Análisis de Ciclo de Vida Para La Incorporacion de Ceniza de Cascara de Arroz en El Recubrimiento de Mortero

INGENIERIA AMBIENTAL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

ANALISIS DEL CICLO DE VIDA (LCA) PARA LA INCORPORACION INCORPORACIO N DE CENIZAS DE CASCARA DE ARROZ EN REVESTIMIENTO DE MORTEROS CURSO

ANÁLISIS ESTRUCTURA ESTRUCTURA - CONCRETO DOCENTE

NELSON FARRO PEREZ INTEGRANTES    

NUÑEZ MARQUINA NATALY RABANAL ROMERO WILLIAM REYNA RODRIGUEZ KATHERINE RIOJAS PEREZ HAROLD MICK

2017 TRUJILLO-PERÚ

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ANALISIS DEL CICLO DE VIDA (LCA) PARA LA INCORPORACION DE CENIZAS DE CASCARA DE ARROZ EN REVESTIMIENTO DE MORTEROS

I.

RESUMEN:

Teniendo en cuenta que el sector de construcción civil es responsable de una cantidad significativa del impacto ambiental, una vez que consume una gran cantidad de recursos naturales y energía, la incorporación de residuos en el proceso aporta beneficios sostenibles tanto para las empresas como para la sociedad. Además, la reducción de la vida útil del revestimiento de mortero relacionado con la falta de adherencia al sustrato proporciona una gran generación de residuos, aumentando la responsabilidad ambiental de la industria respectiva. Este estudio tuvo como objetivo determinar la viabilidad técnica y ambiental de la incorporación de residuos de ceniza de cascarilla de arroz en revestimientos de mortero, con el fin de reducir el consumo de recursos naturales y mejorar las condiciones de adherencia de la matriz cementosa. Para esta evaluación, se llevaron a cabo pruebas mecánicas para probar la adherencia al sustrato, además de un estudio de todos los procesos relacionados con la producción del revestimiento de mortero, desde la extracción de recursos naturales hasta la aplicación del producto y su consiguiente impacto. Finalmente, se utilizó la herramienta de análisis del ciclo de vida (LCA) para evaluar el problema ambiental. Los resultados mostraron un aumento del 100% de la resistencia de los morteros con una adición del 5% de RHA, y se identificó, entre los procesos estudiados, un menor número de impactos significativos en relación con el mortero sin adición. Se observa que, para las condiciones de este estudio, los morteros con adición de RHA presentan un mejor rendimiento técnico y ambiental en comparación con los morteros habituales. II.

INTRODUCCION:

En nuestro día a día, la cuestión ambiental se identifica como una de las más importantes preocupaciones preocupacion es de la humanidad, el auge que ha tomado esta temática en los últimos años, se relaciona con la intensificación de numerosos problemas a todas las escalas, que afectan a la sociedad de forma cada vez más nefasta. Según rigurosos estudios, hay claras evidencias de que la situación ambiental de la tierra en nuestros días se ha tomado precaria, y por primera vez vez en la historia, el ser ser humano tiene la posibilidad posibilidad de destruir el planeta. La construcción, además de ser indispensable para el desarrollo de la sociedad, es también uno de los principales responsables de la generación de residuos, contaminación, transformación del entorno y uso considerable de energía. Estas razones no le permiten ser indiferente a la actual problemática ambiental. Este desarrollo, sin lugar a dudas, ha generado importantes avances sociales. Sin embargo, mientras los indicadores económicos han sido durante años sistemáticamente positivos, los indicadores ambientales resultan cada vez más negativos. Estudios como “Los límites de crecimiento” (Meadows, 1972) han establecido una estrecha vinculación entre ambos indicadores, lo 2


que pone en duda la posibilidad de un crecimiento sostenido. Los límites de este crecimiento pueden ser cuantificados a través de conceptos como el de huella ecológica, definido como “el área de territorio ecológicamente productivo, necesaria para producir los recursos utilizados y para asimilar los residuos producidos por una población” (Rees, W., Wackernagel, M., 1996). En la actualidad, está estimada una huella ecológica media por habitante de 2,8 hectáreas, lo cual supera por mucho la superficie ecológicamente productiva o biocapacidad de la Tierra, que alcanza a ser de 1,7 hectáreas por habitante, incluyendo los ecosistemas marinos (Vilches, A. et al, 2009). De manera que, a nivel global, el consumo de recursos y la generación de residuos están por encima de lo que el planeta puede generar y admitir. La creciente preocupación por la producción y el uso de materiales y sus aspectos ambientales han promovido el desarrollo de investigaciones centradas en el sector de la construcción civil.

Grafica 1: Descripción del impacto ambiental del sector de la construcción

La forma más eficiente de hacer que la industria de la construcción sea sostenible es mediante la incorporación de desechos de otras industrias en sus materiales (Mehta, 2001). De esta forma, el reciclaje de residuos por parte de la industria de la construcción civil se ha consolidado como una práctica importante para la sostenibilidad, ya sea por la reducción del impacto ambiental generado por este sector, y la reducción de costos. Sin embargo, se observa en los trabajos relacionados, una mayor preocupación acerca de la evaluación de los resultados tecnológicos de las aplicaciones, sin estudiar los parámetros ambientales necesarios que deben considerarse viables para los residuos de reciclaje estudiados. 3


El uso de revestimiento de mortero, un producto que es ampliamente utilizado por el segmento, causa impactos ambientales significativos. Comenzando por su composición, formada por materias primas no renovables (cemento, cal y arena) y, en segundo lugar, por la reducción de su vida útil debido a la falta de adherencia al sustrato, lo que aumenta la responsabilidad ambiental de la construcción civil. Muchas investigaciones demuestran que la incorporación de residuos que contienen sílice, como la ceniza de cáscara de arroz (RHA) en pastas y morteros promueve un mejor rendimiento del producto. Por otro lado, se observa una falta de estudio de temas relacionados con los posibles impactos que el reciclaje de RHA puede generar. En este contexto, este trabajo tuvo como objetivo aplicar la metodología de análisis de ciclo de vida (LCA) para comparar cualitativamente el comportamiento ambiental del revestimiento de mortero compuesto por cemento, cal y arena, reemplazando parte del volumen de cemento por cenizas de cascaras de arroz. 1. EVALUACIÓN DE LOS ASPECTOS AMBIENTALES Y LOS IMPACTOS: De acuerdo con Höjer et al. (2008), debido a los cambios mundiales y problemas relacionados con los aspectos ambientales y los impactos generados por la sociedad, hay una necesidad de buscar eficiente y poderoso herramientas para comprender la evolución económica y tecnológica, así como la evolución de los sistemas ambientales, para tener una mayor interacción entre la sociedad y la organización planificación. La importancia de identificar y evaluar aspectos del medio ambiente, de acuerdo con Zobel et al. (2002), está relacionado con: • Ser requerido por el sistema de gestión ambiental; • Encontrar los aspectos ambientales significativos; • Herramientas para implementar ajustes ambientales en el sistema; • Herramientas para promover la mejora continua. GESTION AMBIENTAL “Conjunto de acciones que permitan lograr la máxima racionalidad en el proceso de toma de decisión relativa a la conservación, defensa, protección y mejora del ambiente, mediante una coordinada información interdisciplinaria y la participación ciudadana”

(Estevan Bolca, 1994)

La gestión ambiental engloba el conjunto de actividades o estrategias que podemos desarrollar para cuidar el medio ambiente y prevenir los problemas ambientales. Su objetivo es saber “qué hay que hacer” para proteger y conservar el medio ambiente, cómo utilizar de manera racional los recursos que nos ofrece el planeta (sobre todo aquellos que son limitados) y cómo conseguir un equilibrio adecuado entre el crecimiento de la población y el desarrollo económico. 4


SISTEMA DE GESTION ABIENTAL: “Aquella parte del sistema general de gestión que comprende la estructura organizativa, las responsabilidades, las prácticas, los procedimientos, los procesos y los recursos para determinar y llevar a cabo la política medioambiental”

(SISTEMA DE GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL, ISO 14.001)

Para conseguir mejorar el desempeño ambiental, la empresa tiene que establecer, implantar, mantener y mejorar de forma continua el Sistema de Gestión Ambiental, el cual facilita el establecimiento de un conjunto de pautas sistemáticas de comportamiento ambiental que ya han sido probadas por otras organizaciones y que permiten medir la actuación de la empresa con criterios aceptados internacionalmente; de manera que eventualmente la empresa pueda ser certificada bajo ese sistema como ocurre con la ISO 14001. Otra forma de concebir la gestión es a partir del impacto ambiental que genera un programa o proyecto de infraestructura, productivo o social. El impacto ambiental, es en este caso, el aspecto fundamental y sobre el cual se centra la atención de la gestión. “La identificación, evaluación, prevención, mitigación o compensación, constituye el objeto de la gestión ambiental”. ISO La Organización Internacional de Normalización (originalmente en inglés: International Organization for Standardization, conocida por las siglas ISO) es una organización para la creación de estándares internacionales compuesta por diversas organizaciones nacionales de estandarización. Es el mayor desarrollador mundial de estándares internacionales voluntarios y facilita el comercio mundial al proporcionar estándares comunes entre países. Se han establecido cerca de veinte mil estándares cubriendo desde productos manufacturados y tecnología a seguridad alimenticia, agricultura y sanidad. El uso de estándares facilita la creación de productos y servicios que sean seguros, fiables y de calidad. Los estándares ayudan a los negocios a aumentar la productividad a la vez que minimizan los errores y el gasto. ISO 14001 La norma ISO 14001 es una herramienta creada para ayudar a las empresas a identificar, priorizar y administrar sus riesgos ambientales como parte de sus prácticas usuales. La norma hace que la empresa preste mayor atención a las cuestiones más relevantes de su negocio y exige que las empresas se comprometan con la prevención de la contaminación y con mejoras continuas como parte del ciclo normal de gestión empresarial.

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IMPACTO AMBIENTAL Una acción o actividad produce una alteración, favorable o desfavorable, en el medio o en alguno de los componentes del medio. Esta acción puede ser un proyecto de ingeniería, un programa, un plan, una ley o una disposición administrativa con implicaciones ambientales. EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) Es un procedimiento jurídico-técnico-administrativo que tiene por objeto la identificación, predicción e interpretación de los impactos ambientales que un proyecto o actividad produciría en caso de ser ejecutado; así como la prevención, corrección y valoración de los mismos. Así pues, la EIA es un proceso que tiene dos objetivos generales. Por un lado establece el procedimiento jurídico-administrativo para la aprobación, modificación o rechazo de un Proyecto o actividad, por parte de la Administración. Por el otro, trata de elaborar un análisis encaminado a predecir las alteraciones que el Proyecto o actividad puede producir en la salud humana y Medio Amiente. HERRAMIENTAS USADAS EN ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES La preocupación relacionada con los impactos ambientales generados por la sociedad ha inducido el desarrollo de nuevas herramientas y métodos que pretenden ayudar a la comprensión con control y la reducción de esos impactos. Hay, entonces, una cantidad de herramientas diferentes usadas en análisis de los impactos ambientales, que se han desarrollado por varios autores. Höjer et al. (2008) clasifican esas herramientas en: • HERRAMIENTAS DE PROCEDIMIENTO: evaluación del impacto ambiental, evaluación de estrategias ambientales y gestión ambiental sistemas centrados en procedimientos y conexiones para toma de decisiones; • HERRAMIENTAS ANALÍTICAS: análisis del ciclo de vida, flujo de materiales análisis centrado en los aspectos técnicos del análisis; • HERRAMIENTAS QUE INCLUYEN ASPECTOS ECONÓMICOS: análisis de costo beneficio, costo de ciclo de vida, análisis de entradas y salidas. CATEGORIZACION DE LOS ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL CATEGORIA I: MODERADOS: Efecto cuya recuperación no precisa prácticas correctoras o protectoras intensivas y en el que el retorno al estado inicial del medioambiente no requiere un largo espacio de tiempo. CATEGORIA II: EMERGENCIA O GRAVES: Efecto en que la recuperación delas condiciones del medio exige la adecuación de medidas protectoras o correctoras y en el que, aun con esas medidas, aquella recuperación precisa de un período de tiempo dilatado. Solo los impactos recuperables, posibilitan la introducción de medidas correctoras.

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CATEGORIA III: SIGNIFICATIVOS O INTOLERABLES: Aquél que resulta de la acción del hombre o de la naturaleza, que provoca alteraciones en los ecosistemas y sus recursos naturales o en la salud, obstaculizando la existencia y desarrollo del hombre y de los demás seres vivos, así como la continuidad de los procesos naturales. 2. ANALISIS DEL CICLO DE VIDA “Una compilación y evaluación de las entradas y salidas y los impactos ambientales potenciales de un sistema de producto a través de su ciclo de vida”

(ISO 14040) Desde la perspectiva de los negocios sostenibles, un análisis de ciclo de vida (LCA en inglés) o “análisis de la cuna a la tumba”, o, más comúnmente, balance ambiental, es una herramienta de diseño que investiga y evalúa los impactos ambientales de un producto o servicio durante todas las etapas de su existencia: extracción, producción, distribución, uso y desecho. Es una metodología empleada en el estudio del ciclo de vida de un producto y de su proceso de producción mediante la cuantificación del uso del recurso y emisiones ambientales asociados con el sistema en evaluación. Con el auge del ecodiseño, este enfoque ha ido integrando con más frecuencia diferentes criterios y parámetros de evaluación del impacto ambiental. Trata de incrementar la eficiencia, ayuda a ver el problema ambiental desde un punto de vista extensivo, una herramienta de apoyo para la toma de decisiones. El LCA es un procedimiento para evaluar el impacto de los recursos, del medio ambiente y la salud de un sistema (proceso de producción, producto o servicio). En este caso, el sistema es el proceso necesario neto para proporcionar un servicio específico (Jørgensen et al., 2004 '). Esta herramienta se puede utilizar para obtener una mejor comprensión de todo el sistema utilizado para producir un producto específico y, en consecuencia, mejorarlo (Chehebe, 1997). El LCA, estandarizado por ISO 14040 (ABNT, 2001), es un instrumento de evaluación del impacto ambiental asociado a un producto o proceso que comprende fases que van desde la extracción de la naturaleza de las materias primas elementales que pertenecen al sistema productivo para la eliminación del producto final después de ser usado. Desde este punto de vista, el LCA consiste en un apoyo técnico para la gestión ambiental y sostenible desarrollo. ETAPAS: INVENTARIO: En la cual los datos que describe el sistema son recolectados y convertidos a un formato estándar para proveer una descripción de las características físicas del sistema de interés. EMISION: En esta etapa los datos físicos del inventario son relacionados con problemas ambientales observables. 7


MEJORA: El sistema es modificado de alguna manera para reducir o aminorar los impactos ambientales observables. METODOLOGIA: La metodología de la aplicación LCA comprende 4 principales fases: definición del objetivo; definición del alcance; análisis del inventario y evaluación del impacto. La definición del objetivo describe el objetivo del uso de LCA y las decisiones usado como soporte. La definición del alcance define el físico características y las fronteras geográficas del sistema a ser analizado, la unidad funcional, la cantidad de servicios (variable) que suministran el sistema, siendo esas variables organizadas en diferentes escenarios. El análisis del inventario registra los datos sobre las variables involucradas, asignaciones entre las variables, considerando la relevancia ambiental. El análisis del impacto es la interpretación de los resultados obtenidos en el análisis del inventario, teniendo en cuenta los datos satisfactorios para la toma de decisiones (Jørgensen et al., 2004 '). ISO 14040: GESTION AMBIENTAL-LCA-Principios y Marco de Referencia Este estándar internacional especifica el marco de referencia general, los principios y re requerimientos para conducir y reportar los estudios de la evaluación del ciclo de vida. La evaluación de impacto ambiental e una parte integral de la LCA. Es un excelente acuerdo entre la elaboración de una evaluación del ciclo de vida y lo que se va consiguiendo con la misma. ISO 14041: GESTION AMBIENTAL-LCA: Definición de metas y alcance y análisis de inventario Especifica los requerimientos y procedimientos necesarios para la compilación y preparación de la meta y alcance de un estudio de evaluación de LCA y para la ejecución, interpretación y reporte del análisis del inventario del Ciclo de Vida (Life Cycle Inventory, LCI o ICV) ISO 14042: GESTION AMBIENTAL-LCA: Evaluación del impacto del ciclo de vida Describe y da una guía del marco de referencia general para la fase de Evaluacion de Impacto del Ciclo de Vida (Life Cycle Impact Assessment, LCIA), está respaldado por ejemplos ilustrativos de reportes técnicos sobre la aplicación del mismo. ISO 14043: GESTION AMBIENTAL-LCA: Interpretación del ciclo de vida Provee requerimienos y recomendaciones para conducir la fase de interpretación del ciclo de vida en los estudios de LCA o el LCI. Esta documentación tiene como objetivo proveer una guía de interpretación de los resultados de LCA en relación a la fase de definición de meta de la evaluaioon del LCA, el cual puede llevarse a cabo simplemente haciendo uso del sentido común. ISO 14047: GESTION AMBIENTAL-LCA: Ejemplos de aplicación de ISO 14042 ISO 14048: GESTION AMBIENTAL-LCA: Formato de documentación de datos 8


Es aplicable a la especificación y estructuración de cuestionarios y sistemas de información. Sin embargo, también puede aplicarse a otros aspectos del manejo de datos ambientales. ISO 14049: GESTION AMBIENTAL-LCA: Ejemplos de aplicación de ISO 14041

El LCA aplicado en la construcción civil se puede usar como diagnóstico ambiental y pronóstico de las diversas áreas, siendo más fácilmente aplicado y utilizado en la producción de materiales de construcción civil (Carvalho, 2002). Se sabe que la selección de productos para la construcción civil que causa el menor impacto posible en la naturaleza es una forma de reducir los daños causados al medio ambiente durante la extracción de materias primas. Sin embargo, identificando productos económicos y ambientalmente viables no es una tarea fácil (Lippiatt, 1998). Mastella et al. (2001) enfatizan que no hay mejores materiales, pero los procesos que presentan aspectos diferenciados con respecto requisitos particulares. La elección de un material específico será depender de las necesidades específicas de cada planta o empresa. La preocupación con respecto a la producción y uso de materiales y sus aspectos medioambientales están en línea con el concepto de sostenibilidad desarrollo que involucra, entre otros asuntos, aquellos relacionado con el sector de la construcción civil. Entonces, según Druszcz (2002), el uso de sistemas constructivos y materiales menos impactantes debe ser alentado La búsqueda de un desarrollo sostenible exige una reducción de los residuos del proceso, así como la activación de nuevas estrategias administrativas que minimicen los impactos (Güereca et al., 2006). En este contexto, muchas investigaciones utilizan la herramienta LCA para verificar los impactos ambientales consecuentes del uso de un desecho específico. Lee y Park (2005) utilizaron la herramienta LCA para cuantificar el medio ambiente créditos de la escoria de alto horno de reciclaje. Los resultados demostraron una cantidad mayor de créditos ambientales cuando se utilizó el desecho como materia prima para la fabricación de cemento Portland y escoria cemento.

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Gäbel y Tillman (2005) analizaron el ciclo de vida de 9 procesos de la fabricación de cemento diferente. Los resultados del análisis demostrado que las emisiones del proceso se pueden reducir del 30 al 80% cuando se incorporan los desechos y el combustible alternativo usado. Navia et al. (2006) estudiaron, a través de ACV, el uso de volcanes suelo contaminado con metales pesados como materia prima para la producción de cemento. Se compararon dos escenarios: Escenario 1 que corresponde al proceso de producción del cemento existente, y el Escenario 2 que representa la producción de cemento usando suelo volcánico contaminado. Los resultados comparativos fueron favorables al Escenario 2, especialmente considerando la categoría de ecotoxicidad, principalmente para evitar las emisiones de suelo volcánico cuando se eliminan en vertedero. Los autores concluyeron que el uso de materiales crudos alternativos (en este caso, suelo volcánico contaminado), que son residuos de otro proceso, hace posible el desarrollo de producción de cemento de una manera más sostenible, haciendo que el proceso un poco más barato. 3. INCORPORACIÓN DE MATERIALES EN LA CONSTRUCCIÓN CIVIL: CENIZA DE CÁSCARA DE ARROZ La industria de la construcción civil responde por una cantidad significativa de los impactos generados por las actividades humanas en el medio ambiente, porque sus insumos son grandes consumidores de recursos naturales y energía Una forma de minimizar los impactos generados por este sector es a través de la incorporación de residuos industriales para el desarrollo de materiales y procesos constructivos, posibilitando también la reducción en los costos de los productos de construcción. Un gran número de investigaciones apuntan hacia el uso de residuos en la industria de la construcción civil. El desarrollo y uso de cemento que contiene aditivos minerales, está creciendo rápidamente (Chindaprasirt y Rukzon, 2008). Las adiciones de minerales en el cemento en la forma de material puzolánico se han utilizado con el objetivo de mejorar la resistencia mecánica y la durabilidad del mortero, asociado al costo ahorros y la reducción de los impactos ambientales. En este contexto, la ceniza de la cáscara de arroz aparece como un material puzolánico debido a su gran cantidad de SiO2. En Brasil, la mayoría de las obras que usan la ceniza de cáscara de arroz en la construcción civil muestra que gran parte de esas cenizas presentan características puzolánicas, originadas de su estructura química amorfa y de su alta concentración de sílice. La pasta de cemento que contiene sílice, en relación con el Portland pasta de cemento sin adiciones, tiende a exhibir una densa microestructura, menos heterogénea y más compacta, y con proporción menor de vacíos desarrollados. La reacción de sílice con el hidróxido de calcio formado en la hidratación del cemento genera un compuesto resistente de silicato de calcio hidratado. Este compuesto tiende a llenar los grandes vacíos capilares, con excelentes características de adherencia, diferente e incluso mejor que el calcio hidratado silicato obtenido con la hidratación del cemento Portland (Silva y Libório, 2003). 10


De esta manera, al introducir materiales en morteros, como el arroz cenizo de cáscara (gran cantidad de sílice), será posible tener un mayor enlace efectivo para la mejora de la pasta frente al agregado, o pasta versus sustrato, zona de interfaz (Silva, 2004). En cuanto al rendimiento tecnológico, se vuelve evidente que el uso de la ceniza de la cáscara de arroz mejora las propiedades del mortero adherencia de revestimiento. Sin embargo, se nota una falta de investigaciones que considere el desarrollo del ciclo de vida del producto. Debido a lo expuesto arriba, se refuerza que este trabajo considera en su análisis tanto los aspectos tecnológicos y ambientales, relevantes para la aplicación de ceniza de cáscara de arroz en morteros. III.

MATERIALES Y MÉTODO: a. Materiales :

Los materiales utilizados en este trabajo fueron previamente probados y analizados para conocer las características y todos los elementos de estudio. Los bloques de cerámica estructural utilizados en la fabricación de sustratos se identificaron como Pauluzzi Est 140 mm × 190 mm × 290 mm. Los resultados de la caracterización, de acuerdo con NBR 15270-2 (ABNT, 2005a) y NBR 15270-3 (ABNT, 2005a), estuvieron de acuerdo con los criterios definidos por la normativa respectiva. Tabla N° 1: CP II F 32 Resistencia a la Compresión 24 h NBR 11578 CP II E 32

10 Mpa

3 días

7 días

28 días

> 10 Mpa > 20 Mpa > 32 Mpa 25 Mpa 30 Mpa 39 Mpa

Tabla N° 2: Características Principales de RHA Prueba

Resultados

Prueba de pérdida de fuego

Pérdida al fuego de 10.5 %

Rayos X Difractograma

El elemento predominante en RHA es el silicio (Si) .Presenta Potasio (K) , calcio (Ca),Fosforo (P), Hierro (Fe), Azufre (S), y Aluminio (Al) en menor cantidad y trazas de magnesio (Mg) , cloro(Cl), manganeso (Mn),zinc (Zn), Titanio

Prueba de microscopio electrónico

RHA aparece sobretodo en estado amorfo

Análisis Químico

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Las partículas homogenizadas no se observan la estructura longitudinal original de la cáscara de arroz

La cal utilizada en las mezclas de mortero fue la cal hidratada CH-II DB. De acuerdo con las recomendaciones del fabricante, antes de su uso, la cal permaneció en reposo durante 24 h después de mezclarse con agua. La arena utilizada fue estudiada, de acuerdo con NBR NM 248 (ABNT, 2003), para verificar su composición de tamaño de partícula, estando enmarcada dentro de la zona útil, es decir, apropiada para la fabricación del revestimiento de mortero. El cemento utilizado en la mezcla de mortero fue CP II F 32-CAUÊ. De acuerdo con los datos del fabricante, el cemento cumple con las especificaciones de la Asociación Brasileña de Normas Técnicas, con respecto a sus características físicas, químicas y mecánicas. En la Tabla 1, se presenta la resistencia mecánica a la compresión, informada por el fabricante. Finalmente, la ceniza de cascarilla de arroz (RHA) utilizada en la sustitución se produjo en laboratorio, a través de lecho fluidizado, bajo condiciones controladas. La temperatura de combustión fue de 700 ◦C y el tiempo de residencia fue de 24 h. La caracterización físico-química y el análisis del índice de actividad puzolánica de la ceniza del casco de arroz realizado en Kieling et al. (2008) indican la potencialidad del uso del material como una adición en el cemento Portland. Las principales características de la RHA utilizadas en este trabajo se describen en la Tabla 2. También se puede obtener la RHA mediante la utilización de un horno variando las condiciones de calcinación (temperatura y tiempo), adoptándose temperaturas de 450 °C – 800 °C durante lapsos de una o dos horas .Finalizado el enfriamiento de las cenizas se procede a la molienda de las mismas, hasta lograr un tamaño de partícula inferior a 75 um . b. Método : Varias fueron las fases desarrolladas, comenzando con la preparación del sustrato y el mortero (con y sin RHA), y con la ejecución del recubrimiento. Más tarde, se determinó la resistencia a la adherencia de los morteros de recubrimiento y el uso de un LCA. Los detalles de cada fase se indican de la siguiente manera. i. Producción de Sustrato : Los substratos de la aplicación de mortero de recubrimiento se fabricaron con bloques de cerámica estructural, fraguado con mortero mixto en la proporción 1: 2,3: 10,3 (cemento: cal: arena), con juntas de 1 cm, sumando tres paredes de 0,9 m × 0,8 m. 12


Tabla N° 3: Composición volumétrica de mortero Mortero A0 A5 A10

Cemento 1 1 1

Ceniza 0 0.05 0.1

Lima 2 2.11 2.22

Arena 9 9.47 9.99

Consistencia (mm) 260 290 300

Agua 2.25 2.21 2.25

Agua / Aglutinante 2.25 2.21 2.25

Tabla N° 4: Situación de Funcionamiento Situación

Descripción

Normal (N)

Las situaciones que se espera y relacionado a la rutina operativa

Emergencia (E)

Eventos Inesperados que pueden causar daños graves al ambiente y/o para la salud del trabajador

ii. Preparación de Mortero : Los morteros utilizados se prepararon con la traza 1: 2: 9 (cemento: cal: arena) y con la sustitución de cenizas de cascarilla de arroz del 5% y 10% en relación al volumen de cemento, una vez que los materiales presentan diferente masa específica. La relación agua / aglutinante se determinó experimentalmente mediante la fijación de una consistencia para mortero fresco de 240 mm, de acuerdo con el NBR 13276 (ABNT, 2005b). En la Tabla 3, se presenta la composición de los morteros preparados, siendo todos los constituyentes medidos en volumen. iii. Ejecución de Recubrimiento : Después de 14 días, los substratos fueron recubiertos por el mismo albañil oficial con morteros (de acuerdo con la preparación especificada en la Sección 2.2.2) en el espesor de 2 cm, siendo esos morteros directamente aplicados a la base sin el uso de roughcast. Después, las mamposterías con revestimiento de mortero se curaron en el entorno de laboratorio durante 28 días. iv. Tack resistencia a la tracción Concluido el período especificado para el curado (28 días), se determinó la resistencia a la adherencia a la tracción de los recubrimientos aplicados en relación con el sustrato y el mortero de sedimentación. Las pruebas de adherencia se realizaron de acuerdo con el NBR 13528 (ABNT, 1995), utilizándose cuerpos circulares de evidencia, con un diámetro de 50 mm con un aparato de prueba para rasgado de mortero / capacidad de 20 kN. De acuerdo con NBR 13528 (ABNT, 13


1995), los resultados deben corresponder al promedio entre al menos cinco determinaciones con el mismo tipo de ruptura, y se requiere un mínimo (fuerza de adherencia) de 0.2MPa para revestimientos internos (espesor de revestimiento igual a 20 mm) y 0.3MPa para revestimientos externos. v. Análisis del ciclo de vida Para el ACV del uso de recubrimientos de mortero A0, A5 y A10, se desarrolló una evaluación cualitativa. Para ello, se basó en los criterios de evaluación de los aspectos e impactos ambientales utilizados en el sistema de gestión ambiental por la Universidad de Vale do Rio dos Sinos-UNISINOS (Gomes, 2008). El método utilizado en Unisinos se adaptó al presente estudio, y los principales criterios de evaluación se indican a continuación. Se identificaron todas las fases de producción de mortero de revestimiento de cemento, arena y cal, y también con adición de 5% y 10% de ceniza de cáscara de arroz. El proceso de caracterización de los aspectos e impactos ambientales consideró cuatro criterios: situación operativa, frecuencia o probabilidad de los aspectos e incidencia del impacto, severidad y grado de riesgo. Los cuadros 4 a 6 y la figura 1 presentan, respectivamente, estos criterios con las marcas adoptadas para cada caso. La verificación cruzada entre frecuencia / probabilidad × gravedad del riesgo, a través de la multiplicación entre esos parámetros, define el grado de riesgo, que puede clasificarse de acuerdo con el título presentado en la figura 2.

Tabla N° 5: Requisitos de frecuencia o probabilidad de ocurrencia de un aspecto / impacto. Frecuencia Ocurrencia 10 % 10% ≤Ocurrencia 20 % 20% ≤Ocurrencia 30 % 30% ≤Ocurrencia 40 % 40% ≤Ocurrencia 50 % 50% ≤Ocurrencia 60 % 60% ≤Ocurrencia 70 % 70% ≤Ocurrencia 80 % 80% ≤Ocurrencia 90 % 90% ≤Ocurrencia 100 %

Notas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figura 1: Gráfico de la matriz del grado de riesgo (combinación de frecuencia / probabilidad × severidad). 14


LEYENDA: el gráfico de puntos representa las fases diferenciadas de los procesos de producción de morteros A5 y A10 (aquellos con adición RHA)

El ACV de cada producto se evaluó mediante la comparación del grado de riesgo del aspecto y el impacto relacionado, determinado según la Fig. 1. Se consideraron significativos los aspectos de emergencia y aquellos con un grado de riesgo grave e intolerable. Además, se consideró como un criterio para el ACV el número de aspectos / impactos clasificados como moderados, serios e intolerables para cada proceso identificado. FIGURA 2 : Gráfico de la clasificación del grado de riesgo

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SISTEMA DE GESTION AMBIENTAL Hoy en día nos encontramos ante una situación de concienciación medioambiental creciente. Los ciudadanos y empresas cada vez más llevan a

cabo nuevas iniciativas para poder alcanzar un desarrollo socio-económico sostenible, es decir, un desarrollo en concordancia con el entorno que les rodea. Como consecuencia, a nivel empresarial, las empresas independientemente de su tamaño o localización geográfica, tienen que cumplir con un mayor número de exigencias ambientales.

Para integrar el medio ambiente en la gestión empresarial, es necesaria la utilización de determinadas normativas que contienen los pasos a seguir para una correcta implantación de lo que se conoce como un Sistema de Gestión Ambiental.

La norma principal en este sentido es la norma UNE-EN ISO 14001 Mediante su seguimiento, ofrece la posibilidad de sistematizar, de manera sencilla, los aspectos ambientales que se generan en cada una de las actividades que se desarrollan en la organización, además de promover la protección ambiental y la prevención de la contaminación en equilibrio con los aspectos socioeconómicos ¿Qué beneficios proporciona a la empresa su implantación?

Si se implanta este sistema siguiendo totalmente la normativa, su empresa se posicionará como socialmente responsable, diferenciándose de la competencia y reforzando, de manera positiva, su imagen ante clientes y consumidores. Optimizará la gestión de recursos y residuos y reducirá los impactos ambientales

negativos derivados de su actividad o aquellos riesgos asociados a situaciones accidentales. Económicamente, además de potenciar la innovación y la productividad, su organización tendrá la posibilidad de reducir costes de la gestión de residuos o primas de seguros, eliminar barreras a la exportación, reducir el riesgo de

sanciones, tener mayor acceso a subvenciones y otros tipos de financiación o disminuir los riesgos laborales motivando al personal. 16


En él se especifican las etapas que se han de seguir para la implantación de la Norma en las empresas. En resumen: 

Planificar: Analizando la situación existente de la empresa, detectando los puntos prioritarios de actuación y programando actuaciones (qué hacer, cómo hacerlo, cuando, con qué medios…)



Implanacion: Trasladar a la práctica la planificación realizada.



Verificar: Comprobar que lo efectuado coincide con lo previsto, analizar las mejoras alcanzadas, contrastar la eficacia de las acciones emprendidas y comparar los resultados previstos con los realmente obtenidos.



Actuar: Detectar las dificultades y deficiencias encontradas, identificar y registrar las oportunidades de mejora del Sistema de Gestión Ambiental

Identificación y Valoración Aspectos Ambientales

Las normativas acerca de sistemas de gestión medioambiental como ISO 14001, establecen que se debe redactar procedimientos para asegurar que se identifican todos los aspectos medioambientales significativos y que se conocen todos los requisitos legales aplicables a los aspectos medioambientales. Todos 17


estos aspectos deberán ser controlados, y además se tendrán en cuenta al establecer los objetivos y metas. A pesar de todo, el texto de la norma no establece una metodología para la identificación y evaluación de los aspectos medioambientales. Esto se debe a la dificultad de establecer un patrón general dadas las particularidades de cada actividad. A continuación se presenta una guía para la valoración de aspectos significativos:

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Para cada aspecto se asigna un valor de cada uno de los criterios anteriores y se calcula el Índice de Prioridad de Riesgo (IPR) cuyo resultado se obtiene mediante la siguiente formula: IPR = F * G * P

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Los aspectos ambientales significativos son aquellos cuyas puntuaciones (IPR) superan los 40 puntos y los que: 

Identificados estén regulados por algún requisito legal se considerarán significativos independientemente de la puntuación IPR obtenida.



Hayan supuesto una reclamación con justificación de partes interesadas serán considerados significativos independientemente de la puntuación IPR obtenida, así como los relacionados con riesgos importantes sobre materiales y consumo de energía, vertidos, residuos y emisiones.

Los aspectos ambientales significativos son considerados para fijar los objetivos y metas ambientales. Anualmente el Coordinador Ambiental revisa la identificación y valoración de los aspectos ambientales. Del mismo modo se identifican y valoran nuevamente los aspectos ambientales cuando se produzcan cambios en los procesos o la actividad. RESULTADOS Resistencia a la adherencia a la tracción

Los resultados promedio obtenidos indican: 0.22 MPa de adherencia a el sustrato o el mortero sin adición de RHA; 0.44 MPa para el mortero con 5% de RHA y 0.27 MPa para el mortero con 10% de RHA. MORTEROS

RESISTENCIA A LA ADHERENCIA A LA TRACCION

SIN ADICION

0.22 MPa

5 % RHA

0.44 MPa

10 % RHA

0.27 MPa

Se observa que el mortero con 5% de adición presentó un mayor valor de resistencia a la adherencia al sustrato, con adición del 100% del valor en relación al mortero sin adición. Sin embargo, el mortero con un 10% de adición presentó un valor ligeramente más alto que el que no tiene adición. Vale la pena notar que 20


los morteros con RHA agregado se presentó ruptura en el mortero, lo que indica que la resistencia fue superior a la resistencia a la tracción del mortero, mi entras que el mortero sin adición presentó ruptura en la interfaz mortero/substrato. Además, evaluar la aplicación del tipo de recubrimiento indicado por el NBR 13528 (ABNT, 1995), se verifica que el mortero con 5% de adición se puede usar para recubrimiento interno (resistencia a la adherencia) a la tracción superior a 0,2 MPA), y también para el exterior (resistencia a la adherencia a la tracción superior a 0,3 MPa). Por otro lado, los resultados de adherencia para mortero sin adición y para mortero con 10% CCA indican su aplicación solo en revestimientos internos.

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El objetivo del LCA del mortero de revestimiento convencional y mortero con sustitución de ceniza de casco de arroz (RHA) es evaluar la aplicabilidad en escala real de este último en construcciones civiles para mejorar las características del mortero de revestimiento comúnmente utilizado, además de certificar la preocupación por el medio ambiente. Los límites del LCA propuesto se presentan en el diagrama de flujo de Fig. 3 y se refieren a las actividades involucradas hasta la aplicación de A0, Morteros A5 y A10 en sustrato de bloque cerámico estructural. Ellos no tomar en consideración los impactos causados por el proceso del bloque de cerámica, ni la generación de demolición residuos ni su reciclaje después de la aplicación del mortero. Análisis de impacto ambiental

La tabla 7 presenta la cantidad de aspectos e impactos ambientales y cuántos de ellos fueron señalados como significativo para los morteros de recubrimiento. Para el mortero A0 fue identificado un total de 257 impactos ambientales (95 significativos, 47 de ellos emergencia), y para el A5 y A10 un total de 299 impactos ambientales, 83 de ellos significativos (51 impactos de emergencia).

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La Tabla 8 presenta la clasificación de los aspectos e impacto ambiental para morteros A0, A5 y A10. Se verifica que para el mortero A0 el valor moderado (MO), grave (SE) e intolerable (IN) aspectos / impactos es, respectivamente, 47, 31 y 19. Para A5 y A10, el número de aspectos / impactos SE e IN es igual a 23 y 9, respectivamente. Para los aspectos / impactos moderados hay una diferencia, identificado 68 para morteros A5 y 61 para A10.

Interpretación

Con la evaluación de los aspectos y el impacto ambiental generadas en hoja de cálculo de acuerdo con la Tabla 7, se observa que hay un mayor número de impactos ambientales identificados en morteros con CCA (299 impactos ambientales identificados). Esto se justifica por la existencia de procesos más productivos (generación, beneficio y transporte de cenizas) en relación con aquellos sin CCA (257 impactos ambientales identificados). Incluso con una mayor cantidad de impactos, estos morteros tienen un menor número de aquellos clasificados como significativos (83 o 28% del total), en comparación con el mortero sin CCA, que representa 95 o 37% del total. En cuanto a los morteros A5 y A10, de acuerdo con la Tabla 8, se percibió una cantidad igual de impactos clasificados como graves e intolerables. La diferencia se basa en cantidad de impactos moderados, siendo el número de estos impactos igual 68 para A5 e igual 61 para A10. Con base en estas interpretaciones, el análisis del ciclo de vida, relacionado con la aplicación de los morteros de revestimiento estudiados, muestra que aquellos morteros agregados con CCA son más relevantes y apropiados en comparación con el mortero con recubrimiento usual, dentro de las condiciones consideradas en este trabajo. De acuerdo con el método utilizado, se observa que cuanto mayor sea el contenido de CCA en el mortero, es mayor es la posibilidad de atenuar 23


impactos que son más agresivos para el medio ambiente. Tal hecho es una consecuencia de la reducción de la probabilidad / frecue ncia de ocurrencia de aspectos / impactos para las actividades relacionadas con la producción de cemento. Esto puede percibirse claramente analizando la Tabla 7. Como la incorporación de CCA en el mortero es una sustitución al cemento de todos los procesos estudiados que están directamente involucrados en la fabricación de cemento (extracción, trituración y transporte de piedra caliza, f abricación y transporte de cemento), allí hay una reducción en la producción y, en consecuencia, una reducción de probabilidad / frecuencia de la aparición de aspecto / impacto, que genera la reducción de impactos significativos. Por ejemplo, comparando los morteros con CCA y sin CCA para el proceso de "extracción de piedra caliza", los impactos considerados significativos se redujeron a un 55% aproximadamente.

IV.

CONCLUSIONES

El análisis de los resultados de este trabajo potencia el uso de ceniza de cáscara de arroz como material puzolánico aplicado en morteros de revestimiento. Técnicamente, los resultados obtenidos de resistencia a la adherencia indican un rendimiento superior del mortero añadido con un 5% de CCA, que puede ser utilizado en recubrimientos internos y externos. Los resultados obtenidos para la resistencia a la adherencia de morteros con 10% de CCA, y para el que no tiene adición, limita su uso para recubrimiento interno solamente. Respecto al medio ambiente, en comparación con el mortero sin agregar, los morteros con incorporación de CCA presentan un menor número de impactos ambientales significativos. Esto ocurre porque el consumo de cemento es mayor para el mortero sin adición, lo que provoca el aumento del número de impactos significativos relacionados con las actividades de fabricación de cemento (extracción, trituración y transporte de piedra caliza; fabricación y transporte). Considerando la aplicación y técnica ambiental de aspectos de los morteros fabricados, se observa que el mortero A5 revela ser una comparación más relevante y apropiada que los morteros A0 y A10. Los dos últimos presentan un rendimiento técnico similar, siendo el desempeño ambiental del A10 superior. De esta manera, se sugiere que la adición de residuos en los morteros convencionales debería considerar no solo la mejora de las características de la matriz cementosa, sino también los problemas de sostenibilidad ambiental. El ACV es una herramienta medioambiental potencial para evaluar la sostenibilidad de un nuevo producto. De todos modos, es necesario profundizar en la cuantificación de los resultados, para poder medir los aspectos sociales y ganancias económicas.

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V.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

1. NORMA BRASILERA ABNT NBR ISO 14001: Sistemas de Gestión Ambiental Requisitos con orientación para su uso, Segunda Edición (2004), Environmental management systems – Requirements with guidance for use. 2. LLOYD’S REGISTER LRQA-BRASIL, ISO 14001: Sistemas de Gestión

Ambiental. Página web: http://www.lrqa.com.br/Certificacao/ISO-14001-meioambiente/. 3. GESTIÓN AMBIENTAL, RAFAEL DARÍO MURIEL. PAGINA WEB: ARTICULOS CIENTIFICOS: IDEAS SOSTENIBLES (Enero,2006), disponible en: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099/1110/13_GestAmbientalRafael Muriel_cast.pdf 4. MINISTERIO DE FOMENTO, INDUSTRIA Y COMERCIO: NICARAGUA, SISTEMA DE GESTION AMBIENTAL, disponible en: http://www.mific.gob.ni/GESTIONAMBIENTAL/SISTEMADEGESTIONAMBIENTAL.asp x

5. http://www.minam.gob.pe/gestion-ambiental/de Fomento 6. SISTEMA DE EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL: UNIVERSIDAD

COMPLUTENSE DE MADRID (2009)

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Análisis de Ciclo de Vida Para La Incorporacion de Ceniza de Cascara de Arroz en El Recubrimiento de Mortero

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