y se evaluaron con el paso del tiempo llevando a cabo diversos análisis físico-químicos y de resistencia, por tanto aunque ya se mencionó también es experimental.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
GLOSARIO DE ABREVIATURAS
BTC
Bloques de Tierra Comprimida Centro de Investigación y Documentación de la
CIDOC
Casa.
CONAVI
Comisión Nacional de Vivienda The
CRATERRE
Center
For
The
Research
Of
Earth
Architecture Centro Regional de Investigación de Arquitectura
CRIATIC
de Tierra
FONHAPO
Fondo Nacional de Habitaciones Populares Fomento para la vivienda de los Trabajadores del
FOVISSSTE
Estado
INFONAVIT
Instituto de Fomento Nacional para la Vivienda Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los
ISSSTE
Trabajadores del Estado Programa
Universitarios
de
Estudios
PUEM
Metropolitanos
SHF
Sociedad Hipotecario Federal
UAT
Universidad Autónoma de Tamaulipas
UNCHS
United Nations Center For Human Settlements
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CAPITULO II MARCO TEORICO
XIV
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
El presente estado del arte, está dividido en dos grandes grupos:
La problemática de la vivienda en México y la parte tecnológica correspondiente a los BTC.
2.1. La problemática de la vivienda en México
Desde la mitad del siglo pasado la vivienda en México ha sufrido importantes cambios debido a múltiples factores Coulomb y Schteingart (2006): x
Procesos de urbanización.
x
Programas de vivienda (nueva terminada, pie de casa y mejoramiento o ampliación).
x
Programas públicos (introducción de servicios urbanos, mejoramiento de condiciones habitacionales del país por los propios habitantes).
Aún así la situación es crítica, ya que hasta el año 2000 se observaban estas cifras, en cuanto a carencias: 10 millones sin agua potable, 22 millones sin drenaje y con vivienda de un cuarto y 14 millones con piso de tierra.
El problema de la vivienda en México, posee tal nivel de complejidad que intervienen varios factores de diversas áreas y estos son: económicos, sociales, tecnológicos, urbanos, de sustentabilidad y gubernamentales, los cuales a su vez se subdividen.
Existen tres factores que intervienen de manera determinante, sin demeritar la importancia de los anteriormente mencionados: la falta de vivienda debida a diversos causas que se enunciarán más adelante,
el segundo de orden
económico en la rama de financiamiento, que, aunque existen diversos organismos que financian vivienda, éstos no son alcanzables para toda la demanda y el tercero, el tecnológico.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Los materiales usados para construir las viviendas requieren de gran energía, que sumada al costo de los mismos, hacen que el costo final de la vivienda no sea alcanzable para la población de escasos recursos es decir aquellos que están por debajo de los 3 salarios mínimos, por lo que no tienen acceso a viviendas dignas.
2.1.1 Concepto de vivienda y demografía.
Para Barrios (2006) el fenómeno de la vivienda requiere de la explicación de la naturaleza humana y de sus requerimientos básicos, el hombre es en el espacio, pero aprende a ser en el lugar donde crece, su casa, en consecuencia el fenómeno de la vivienda trasciende con mucho el concepto del sitio donde cada hombre se aísla del clima adverso.
La habitabilidad es un concepto que permite establecer un parámetro de calidad para la vivienda, pues considera la mayor parte de las características humanas que deben ser satisfechas por el espacio arquitectónico. Se define como:
El conjunto de las condiciones del espacio arquitectónico que resuelven necesidades derivadas de las características propias del ser humano, para el mejor desempeño de actividades establecidas. Es decir, para que un espacio sea realmente habitable, es necesario que se satisfagan cada uno de los requerimientos que provienen de la compleja naturaleza humana, desde los más concretos como los biológicos, hasta los más abstractos como los estéticos y los éticos para propiciar el desarrollo integral de sus potencialidades. Barrios (2006).
En contraste la definición del CIDAC (1991) fue:
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Una vivienda para ser considerada como digna es concebida como aquella capaz de cubrir en forma satisfactoria las necesidades básicas –no suntuarias- en materia de protección, higiene, privacía, comodidad, funcionalidad, ubicación y seguridad en la tenencia.
El concepto de vivienda para la CONAVI (s/f) es:
La vivienda es un indicador básico del bienestar de la población, constituye la base del patrimonio familiar y es al mismo tiempo, condición para tener acceso a otros niveles de bienestar. Es el lugar donde las familias, reproducen las buenas costumbres, se propicia un desarrollo social sano, así como mejores condiciones para su inserción social y donde se establecen las bases para una emancipación individual y colectiva. El tipo de materiales, las dimensiones, ubicación geográfica, así como la disponibilidad de infraestructura básica y de servicios, constituyen la calidad y el grado de satisfacción...
La Ley de vivienda en México, en su artículo 2 define a la vivienda de la siguiente forma:
Se considerará vivienda digna y decorosa la que cumpla con las disposiciones jurídicas aplicables en materia de asentamientos humanos y construcción, habitabilidad, salubridad, cuente con los servicios básicos y brinde a sus ocupantes seguridad jurídica en cuanto a su propiedad o legítima posesión, y contemple criterios para la prevención de desastres y la protección física de sus ocupantes ante los elementos naturales potencialmente agresivos.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Una definición de tipo pragmático es la propuesta por COPLAMAR (Coordinación Nacional del Plan para zonas Marginadas), que en síntesis consta de seis requisitos que deben satisfacerse simultáneamente:
a) Que la vivienda esté ocupada por una familia b) Que no tenga más de dos ocupantes por cuarto habitable en el medio urbano y no más de 2.5 en el rural c) Que no esté deteriorada d) Que cuente con agua entubada en su interior e) Que cuente con drenaje f) Que cuente con energía eléctrica
Existen tres factores básicos en la demografía: Natalidad, mortalidad y migración, los cuales son indicadores del crecimiento, de la edad de la población de un estado o país, y que inciden directamente en la clase de vivienda que se requiere.
Según el informe de la Organización de las Naciones Unidas (2003, 27 de marzo) presentado por Miloon Kothari sobre su misión a México, publicado por el Consejo Económico y Social expresó que:
Según el censo de vivienda y población realizado en el 2000, México contaba con 21.5 millones de viviendas para 22.3 millones de familias. El déficit de vivienda absoluto al año 2000 era de 756 000 unidades. Además las previsiones demográficas para los próximos 30 años indican que se necesitará una media de 732 000 nuevas viviendas por año durante los próximos diez años para satisfacer la creciente demanda de viviendas debido al crecimiento de la población. Se prevé que entre 2010 y 2030 la demanda de viviendas aumentará a 800 000 unidades por año. Las viviendas en arriendo a un precio asequible están muy poco desarrolladas en México, por lo que los sectores más pobres de la
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
sociedad que no reúnen las condiciones para los programas estatales de financiación de la vivienda disponen de muy pocas opciones.
Según INEGI, entre 1990 y 2000 las localidades de menos de 2,500 habitantes, se incrementaron en casi un 11%. A nivel nacional, 353 localidades rurales surgen mensualmente, lo equivalente a 12 localidades diarias. Siete, de cada 10 habitantes en México se encuentran asentados en localidades urbanas.
Un dato importante calculado en el Censo del 2000 por INEGI, es el promedio de ocupantes por vivienda, y es de: 4.4
La zona de Tampico, Madero y Altamira ha tenido un crecimiento acelerado en los últimos años debido al Puerto Industrial de Altamira. Este desarrollo ha evidenciado la necesidad de aumentar la cobertura de vivienda. La demanda de vivienda en Tamaulipas es de aproximadamente 37, 254 unidades CONAFOVI (2005), este volumen de viviendas representan un gran consumo energético para construirlas, debido a los sistemas de construcción convencionales.
ESTADOS UNIDOS MEXICANOS NECESIDADES DE VIVIENDA 20012001-210 MEJORAMIENTO DE VIVIENDA
VIVIENDA NUEVA
TOTAL
1,400,000
1,200,000
1,000,000
800,000
600,000
400,000
200,000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Gráfica 2.1: Necesidades de vivienda 2001– 2010 en México, (CONAVI, 2000).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.1.2 Concepto de déficit habitacional
Se sabe que una proporción importante de la vivienda en México no cumple con
los
estándares
mínimos
mencionados
anteriormente,
así
rezago
habitacional se refiere al número de viviendas que por sus características de ocupación (hacinamiento), son consideradas viviendas sobreocupadas, y por el estado de los materiales
en la edificación se considera en deterioro, que
requieren mejoramiento y aquellas que requieren reposición es por que no satisfacen un mínimo de bienestar para sus ocupantes. (CONAFOVI, 2003, en CESOP 2006).
Como consecuente se tienen los siguientes totales en rezago habitacional: Vivienda Nueva
731,684
Mejoramiento de vivienda
383,162
Total de Rezago Habitacional en
1,129,748
PROMEDIO anual del 2001-2010 Totales en rezago habitacional. Fuente CONAFOVI, 2003, en CESOP 2006
La falta de vivienda no solo se suscribe a la determinada por el crecimiento natural de la población, la formación de nuevas familias que van demandando vivienda nueva o en renta, sino que existen diferentes tipos, a saber:
a)
Déficit cuantitativo: Nuevas viviendas por crecimiento
natural de la población ó por destrucción de las mismas por desastres naturales.
b)
Déficit cualitativo: Determinación del número de viviendas
que no cumplen con las normas mínimas. 1. Calidad de los materiales. 2. Servicios (Ausencia de…, calidad de…) 3. Espacios funcionales.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
c)
Déficit estructural: Viviendas que presentan daños
estructurales graves, al grado que no permita habitarlas ya sea en muros, pisos, losas, elementos soportantes como columnas, castillos, etc.
d)
Déficit por rezago: Que por deterioro no satisfacen un
mínimo del bienestar de sus ocupantes.
e)
Déficit absoluto: Sumatoria de todos los déficit. Número
total de viviendas faltantes.
Gill Nessi (1999).
2.1.3 Políticas y Programas de vivienda en México
Dado que el problema de la vivienda es complejo y multifactorial, las políticas de la vivienda deben estar enfocadas hacia todos estos factores que lo generan, por lo que deben existir políticas de suelo, de gestión, económicas, encaminadas a generar empleos y créditos alcanzables por la población, entre otras, en México se tiene el Programa Nacional de Vivienda (PNV).
Las políticas y programas públicos de vivienda, según el artículo 5º de la Ley de vivienda, deben considerar las formas de producción de vivienda.
La política nacional de vivienda, tiene por objeto hacer cumplir la Ley de vivienda, con los siguientes considerandos:
Promover oportunidades de vivienda para toda la población, especialmente aquella que se encuentra en pobreza extrema, marginación, o vulnerabilidad, incorporando estrategias que involucren los 3 sectores de producción, público, privado y social, fomentando la calidad de vivienda, cuidando el entorno ecológico y el uso eficiente de los recursos naturales, promoviendo a la vez proyectos urbanos, que a su vez procuren identidad y diversidad.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Existe un solo Programa Nacional de Vivienda (PNV) contemplado en el artículo 7º de la Ley de vivienda, el cual se subdivide en los
diferentes
programas especiales y regionales, esto en base a la Administración Pública federal y el manejo de los recursos.
El artículo 8º hace mención al contenido del PNV, y menciona la elaboración de un diagnóstico de la situación habitacional, sus problemas y tendencias, los objetivos de las acciones de la Administración Pública Federal y los mecanismos que los coordinan, así como la coordinación de las acciones entre los sectores público y privado.
A continuación y a manera de resumen, se presenta una tabla de políticas de vivienda desde 1917 a la fecha, con la finalidad de visualizar lo que se estableció en la fecha y sus efectos. 2.0 TABLA DE ANTECEDENTES DE POLÍTICAS NACIONALES Y ESTATALES DE VIVIENDA. Fuente: Yolanda Aranda
AÑO
ARTÍCULOS Y
ACCIÓN
LEYES
EFECTO
Se estableció la obligación de 1917
Creación
del los patrones a proporcionar a
artículo 123
sus
trabajadores
viviendas
cómodas e higiénicas Ley
Gral.
De
1932 instituciones
de
crédito
Dispone
en
artículos
transitorios la constitución del Banco Nacional Hipotecario y de obras públicas Se faculta al gobierno del DF
1934
para
la
construcción
de
viviendas económicas
32
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Brinda
seguridad
social 1943
a
trabajadores.
Creación del IMSS
sus
En inicios
proporciona viviendas Se creó
el instituto nacional
de vivienda para el estudio de 1954
los problemas habitacionales y el establecimiento de políticas nacionales al respecto. Construye mas de Se instituye la dirección de 1000
1955
pensiones militares
viviendas
para
sus
trabajadores El Gobierno federal constituye el Banco de México y el fondo
1963
de operación y financiamiento bancario a la vivienda (FOVI)
Promotora
de
la
y
la
construcción mejora
de
la
vivienda de interés social.
Creación en el estado de México del Instituto de Acción
1970
Urbana e Integración Social (AURIS) Se obliga a los patrones,
1972
Reforma artículo 123
al
mediante
aportaciones
a Se otorgan créditos
constituir el fondo nacional a la baratos vivienda.
Da
origen
a
los
al trabajadores.
INFONAVIT.
33
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Otorga
créditos
hipotecarios a los
1972
Creación
del
ISSSTE
y
FOVISSSTE
trabajadores
que
SERIGEB por el apartado B de la Ley
Federal
del
trabajo. 1974
Creación del CORETT
Regula la tierra a nivel nacional Apoya
la
autoconstrucción, los programas de 1981
Creación del FONHAPO
vivienda progresiva
y
lotes
de con
servicios. El Derecho a la vivienda se 1983
establece como una garantía individual.
De 1956 a 1964 PEMEX construye 13000 viviendas para sus trabajadores De 1954 a 1970 se construyen 14000 viviendas el Instituto Nacional de vivienda De 1947-1970 Banco Nacional Hipotecario Urbano y de Obras Públicas construye 33000 viviendas De 1947-1970 el Departamento del Distrito Federal construye 18000 viviendas De 1965-1970 el Fovi otorgó créditos para 75000 viviendas y construyó 15572.
Las políticas de 1995 al 2000 fueron el fortalecimiento Institucional por medio de la reforma estructural de los ONAVIS, (organismos nacionales de vivienda) ampliando entre otras cosas la cobertura de atención, mejoramiento y ampliación de los servicios de financiamiento, promoción de la oferta de suelo para vivienda, 34
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
autoconstrucción y mejoramiento de vivienda rural y urbana y fomento tecnológico por medio de la aplicación de tecnologías alternativas regionales; lo cual en algunos casos como ITAVU Tamaulipas se logró hacer.
En las políticas del 2000 al 2006, los objetivos rectores principales que se propusieron en el PNV, fueron: en el eje rector 1, Promover y concertar políticas públicas y programas de vivienda para atender a todos aquellos que quieran comprar, construir, rentar o mejorar su vivienda, con la participación de los gobiernos estatales y municipales, en el eje rector 2, reducir el gran déficit de vivienda que existe en el país, en calidad y cantidad, y en el eje 3, promover mediante el otorgamiento de créditos y garantías, la construcción y adquisición de vivienda social.
Las actuales políticas y estrategias de los ejes rectores del PNV, indican las siguientes tendencias: ampliar el financiamiento de vivienda para los sectores más desprotegidos, así como las opciones, brindar certidumbre de la tenencia de la propiedad, ampliación de la oferta de suelo, consolidar el sistema nacional de vivienda, promover el mejoramiento de vivienda existente, entre otros.
2.1.3.1 Organismos Nacionales y estatales de vivienda.
El Programa Nacional de Vivienda se basa en las proyecciones y trabajo desempeñado por los organismos Nacionales de vivienda ONAVIS, apoyados en cada estado por los OREVIS, organismos regionales de vivienda. Dentro de los ONAVIS están: INFONAVIT, (Instituto de Fomento Nacional para la Vivienda), FOVISSSTE, (Fomento para la vivienda de los Trabajadores del Estado), FOVIMI,(Fondos de vivienda Mixtos), los cuales son organismos públicos
descentralizados,
los
organismos
bancarios,
SHF,(Sociedad,
Hipotecaria Federal), y las paraestatales como FONHAPO, (Fondo Nacional de Habitación Popular).
35
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
El 28 de diciembre de 1972, en el Diario Oficial de la Federación, se publica el decreto por el cual se establece el funcionamiento y la operación del FOVISSSTE, el cual tiene por objeto establecer y operar un sistema de financiamiento que permita, a los trabajadores del estado que coticen, obtener crédito el cual podrán utilizar una sola vez. El cual en 34 años que lleva de operación, ha otorgado 793,073 créditos, que está por debajo de los 1, 576,849 cotizantes.
El INFONAVIT tiene un período de formación de 1972 a 1976 y de fortalecimiento financiero de 1976 a 1988. Esta Institución origina el 60% de los créditos hipotecarios del país, siendo Tamaulipas la delegación que encabeza el cuadro de mayor número de créditos otorgados.
En 1963 se crea el FOVI, con el objeto de otorgar apoyos financieros para la construcción y adquisición de las viviendas de interés social. En el 2001, se crea la SHF, con el objeto de que la población tenga acceso a una vivienda de calidad, mediante créditos hipotecarios.
Para 1986 con el objeto de atender a la población de más bajos recursos se crea FONHAPO, es decir atiende a población no asalariada, o que gana hasta 3 veces el salario mínimo.
En su libro Entre el Estado y el Mercado, Coulomb y Schteingart evalúan los desajustes que existe entre la oferta de vivienda según el Programa Sectorial 2001-2006 y el tipo de vivienda que se ofrece por los desarrolladores inmobiliarios, financiados por los ONAVIS, donde la oferta está atendiendo a la demanda solvente de mayor poder adquisitivo, excluyendo así a los sectores mayoritarios de la población.
Para Tamaulipas el organismo regional para la vivienda (OREVI), es el ITAVU, Instituto Tamaulipeco de Vivienda y Urbanización, creado por decreto del 23 de
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
diciembre de 1981 y publicado en el Diario Oficial de la Federación el 7 de enero de 1982, durante la administración del Gobernador Emilio Martínez M., cuyos objetivo principal es: Apoyar a la población de menores ingresos con la implementación de programas de vivienda que contemplan el mejoramiento y la ampliación, así como la gestión de créditos ante organismos públicos.
Lo interesante del ITAVU, que vincula la presente investigación, son los programas de vivienda con adobe que ha tenido desde su creación. Entre los cuales podemos mencionar, La Casa de Tierra, cuyo objetivo principal era el mejoramiento de la vivienda campesina, mas posteriormente se desarrollaron varios conjuntos habitacionales entre los cuales están:
El Fidel Velásquez,
Carbonera, Del Valle, Sedena, entre otros, algunos en adobe tradicional y otros con el denominado adobe tecnificado o BTC.
2.1.4 El sistema de producción habitacional y las formas de producir vivienda. Se estima que en México entre el 50 y 75% del inventario de vivienda fue producida sin financiamiento. De ahí la importancia de la denominada vivienda social,
cuyo
crecimiento
al
no
tener
financiamiento
es
progresivo,
autoconstruido, y sin el gravamen de una hipoteca pues no se cuenta con un empleo formal Ortiz (2004).
Existe una diferencia fundamental entre necesidad de vivienda y demanda de vivienda, la primera está determinada por los denominados “sin techo”, mientras que la segunda depende no tan solo de la necesidad de vivienda, sino del poder adquisitivo de la familia, su deseo de tener un patrimonio familiar, el acceso a algún tipo de financiamiento entre otros.
Boltvinik sociólogo, estima que es el 72% de la población total es la que vive en la pobreza y el Banco Mundial el 58%
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Los programas del INFONAVIT, FOVISSSTE Y FOVI están dirigidos a empleados de la economía formal y aparte de ser insuficientes no cubren a ese 24% que se encuentra en pobreza extrema. El Sistema de producción Habitacional Enrique Ortiz lo define así:
Por sistema de producción habitacional se entiende el conjunto de programas, proyectos y actividades relativos a los procesos de planeación, construcción y distribución de la vivienda, conducidos por promotores que trabajan en forma organizada, planificada y continua, bajo esquemas de operación estructurados. PUEM (2006).
y lo clasifica de la siguiente manera: Sistema de producción pública, privada, social, autoproducción que ha su vez la subdivide según las formas de financiamiento.
El artículo 4 de la Ley de vivienda define la autoproducción como:
El proceso de gestión de suelo, construcción y distribución de vivienda bajo el control directo de sus usuarios de forma individual o colectiva, la cual puede desarrollarse mediante la contratación de terceros o por medio de procesos de autoconstrucción y la autoconstrucción como: El proceso de construcción o edificación de la vivienda realizada directamente por sus propios usuarios, en forma individual, familiar o colectiva siendo especialmente importante para este trabajo desde la perspectiva de la Ley Federal de vivienda, el concepto de producción social de la misma, donde se menciona que es aquella que se realiza sin fines de lucro, bajo el control de autoproductores y
autoconstructores
que
están
avocados
a
atender
las
necesidades de vivienda de los sectores de bajos ingresos, con la
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
participación
de
ONG’s,
con
autogestión,
y
utilizando
procedimientos constructivos y tecnología de acorde a las necesidades del grupo poblacional que la requiera.
2.1.5 Producción social de vivienda y autoconstrucción
La producción social de vivienda, es aquella que produce sin fines de lucro, apoyada en ONG’s, en coordinación con las cooperativas, sindicatos, asociaciones, quienes serán las beneficiadas con las viviendas, y asistidas técnicamente por asociaciones profesionales no gubernamentales y sin apoyo financiero por parte del estado.
Antecedentes de la producción social de vivienda en México:
Para la década de los setentas, no existían marcos normativos ni jurídicos que apoyaran la construcción de vivienda para los más pobres, por lo que se impulsaron por medio de
las ONG’s (Organizaciones no gubernamentales),
casos de organizaciones cooperativas, siendo el primer antecedente en el barrio de Tepito, Romero (2002).
Otro caso es el de la cooperativa de Palo Alto, grupo de trabajadores mineros que se organizaron con la asesoría de promotores sociales para presentar una propuesta de desarrollo de vivienda progresiva con la participación de los trabajadores construyendo.
Esto se desarrolla a raíz de que se termina el
trabajo en la mina, éste proyecto fue modelo y abrió puertas para otras cooperativas y asociaciones civiles que se desarrollan en la década de los ochenta.
Para 1979 se aprueba el primer Plan Nacional de Vivienda, (PNV), lo que facilita la labor de las ONG’s.
Entre otras estrategias, se mencionaban, el
reconocimiento de las diferentes formas de producir vivienda, el reconocimiento
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
jurídico de las cooperativas y asociaciones para que fueran sujetas de crédito, y la creación de una Institución financiera que apoyara a los habitantes de más bajos ingresos y que no tuvieran acceso a los créditos de FOVISSSTE e INFONAVIT. Aquí es donde nace FONHAPO. La autoconstrucción es una parte de la PSV (Producción social de vivienda), ya que se puede producir vivienda apoyados en ONG’s, asistidos técnicamente y construida por los propios beneficiados del programa, en este caso se denomina
autoconstrucción
dirigida,
Ortiz
(2004).
Existe
también
la
autoconstrucción autogestiva, que es cuando el se encarga de todo y sin paga de las tareas constructivas, y la denominada mixta: que es cuando el usuario decide pagar por algunas tareas o contratar trabajadores. El problema de éstas últimas es que no hay una gestión legal de la tierra, y la inseguridad de la falta de asesoría técnica es evidente.
Dentro de la importancia de la producción social de vivienda encontramos que, en primero lugar, más del 60% del espacio urbano está constituido por viviendas, en segundo lugar por que dos terceras partes del total de viviendas que existen actualmente en todo el país han sido construidas mediante procesos de producción social y en tercer lugar porque la construcción y el mejoramiento de las viviendas así como de los barrios y colonias de nuestro país, ha sido uno de los principales motores de la organización social y políticas de los sectores más amplios de la población Torres, R.(2006)
En una investigación desarrollada en siete barrios y colonia con procesos de producción social de vivienda (cinco en el DF, una en el municipio de Ecatepec, Estado de México y otra en la Ciudad de Xalapa, Ver.) se encontró que los casos seleccionados se refieren principalmente a procesos que contaron con el apoyo de organizaciones no gubernamentales especializadas en el tema y con recursos de los programas públicos de vivienda progresiva; en los casos en los que no se ha contado con estos apoyos el proceso de producción social de la vivienda es mas lento y más dificulta para los hogares en los que participan. En
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
general se puede decir entonces que la producción social de vivienda es un proceso al que han recurrido, y seguirán recurriendo la mayoría de los hogares mexicanos, lo que hace necesario establecer políticas públicas de amplio espectro para apoyar y ordenar su desarrollo. Puede denotarse además que por cada peso invertido en la construcción de su casa, las familias logran un patrimonio habitacional tres o cuatro veces superior, además se detonan economías locales que generan empleos e ingresos para sus habitantes Torres, R. (2006).
Composición del inventario habitacional en México, 2003
Son diversas las razones por la cual la construcción de vivienda es considerada como actividad primordial dentro del desarrollo urbano: principalmente en los planos económicos, sociales y culturales. Son dos grandes grupos los que ofertan la producción de vivienda, principalmente, Los organismos nacionales de vivienda y las organizaciones, individuos, familias y empresas que construyen vivienda de diversas formas; se estima que la construcción de nuevas viviendas para el estrato de ingresos más alto de la población representa cerca del 2.5% del total de viviendas nuevas por año. Es posible clasificar, según Torres, R. (2006), los sistemas de producción habitacional en dos tipos: el institucional y el no institucional. Composición del inventario habitacional en México, 2003 Tipo de vivienda
No. De
%
vivienda Inventario total de viviendas a fines de 2003
24137357
100.00
Viviendas completas financiadas por los organismos e
5692223
23.6
Viviendas medias financiadas por sus propietarios originales
1270000
5.3
Viviendas residenciales
1990000
8.2
Producción social de viviendas
15185134
62.9
instituciones oficiales de vivienda de 196 2003
Tabla 2.1: Composición del inventario habitacional en México, 2003. Fuente: Torres, R. 2006
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
¿Por qué crecerá la producción social de vivienda en los próximos años? Torres, R. (2006) x
Solamente 35% del total de trabajadores tienen prestaciones laborales
x
26.6 millones de trabajadores no cuentan con prestaciones laborales.
Ventajas y Desventajas de la Producción Social de Vivienda:
Ventajas: x
Atiende básicamente a sectores que no pueden acceder a créditos otorgados por el gobierno, por tanto ese grupo atiende su demanda de vivienda sin tener que esperar por el crédito.
x
Como la mayoría de la vivienda es autoconstruida, es por tanto sin fines de lucro.
x
Es un detonador de la economía local, favorece la creación de empleos, fomenta la participación comunitaria, entre otras ventajas.
Sin embargo, es necesario mencionar algunas de sus desventajas para poder fortalecerla e impulsarla: x
Falta de reconocimiento legal, político y administrativo y por tanto no hay instrumentos que la apoyen, carencia de asesoría técnica y la utilización de procesos constructivos así como de materiales adecuados. PUEM (2006).
Autoconstrucción
La autoconstrucción ha sido definida como la capacidad y habilidad de que los miembros de una familia tienen para construir, organizar y gestionar la construcción y/o mejoramiento de su vivienda. Maya, E. (2000).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Mitos y realidades de la autoconstrucción de vivienda
Sobre el tema de la auto-construcción destacan, entre otros, los estudios que Bazant (1985) realizó en las ciudades de México, Monterrey y Guadalajara; según él, los programas oficiales de auto-construcción han tenido como objetivo el sustituir la mano de obra de obreros especializados por el del usuarios, mediante el empleo de prototipos de vivienda que permitan simplificar los sistemas constructivos, reducir los costos de construcción y que el usuario se identifique con la vivienda que habitará con la comunidad mediante el esfuerzo familiar de la autoconstrucción.
Cerca del 43% de las familias mexicanas en 1996, percibían ingresos inferiores a tres veces el salario mínimo, motivo por el cual no pueden acceder a financiamientos provenientes de las instituciones oficiales de vivienda. Ha sido la auto-construcción lo que ha permitido el acceso al suelo y, posteriormente, a la vivienda de estos sectores de la población (los llamados sectores populares), a través de la invasión y ocupación ilegal de terrenos periféricos, en su mayoría poco propicios para la construcción de vivienda, originando el crecimiento irregular de muchas ciudades de nuestro territorio y la llamada urbanización popular.
Las tendencias a nivel mundial marcan dejar a un lado el subsidio gubernamental que de hecho ya en varios países se ha demostrado que la carga ha rebasado a los gobiernos.
Sin embargo, el extremo opuesto también es dañino y no permite “hacer ciudad”, y nos referimos a la autoconstrucción, por ello la producción social de vivienda, también conocida como vivienda autoproducida con supervisión es el camino por el cual se está optando.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Tanto las políticas gubernamentales como la producción de vivienda por parte de los principales promotores del país, no se han caracterizado por tratar de atacar el problema desde el punto de vista de innovación de materiales sustentables y económicos que permitan abatir el costo de la vivienda.
A
continuación se presenta el estudio de un material alternativo y sustentable como es la Arquitectura de Tierra.
2.2 Antecedentes Históricos de la Arquitectura de Tierra Se han encontrado antecedentes de construcciones con barro que datan de 9000 años a. de C. ejemplos de ello están las viviendas en el Turquestán, Asiria, Babilonia o bien en Egipto se han encontrado
bajorrelieves, que
testimonian escenas de moldeo de adobes, ejemplo de construcciones están el Templo mortuorio de Ramsés II, la tumba de Rekmara en Gourna, entre otros.
Las Mezquitas en Irán o la Gran Muralla China son solo algunos ejemplos de grandes civilizaciones que han empleado la tierra para construir, ya sea en forma apisonada, tapial, o de adobe.
En la Europa Mediterránea la construcción con tierra se distribuyó desde España en occidente por la colonización árabe, hasta las costas de Mar Egeo en el oriente.
En Grecia los edificios públicos al igual que las construcciones privadas, en diferentes épocas fueron construidos con ladrillos crudos y desde entonces la técnica del adobe no cambió, desde escoger la tierra, humedecerla, mezclarla con paja, cortado y amasado con pies…..Doat, P., Hays, A., Houben, H., Matuk, S. y Vitoux, F. (1990)
Ejemplos del uso del adobe como uno de los principales materiales constructivos lo constituyen las fortificaciones micénicas (aparejo ciclópeo) en Kiro Kifia y el Palacio de Rey Minos en Cnossos (2000 a. de C.), Creta; el
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Templo de Hércules y Palacio Halicarnaso, en Atenas; el templo de Zeus y el de Heracles en Patrás, el hábitat popular de la antigua Roma y sus murallas defensivas.
Con diferentes variantes regionales, la mampostería de adobes fue la técnica más difundida en México y en los países andinos de Sudamérica. Las iglesias de Cuzco en Perú; de Quito y Cuenca en Ecuador y de Bolivia son típicos ejemplos de edificios monumentales de adobe
En América Latina se tienen vestigios de construcciones que han resistido el paso del tiempo como Paquimé o Casas Grandes en México que data del 5000 a. de C.,
Foto 2.1: Paquimé, Chihuahua. Fuente: Taller de BTC Tampico, 2006.
Arq. Rafael
Mellace.
El pueblo de Taos en Nuevo México, Estados Unidos de Norte América, el cual en la actualidad se encuentra en perfectas condiciones y habitado por 2000 personas aproximadamente.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Foto 2.2: Pueblo de Taos en Nuevo México. Fuente: Arq. Yolanda Aranda Mayo 2007
Las construcciones anteriores ejemplifican no tan solo la huella arquitectónica dejada por civilizaciones sino los diversos sistemas constructivos existentes en arquitectura de Tierra, ya mencionados como: Bahareque, tapia pisada, adobe, técnicas mixtas, moldeado directo, bauge o el barro colado y a partir de la última mitad del siglo XX el adobe tecnificado o BTC.
Los BTC o Bloques de Tierra Comprimida que nacen con la invención de la prensa Cinva-ram, los cuales una vez analizado el suelo se determinará cual es el estabilizante idóneo según el tipo de suelo con el que se fabricarán.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.2.1 Características generales de los Bloques de Tierra Comprimida
La aplicación de la tecnología, es decir, al aparecer los diferentes tipos de prensas manuales y mecánicas, a técnicas ancestrales a permitido modificar los adobes en Bloques de Tierra Comprimidos e industrializarlos.
Características: Dependiendo del molde de la prensa, su forma más común es la de un paralelepípedo y sus dimensiones pueden variar entre 10x14x28 hasta 7x12x28, pueden fabricarse llenos o huecos, estos últimos para facilitar la adherencia con el mortero.
Un punto muy importante es que no requieren cocción por tanto se requiere un mínimo consumo de energía para su fabricación haciéndolos un material sustentable, así como reutilizable.
Es necesario que los bloques sean de caras planas (o al menos lo mayor posible). La distribución de partículas componentes de la mezcla utilizada para la fabricación de BTC cuando se edifiquen los muros a partir de los bloques (BTC) se le colocarán aplanados de 1mm de espesor como límite.
A los siete días de fabricados, los BTC deben cumplir con las siguientes especificaciones. Etchebarne, Piñeiro y Silva (2006)
Valores mínimos Resistencia a la compresión
> 2 MPa (20 kg/cm2) > 1,7 MPa (17 kg/cm2)
Absorción
< 20 % < 22 %
Dimensiones
+1, -3 mm en el ancho, +1, -2 mm en el largo, y +2, -1 mm en el alto
Peso
6.32kg
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Peso al desmoldar
6.95 kg
Peso recomendado
8.18 kg
Densidad
1700 kg/m3
Densidad al desmoldar
1870 kg/m3
Densidad recomendado
2200 kg/m3
Tabla 2.2: Características de BTC. Fuente: Etchebarne, Piñeiro y Silva (2006).
El peso seco aconsejado sería de 7,43 kg por bloque que se corresponde a una densidad de 2000 kg/m3.
2.2.1.1 Características térmicas del material
El valor U de
un muro de barro apisonado de 30 cm de espesor es de
aproximadamente 1.3 W/m2K. La transferencia térmica de los materiales de tierra disminuye conforme se aumenta el espesor del muro.
La arena también tiene bajo coeficiente de transmisión térmica. En conjunto el bloque producido con tierra tiene elementos de baja transmisión térmica, además se presenta cierta porosidad y humedad. En efecto la humedad puede perderse durante el día liberando calor del muro, recuperándola por la noche disminuyendo en estos dos casos su temperatura, un proceso que se presenta de forma cíclica cada día. Dollens D. (2005).
Los bloques tienen una transmitancia térmica que oscila entre 1,7 y 2,2 W/m°C. De esta manera puede observarse que su capacidad térmica permite también una buena inercia térmica aprovechable para el confort de los usuarios Etchebarne, Piñeiro y Silva (2006)
De acuerdo al diseño de los muros puede además lograrse un balance de la temperatura interior del edificio y la del exterior.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Datos relevantes de algunos investigadores con respecto a la transmitancia del adobe y bloques prensados:
Arquitectura de Tierra. Ponencia del IX Encuentro Internacional de Trabajo (1994). Centro de Investigación Navapalos. Ministerio de Fomento. España. 1998 Propiedades térmicas de los adobes. Manuel Domínguez Alonso. Madrid, España. Material
Adobe
Densidad
Conductividad
Calor Específico
Kg/m3
W/m.K
kJ/kg.K
1200 - 1700
0,46 – 0,81
0,85
Tabla 2.3: Propiedades térmicas de los adobes. Fuente: Domínguez Alonso 1998.
Construire en Terre. Philippe Thuninsen. Traite de Construction en Terre. Hugo Houben, Hubert Guillard. Francia. 2005
Material
Densidad
Conductividad
Calor Específico
Kg/m3
W/m.K
kJ/kg.K
Bloques prensados
1200
0,81 – 0,93
0,85
Estabilizados con 8% de cemento
1600
0,81 – 0,93
0,65 – 0,85
Tabla 2.4: Propiedades térmicas de los Bloques Prensados. Fuente: Houben y Guillard 2005
2.2.2 Selección del suelo
La tierra utilizada para la fabricación de bloques puede encontrarse en cualquier parte. En algunas ocasiones, el suelo puede ser inapropiado para su uso, por lo que se requiere tener ciertos criterios para seleccionarlo.
Es necesario minimizar los costos de transporte utilizando materiales de tierra lo más cercanos a los lugares donde se va a utilizar.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
El análisis de tierras para determinar las cantidades de sedimento y arcilla se hace más comúnmente con base en el tamaño de las partículas, en lugar de usar métodos más exactos. Puede ser que estos dos ingredientes sean intercambiables en cierta forma. Sin embargo, se ha observado, que aunque las tierras con alto contenido de sedimento y poca arcilla pueden tener algunas de las características físicas aparentes de la tierra arcillosa, podrían no ser tan fuertes ni tan resistentes al agua. McHenry, P. (1996)
El suelo a utilizarse debe cumplir ciertas características para ser candidato a formar parte de un bloque. UNCHS (1986): 1) Textura 2) Compactibilidad 3) Plasticidad y 4) Cohesión
Se recomienda en general que se utilice para la fabricación de bloques ITAVU, (1988): Arcilla 20%, Limo 31%, Arena 34% y Gravilla 15%. En general la mezcla debe presentar un índice de plasticidad de 14.8
Según Etchebarne, Piñeiro y Silva (2006), la proporción óptima podría quedar en: Arcilla 5 a 35%, Arena 40 a 80%, Limo 0 a 20%
A continuación se presentan una lista de los bancos de material más cercanos a está zona conurbada y que contienen arcilla o cuyo material puede servir para el proyecto.
50
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Nombre
Ubicación
Tipo de Material
Medrano
CARRETERA: CORREDOR
Arenisca
Observaciones
URBANO MADERO – ALTAMIRA Km. 0013+900
Champayan
CARRETERA: TAMPICO –
Roca Alterada
MANTE Km. 0040+000
San Antonio
CARRETERA: URRACAS –
Grava arcillosa
La Purísima
REYNOSA Km. 0037+200
Grava arcillosa
CARRETERA: URRACAS – REYNOSA Km. 0034+000
Santo Domingo
CARRETERA: REYNOSA -
Grava arcillosa
T ( MONTERREY - NUEVO LAREDO ) Km. 0062+000
La Culebra
CARRETERA: REYNOSA -
Grava arcillosa
T ( MONTERREY - NUEVO LAREDO ) Km. 0062+000
Tabla 2.5: Ubicación de los Bancos de material en Tamaulipas. Fuente: Inventario de Bancos de Materiales (SCT, 2006).
Existen principalmente dos formas de medir estas características de suelo: pruebas hechas en campo o pruebas hechas en laboratorio.
51
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
58
73
Figura 2.1: Localización de bancos: Medrano (70), Champayán (72), La Purísima (73) y Santo Domingo (58) Fuente: Inventario Bancos de Materiales SCT (2006).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.2.2.1 Pruebas de Campo
Entre las pruebas de campo se encuentran Minke (2001): x
prueba de olor: el barro puro es inodoro, olor a mojo indica presencia de humus (materia orgánica en descomposición)
x
Ensayo de la mordedura: barro húmedo se muerde, deberá dar una sensación suave, pegajosa o harinosa.
x
Ensayo de lavado: una muestra de barro húmedo se frota entre las manos; si las partículas se sienten claramente, el barro es arenoso o gravoso; si la muestra pueden limpiarse frotando al secar, el barro es limoso; si la muestra es pegajosa y se requiere agua para lavar las manos, indica barro arcilloso.
x
Ensayo de corte: Una muestra húmeda de barro se moldea y corta. Si la superficie cortada es brillos, muestra alto contenido en arcilla; si es opaca limo.
x
Ensayo de sedimentación: se agita una muestra con agua en un recipiente transparente cerrado, se tendrá una idea cualitativa de los componentes.
x
Ensayo de caída de la bola: se forma una bola de 4cm de diámetro. Cuando se deja caer de 1.5m deberá deformarse o cuartearse un poco mas no romperse.
x
Ensayo de consistencia: Se forma con tierra húmeda una bola de 2 a 3 cm de diámetro, con ella se forma un rollo de 3mm, si es necesario se humedece hasta alcanzar ese diámetro. Después de ello se toma la muestra y se vuelve a formar la bola, si no se vuelve a formar, el contenido de arena es muy alto y el de arcilla muy bajo. Si la bola puede deshacerse entre los dedos al presionar entonces hay que añadir arena.
x
Ensayo de cohesión: Se toma una muestra que se humedece lo necesario para alcanzar un rollo de 3mm de diámetro sin que se parta. Con este rollo se forma una cinta lo cual se desliza sobre la mano hasta donde sea posible (y se rompa). Si el pedazo que cuelga es mayor a 20 53
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
cm antes de romperse entonces posee alta capacidad aglutinante implicando un contenido de arcilla alto de lo contrario el contenido de arcilla es bajo. x
Ensayo de ácido clorhídrico: Se agrega una gota de ácido clorhídrico al 20%; si no hay efervescencia, el contenido de cal es menor del 1 al 2%, si son significativas, del 3 al 4%, si muy fuerte, el contenido de cal es mayor del 5%.
2.2.2.2 Pruebas de Laboratorio
Las pruebas de laboratorio pueden desarrollarse a partir de la Norma alemana DIS 18123 Minke G. (2001)
Dentro de las pruebas de laboratorio para suelos, según el ITAVU en su libro La casa de tierra, 1988. A la tierra de los bancos utilizada se le determina la composición granulométrica y los límites de consistencia como: x
Límite líquido
x
Límite plástico
x
Plasticidad
A los bloques: x
Resistencia a la compresión simple a los 7 días de fabricación
x
Resistencia a la compresión simple en estado húmedo
x
Determinación de la absorción, con tiempo de 24h sumergidos en agua
x
Prueba de resistencia a la tensión por flexión
x
Inmersión en agua durante 3 días mínimo para comprobar su nula degradación.
54
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.2.3 Fabricación y Sistema constructivo
Al no requerir cocción requieren un mínimo consumo de energía para su fabricación haciéndolos un material sustentable, así como reutilizable.
Para la fabricación de bloques de tierra comprimido se utilizan máquinas manuales o eléctricas. Es en esencia, una prensa mecánica de un bloque, con una palanca. En el molde de la máquina se colocan mezclas de tierra húmeda, no de barro, la placa superior y la palanca bajan, presentan y luego se liberan subiendo el ladrillo moldeado para su extracción McHenry, P. (1996)
A la fecha existen más de 30 patentes de prensas. Las prensas pueden ser: semiautomáticas, automáticas y manuales. A continuación se citan algunos modelos de prensas manuales: Cinvapic, Sahara, Auram Press, Imal, algunas de ellas como la Permaq permite obtener 2 bloques.
De entre las prensas semiautomáticas están la Adobe Press 2000 y las automáticas USA de la línea Powell & Sons PGA-300-12 la cual llega a producir 300 bloques por hora. La PDA-600-12DP capaz de producir 600 bloques por hora, o la PDA-480-14DP capaz de producir 480 bloques por hora.
2.2.3.1
Pasos para la fabricación de BTC
Primero
deben
determinarse
las
características
de
suelo
a
utilizar,
posteriormente se realiza el mezclado de los componentes de acuerdo a las relaciones pertinentes (arena-arcilla-limo) para fabricar los bloques de suelo cemento. Los componentes habrán sido separados de acuerdo a su granulometría haciendo uso de mallas, este proceso puede realizarse manual o mecánicamente; y al escoger los tamaños de partícula adecuados, garantizarán un íntimo mezclado; el control se logra utilizando una zarande con
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
abertura de mallas de 4 a 5 mm aproximadamente (equivalente a tamiz normalizado Nº 4) Mellace, R. (2006)
Según Mellace, R. en su curso taller realizado en la FADU de la UAT después de tener todos los materiales se realizan los siguientes pasos:
1. Incorporación del cemento Pórtland: se añade la cantidad necesaria, mezclando uniformemente. 2. Mezclado: Se efectúa el mezclado en seco de los materiales, sea manual o mecánico, hasta lograr un color uniforme de todo la mezcla 3. Humectación de la mezcla: Se efectúa por aspersión, manual o mecánica y se re-mezcla nuevamente el material hasta lograr un conjunto homogéneo, cuidando que no se formen grumos. Se recomienda realizar la prueba de la bola para verificar la óptima cantidad de humedad 4. Moldeado y prensado: El
moldeo y prensado del BTC implica la
realización de varias operaciones: Lubricación del molde (caja) de la prensa: Introducción de la mezcla de s-c y cierre de la caja Destrabar la palanca de la prensa llevándola a la posición de prensado. Prensar Regresar la palanca a la posición inicial Abrir la caja de la prensa corriendo la tapa y llevar la palanca a la posición 2 para extraer el BTC. Retirar manualmente el BTC y acopiar para su curado 5. Acopio y curado: desmoldado el bloque se seca a la sombra, tratando de colocar sobre este una cubierta de polietileno manteniendo así la humedad requerida para su correcto fragüe y endurecimiento. De acuerdo a las condiciones climáticas, se recomienda curar los bloques añadiendo agua sobre los bloques dos veces al día, durante una semana.
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Foto 2.3: Imagen Cartilla BTC CRIATIC Fuente: Arq. Rafael Mellace
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Foto 2.4: Producción de BTC, con prensa eléctrica Adobe Press 2000. Fuente: Arq. Yolanda Aranda 2008
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Foto 2.5 y 2.6: Producción de BTC, con prensa eléctrica Adobe Press 2000. Fuente: Arq. Yolanda Aranda 2008
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.2.3.2 Procedimientos constructivos utilizando BTC.
Dentro de los sistemas constructivos tenemos principalmente al de cimentación y los muros. Según el ITAVU, 1988 se realizan de la siguiente manera: Cimentación: A base de renchido de piedra junteada con mortero cal-arena en proporciones 1:5, en el caso de que exista piedra en la localidad. Una cimentación común a
base de concreto reforzado, es también utilizada
cuando no exista piedra en el lugar. Contracimiento: Este se recomienda para que los BTC no estén en contacto con la humedad del terreno. Muros: Desplantar muros en niveles superiores al terreno natural. Juntear los bloques con mortero cal-arena o similares. Para resolver los claros de puertas y ventanas se utilizan piezas “U” rellenas de concreto y reforzado con varillas de acero según las dimensiones de los claros. Morteros: Los morteros se clasifican en dos grupos, según la norma técnica peruana a) Tipo I (en base a tierra con algún aglomerante como cemento, cal, asfalto, etc.) b) Tipo II (en base a tierra con paja) Se considera que las juntas de la albañilería constituyen las zonas críticas, en consecuencia ellas deberán contener un mortero del tipo I ó II de buena calidad.
Mortero Tipo I
Mortero de suelo y algún aglomerante como cemento, cal o asfalto. Deberá utilizarse la cantidad de agua que permita una adecuada trabajabilidad.
Las proporciones dependen de las características granulométricas de los agregados y de las características específicas de otros componentes que puedan emplearse.
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Mortero Tipo II
La composición del mortero debe cumplir los mismos lineamientos que las unidades de adobe y de ninguna manera tendrá una calidad menor que las mismas. Deberá emplearse la cantidad de agua que sea necesaria para una mezcla trabajable.
Las juntas horizontales y verticales no deberían exceder de 2 cm y deberán ser llenadas completamente. Otros elementos empleados dentro del sistema constructivo Myrtle & Stedman, (1987) son: Vigas: son hechas a base de madera (troncos) cilíndrica de 10 a 12´´ de diámetro. Placas: son de aproximadamente 2´´ de espesor el cual aumenta si se realiza con concreto pobre reforzado. Deben asentarse directamente sobre las pareces y las vigas para que transmitan el peso al suelo.
Además existen elementos constructivos que por su naturaleza reciben un diseño especial Minke, G. (2001) por ejemplo:
Juntas: hacer hendiduras a los elementos a unir entre sí antes de juntear. Cuando se realiza junteado de elementos de tierra con madera se debe tomar en cuenta que la madera se expande y contrae a lo largo de su vida debido a la absorción y deserción de agua. Pisos: Pueden utilizarse pisos de barro apisonado o piezas de adobe cocido. Si se tratara de un entrepiso se recomienda el uso de madera que también pueden usarse en el piso más bajo (pisos de tierra apisonada con bloques de madera).
Es importante destacar que para el levantamiento de los muros Etchebarne, Piñeiro y Silva (2006):
61
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x
Se utiliza en las juntas de asiento de los bloques la misma tierra con un porcentaje de cemento a determinar.
x
El mortero debe tener una trabajabilidad similar a la de cualquier otro usado en albañilería con contenido de cemento de. 4 % mayor al usado para fabricar los bloques, con un contenido mínimo que deberá ser del 10 %.
x
Las juntas de mortero deberán tener entre 10 y 15 mm de espesor.
x
Los bloques se deben humedecer antes de su colocación para evitar la absorción del agua de mortero y mejorar la adherencia. No se deberá levantar muros de más de 1,20 m de altura por día.
2.2.4 Estudios y pruebas realizados con BTC
El adobe ha sido utilizado por años en la construcción, en efecto se ha comunicado en diversas ocasiones que un gran número de personas en el mundo vive en casas de adobe Aguayo A. (2005). Para hacer los adobes
se ha
propuesto el uso de diversos aditivos encontrando entre ellos el nopal Briccoli, Rovero (2001). Víctor Castaño en su conferencia: materiales del siglo XXI denotó que el uso de nopal es una tecnología rescatada de tradiciones prehispánicas y ha presentado además muchos otros usos importantes.
En Tamaulipas el Gobierno del Estado por medio del ITAVU (Instituto Tamaulipeco de la Vivienda y Urbanización) durante el gobierno de Américo Villarreal, se implementó una nueva modalidad dentro del Programa de Construcción de Vivienda Rural, como opción para las zonas más marginadas: La Casa de Tierra. Entre los conjuntos habitacionales que se pueden mencionar están: Carbonera, Fidel Velásquez, Del Valle, Sedena entre otros, así como restauraciones del Monasterio de las Madres Adoratrices, El Palacio Municipal de Jiménez, y la Biblioteca Municipal de Jaumave, todos ellos realizados con BTC.
Por otro lado, en la Universidad de Checoslovaquia en Praga, Jan Ruzika para obtener su tesis doctoral realizó una investigación sobre el comportamiento de los
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bloques de tierra prensados y estabilizados en estado seco y húmedo para determinar si la compresión es la que determinaba la resistencia o la adición de estabilizantes como cemento Pórtland y cal y los porcentajes de estabilización. De igual manera se preguntó ¿cuál era el comportamiento de estos bloques estabilizados de manera húmeda? Para determinar si mejoraban o si era la compresión más importante que la adición. Produjo una serie de 150 bloques curados y unos a las 6.3 semanas de elaborados y otros hasta las 77.3 semanas, para cada uno de los grupos, es decir, secos y húmedos, estabilizados con cemento, y estabilizados con cal, y los estudios arrojaron que bajo condiciones de alta humedad, la adición de cemento o cal a los BTC mejora significativamente su comportamiento. El período de la investigación duró desde el 2001 hasta el 2003.
La investigación, Utilización de ladrillos de adobe estabilizados con cemento Pórtland Ordinario CPO 20 al 6% y reforzados con fibra de coco, para muros de carga en Tampico (Roux, 2002) muestra diversos análisis realizados insitu de muros fabricados con BTC estabilizados con cemento Pórtland y utilizando un refuerzo a base de fibra de coco, los resultados obtenidos muestran ventajas en las características del BTC al estabilizarlo con cemento pero no así al utilizar fibra de coco.
2.3 Estabilizantes utilizados en la elaboración de BTC
2.3.1 Definición de estabilizante Un estabilizante es un material que como su nombre lo indica va a permitir mejorar las características físicas del suelo, ya sea aumentando la resistencia a la compresión, a la tracción, o bien reduciendo las fisuras provocadas por la retracción de la arcilla.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.3.2 Tipos de estabilizantes
Los estabilizantes pueden ser de origen vegetal como: fibras, savias, de origen animal: pelo de animal, estiércol de caballo, o bien de origen mineral. A continuación se mencionaran los estabilizantes minerales más comunes Minke, G. (2001).
2.3.2.1. Estabilizadores minerales
Cemento: Este actúa como estabilizador contra el agua en suelos de bajo contenido de arcilla. Mientras mayor el contenido de arcilla, más cemento se necesita para alcanzar el mismo efecto de estabilización. Minke, G. (2001)
El cemento Pórtland Ordinario CPO 20 es un conglomerante hidráulico que resulta de la pulverización del clinker, a un grado de finura determinado, al cual se le adiciona sulfato de calcio, (yeso) o agua a criterio del fabricante para mejorar su fraguado. El clinker está compuesto por silicatos, aluminatos y ferroaluminatos cálcicos
Cal: El intercambio de iones ocurre en el barro con cal como estabilizador si existe suficiente humedad. Los iones de calcio de la cal se intercambian con los iones metálicos de la arcilla.
Bitumen: El bitumen es apropiado para barros con bajo contenido de arcilla. Minke, G. (2001) En una clasificación más amplia, según P. Doat,
los estabilizantes físico-
químicos se dividen en Hidrofobos y estos a su vez en derivados del amoníaco, resinas y asfaltos y los Ligantes, donde entrarían los diferentes tipos de cal, el cemento, los lignosulfitos o productos derivados de la pulpa del papel, y el silicato de sodio.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Los suelos de 55 al 65% de arena en su composición se recomienda estabilizarlos con cal, y aquellos que en su composición posean un porcentaje mayor al 65, se recomienda estabilizarlos con cemento. Neves,C. (2007a).
2.3.2.2 Estabilizadores vegetales
Son diversos los estabilizantes que pueden ser utilizados para los bloques de tierra comprimido. Dentro de esta área se encuentran las savias de plantas aceitosas y con contenido de látex; plantas con estas características son el sisal, agabe, banano y euphorbia herea, este último es usado combinación con cal y tienen su mejor aplicación como pintura estabilizadora en muchos países.
Se han realizado diversas Investigaciones encontrando que usando aceite de linaza doblemente cocido se incrementa la resistencia a las inclemencias del tiempo en superficies de barro, se ha encontrado también que estos casos la difusión del vapor en estructuras de tierra se reduce considerablemente.
Como puede observarse se tienen diversas alternativas vegetales para estabilizar bloques de tierra. Otros dentro de esta área puede ser el almidón cocido y las melazas pueden utilizarse para optimizar la estabilidad. Se ha encontrado que este efecto aumenta si se añade también pequeñas porciones de cal. Minke, G. (2001)
2.3.2.3 Aditivos
Por aditivo se entiende Concretos Apasco (1985). “Cualquier material que no sea agua, agregados o cemento, que se usa como ingrediente […] y se le agrega inmediatamente antes o durante el mezclado. Los aditivos se emplean para modificar propiedades” […]
En algunas ocasiones el suelo utilizado presenta una baja cohesividad
65
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
(principalmente falta de arcilla) este problema puede abatirse incrementando la cohesividad añadiendo a la mezcla suero de leche, cuajada descremada (conocida como Quark alemán), queso fresco, orina, estiércol, aceite de linaza doblemente cocido o cola de cal y caseína. Es importante que se realicen antes de agregar cualquier aditivo, pruebas en cada uno de los casos correspondientes antes de edificar cualquier elemento de construcción.
En recientes investigaciones desarrolladas por el Arq. Roberto Mattone se ha utilizado el gluten de trigo como base para recubrimientos de tierra-yeso y se han descubierto varias propiedades de éste. El gluten que es alimento, mejora la adherencia del mortero al soporte y es compatible con el yeso. En suelos demasiados salitrosos, tiende a absorber la sal mejorando su composición y además actúa como aglutinante. Mattone, (2007).
2.4
Características del nopal forrajero y nopal tunero (opuntia rastrera y Opuntia ficus-indica)
Las especies con las que se trabajó son:
Opuntia rastrera y Opuntia ficus-indica
Por ser los más abundantes en Tamaulipas, según datos aportados por el Centro de Experimentación de agronomía de la UAT, Tula, Bustamante y Miquihuana, municipios tamaulipecos, son principales productores de nopal tunero donde hay sembrado aproximadamente 400 ha.
Tanto el nopal tunero como el forrajero, se les permite llegar a la maduración, a diferencia del nopal verdura por lo que el comportamiento de estas especies es diferente y la siguiente información lo valida:
Sin embargo, no todos los nopales presentan el mismo comportamiento durante la maduración. Silos-Espino, Fabián Morales, osuna-Castro,
66
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Valverde, Lara, Paredes-López. (2003) estudiaron estos cambios en tres especies comúnmente consumidas en México: Opuntia ficus-indica, O. sp. Y
O.
streptacantha,
de
madurez
temprana,
media
y
tardía,
respectivamente. El momento de la cosecha (madurez de consumo) es determinado en el campo por los mismos agricultores en base al color y las características de la textura de la fruta.
El pH evoluciona al progresar la madurez; en esto se distingue Opuntia streptacantha de O. ficus-indica y de O. sp. La primera presenta bajos valores de pH (cercanos a 3,0), cuando la madurez es incipiente, aumentado durante su desarrollo hasta valores cercanos a 6,0. En cambio O. ficus-indica y O. sp. No manifiestan cambios en el pH al avanzar la madurez, permaneciendo prácticamente constantes en valores cercanos a 6,0. Los sólidos solubles totales aumentan en las tres especies al progresar la madurez, alcanzando valores similares a los encontrados por otros autores, siendo cercanos a los 14º Brix. Saenz, C. (2006).
2.4.1 Taxonomía del nopal forrajero y tunero
Los nopales son un recurso natural de gran valor: pueden ser utilizados directamente como alimento, nopalitos y tunas, o en la elaboración de diversos productos alimenticios, medicinales o de cosmetología. También pueden servir como forraje para el ganado, aspecto importante sobre todo en épocas de escasez de pastos debido a sequías prolongadas. Cuando el nopal forrajero abunda, significa que existen problemas en el manejo de los pastizales de esas zonas, pero, por lo general, se utiliza en forma complementaria en épocas invernales y de sequía Cruz y Zapién (1974) citado en Cervantes, R. (2002).
El Nopal tiene la siguiente taxonomía:
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Reino
Vegetal
Subreino
Embryophita
División
Angioespermae
Clase
Dicotyledonea
Subclase
Dialipetalas
Orden
Opuntiales
Familia
Cactaceae
Subfamilia
Opuntioideae
Tribu
Opuntia
Género
Nopalea
Tabla 2.6: Taxonomía del Nopal. Fuente: Bravo-Hollis, H. (1978)
El género Opuntia presenta 5 subgéneros, 17 series y 104 especies. El género Nopalea presenta 10 especies, sólo N. cochenillifera se utiliza como nopal verdura. Actualmente en México se utilizan 24 especies para consumos diversos, de las cuales quince son como nopal para forraje y seis para tuna: Opuntia amyclaea (tuna blanca), Opuntia megacantha, Opuntia robusto, Opuntia streptacantha (tuna cardona), Opuntia undulafa y Opuntia ficus-indica; y tres para nopal verdura: Opuntia ficus-indica, Opuntia robusta y la Nopalea cochellinifera. Bravo-Hollis, H. (1978) 2.4.1.1 Superficie de nopal forrajero y tunero El nopal, por sus características genéticas y fisiológicas, puede ser producido con menor cantidad de agua que otras especies. Se ha investigado la producción de nopal en sistemas de riego por goteo para la producción de forraje de buena calidad como una alternativa de sustitución o complementación de los forrajes tradicionales altamente consumidores de agua. El nopal se cultiva en muchos países para uso forrajero, por ejemplo: Brasil (500,000 ha), Sudáfrica (350,000 ha), México (10,048 ha cultivadas y más de
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
3´000,000 de ha de nopaleras silvestres, las cuales además se usan para colectar nopal verdura, tuna y leña, entre otros productos), Estados Unidos (1,000 ha, además de 500,000 ha de nopaleras silvestres). De otros países como Argelia, Libia, Egipto, Jordania, Etiopía, Mozambique, etc., no se dispone de información sobre superficies cultivadas de nopal con fines forrajeros SDR (2006).
El fruto de las platiopuntias (nopales) es conocido comúnmente como tuna y es muy apreciado en México debido a esto, en 1991 el nopal tunero alcanzó las 45,000 ha.
Hoy en día México cuenta con una superficie cultivada con nopal tunero cercana a las 50 000 ha y se calcula que el área de aprovechamiento del nopal tunero silvestre rebasa los tres millones de hectáreas.
2.4.1.2 Volumen de producción por estado
En cuanto a las exportaciones a EUA, durante los últimos 5 años los volúmenes de nopal verdura fresco aumentaron 128.5%, ubicándose en el 2004 en 26,022.58 ton y en el primer semestre del 2005, en 14,292.69 ton. El nopal preservado o conservado en vinagre o salmuera durante el 2004 fue de 1,131.1 ton, mientras que en el 2002 se ubicó en 4,981.4 ton, pero los volúmenes exportados del producto preservado presentan un comportamiento cíclico, por lo que se espera que en los próximos 2 ó 3 años se presente un incremento similar o mayor al del 2002. Por su parte, la tuna en los últimos 5 años tuvo un incremento en sus exportaciones del orden del 106.3%, con lo que alcanzó las 11,430.52 ton en el 2004 SDR (2006).
En los noventa la producción promedio nacional de nopal tunero fue de 6.3 toneladas por hectárea, siendo los principales productores Puebla, México y Jalisco, con 21, 10 y 9 ton por ha, respectivamente.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Una vez cultivado el nopal inicia su producción al tercero o cuarto año y alcanza su máximo rendimiento aproximadamente el séptimo año. Las principales entidades productoras de nopal verdura por orden de importancia son: el Estado de México (32%), Puebla (24%), Zacatecas (17%) y Jalisco (10%). En la siguiente tabla se presenta la superficie cultivada y volúmenes de producción de nopal tunero en México, durante 1992. Rendimiento Estado
Superficie (ha)
Zacatecas
(%)
Producción ton
(%)
Prom ton/ha
13,130
29.4
452,298
17
3.40
México
8,622
19.32
86,200
32.4
9.99
Guanajuato
6,454
14.5
8,127
3
1.25
Puebla
3,062
8
64,339
24.2
21.10
San Luis
3,565
8
10,869
4.1
3.05
Hidalgo
3,000
6.72
15,000
5.6
5.00
Jalisco
2,720
6.1
25,192
9.5
9.26
Querétaro
1,908
4.3
4,422
1.66
2.31
Aguascalientes
1,536
3.4
2,363
0.9
1.54
Oaxaca
620
1.4
4,030
1.51
6.50
Totales
44,617
100
265,850
100
6.28
Tabla 2.7: Superficie cultivada y volúmenes de producción por estado. Fuente: SARH, 1992; citado por Cervantes, R. (2002).
A continuación se muestra los volúmenes de producción de nopal forrajero: Cultivo
Nopal Forrajero
Estado
Producción
Precio rural
(ton)
($/ton;$)
Valor de la producción (pesos)
Aguascalientes
1,364
455,680
620,788
Chihuahua
1,666
80,000
1,332,800
Total
3,030
64,475
1,953,588
Tabla 2.8: Volúmenes de producción del nopal forrajero año 1999. Fuente: SAGAR 1999, citado por Cervantes, R. (2002).
70
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.4.1.3
Diferencia y aporte nutrimentales del nopal verdura y forrajero.
La diferencia básica entre el nopal verdura y el nopal forrajero y tunero, es el tiempo de crecimiento de la planta y el tamaño de la penca. Estos últimos se utilizan para alimento de ganado en épocas de sequía y el primero para consumo humano. A mayor tamaño de penca, mayor cantidad de mucílago.
Los términos de calidad e inocuidad se refieren a nopales y nopalitos, cuando estos serán usados como producto alimenticio, para evaluar la calidad se utilizan indicadores extrínsecos e intrínsecos, aquellos atributos que no pueden ser evaluados por los sentidos o percepciones del consumidor, serán evaluados por indicadores extrínsecos, en cambio, cuando el consumidor es capaz de evaluar un producto mediante sus sentidos, se usan indicadores intrínsecos.
Algunos indicadores que no pueden ser evaluados por los sentidos, son entre otros la inocuidad y el valor nutricional.
El nopal verdura tiene gran contenido nutrimental y es muy utilizado para consumo humano, pero posee poco mucílago, por ello se analiza diferencias con el forrajero Aporte nutrimental cada 100 g. Energía
27 Kcal
Proteínas
1.7 g
Grasa
0.3 g
Hidratos de Carbono
5.6 g
Calcio
93 mg
Hierro
1.6 mg
Retinol (Vitamina A)
41 mcg
Tiramina (Vitamina B1)
0.03 mg
Riboflavina (Vitamina B2)
0.06 mg
Niacina
0.3 mg
Ácido Ascórbico (Vitamina C)
8 mg
Tabla 2.9: Aporte nutrimental del nopal verdura. Fuente: INN (s/f) citado por Carballo, F., González, G. (2008).
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A continuación los componentes nutricionales del nopal forrajero: Opuntia lindheimeri Componente
Opuntia
Variedad lindheimeri rastrera %
%
Opuntia
Opuntia lindheimeri
megacantha
Variedad Subarmatha %
Mataría Seca
96.03
96.01
95.83
94.74
Proteína
14.13
5.73
6.08
10.24
E. Etéreo
2.04
1.78
1.62
2.09
Fibra cruda
10.64
13.85
10.84
14.07
Cenizas
19.42
28.23
32.89
24.92
ELN
42.26
45.59
47.25
46.06
Tabla 2.10: Componentes principales de diversas especies de nopal. Fuente: Fuentes, R., Jiménez, C., Suárez, G., Murillo, S. (2002)
Genotipo Nopalera spp. Opuntia O. tenuipina O. megacantha O. rastrera** O. azurera O. cantabrigesis O. engelmanii O. lucens O. lindehimeri* O. robusta** O. streptacantha** O. leucotricha** O. imbricata O. cacanapo O. stenopetala O. duranguensis O. ficus-indica
Materia
Materia
Proteína
Grasa
seca
orgánica
cruda
Cruda
10.69 15.52 12.45 10.12 14.41 12.55 11.89 15.07 17.45 11.57 10.38 16.10 4.50 17.71 16.95 13.24 10.34 11.29
73.79 73.45 70.20 74.51 59.89 68.88 68.46 68.41 69.57 74.50 81.41 79.38 74.00 84.25 72.51 77.87 82.94 86.93
8.92 3.54 4.42 7.71 2.78 4.54 4.79 3.32 3.67 4.15 4.43 3.17 7.56 7.11 5.19 8.84 4.51 3.80
1.50 1.10 1.04 1.38 0.76 1.35 1.09 1.19 0.57 1.03 1.73 1.99 2.66 1.75 2.06 1.74 1.29 1.38
Fibra 17.21 4.32 5.14 3.75 6.18 3.98 3.70 3.58 2.58 3.02 17.63 18.88 14.00 11.51 11.20 9.14 8.23 7.62
Ceniza ELN* 26.21 26.55 29.80 25.49 40.11 30.12 31.54 31.59 30.43 25.50 18.59 20.62 26.00 15.75 27.49 22.13 17.06 13.07
50.70 64.43 59.52 68.87 43.23 58.84 58.87 60.32 62.75 66.25 57.61 55.34 49.78 63.86 64.04 58.16 68.91 74.13
Var. Amarillo oro *Elementos libres de nitrógeno (ELN) **Principales especies de Opuntia utilizadas como forraje, además de O. Microdusys. O. Pilifera y O. Máxima, que no figuran en el cuadro.
Tabla 2.11: Componentes principales de diversas especies de nopal. Fuente: Gómez (1985), citado por Cervantes, R. (2002).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.4.2 Características del mucílago de nopal
Las cactáceas contienen sustancias viscosas generalmente conocidas como mucílago; el mucílago es una sustancia que se encuentra en diferentes vegetales (tanto en hojas como tallo, raíces, etc.) y algunas leguminosas. Están constituidas por carbohidratos de alto peso molecular. Contiene principalmente dos polímeros naturales orgánicos: la amilasa (polímero de la glucosa con unión 1-4 de tipo consigo misma) y amilopectina (polímero también de la glucosa pero con uniones 1-6), para el caso de los vegetales; y polisacáridos compuestos por D-manosa y D-galactosa, para el caso de las leguminosas. Masschelein-Kleiner, L. (1995).
La amilasa se encuentra formando una cadena helicoidal que en solución tiene la capacidad de formar películas delgadas que al secar presentan alta rigidez. La amilopectina, como todo compuesto de alto peso molecular, presenta viscosidad elevada en estado puro pero es altamente soluble en agua. Combinadas y encontrándose en solución acuosa, ambas pueden formar capas con diferentes propiedades mecánicas. Estas características de cohesión se han aprovechado para unir diferentes materiales.
De esta manera, encontrándose en solución acuosa, ofrecerá a cualquier concentración diferente de cero ciertas características de cohesión.
Este efecto ha sido aprovechado desde la antigüedad principalmente para la elaboración de adobe en la construcción. Tiene la ventaja que, como el mucílago se encuentra en baja proporción en dilución, no se presentan problemas durante su incorporación a la mezcla de materiales para obtener adobe o bloques de tierra comprimidos terminados y durante siglos se han observado de manera empírica, sin comprobación científica, grandes ventajas al hacer uso de éste.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.4.2.1 Usos ancestrales e investigaciones actuales del mucílago en construcción La evidencia del conocimiento y uso del nopal por los primeros pobladores mexicanos se encuentra en las excavaciones de Tamaulipas y Tehuacán, Puebla, donde se encontraron fosilizadas semillas y cáscaras de tuna, así como fibras de pencas de nopal, de una antigüedad de siete mil años Flores, V. (2003)
Van Lengen en su Manual del Arquitecto descalzo describe la utilización del nopal con otros materiales para mejorar la calidad de los muros, pisos y techos, haciéndolos más resistentes, sin embargo al inicio de su libro aclara que la información no está completa, y por ende las fuentes de donde se obtuvo, ya que se busca estimular a la gente a la autoconstrucción, y porque dicho manual no está dirigido a los profesionales de la construcción, sino a la comunidad que se decide por este sistema de producción de vivienda.
Las comunidades indígenas siguen utilizando su fibra para dar consistencia a sus viviendas de adobe, y su jugo sirve para impermeabilizar y elaborar pinturas. Incluso, algunos expertos aseguran que los japoneses utilizan la fibra para la fabricación de bocinas de alta fidelidad González (2006).
Durante los siglos XVI y XVII, cuando los franciscanos establecieron las misiones en Baja California y zonas adyacentes, comenzaron a cultivar el nopal. Aunque esta actividad ya se desarrollaba tiempo atrás en el centro del país. Los frailes encontraron que estas plantas eran para ellos de gran utilidad, ya que además de consumirlas pencas tiernas y los frutos como alimento, producían un material mucilaginoso que servía como pegamento a los adobes empleados en la construcción de las misiones. Cervantes, R. (2002).
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
En conservación de edificios históricos, se ha utilizado el mucílago de nopal (Opuntia ficus-indica) en morteros elaborados con cal. Cárdenas A, Arguelles W. M. and Goycoolea F. M. (1998).
Carmen Sáenz en: Producción industrial de productos no alimentarios, Capítulo 7, de los Cuadernos Técnicos de la FAO, 2006, cita a varios investigadores que han estado utilizando el hidrocoloide del nopal para diversos usos en construcción, a saber: en Perú, Ramsey en 1999 estudió el uso de goma o mucílago de cladodios de nopal para estabilizar bloques de adobe, comparándolo con la cal; los resultados obtenidos no fueron exitosos como se esperaba, probablemente debido a que las dosis empleadas fueron del 10%. La metodología utilizada para preparar la goma de nopal como estabilizante, consiste en limpiar y remojar en agua los cladodios (1:1 en peso); las mejores condiciones de remojo fueron 18 días a 15 – 20 ºC (82 - 92 por ciento HR) o entre 7 y 14 días a 20-25 ºC (77 - 88 por ciento HR). Del mismo modo, Cárdenas et al. (1998) efectuaron ensayos preliminares acerca del uso de jugo de nopal en pastas de Ca(OH)2, indicando que su incorporación vuelve más débil la textura de la cal, así mismo a señalado que desde hace muchos siglos se agrega jugo de nopal como un adhesivo orgánico a la cal para restaurar y proteger edificios históricos en México.
Torres, A., Martínez, M., Loveday, D. C y Silsbee, M. (2005) también analizaron la adición de mezclas de nopal y Aloe vera en el concreto, como un modo de aumentar las propiedades anticorrosivas al entrar en contacto con el acero.
Por su parte, Hernández y Serrano (2003), en un estudio sobre adición de mucílago de nopal liofilizado a morteros ampliamente usados en la construcción, observaron que la adición de 0,5 g de mucílago liofilizado mejoraba las características mecánicas de la mezcla, con una mejor resistencia a la compresión que los controles sin mucílago de nopal. La mezcla de yeso + arena sílice + mucílago de nopal liofilizado mostró un esfuerzo a la compresión de 151,8 Kg./cm2 a los 28 días, en comparación con el control que fue de 125,6 Kg./cm2.
75
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
En el 2005, estudios realizados por investigadores del Centro de Física y Tecnología Avanzada (CFTA), perteneciente a la Universidad Nacional Autónoma de México, campo Juriquilla, en Querétaro, se encuentran desarrollando un método que permitirá determinar la resistencia que adquiere el mortero utilizando el mucílago de nopal. El avance de estos estudios fue presentado en la conferencia magistral Materiales del siglo XXI por el Dr. Víctor Castaño. Hernández Z., Caballero B., Rosas J., López L., Hinojosa, T. y Castaño V. (2005) y consiste en la utilización del mucílago de nopal para mejorar propiedades mecánicas del mortero y algunos otros materiales de construcción.
En otras investigaciones Chandra, S., Eklund, L., Villarreal, R. (1998), sugieren que el mucílago mejora las características físicas de las pastas de cemento y morteros, disminuye la permeabilidad y aumenta la resistencia a la compresión.
Paralelamente Torres, A., y Cano B., (2007) investigadores de la Universidad Marista de Querétaro y el Instituto Politécnico de Oaxaca desarrollaron
una
investigación utilizando mucílago de nopal en pastas de cemento, mortero y concreto, encontrando que al utilizar soluciones al 1% disminuye la permeabilidad; no se encontró una diferencia significativa en la resistencia a la compresión aún cuando
se
agregaron
también
diversos
porcentajes
de
cemento
como
estabilizante. Se debe señalar que estas investigaciones utilizaron mucílago de nopal deshidratado añadido a mezclas de cemento antes mencionadas a diferencia de la presente investigación que por el contrario realizó soluciones con mucílago de nopal y se utilizaron para la fabricación de BTC.
Investigadores de la UPIBI, perteneciente al Instituto Politécnico Nacional, (IPN), presentaron en 2006 un proyecto de investigación denominado Ultrafiltración de mucílago de nopal, clasificado dentro del área de Ingeniería y Tecnología de Instituto Politécnico Nacional (IPN, 2006). En el Congreso Internacional de construcción con Tierra TerraBrasil 2008, donde se presentaron trabajos de investigación científica
destaca la ponencia:
76
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Caracterización de adobe estabilizado con almidón de mandioca, Branga, L., Medeiros, V., Santina,M. (2008) donde se describe que dentro de los principales componentes de la mandioca se encuentran la amilasa y la amilopectina (mismos que contiene el mucílago de nopal), resultando positivo su trabajo para un 8% de estabilización con este producto para los adobes.
2.5 Características de la sábila. La planta de sábila ha sido utilizada desde la antigüedad en diversas civilizaciones principalmente las de África, Asia, Europa y en el Medio Oriente. En México, existen muchos y muy diversos usos populares para la sábila (en los cuales la planta es tratada artesanalmente en casa y se utilizan solo productos naturales), principalmente de tipo medicinal. Diversos usos se mencionan en el punto 2.5.3 de este trabajo. La sábila además
ha sido utilizada en diversos
procesos industriales como en ciertos tratamientos en petróleo crudo. 2.5.1 Taxonomía de la sábila A continuación se presentan las características taxonómicas de la sábila Taxonomía y características de la sábila Nombre científico Origen
Asociación vegetal
Aloe vera Norte de África, Islas Canarias, España
Es una especie introducida y cultivada en varios estados de las zonas áridas de México. Características químicas
Materia Orgánica: Ph: Carbonatos:
rico (2) 7-8.2 (1) Abundantes
Tabla 2.12: Taxonomía y características de la sábila. Fuente CONAFOR, (2002).
77
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.5.2 Volumen de producción por estado La cadena productiva de la sábila comercializa su producción en el mercado internacional. Con una superficie plantada de sábila de 3 mil 900 hectáreas y una producción anual de 98 mil toneladas de hoja, se abastece la demanda de las 6 agroindustrias instaladas en González, Hidalgo y Jaumave que producen pulpa, jugos y gel para las industrias farmacéutica, de alimentos y de cosméticos. En González la empresa mexicana Gildan adquiere la producción de hoja de sábila de 24 productores de la región y la transforma en 4 millones 600 mil litros de pulpa por año para su exportación a Estados Unidos. En el continente americano, México es el principal productor de sábila, de acuerdo con información del Internacional Aloe Science Council (IASC), donde participa con el 47% de la superficie sembrada a nivel mundial y con el 56% de la superficie cultivada, tal y como se puede apreciar en la siguiente tabla:
País México
Superficie (ha)
Participación (%)
10,248
56
Dominicana
3,500
18
Venezuela
3,400
18
Estados Unidos
649
3
Costa Rica
520
3
Guatemala
200
1
Argentina
100
0.60
50
0.30
19,119
100
República
Brasil TOTAL
Tabla 2.13: Porcentaje de participación de cultivo de sábila por País hasta el 2005. Fuente: SDR (2007) Porcentaje de participación de cultivo de sábila por estado hasta el 2005 (SDR, 2005)
78
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Participación Estado
Producción (ton)
(%)
Tamaulipas
66978.18
76
Yucatán
5287.75
6
San Luis Potosí
9694.21
11
Otros Estados
6169.04
7
TOTAL
88129.18
100%
Tabla 2.14: Porcentaje de participación de producción de sábila por estado hasta el 2005. Fuente: SDR (2007).
Producción en Tamaulipas En la siguiente gráfica se tiene las hectáreas de cultivo destinadas a la producción de sábila en Tamaulipas.
Superficie(H a)
5 4 3 2 1 0 92
93
94
95
96
97
98
99
00
01
Año Nacional
Tamaulipas
Gráfica 2.2: Superficie establecida para cultivo de sábila: comparativo nacional y Tamaulipas. SDR (2004).
Por municipio se tienen las siguientes áreas destinadas a su cultivo:
79
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
SUPERFICIE (HA) Municipio
TOTAL
RIEGO
TEMPORA
HIDALGO
14
14
L
PADILLA
376
215
161
GUEMEZ
35
30
5
VICTORIA
14
10
4
LLERA
200
200
-
GOZÁLEZ
923
358
565
ALTAMIRA
207
43
164
ALDAMA
182
-
182
JAUMAVE
330
200
130
TULA
370
-
370
TOTAL
2651
1070
1581
Tabla 2.15: Superficie establecida por ha y municipio en Tamaulipas hasta el 2001. Fuente: SDR (2004).
2.5.3 Usos del acíbar de la sábila y similitudes con el mucílago de nopal.
El acíbar ha tenido diversos usos en diferentes áreas: x
Industria farmacéutica: como catalizador en procesos celulares
x
Perfumería y cosmetología: para elaboración de cremas emolientes, humectantes, hidratantes y desinfectantes, así como en la elaboración de champú tonificante, jabones, lociones para la piel, filtros solares gracias a su contenido de sapogeninas, glucósidos y polisacáridos.
x
Alimentos: Elaboración de bebidas refrescantes y nutritivos por su contenido en proteínas, aminoácidos, minerales, enzimas y otros complementos que le dan cualidades aperitivas, nutritivas, tónicas y reconstituyentes.
x
Agronomía: como repelente e insecticida en larvas presentes en algunas plantas tuberosas. En experimentos con papa, ha presentando una acción inhibitoria de enfermedades virales presentes en el tubérculo.
80
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
La similitud en la composición química entre el mucílago de nopal y la sábila es que ambos contienen macromoléculas compuestas por unidades de glucosa conocidas como biopoliméricas solo que el mucílago de nopal contiene menor cantidad de biopolímero. Estos polímeros podrían mostrar efectos cohesivos entre partículas a diferencia de diversas sustancias no poliméricas.
2.5.4 Composición química del acíbar o jugo de sábila
El acíbar es el jugo obtenido a partir de las hojas de sábila
presenta una
apariencia mucilaginosa, glutinosa y de color amarillo verdoso oscuro. La especie del género Aloe contiene una mezcla de glucósidos llamados Aloína colectivamente, la cual es el principio activo de la planta. La proporción de compuestos es la siguiente: x
Dos resinas amarillo-brillantes, muy activas, posiblemente idénticas, solubles en bicarbonato de sodio, 30%.
x
Una resina muy activa soluble en bicarbonato de sodio 6,8%
x
Aloína, ligeramente activa, 15.0%
x
Emodina, ligeramente activa 1.5 a 1.8 %
x
Substancias hidrosolubles inactivas, 15.2 %
x
Substancias amorfas que producen alteraciones estomacales pero que no llegan al efecto purgativo, 5.1%
El acíbar de sábila contiene 12 enzimas. Estas enzimas constan de una fracción proteica o apoenzima y un grupo prostético o coenzima. La enzima actúa formando un complejo con la piel, la parte de la proteína que se une a éste se convierte en un centro activo; en la mayoría de los casos la acción de la enzima depende de la coenzima y específicamente para el tipo de sustrato (piel abierta, cuero cabelludo, entre otros) de la apoenzima.
81
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Se ha observado efectos curativos del acíbar fresco de la sábila en quemaduras por radiación, accidentes nucleares o exposición a rayos X, también, se ha encontrado actividad antibiótica, astringente, inhibidor del dolor, desinflamatorio, coagulante y estimulante. Se han realizado experimentos para encontrar inhibición de tejidos tumorosos, tratamiento de quemaduras, incluyendo las de origen radioactivo, inhibición de la artritis, enfermedades de la piel como psoriasis, dermatitis e infecciones diversas, entre muchas otras. 2.6 Normatividad existente aplicable a la construcción de vivienda de tierra
Dado que no en todos los países que se construye con tierra existe normatividad, solo se analizarán algunas de ellas, en otros países existe normatividad para selección de suelos o alguna técnica constructiva pero no para BTC, caso Italia o Perú, en el caso de México que no existe ningún tipo de normatividad.
Algunas definiciones para comprender este panorama se transcriben a continuación. CNUAH (1986).
Ley: Instrumento promulgado por el gobierno, decreto de carácter obligatorio…. Estatuto: Semejante a la ley u ordenanza, pero promulgado por una autoridad legislativa subsidiaria como un ayuntamiento. Reglamento de la construcción: Conjunto de preceptos detallados destinados a regularla construcción de edificios…. Código de la construcción: Conjunto de reglas y requisitos prácticos de orden técnico y administrativo para la construcción de edificios.
A
diferencia de los reglamentos de la construcción, normalmente no tienen carácter de obligatorio….
82
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.6.1 Normatividad Colombiana
La Normatividad Colombiana, es una traducción de la Normatividad Francesa, adaptada a este país sudamericano.
Esta Normatividad distingue 5 categorías de Bloques de Tierra Comprimida estabilizados con cemento: a) CATEGORÍA O: ORDINARIO Bloques ordinarios destinados a estar recubiertos por una protección cualquiera según las características de aspecto y textura. b) CATEGORIA P: PARAMENTOS Bloques de paramento destinados a quedar expuestos, según las características de aspecto y textura. c) CATEGORIA S: SECO Bloques destinados a ser utilizados en medio seco, teniendo una resistencia despreciable en compresión húmeda. d) CATEGORIA H: HUMEDO
Bloques destinados a ser utilizados en
medio húmedo, que alcanza un valor de resistencia mecánica húmeda al menos igual a una de las clases de resistencia definidas en el numeral 3.4.2 teniendo una resistencia despreciable en compresión húmeda. e) CATEGORIA A: ABRASION Bloques aptos a ser expuestos a riesgos de abrasión resultantes de la actividad humana, que alcanzan una resistencia a la abrasión por lo menos igual una de las clases de resistencia definidas en la norma.
En cada categoría los bloques están clasificados según dos criterios:
83
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Resistencia mecánica mínima a la compresión seca Coeficiente de capilaridad Objeto de la Norma
Definir las características generales que deben cumplir los Bloques macizo de Suelo Cemento y describe los ensayos para determinar las características de los mismos.
Capilaridad/ cb: coeficiente de absorción
Esta característica no se considera para medio seco *Bloques débilmente capilares Cb menor o igual a 20 *Bloques poco capilares
CB menor o igual a 40
Resistencia a la compresión seca
Los bloques deben presentar en el momento de la entrega una resistencia a la compresión seca por lo menos o igual al valor escogido para cada categoría:
Resistencia mínima (R) por la fracción de 0,05 Mpa.
BSC 20 : 2 BSC 40 : 4 BSC 60 : 6
Resistencia a la compresión húmeda
Resistencia mínima (R) por la fracción de 0,05 Mpa
84
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
BSC 20 : 1 BSC 40: 2 BSC 60: 3
El ICONTEC – Instituto Colombiano de Normas Técnicas publicó, en 2005, la norma NTC 5324. Bloques de Suelo Cemento para Muros y Divisiones. Definiciones. Especificaciones. Métodos de Ensayo. Condiciones de Entrega, que es una declarada traducción de la norma francesa AFNOR XP P 13-901:2001. Neves,(2007b)
La norma colombiana 5324 marca lo siguiente:
x
Dimensiones de bloque: 14cm x 9,5 x 29,5 cm (ExhxL) y 22cm x 9,5 x22cm (ExhxL) con tolerancias de espesor (E) de ±3 mm, Altura (h) de entre +5 y 2 mm. y largo (L) de ±3 mm.
x
Capilaridad: el coeficiente de Cb de absorción de agua por capilaridad de los bloques destinados a muros exteriores, medido de acuerdo a esta norma debe ser por lo menos igual a los valores siguientes:
Bloques débilmente capilares: Cb = 40
x
Las microfisuras son toleradas si: Para bloques de parámetro.- Su ancho no excede los 0,5mm, su largo no excede los 20mm, su profundidad no excede 5mm y su cantidad no excede más de 2 sobre la misma cara
85
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Para bloques ordinarios.- si su ancho no excede 1mm, su largo no excede 40mm, su profundidad no excede 10mm y su cantidad no excede más de 3 sobre la misma cara. x
Tolerancias diversas según las siguientes tablas:
Bloques macizos
T (mm)
T1(mm) T2(mm)
Bloques de apartamento de grado fino
10
20
5
Bloques ordinarios con textura granulosa
20
30
10
Tabla 2.16: Tolerancia de dimensiones de despostilles en punta y en arista. Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 5324.
Bloques llenos
BSC20
Resistencia mínima (R) para la fracción 0,05 en 2
BSC40
BSC60
4
6
Mpa Tabla 2.17: Clases de resistencia a la compresión seca. Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 5324.
Bloques llenos
BSC20
Resistencia mínima (R) para la fracción 0,05 en 1
BSC40
BSC60
2
3
Mpa Tabla 2.18: Clases de resistencia a la compresión seca. Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 5324.
Bloques llenos
BSC20
BSC40
BSC60
Coeficiente de abrasión química (Ca) en cm2/g
2
5
7
Tabla 2.19: Clases de resistencia a la abrasión. Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 5324.
86
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
2.6.2 Normatividad Peruana
La norma técnica peruana comprende lo referente al adobe simple o estabilizado, más no habla de los Bloques de Tierra comprimidos y estabilizados y es una de las más completas en cuanto a normatividad sísmica en cuanto a construcciones de adobe.
2.6.3 Normatividad Brasileña
En Brasil, las normas hacen diferencia para el término BTC en función de sus dimensiones, más precisamente de su altura: hasta 7 cm, se llama ladrillo (tijolo) y, superior a este valor, se llama bloque (bloco).
Las normas para bloques de suelo-cemento (BTC con adición de cemento), son las siguientes: x
NBR 8491 – Tijolo maciço de solo-cimento. Especificação. (Bloques macizos de suelo-cemento. Especificaciones) en donde se presentan las dimensiones de bloques:
Designación
Ancho en cm
Largo en cm
Alto en cm
Tipo I
20
9,5
5
Tipo II
23
11
5
Tabla 2.20: Dimensiones para bloques macizos de suelo cemento. Norma Brasileña NBR 12023
x
NBR 8492 – Tijolo maciço de solo-cimento – Determinação da resistência à compressão e da absorção de água. Método de ensaio (Bloques macizo de suelo-cemento – Determinación de la resistencia a la compresión y a la absorción de agua. Método de ensayo). De acuerdo a esta norma no debe presentarse una absorción de agua mayor al 20%. Los valores de resistencia a
87
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
la compresión no deben ser menores a 2,0 Mpa (20kgf/cm2) por lote o valores individuales menores de 1,7Mpa (17kgf/cm2) x
NBR 10832 – Fabricação de tijolo maciço de solo-cimento com a utilização de prensa manual. Procedimento (Fabricación de bloques macizo de suelocemento con utilización de prensa manual. Procedimiento).
x
NBR 10833 – Fabricação de tijolo maciço e bloco vazado de solo-cimento com a utilização de prensa hidráulica. Procedimento. (Fabricación de bloques macizos de suelo-cemento estampados utilizando una prensa hidráulica. Procedimiento). En esta norma se especifica que se debe preparar la mezcla de componentes de manera uniforme para después transferir ésta a los moldes respectivos y ejecutar el prensado y después pasarlo a la sombra sobre una superficie plana. Estos bloques se curan a partir de las 6 horas de fabricados durante siete días. Los bloques deben utilizarse dentro de los catorce días siguientes a la fabricación.
x
NBR 10834 – Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural. Especificação. (Bloque estampado de suelo semento
x
NBR 10835 – Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural – Forma e dimensões. Padronização. Para el tipo de bloques mencionado en esta norma se tiene:
Tipo
Dimensiones nominales Largo
Alto
C
A
90
140
390/190
B
140
140
390/190
C
190
140
390/190
Tabla 2.21: Dimensiones para bloques macizos de suelo cemento. Norma Brasileña NBR 12023
x
NBR 10836 – Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural – Determinação da resistência à compressão e da absorção de água. Método de ensaio. En esta norma se explica el procedimiento experimental a seguir para 88
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
la determinación de resistencia a la compresión y absorción de agua de los bloques de tierra. El procedimiento consiste básicamente en la colocación de bloques preparados en una prensa hidráulica para conocer qué fuerza soporta. La absorción de agua se determina por sumergimiento de los bloques en agua, secado y diferencia de pesos. 2.6.4 Normatividad Mexicana para Tabiques Rojos Recocidos
En México, por no existir normatividad para arquitectura de Tierra y por tanto para Bloques de Tierra comprimida, se utilizaran diversas normas mexicanas que presentan las características que deben cumplir los bloques y ladrillos de barro cocido, que se utilizan en la construcción dentro del país. La norma con clave NMX-C-024-1974 presenta la “determinación de la contracción por secado, de los bloques, ladrillos, tabiques y tabicones de concreto” el cual consiste en sumergir especimenes en agua potable a 23° ± 2°C, durante 48 horas, tomando la temperatura para posteriormente escurrirlos, limpiarlos y secarlos en estufa según NMX-C-024-1974. La variación promedio de la longitud de los especimenes es de 0.002% o menos, en un período de 6 días y cuando la pérdida de peso es de 0.2% o menos, en un lapso de 48 horas, en relación al peso inmediato anterior. La NMX-C-036-ONNCCE-2004: Industria de la construcción-bloques, tabiques o ladrillos, tabicones y adoquines-resistencia a la compresión-método de prueba, menciona que deben analizarse 5 especimenes por cada lote de 10000 piezas y a ellos se someten a prueba de compresión después de haber sido “cabeceados” utilizando placas de 445mmx250mmx18,5mm de espesor; se debe garantizar la horizontalidad de los bloques.
Por otro lado la NMX-C-037-ONNCCE-2005: Industria de la construcción-bloques, ladrillos o tabiques y tabicones-determinación de la absorción de agua y absorción inicial de agua, presenta el procedimiento que en su nombre indica. Se marca que deben sumergirse una muestra de 5 especimenes (por cada 10000 contenidos en un lote) de acuerdo a la siguiente figura: 89
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Fig. 2.2 Esquema para la determinación de humedad en tabiques. Fuente: NMX-C-037ONNCCE-2005:
Los bloques se quedan sumergidos por 24h, terminado ese periodo se sacan del recipiente, se limpian con un paño, se seca y se vuelve a determinar su masa. La masa inicial del bloque debe ser determinada al principio de la prueba. Los porcentajes de absorción de agua se tienen por diferencia de pesos. Una de las normas más generales es la NMX-C-404-ONNCCE-2005: Industria de la construcción-bloques, tabiques o ladrillos y tabicones para uso estructuralespecificaciones y métodos de prueba. Podemos encontrar en ella la siguiente clasificación: Clasificación de piezas de acuerdo a los materiales empleados en su fabricación Tipo de pieza Materiales Forma Bloque Grava-Cemento Rectangular Arena-Cemento Rectangular Barro Extruido Rectangular Barro recocido Rectangular Sílico calcáreo Rectangular otros Otras Tabique (ladrillo) Barro recocido Rectangular Macizo Barro extruido Rectangular Huevo Otros (concreto) Rectangular
90
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Multiperforado Tabicón
Otras Rectangular Rectangular Rectangular Otras
Grava-cemento Arena-cemento Tepojal-cemento otros
Tabla 2.22: Clasificación de piezas de acuerdo a los materiales empleados en su fabricación. Norma Mexicana para bloques, tabiques o ladrillos y tabicones. NMX-C-404-ONNCCE-2005.
Se especifica además los espesores para paredes de bloques de concreto lisos:
Espesores de paredes exteriores para bloques de concreto lisos Tipo de block (cm) 10x20x40 12x20x40 15x20x40 20x20x40 25x20x40 30x20x40
Espesor mínimo de paredes exteriores (mm) 20 20 25 32 35 38
Tabla 2.23: Espesores de paredes exteriores para bloques de concreto lisos. Norma Mexicana para bloques de concreto liso. NMX-C-404-ONNCCE-2005.
Los bloques anteriores deben cumplir con resistencias a la compresión marcados a continuación:
Resistencia mínima a la compresión sobre área bruta
Tipo de pieza Bloques de concreto vibrocomprimido Tabicones Tabique (Ladrillo) recocido Tabique (ladrillo) extruído o prensado (hueco vertical) Tabique (ladrillo) multi perforado
Resistencia de diseño (f*p) N/mm2 (kgf/cm2) 6(60) 10(100) 6(60) 10(100) 10(100)
Tabla 2.24: Resistencia mínima a la compresión sobre área bruta para bloques de concreto lisos. Norma Mexicana para bloques de concreto liso. NMX-C-404-ONNCCE-2005.
Por último se presentan también los valores aceptables en México de absorción de agua para los tabiques de acuerdo a la siguiente tabla:
91
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Valores aceptables de absorción de agua y absorción inicial Tipo de pieza Bloques de concreto vibrocomprimido Tabicones Tabique (Ladrillo) recocido Tabique (ladrillo) extruído o prensado (hueco vertical)
Absorción máxima de agua en % durante 24h 12
Absorción inicial g/min
15 21 15
5 5 5
5
Tabla 2.25: Valores aceptables de absorción de agua y absorción inicial para bloques de concreto lisos, ladrillos y tabicones. Norma Mexicana para bloques de concreto liso. NMX-C-404-ONNCCE-2005.
Otras Normas Mexicanas:
Clave
Fecha
NMX-C-024-1974
1974-04-18
NMX-C-038-ONNCCE-2004
2004-07-27
NMX-C-082-1974
1975-01-22
NMX-C-441-ONNCCE-2005
2005-04-25
Descripción Determinación de la contracción por secado, de los bloques, ladrillos, tabiques y tabicones de concreto Industria de la construcción-determinación de las dimensiones de ladrillos, tabiques, bloques y tabicones para la construcción (cancela a la nmx-c-038-1974). Determinación del esfuerzo de adherencia de los ladrillos cerámicos y el mortero de las juntas Industria de la construcción-bloques, tabiques o ladrillos y tabicones para uso no estructuralespecificaciones (cancela a las nmx-c-006-1976 y nmx-c-010-1986).
2.7 El experimento de campo.
Basado en el ensayo de resistencia a los agentes atmosféricos para muros de tapial, del Centro de Investigación Navapalos, España, efectuado en 1998, Roux, realiza en su tesis Utilización de ladrillos de adobe estabilizados con cemento Pórtland, tipo I al 6% y reforzado con fibra de coco para muros de carga en Tampico para optar por el grado de Doctor, un experimento adaptándolo a los BTC, en donde se elaboran muretes de dimensiones aproximadas de 0.70x0.70 ml. dispuestos en octágonos, los cuales se encuentran orientados hacia los
92
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
diferentes puntos cardinales, con el objetivo de monitorear su comportamiento a la intemperie durante un año. Tomando estas referencias se elabora el experimento de campo de la presente investigación, el cual se describe en la metodología.
93
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
GLOSARIO DE ABREVIATURAS
AURIS BTC CFTA
Acción Urbana e Integración Social Bloques de Tierra Comprimida Centro de Física y Tecnología Avanzada
CESOP
Centro de Estudios Sociales y de Opinión Pública
CIDAC
Centro de Investigación para el Desarrollo A.C.
CIDOC
Centro de Investigación y Documentación de la Casa. Instituto Nacional para la Vivienda de Colombia y RAM de
CINVA-RAM
Ramírez Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos
CNUAH
Humanos
CONACYT
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
CONAFOR
Comisión Nacional Forestal
CONAFOVI
Comisión Nacional de Fomento a la Vivienda
CONAVI
Comisión Nacional de Vivienda
COPLAMAR
Coordinación Nacional del Plan para zonas Marginadas
CORETT
Comisión para la Regularización y Tenencia de la Tierra
CRATERRE CRIATIC FADU FONHAPO FOVI FOVISSSTE IASC ICONTEC IMSS
The Center For The Research Of Earth Architecture Centro Regional de Investigación de Arquitectura de Tierra Facultad de Arquitectura Diseño y Urbanismo Fondo Nacional de Habitaciones Populares Fomento de Vivienda Fomento para la vivienda de los Trabajadores del Estado Información del Internacional Aloe Science Council Instituto Colombiano de Normas Técnicas Instituto Mexicano del Seguro Social
94
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
INE INEGI INFONAVIT
Instituto Nacional de Ecología. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática Instituto de Fomento Nacional para la Vivienda
INN
Instituto Nacional de Nutrición.
IPN
Instituto Politécnico Nacional Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores
ISSSTE ITAVU
del Estado Instituto Tamaulipeco de la Vivienda
MPA
Unidad de medida de fuerza Mega pascales.
NBR
Norma Técnica Brasileña
NMX
Norma Técnica Mexicana
NTC
Norma Técnica Colombiana
ONG’s
Organizaciones no gubernamentales
ONU
Organización de las Naciones Unidas
PEMEX PNV
Petróleos Mexicanos Plan Nacional de Vivienda
PUEM
Programa Universitarios de Estudios Metropolitanos
SARH
Secretaria de Agricultura y Recursos Hidráulicos
SDR SEDESOL
Subsecretaria de Desarrollo Rural Secretaria de Desarrollo Social
SHF
Sociedad Hipotecario Federal
UAM
Universidad Autónoma Metropolitana
UAT
Universidad Autónoma de Tamaulipas
UNAM
Universidad Nacional Antropológica de México
UNCHS
United Nations Center For Human Settlements
95
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
III. Metodologia La presente investigación tuvo por objeto responder a la pregunta: ¿Mejora el mucílago de nopal (Opuntia rastrera y opuntia ficus-indica) y sábila (Aloe vera barbadensis)
agregada al agua de mezclado por
separado, las características físico-mecánicas de los BTC estabilizados con cemento Pórtland CPO 20 al 6%? De acuerdo a los objetivos específicos planteados, se analizó científicamente que la utilización del mucílago de nopal
y sábila mejora efectivamente las
características del material, mostrando que los BTC modificados cumplen los estándares para ser utilizados como material adecuado para la construcción de vivienda, se identificó la composición del suelo con el que se fabricaron los BTC, se determinó el porcentaje exacto de concentración en el agua de mezclado de los mucílagos, se identificaron los diferentes índices de absorción de agua, porosidad y densidad ante las diferentes concentraciones de mucílago con el fin de estandarizarlos en una tabla que nos permitió tener indicadores, así se analizaron las diferentes características físicas: compresión seca y húmeda, abrasión o durabilidad, absorción de agua, porosidad, densidad, y las características químicas de: resistencia a los álcalis, ácidos y sales en las diferentes concentraciones de mucílago y acíbar, con el fin de encontrar materiales alternativos que sean económicos y durables, que aporten soluciones al problema de vivienda en México. Para lograr este objetivo y comprobar la hipótesis propuesta en la investigación se describe metodológicamente la parte experimental las pruebas que se realizaron en el laboratorio.
96
CAPITULO III METODOLOGIA
XV
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
3.1 Universo. El Universo de estudio fue constituido por los Bloques de Tierra Comprimido y estabilizado que se produjeron en el laboratorio de la FADU con arcilla extraída del banco del Chairel y Medrano extraído del banco de Medrano. 3.2 Muestra. La muestra la conforman 5 lotes constituidos por 10 BTC para cada una de las concentraciones (en % p/p): 0,1, 2, 3, y 4 y para cada una de las pruebas físicas: compresión seca y húmeda, abrasión o durabilidad, absorción de agua, porosidad, y permeabilidad. Teniendo un total de 250 piezas para el mucílago de nopal y la misma cantidad para el acíbar de sábila en total se fabricaron 500 BTC. La propuesta de 10 bloques para experimentación, se sustenta en trabajos publicados Roux G.,(2002), McHenry P. (1996), Minke, G., (2001), que utilizaron esa cantidad de bloques asegurando así una desviación estándar de décimas. Posteriormente a la hora de analizar los primeros lotes de BTC de mucílago de baja concentración, (de 1 al 4%), se decidió hacer otros 5 lotes constituidos por 10 BTC para las concentraciones del 10, 20, 30, 40 y 50% y se les realizaron las mismas pruebas. 3.3. Tipo de Estudio. Los tipos de estudio mencionados a continuación fueron elegidos ya que satisfacen las características del experimento aquí expuesto y con esto la verificación de la hipótesis y cumplimiento de los objetivos del presente trabajo. En cuanto a la información de la problemática de la vivienda en México, esta investigación es de tipo exploratoria y descriptiva.
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Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Correlacional ya que se desean establecer las relaciones de las características físicas encontradas un bloque de BTC al añadir diversos estabilizantes mediante un estudio cuantitativo que incluye un experimento. A la vez es
diacrónica ya que
se realizaron los experimentos formando
bloques de BTC con ciertas características y será evaluado con el paso del tiempo llevando a cabo diversos análisis físico-químicos y de resistencia, por tanto es experimental. 3.3.1 Entrevistas con expertos Se entrevistó a 2 expertos acerca
de los diversos tipos de nopal que se
reproducen en la Región. Uno Investigador de la Facultad de Agronomía de la UAT, México, quien comentó las ventajas de
utilizar nopal cultivado y no
silvestre, ya que así se aseguraba el abastecimiento del mismo; además de que el mucílago del nopal silvestre presentaría diferencias en la composición ya que el riego de éste es por temporal, es decir no controlado. Mencionó los principales municipios en Tamaulipas donde se siembra nopal verdura (Opuntia ficus indica), Llera y Gómez Farías como principales productores de nopal verdura (Opuntia ficus indica) y Tula, Bustamante y Miquihuana como principales productores de nopal tunero donde hay sembrado aproximadamente 400 ha. Entre las diferentes variedades que se encuentran están: Jalpa, Villanueva, e Imperial. El otro Ingeniero agrónomo experto en nopal actual administrativo de la UAT, cuya tesis de licenciatura es: PRUEBAS DE NOPAL (Opuntia ficus-indica) CON TRES METODOS DE SIEMBRA Y TRES DENSIDADES EN TEMPORAL. Menciona acerca de que sería mayormente beneficioso el uso de nopal forrajero, conocido como Opuntia rastrera pues presentan ciertas ventajas sobre el nopal verdura: éste generalmente se desarrolla y corta cuando se encuentran sus pencas aún jóvenes, mientras que el forrajero y/o el tunero se desarrollan hasta una edad adulta, lo cual pueden notarse por un epitelio de mayor grosor, presentando un mayor contenido de nutrientes y mucílago. 98
Compresión
FISICA
VARIABLE OPERACIONAL
DEFINICION METODOLOGICA
DEFINICION
la
siguiente hidráulica
una
“cama”
(propia
materiales pétreos)
paralelismo
de
los
su
A= Área transversal del BTC
F= fuerza (en kgf)
medida
esta
en
superficie
de
BTC analizado (medida en cm2).
la
y se detiene. De acuerdo a
cabo la fractura del material
detecta cuando se lleva a
Automáticamente
toneladas.
tabique
una presión uniforme sobre el
manteniendo
ejercer
planos
a
a compresión. La máquina
se va a medir la resistencia
comienza
R= F/A
paralelos, lo que hace la fuerza R= Resistencia a compresión es intentar aproximar estos (en kg/cm2)
que esté compuesto de planos
y sobre ella el BTC al cuál
al mediante
sobre un material , suponiendo
reducción
(porción uniforme) de arena
una
volumen; es la fuerza que actúa ecuación:
causar
Es una presión que tiende a Se calcula la resistencia Se coloca en una prensa
DEFINICION CONCEPTUAL
3.3.2 TABLA DE OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
99
3.4.2
Húmeda
Comp.
3.4.1
Comp. Seca
NTC 5324
2005
ONNCCE-
NMX-C-404-
Norma(s) relacionada (s)
abrasión
resistencia a la
Durabilidad o
útil de un material
Es el tiempo potencial de vida
el
formato
un
recuadro.
Se bloque previamente pesado
venida
por
segundo
pi=peso inicial
pf=Peso final
debe
hacerse
El
que
el
material
Los resultados obtenidos se
desprendido.
igual
limpiar el bloque y pesar al
final del cepillado se debe
sobre toda la superficie. Al
cepillado
cepillo.
ancho
cepillado
del
exceder más de 2 mm del
ancho del cepillado no debe
vertical sobre el cepillo. El
y vueltas) sin aplicar fuerza
durante un minuto (60 idas
y
metálico a razón de una ida
S= Área de superficie de
a la abrasión.
Ca= Coef. de resistencia
Ca=S/(pf-pi)
de abrasión.
determina el Coeficiente con la ayuda de un cepillo
en
Anotación de variables Cepillar la superficie de un
correspondiente.
en
Los resultados se colocarán
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
100
3.4.3
NTC-5324
Porosidad
Densidad
intensiva
de
la
U=m/V
el
poros del material analizado.
gases. Muestra el volumen de
objeto de absorber líquidos o
Es la capacidad que tiene un
vernier, la longitud de su
volumen.
Posteriormente el BTC se
h=altura (en cm)
que
de
BTC
absorbe
y
una
cada uno de sus lados) se
midiendo con un vernier
BTC (el cual se determina
conociendo el volumen del
muestra
agua
101
NBR 13555
A partir del volumen de En base a la
formato correspondiente.
resultados se anotan en el
se calcula la densidad. Los
Va=volumen de agua (en determina el por ciento de
(en cm3)
Vb=Volumen del BTC
porosidad
%Po= Porciento de
%Po=(Vb/Va)*100
ello se calcula el volumen.
a=ancho (en cm)
pesa en balanza y al final
largo, ancho y altura y con
L=largo (en cm)
V=(L)(a)(h)
con exactitud, utilizando un
su forma es regular se mide
los bloques; debido a que 1982
Se determina el volumen de NMX-C-126-
formato
referida a la cantidad de masa m=masa (en g) contenida en un determinado V=volumen (en cm3)
materia que es la magnitud U=densidad (en g/cm3)
Propiedad
en
correspondiente
anotan
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
QUIMICA
VARIABLE
Agua
Absorción de
en
el
análisis
se
formato
Se
y
DEFINICION CONCEPTUAL
%H=(Pi – Pf)/ Pf
saturación
con líquido); se retira del agua y
la
Peso
final
OPERACIONAL
DEFINICION
(Seco).
Pf=
(Húmedo) del
BTC
Pi = Peso inicial del BSC
NMX-C-37-
2005
ONNCCE-
NMX-C-404-
NBR 13555
METODOLOGICA
DEFINICION
pesar.
muestra y se vuelve a
102
correspondiente. Se seca la ONNCE-2005
en %H=Porciento de humedad se pesa anotando el dato en el formato relativa
presión expresa
unidades por ciento.
atmosférica.
temperatura
de
logra
condiciones
mismas
producirse de la tabla llenada de la agua un BTC durante 24 horas (de esta manera se
sin
condensación, conservando las siguiente manera:
admitir
masa de aire o un cuerpo podría la información obtenida sumerge completamente en
este
correspondiente.
anotan
Los resultados obtenidos se
calcula el % de Porosidad
de absorción de agua se
operacional. A partir del %
humedad según la variable
Cantidad de agua que una Se realiza el cálculo con Para
cm3)
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
Salinidad
sodio.
fórmula correspondiente y se calcula la cantidad de
solución titulante (nitrato de plata)
Se colocaron 50g de sólido
sólida:
Para el caso de la muestra
iones cloro.
utilizado se introduce en la
indicador. El volumen
potasio diluido como
2.5mL de dicromato de
nitrato de plata se añaden
solución con otra 0.1N de
Posteriormente se titula la
90mL de agua destilada.
erlenmeyer y se añaden
muestra en un matraz
N=Normalidad de la
para titular la muestra
Vmta=Volumen utilizado
destilada
titular 100mL de agua
plata empleado para
solución de nitrato de
Vbco=Volumen de
iones cloro en mg/L Se colocan 10mL de
mucílago o acíbar):
solución acuosa. Dichos iones
cloro provienen del cloruro de
líquida (de extracciones de
que tiene una muestra, en Vmta)N*35450/Vmta Cl-= concentración de
Para el caso de la muestra
Es la cantidad de iones cloro Cl-= (Vbco-
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
103
SCFI-2001
NMX-AA-073-
un
matraz
que
se
se
añaden
en
un
iones cloro en la muestra.
calcula la concentración de
el volumen de titulante se
diluido como indicador. Con
de dicromato de potasio
2.5mL de solución diluida
de nitrato de plata 0.1 N con
solución se titula con otra
50mL de agua destilada. La
matraz de erlenmeyer más
que
obtenida se miden 50mL
250mL. De esta solución
en matraz volumétrico de
líquido restante y se aforo
se tomo el volumen de
1h, se dejó enfriar y luego
puso a ebullición durante
Después de ese tiempo de
250mL de agua destilada.
lixiviarán durante 24h con
en
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
104
acidez
Determinación de
álcalis
Resistencia a los
de
muestra
que
se
masa degradada.
%Md=Porcentaje de
%Md= Md*100/Mi
Mf=masa final de BTC
Mi=masa inicial de BTC
Md=masa degradada
Md=Mi-Mf
(o
hidrónio)
que
existe en una muestra acuosa.
hidrógeno
de la concentración de iones directamente la lectura.
La acidez se determina a partir El equipo da
con un álcali.
degrada al estar en contacto
masa
Se determina a partir de la
en
el
formato
Posteriormente
se
volvió
a
pesar.
La
Para calibrar el pHmetro se
de un pHmetro ya calibrado.
Se tomó el pH directamente
Para el mucílago y acíbar:
formato correspondiente.
obtenidos se anotan en el
del álcali. Los resultados
masa degradada por acción
diferencia de pesos es la
se
muestra sólida, se seco y
enjuago cuidadosamente la
(p/p).
hidróxido de sodio al 1%
volumen de solución de
105
SCFI-2000
NMX-AA-008-
de bloque y se añade un 1993
seca y de masa conocido SEMARNAT-
Se tomo una pieza pequeña NOM-052-
correspondiente.
anotan
Los resultados obtenidos se
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
tiempo
de
puso
a
de
en
en
el correspondiente.
anotan
formato
Los resultados obtenidos se
determinó el pH.
A esta solución obtenida se
250mL.
volumétrico
aforo
líquido
matraz
se
de y
volumen restante
el
dejó enfriar y luego se tomó
ebullición durante 1h, se
ese
agua destilada. Después de
durante 24h con 250mL de
en un matraz que se lixivió
Se colocaron 50g de sólido
Para el bloque de BTC.
pH=10 y pH=7.
utilizó solución buffer pH=4,
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
106
diagonal
compresión
Resistencia a la
Los muretes tendrán una longitud de al menos una vez y media la longitud de la pieza y el número de hiladas necesario para que la altura sea aproximadamente igual a la longitud. Los muretes se ensayarán sometiéndolos a una carga de compresión monótona a lo largo de su m v media de la resistencia a compresión diagonal y el esfuerzo cortante medio se diagonal determinará dividiendo la de muretes, sobre área carga máxima entre el área bruta medida a lo largo de la diagonal paralela a bruta del murete medida sobre la misma diagonal. la carga; y cv coeficiente de Los resultados obtenidos se variación de la resistencia a anotan en el formato compresión diagonal de muretes, que en ningún correspondiente. caso se tomará inferior a 0.20.
La resistencia a la presión La resistencia de diseño a compresión diagonal, diagonal de los muretes. vm*, será igual a
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
107
NORMAS TÉCNICAS COMPLE MENTA RIAS PARA DISEÑO Y CONSTRUC CION DE ESTRUC TURAS DE MAMPOSTE RÍA
Características del BTC ante diferentes concentraciones de mucílago de nopal y sábila agregadas al agua de mezclado
3.4 Parte experimental 3.4.1 Análisis de suelo: Para controlar la producción de BTC, se realizaron pruebas de plasticidad, límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad, límite de retracción (o contracción lineal) y granulometría al suelo utilizado para fabricar BTC. Se tomaron 5kg de muestra de cada banco de suelo para lo cual el banco se dividió en 6 partes iguales y se tomó de la parte central 2kg de muestra. Al final los 2kg de cada porción se unieron y homogenizaron eliminando parte de ella por el método de cuarteo hasta obtener los 5kg correspondientes. Las pruebas realizadas fueron las siguientes: Plasticidad: Es la propiedad mecánica de un material ya sea biológico o de otro tipo de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico. Es la diferencia entre el límite líquido (LL) –obtenido con el instrumento de Casa grande- y el plástico (PL).
Tipo de Barro
LL(%)
PL(%)
PI=LL-PL
Muy arenoso
10-23
5-20