Memoria de artículos - Dominio 4 by Centro de Investigaciones

ISBN 978-9942-21-149-1

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA

M E M O R I A D E A R T Í CU LO S D OM I N I O 4

ORDENAMIENTO TERRITORIAL, URBANISMO Y SOSTENIBILIDAD

I Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DEL CENTRO DE INVESTIGACIONES

Misión La Universidad Técnica de Machala es una Institución de Educación Superior orientada a la docencia, a la investigación y a la vinculación con la sociedad, que forma y perfecciona profesionales en diversas áreas del conocimiento, competentes, emprendedores y comprometidos con el desarrollo en sus dimensiones económico, humano, sustentable y científico-tecnológico para mejorar la producción, competitividad y calidad de vida de la población en su área de influencia.

Visión Ser líder del desarrollo educativo, cultural, territorial, socio-económico, en la región y el país.

Autoridades Ing. César Javier Quezada Abad MBA. RECTOR Ing. Com. Laura Amarilis Borja Herrera Mg. VICERRECTORA ACADÉMICA Soc. Jorge Ramiro Ordóñez Morejón Mg.sc. VICERRECTOR ADMINISTRATIVO Dra. Elmina Rivadeneira, PhD. Directora del Centro de Investigaciones UTMACH

Coordinación EDITOR Dra. Elmina Rivadeneira, PhD. CORRECCIÓN DE ESTILO Ing. Sandra Cabello, PhD Lcda. Fernanda Tusa Jumbo, Msg. Lic. Birmania Jimenez, Mg.Sc. Ing. Cyndi Aguilar Nagua DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN Ing. Jorge L. Maza Córdova, Ms.D.M. IMPRESO EN Unidad de Publicaciones UTMACH

Presentación de dominio Las preocupaciones más desafiantes que la humanidad enfrenta en torno a las condiciones de vida del planeta, se enfocan principalmente en el calentamiento global, el deterioro de la capa de ozono, la contaminación de los recursos hídricos, del suelo, y del aire; la destrucción acelerada de los bosques y el tratamiento ineficiente de los desechos. Estas problemáticas han sido factores determinantes que han tenido eco en eventos de trascendencia internacional como la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, llamada también Cumbre de la Tierra celebrada en 1992 en Río de Janeiro, y 2002 en Johannesburgo, respectivamente. Estos espacios de discusión han dado lugar a la conceptualización del Desarrollo Sostenible, que se define como un proceso que persigue la satisfacción de las necesidades de una forma permanente, sin comprometer, claro está, las necesidades futuras de las actuales generaciones y de las que vendrán. Esto asegura un uso racional de los recursos naturales y la conservación del ambiente, en un marco de gobernabilidad política, con la finalidad de alcanzar mejores condiciones de vida para toda la población. En el Ecuador, el Plan Nacional del Buen Vivir capitaliza las aspiraciones de un desarrollo sustentable a través del aseguramiento de los derechos de la naturaleza, conservación y gestión del patrimonio natural e hídrico, generación de bioconocimiento, promoción de energías renovables y mitigación de la contaminación ambiental. Paralelamente, la Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo (SENPLADES), ha proporcionado los lineamientos y las directrices para la planificación y el ordenamiento territorial, además que pretende articular distintos niveles de gobierno en una acción conjunta con los Gobiernos Autónomos Descentralizados. El rol de la universidad ecuatoriana, particularmente, la Universidad Técnica de Machala, es de disponer del talento humano necesario a fin de contribuir en la búsqueda de soluciones para el manejo, habitabilidad y sostenibilidad de las cuencas hidrográficas, manejo sostenible de desechos urbanos y construcción de viviendas a bajo costo; a través de la generación de conocimientos, manejo de teorías así como métodos e instrumentos que orienten la investigación, educación, gestión e intervención académica dentro de las políticas y estrategias pertinentes, siguiendo una perspectiva trasdisciplinaria, creativa, critica y propositiva. El Ordenamiento Territorial, Urbanismo y Sostenibilidad es un dominio de investigación institucional de la Universidad Técnica de Machala que impulsa la generación de conocimiento dentro de procesos de construcción de pensamiento, acción y desarrollo disciplinar a través del fortalecimiento de la investigación de vanguardia, reconociendo la relación compleja del hábitat, la ciudad y el territorio. Esta misión se concibe dentro de un sentido integrador, prospectivo, estratégico e interdisciplinario, orientado a la identificación contextualizada de problemáticas, tendencias, futuros escenarios, condiciones y soluciones en su nivel local, regional, nacional e internacional. Los invito entonces a dar lectura a los siguientes artículos académicos de destacados docentes nacionales y de nuestra alma mater, quienes desde sus líneas de investigación contribuyen al buen vivir de la sociedad ecuatoriana. Eduardo Tusa Jumbo, MSc. Docente UAIC-UTMach

DOMINIO 4

ORDENAMIENTO TERRITORIAL, URBANISMO Y SOSTENIBILIDAD Tabla de contenidos Página

CARACTERIZACIÓN FÍSICA Y CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DE ALGUNOS SUELOS DEDICADOS A LA ACTIVIDAD AGRÍCOLA DE LA PROVINCIA DE EL ORO. / Por: Villaseñor D, Juela O, Gómez D, Monserrate.

CÁSCARA DE ARROZ TRITURADA APLICADA EN MORTEROS / Por: Fausto Cabrera, Julio Barzola

SISTEMA CONSTRUCTIVO ALTERNATIVO PARA GENERAR VIVIENDAS DE CALIDAD Y BAJO COSTO / Por: César Augusto Solano de la Sala Monteros

EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DEL EDIFICIO MUNICIPAL DE LA CIUDAD DE MACHALA / Por: Jonathan Lo Key Lao García

CARACTERIZACIÓN Y PROPUESTA DE UN PRE-DISEÑO DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS GENERADOS EN EL RELLENO SANITARIO DE LA CIUDAD DE MACHALA / Por: Manuel Muñoz Suárez, Cecilia Rey, Hugo Romero Bonilla

Índice

Tema / autor:

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

Memoria de Artículos

Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

ISBN 978-9942-21-149-1

I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

CARACTERIZACIÓN FÍSICA Y CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DE ALGUNOS SUELOS DEDICADOS A LA ACTIVIDAD AGRÍCOLA DE LA PROVINCIA DE EL ORO

RESUMEN Se realizó la caracterización morfológica, y la clasificación taxonómica de 11 pedones representativos de la actividad agrícola en la provincia. La investigación se realizó en las parroquias El Cambio, del cantón Machala; Palmales, del cantón Arenillas; Buenavista, Río Negro, Vega Rivera, del cantón Pasaje; Cerro Azul del cantón Paccha; y Caloguro, del cantón Chilla. Para la descripcióntaxonómica de los suelos seleccionados, se siguió los lineamientos del National Soil Survey Center y la Guía para la Descripción de Suelos (FAO, 2009). La caracterización física se la realizó en el laboratorio de suelos de la Unidad Académica de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Machala. Se identificaron 2 sectores con suelos que tienen propiedades morfológicas y taxonómicas diferentes. Se encontraron Inceptisoles formados a partir de material parental sedimentario consolidado carbónico, y Entisoles e Inceptisoles de origen sedimentario no consolidado, generados por depósitos frecuentes de carácter fluvial. Los perfiles estudiados, permitieron caracterizar las condiciones edáficas más representativas de las zonas seleccionadas, dando paso a la continuidad del estudio, que será más representativo con el aumento del número de evaluaciones. Palabras clave:Taxonomía de suelos, morfología, clasificación.

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Villaseñor, D 1; Juela, O 1; Gómez, D 1; Monserrate, A 1 Universidad Técnica de Machala 1 dvillasenor@utmachala.edu.ec

ABSTRACT This paper shows the morphological characterization and taxonomic classification of eleven representative pedons of farming in El Oro province. The research was conducted in El Cambio place inside Machala city; Palmales place in Arenillas city; Buenavista place, Rio Negro place and Vega Rivera place at Pasaje city; Cerro Azul place in Paccha city; and finally Caloguro place in Chilla city. For the taxonomic description of the selected soils, the paper has as reference the guidelines of the National Soil Survey Center and the guidelines for Soil Description (FAO, 2009). The physical characterization was performed in the laboratory the soil of the Academic Unit of Agricultural Sciences at Technical University of Machala. As results, two sectors with soils with different taxonomic and morphological properties were identified. Inceptisols they found formed from carbon consolidated sedimentary parent material, and Entisols and Inceptisols unconsolidated sedimentary were generated by frequent deposits of fluvial character. Also, the profiles studied, allowed to characterize the most representative soil conditions in the targeted areas, leading to the continuation of the study, which will be more representative with the increased number of evaluations. Keywords: Soil taxonomy, morphology, classification.

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Memoria de Artículos

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INTRODUCCIÓN La realidad agrícola del Ecuador busca constantemente, obtener mayores ganancias mediante el incremento de la productividad de sus cultivos, esto ha provocado un comportamiento insostenible del ser humano frente a su entorno, ocasionando daños del recurso suelo y pérdida de la biodiversidad, reflejada con el crecimiento de la deforestación, a un ritmo de 3,5 % anual (Saltos y col., 2009). Como consecuencia, la producción agrícola crece en áreas destinadas para la exportación y agroindustria, orientándose únicamente al monocultivo, mediante el aumento de la frontera agrícola, la misma que lleva un ritmo de crecimiento del 3% anual, sin tomar en cuenta las necesidades de la población. Mientras tanto, decrecen cada vez más los terrenos cultivados para consumo interno (Saltos y col., 2009). Es por esto que se vuelve necesario dar nuevos enfoques a los modelos de desarrollo agrícola, siendo la clasificación de suelos, la interface lógica entre la información básica obtenida en campo y la toma de decisiones sobre el uso y manejo del recurso suelo (De la Rosa, 2008). Los suelos “aluvios-recientes” de la zona baja de influencia fluvial de la provincia de El Oro (López, 1961) han originado una posible manifiesta variabilidad de tierras de distinto potencial agrícola-forestal. Esta situación ocasiona dificultades para el estudio, comprensión y manejo de los suelos de esta zona de la provincia, pues el número de alternativas de órdenes de clasificación es desconocido.El propósito de clasificar suelos es el de organizarlos en grupos que permitan recordar mejor sus características y, por lo tanto, facilitar su manejo, ubicando los posibles tipos de suelos de la zona, en uno de los 12 grupos u órdenes del Sistema Taxonómico (Soil, 2010), deduciendo sus características generales para luego ajustarlos a sus especificidades (Bertch y col., 1993). De acuerdo al mapa Geomorfológico de la provincia (Atlas de la Provincia de El Oro, 2014) el origen geológico de estos suelos, son producto de la dinámica fluvial que depositó una acumulación de sedimentos fino granulares (Estudio de impacto ambiental Milagro-Frontera, 2003) los que dieron origen a la vasta planicie o llanura aluvial costera de la provincia, identificada por dar cabida a las distintas actividades de producción agroexportadora. Según la FAO, nuestro país tiene gran potencialidad para la agricultura, la abundancia de agua y la calidad de los suelos, en gran parte de la zona de estudio, conforman un escenario casi ideal, para una adecuada explotación del sector agropecuario. 8

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El suelo constituye uno de los principales factores relacionados con el desarrollo de los sistemas agrícolas, de ahí que el conocimiento de los factores edafológicos que inciden en la producción agrícola, es un paso imprescindible para toda aspiración de obtener altos rendimientos de manera sostenida y hacer más rentable la producción. El grado de conocimiento de los factores edafológicos que inciden sobre el rendimiento del cultivo es una premisa que no todos los agricultores dominan, lo que ejerce una influencia negativa en la explotación a largo plazo de sus fincas con criterios sostenibles de producción. Esta información se corresponde con las diferencias en topografía, costos de producción, niveles de productividad, etc. Es decir, a cada unidad de suelo se le debe evaluar los principales factores edafológicos relacionados con el desarrollo del cultivo, hasta lograr conocer las variaciones que existen en los factores fundamentales que determinan la aplicación de diferentes tecnologías. La finalidad de orden práctico que puede atribuirse a la presente investigación, es suministrar una base sistemática para el estudio de las relaciones entre la vegetación y el suelo, con la mira fundamental de orientar su explotación racional, aumentar la productividad y facilitar la conservación de las tierras. Además, el presente levantamiento de información agrológica proporcionará material informativo suficiente para futuros estudios de suelos de mayor intensidad y grado de detalle. MATERIALES Y MÉTODOS Descripción del área de estudio La investigación se realizó en las parroquias El Cambio, del cantón Machala; Palmales, del cantón Arenillas; Buenavista, Río Negro, Vega Rivera, del cantón Pasaje; Cerro Azul del cantón Paccha; y Caloguro, del cantón Chilla. Muestreo y análisis de suelos Para la caracterización taxonómica y física de los suelos se seleccionaron pedones con características de suelos y manejo representativas cada una de las zonas estudiadas. Se utilizó como criterio de separación de unidades de muestreo el área de influencia de cada cuenca; aunque también se utilizó como referencia estudios de clasificación de suelos de la Región Atlántica Una vez seleccionada la finca se ubicó un suelo típico (geomorfología y manejo de cultivo) del área de estudio y se abrió una calicata para describir y hacer la descripción del perfil y la toma de muestras de suelo por horizonte genético según lineamien-

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tos de National Soil Survey Center y la Guía para la Descripción de Suelos (FAO, 2009). La clasificación taxonómica hasta nivel de subgrupo se realizó por medio de la clave para taxonomía de suelos del (Soil, 2010). La caracterización física se la realizó en el laboratorio de suelos de la Unidad Académica de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Machala.

RESULTADOS Los suelos estudiados permitieron caracterizar 2 sectores con suelos que tienen propiedades morfológicas y taxonómicas diferentes. Se encontraron Inceptisoles formados a partir de material parental sedimentario consolidado carbónico, y Entisoles e Inceptisoles de origen sedimentario no consolidado, generados por depósitos frecuentes de carácter fluvial (Cuadro1).

Cuadro 1. Algunas características físicas y morfológicas de los suelos evaluados taxonómicamente en parroquias de la provincia de El Oro, Ecuador.

PLIA-‐0001 Pajonal

PLIA-‐0002 La Iberia

PLIA-‐0003 La Iberia 2 PLIA-‐0004 La Unión PLIA-‐0005 Buenavista PLIA-‐0006 Rio Negro PLIA-‐0007 Rio Negro 2 PLIA-‐0008 Vega Rivera PLIA-‐0009 Cerro Azul

PLIA-‐0010 Chilla PLIA-‐0011 Palmales

Horizonte

Profundidad

Color en Húmedo

Clase textural

A C1 2C 3C 4C A1 A2 Bw1 Bw2 2C1 2C2 A Ab 2C1 2C2 A Bw1 Bw2 Bw3 A Bw1 Bw2 A B1 C1 C2 A1 A2 A/C A Bw1 Bw2 Bw3 A1 A2 C1 C2 C3 A Bt Ab Ct Ap C1 C2 C3 C4

0-‐25 25-‐38 38-‐63 63-‐82 82+ 0-‐20 20-‐32 32-‐48 48-‐60 60-‐70 70+ 0-‐6 0-‐6 30-‐112 112+ 0-‐36 36-‐57 57-‐95 95+ 0-‐20 20-‐37 37-‐50 0-‐28 28-‐48 48-‐87 87-‐120 0-‐13 13-‐31 31+ 0-‐10 10-‐28 28-‐120 120+ 0-‐20 20-‐50 50-‐90 90-‐130 130+ 0-‐10 10-‐22 22-‐83 83+ 0-‐30 32-‐40 40-‐94 94-‐100 100-‐113

10YR 4/4 10YR 5/8 10YR 5/6 10YR 5/8 10YR 5/8 10YR 4/6 10YR 4/6 10YR 5/6 10YR 4/6 10YR 5/8 10YR 5/8 10YR 4/4 10YR 3/6 10YR 5/6 10YR 4/4 10YR 4/4 10YR 4/6 10YR 5/6 10YR 6/8 10YR 4/4 10YR 4/6 10YR 5/6 10YR 4,5/6 10YR 6/8 10YR 6/7 10YR 5/8 10YR 5/8 10YR 5/6 -‐ 10YR 5/8 10YR 4/6 10YR 5/8 10YR 3/5 10YR 4/6 10YR 6/4 10YR 3/3 10YR 3/2 10YR 5/4 10YR 5/6 10YR 6/8 10YR 3/1 10YR 6/6 10YR 4/6 10YR 6/6 10YR 5/6 10YR 6/6 10YR 5/8

FL FL FL FL AF FL FL L FYL YL FYL AF AF A A FY FL FL FL FL L L FA L L L F FY -‐ FYA FL FL FL FYA FYA FA FL FA F FY FL FY FL FA FA A A

D.Ap g cm 1,41 1,38 1,14 1,24 1,25 1,33 1,3 1,17 1,16 1,26 1,21 1,7 1,8 1,9 2,1 1,29 1,12 1,21 1,23 1,47 1,33 1,3 1,55 1,61 1,69 1,53 2,27 2,47 -‐ 1,22 1,27 1,22 1,26 1,24 1,41 1,38 1,41 1,32 1,76 1,86 1,18 1,78 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐

-‐3

Orden Entisol

Taxonomía Subgrupo Haplic Ustarents

Coordenadas x y 618208 963348

Inceptisol

Aquic Dystrustepts

623691

9639110

Inceptisol

Fluventic Dystrustepts

623036

9637606

Inceptisol

Fluvaquentic Dystrudepts

623729

9635921

Inceptisol

Aquic Dystrustepts

631572

9630702

Inceptisol

Typic Haplantrepts

631572

9630702

Inceptisol

Fluventic Dystrudepts

633667

9621401

Inceptisol

Lithic Eutrudepts

636048

9618129

Entisol

Lithic Udipsamments

640689

9616113

Inceptisol

-‐

661562

9615960

Entisol

Aquic Ustifluvents

598862

9591913

Elaboración propia: Villaseñor (2014)

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Perfil

Figura 1. Perfiles típicos de la zona baja de la provincia de El Oro

Elaboración propia: Villaseñor (2014)

Figura 2. Perfiles típicos de la zona deMemoria estribaciones la Congreso provincia de yEl Oro UTMACH 2015 de Artículos delde Primer de Ciencia Tecnología

Memoria de Artículos

Figura 2. Perfiles típicos de la zona de estribaciones de la provincia de El Oro

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Elaboración propia: Villaseñor (2014)

CONCLUSIONES CONCLUSIONES • Sub-dirección de Recursos de riego división de 1. Los suelos estudiados se pueden agrupar por sus diferencias, físicas y(1972). taxonómicas evaluación agrologica. Estudio agrolo1. Los suelos estudiados se pueden agrupar por sus gico detallado del valle Tacna y Pampas de en 2 grupos, cuyo límite definido hacia las de estribaciones diferencias, físicas y taxonómicas en 2 geográfico grupos, podría estar la Varada. Ministerio de agricultura montañosas en el estar cantón Pasaje,hapor el sector de Río Negro. Los perfiles estudiados,Dirección cuyo límite geográfico podría definido General Aguas e irrigación dirección de permitieron caracterizar condiciones edáficas más de representativas de las zonas cia las estribaciones montañosas en las el cantón aguas y distritos de riego. Pasaje, por elseleccionadas, sector de Río dando Negro.paso Los aperfiles la continuidad del estudio, que será más representativo estudiados, permitieron caracterizar las condicon el aumento del número de evaluaciones. ciones edáficas más representativas de las zonas seleccionadas, dando paso a la continuidad del estudio, que será más representativo con el aumento del número de evaluaciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • De la Rosa, D. (1975). Criterios sobre evaluación de suelos y tierras para fines agrícolas. • De La Rosa, D. (2008). Evaluación agro-ecológica de suelos. Madrid, ES, Ediciones Mundi-Prensa. • FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación). (2009). Guía para la descripción de suelos. Roma, España. • Porta, J. y Acevedo, M. (2005). Agenda de campo de suelos. Madrid, ES, Ediciones Mundi-Prensa. • Porta, J. y López, M. (2003). Edafología para la agricultura y el medio ambiente. 3 ed. Madrid, España, Ediciones Mundi-Prensa. • Secretaría de planificación y gestión de la cooperación – GPAEO. (2014). Atlas de la Provincia de El Oro. 1 ed. Machala, Ecuador. • Sevilla ES. (1975). Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid. • Soil Survey, Staff. (2010). Keys to soil taxonomy. 11th ed. USDA-SCS, Washington, DC. Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

CÁSCARA DE ARROZ TRITURADA APLICADA EN MORTEROS Fausto Cabrera Montes 1, Julio Barzola 2 Universidad Estatal de Guayaquil 1 Universidad Laica Vicente Rocafuerte 2 fcabreram@ulvr.edu.ec

En el diseño y construcción de viviendas económicas, se ignoran ciertos elementos y factores, de los materiales, condiciones climáticas, que influyen en el bienestar del ser humano. En nuestra costa ecuatoriana, la incidencia de la radiación solar en las edificaciones, hace que el área externa de las paredes se convierta en muros colectores de calor, elevando la temperatura interna de la vivienda. Por otra parte, usar sistemas de climatización refleja un alto consumo de energía eléctrica que es mayormente de origen fósil en nuestro país, produciendo más contaminación y deterioro a nuestro planeta. Este trabajo de investigación tiene como principal objetivo, estudiar la factibilidad del uso de materiales de aislamiento térmico para viviendas de la Costa Ecuatoriana, ejecutando experimentos con morteros de distintas proporciones de agua, cemento, arena y cascara de arroz triturada, a los cuales se le hicieron análisis mecánicos y adherencia, aplicándolo a prototipos habitacionales en las parroquias Atahualpa y Laurel. Palabras clave: Cáscara de arroz, mortero, adherencia, energía eléctrica, combustible proveniente de los fósiles, gases efecto invernadero. ABSTRACT In the design and construction of affordable housing, certain elements and factors, materials, climatic conditions, which influence human well-being, are ignored. In our Ecuadorian coast, the incidence of solar radiation in buildings, causes the outer wall area becomes heat collectors walls, raising the internal temperature of the housing. Moreover, use air conditioning system reflects a high consumption of electricity that is mostly fossil in our country, producing more pollution and damage to our planet. This research has as main objective to study the feasibility of using heat-insulating housing of the Ecuadorian coast, carrying out experiments with mortars of different proportions of water, cement, sand and crushed rice husk, to which he made mechanical and adhesion analysis, applying a housing prototypes in both Laurel and Atahualpa parishes.

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RESUMEN

Keywords: Rice husk, mortar, adhesion, electrical energy, from fossil fuel, greenhouse gases.

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las paredes donde se aplicará y que desde luego será complementado con el mantenimiento que se realice. Cabe señalar que en principio utilizamos la cáscara de arroz triturada un poco gruesa y notamos que debido a esta granulometría absorbía mucha agua. A consecuencia de esto, la Memoria de Artículos relación agua-cemento era un poco alta y repercutía en una debilitada resistencia a la compresión. INTRODUCCIÓN optó en cambiar la granulometría y obtener la cásPor lo que se sometió una pequeña cantidad a un tratamiento con agua destilada e hidróxido de arroz triturada bien fina. En la figura 2 se pero este último compuesto químico es bastante complicado adquirirlo en e La cáscara de arroz es uno de los desechos orgáni-de sodio,cara controles realizados en la ytrituración de de arroz por lo quelos se optó en cambiar la granulometría obtener la cáscara cos que más se genera en las piladoras de arroz demercado, muestra la cáscara de arroz. triturada bien fina. En la figura 2 se muestra los controles realizados en la trituración de la la costa ecuatoriana y que en los actuales momen-cáscara de arroz. tos grandes cantidades, muchas veces es quemada Figura 2. Control de trituración en molino

y en otras ocasiones se las vota a los ríos y esteros, produciendo contaminación y la obstrucción de las secciones de los cauces. En la figura 1 se evidencia la obtención de muestras. Figura 1. Recolección de cascara de arroz en piladora 4 hermano

Elaboración propia: Cabrera y col., (2014)

MATERIALES Y MÉTODOS

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En primeras instancias para el análisis de morteros en el laboratorio, se procedió con la constitución de muestras con distintas proporciones de cemento tipo portland, arena, cascara de arroz triturado y agua (Mas, 2006). Elaboración propia: Cabrera y col., (2014)

utilización y aprovechamiento contribuye con la naturaleza, en el sentido de que zaremos este en los morteros para aplicarlos en las contribuye mamposterías de bloque y Sudesecho utilización y aprovechamiento con llo que constituyen las paredes de las viviendas (SIMBA, 2007) para revocado y la naturaleza, en el sentido de que utilizaremos este cido, en base a esta aplicación que le daremos, consideraremos la proporción de pesos de enforme los morteros para aplicarlos en las mamomponentesdesecho hasta que se la pasta o masa. posterías de bloque y ladrillo que las mortero debe tener ciertas características esenciales como la deconstituyen no presentar segregación, tando en estado frescode ni endurecido en las paredes internas y externas de revouna vivienda. paredes las viviendas (Simba, 2007) para esta finalidad, debe en pasarbase por procesos control de calidad nivel de cadotodo y mortero enlucido, a estay aplicación quea le ratorio para de esa manera llegar a una óptima proporción de sus componentes. daremos, consideraremos la proporción de pesos de pruebas a las que se someten los morteros están relacionadas con la fluidez, resistencia a componentes hasta que se formelaladurabilidad pasta o del masa. ompresión, los fraguado y adherencia. Así, se podrá garantizar mortero en aredes donde se aplicará y que desde luego será complementado con el mantenimiento El mortero debe tener ciertas características esense realice. ciales como utilizamos la de nola presentar segregación, ni ese señalar que en principio cáscara de arroz triturada un poco gruesa y tandoa esta en granulometría estado fresco ni endurecido las paredes mos que debido absorbía mucha agua. Aen consecuencia de esto, la ión agua-cemento erayun poco altade y una repercutía en una Para debilitada internas externas vivienda. estaresistencia finali- a la presión. dad, todo mortero debe pasar por procesos y control lo que se sometió una pequeña cantidad a un tratamiento con agua destilada e hidróxido a nivel de laboratorio para de esa adquirirlo manera en el odio, perode estecalidad último compuesto químico es bastante complicado llegar una enóptima de ysus componentes. cado, por lo que sea optó cambiarproporción la granulometría obtener la cáscara de arroz rada bien fina. En la figura 2 se muestra los controles realizados en la trituración de la Las pruebas a las que se someten los morteros están ara de arroz. relacionadas la fluidez, resistencia Figura 2.con Control de trituración en molino a la compre-

sión, fraguado y adherencia. Así, se podrá garantizar la durabilidad del mortero en las paredes donde se aplicará y que desde luego será complementado con el mantenimiento que se realice.

Cabe señalar que en principio utilizamos la cáscara de arroz triturada un poco gruesa y notamos que debido a esta granulometría absorbía mucha agua. A consecuencia de esto, la relación agua-cemento era un poco alta y repercutía en una debilitada resistencia a la compresión. Por lo que se sometió una pequeña cantidad a un tratamiento con agua destilada e hidróxido de sodio, pero este último compuesto químico es bastante complicado adquirirlo en el mercado, por lo que se 12

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Se conoce que la dosificación del ligante contribuye mucho a la resistencia a la compresión del mortero, además, si mezclamos solamente el cemento que es un conglomerante con el agua obtenemos una pasta, sin embargo, al agregarle los áridos como la arena y la cáscara de arroz triturada se nos convierte en un mortero. En cada muestra, los componentes sólidos se los mezcló durante 5 y 7 minutos, y de forma controlada se le agregaba agua limpia hasta lograr un mortero con consistencia trabajable. Las pruebas de fluidez, resistencia a la compresión, fraguado y adherencia del mortero en estudio, fueron desarrolladas en los laboratorios de suelos y materiales de construcción de las Facultades de Ingeniería Civil de la Universidad Laica Vicente Rocafuerte de Guayaquil y en el Laboratorio Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, como se puede observar en la figura 3.

Como nuestro mortero lo aplicaremos internamente y exteriormente a las paredes de los módulos de prueba, la correcta adherencia impedirá que el mortero se despegue como consecuencia de sus variaciones dimensionales, que son consecuencia de los agentes externos a que se encuentra sometido el mortero sobre todo el que se aplica en la parte exterior de las paredes. Estos agentes podrían ser lluvia, calor, frio, que dan lugar a contracciones, dilataciones y movimientos del soporte. La adherencia es una propiedad que debemos mantener tanto en el mortero fresco como en el endurecido (Laticrete, 2013), es por esto que para comprobarla

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a) b) Elaboración propia: Cabrera col., (2014) internamente y exteriormente a las paredes de los Como nuestro mortero lo yaplicaremos módulos de prueba, la correcta adherencia impedirá que el mortero se despegue como consecuencia de sus variaciones dimensionales, que son consecuencia de los agentes externos hemos preparado varios elementos estructurales cantón deen Santa Elena, provincia de Santa Elena y a que se encuentra sometido el mortero unisobre todo el que se aplica la parte exterior de las paredes. Estos se agentes podríanbloques, ser lluvia, calor, frio, dan lugar aubicados contracciones,en la Parroquia Laurel, del dos con el mortero, para lo cual tomaron dos que prototipos dilataciones y movimientos del soporte. se los cortaron por la mitad y seeslos unieronquecon los mantenercantón Provincia La adherencia una propiedad debemos tanto en elDaule, mortero fresco como en eldel Guayas. Como se pude endurecido de (Laticrete, 2013),Cabe es porseñaesto que para observar comprobarla en hemos varios morteros tomando un espesor 2,5 cm. la preparado figura 4. elementos estructurales unidos con el mortero, para lo cual se tomaron bloques, se los lar que en los modelos una de las mitades sobresalía deldemortero cortaron por la mitad y se los unieron con los morterosAplicación tomando un espesor 2,5 cm. Cabe a los módulos de prueba y las otras dos servíanseñalar de soporte. que en los modelos una de las mitades sobresalía otras dos servíanprovincia de soporte. eny las Atahualpa, de Santa Elena y en LauSometiéndolo a un proceso de curado, mojándolo dos veces al día durante 7 días, finalmente Sometiéndolo a un proceso de curado, mojándolo rel, provincia Guayas en el laboratorio fueron sometidos a la compresión (Rivera, 2008) habiendodel soportado una dos veces al día durante 7 dedías, finalmente el lafuerza compresión de 700 Kgf,en paralela a la superficie adherida, con el mortero de prueba, Para poder aplicar el mortero a las paredes de mamal producirse rotura el mortero siempre permanecía adherida a uno de los lados del bloque. boratorio fueron sometidos a lalacompresión (Rivera,

2008) habiendo soportado una fuerza de compresión de 700 Kgf, paralela a la superficie adherida, con el mortero de prueba, al producirse la rotura el mortero siempre permanecía adherida a uno de los lados del bloque.

postería de los 3 módulos de prueba construidos en la Parroquia Atahualpa y 2 en la Parroquia Laurel, que cumplirá la función de revocado y enlucido, se tomaron otras consideraciones adicionales que muchas veces no se nos presentan mientras estamos realizando las pruebas de laboratorio.

Por otra parte, en la pared de prueba construida en Entre las consideraciones adicionales tenemos: laboratorio, se revocó y enlució 5 tramos con el mor- Que al momento de aplicar el mortero en las tero preparado con las distintas proporciones, lo cual partes interiores y exteriores de las paredes comprobamos que con nuestro mortero seleccionahay que lavarlas y mantenerlas húmedas, todo, existía una buena adherencia a la pared de mammando en consideración lo cambiante de la postero y con la ayuda del esclerómetro PROCEQ, se obtuvieron medidas de resistencia a la compretemperatura. Por ±5% otra parte, en la pared de prueba sión que variaban en un con respecto a loconstruida obte- en laboratorio, se revocó y enlució 5 tramos con el - Hay que queconmantener la proporcionalidad del mortero preparado con las distintas proporciones, lo cual comprobamos nuestro mortero nido en el laboratorio.seleccionado, existía una buena adherencia a la pared de mampostero y con la ayuda del esclerómetro mortero, tal como el analizado en el laboraPROCEQ, se obtuvieron medidas de resistencia a la compresión que variaban en un ±5% con respecto Además, para el análisis de este mortero particutorio. De ahí que, los componentes fueron a lo obtenido en el laboratorio. lar, se construyeron cinco o módulos de particular, se construyeron Además,prototipos para el análisis de este mortero prototipos o utilizando una balanza pesados cinco previamente de prueba, tres ubicados en del la Parroquia Atahualpa del cantón de Santa Elena, prueba, tres ubicados módulos en la Parroquia Atahualpa

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En cada muestra, los componentes sólidos se los mezcló durante 5 y 7 minutos, y de forma controlada se le agregaba agua limpia hasta lograr un mortero con consistencia trabajable. Las pruebas de fluidez, resistencia a la compresión, fraguado y adherencia del mortero en estudio, fueron desarrolladas en los laboratorios de suelos y materiales de construcción de las Facultades de Ingeniería Civil de la Universidad Laica Vicente Rocafuerte de Guayaquil y en el Laboratorio Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, como se puede observar en la figura 3. Figura 3. a) Ensayo de fluidez y b) Pruebas de resistencia a la comprensión

provincia de Santa Elena y dos prototipos ubicados en la Parroquia Laurel, del cantón Daule, Provincia del Guayas. Como se pude observar en la figura 4. Figura 4. a) Tres módulos de prueba construidos en la Parroquia Atahualpa y b) Dos módulos de prueba construidos en la Parroquia Laurel

Elaboración Cabrera yacol., Aplicaciónpropia: del mortero los(2014) módulos de prueba en Atahualpa, provincia de Santa Elena

y en Laurel, provincia del Guayas Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 Para poder aplicar el mortero a las paredes de mampostería de los 3 módulos de prueba construidos en la Parroquia Atahualpa y 2 en la Parroquia Laurel, que cumplirá la función de

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electrónica CASIO.

Con las consideraciones anteriores se cubrió toda la mampostería, convirtiéndose en el envolvente de cada uno de los módulos de prueba, lo que permitirá comparar y obtener la información suficiente y necesaria para determinar el comportamiento térmico producido por la radiación del sol que es uno de los agentes atmosféricos más influyentes. RESULTADOSladrillos deben estar bien niveladas para que los espesores del mortero sea uniforme en todas laslos paredes. La figura 5 muestra porcentajes de fluidez obtenidos mediante las mediciones de morteroMCA2, se lo MCA3 aplicó inmediatamente para que no se alteren las laboratorio de- losElaborado morteroselMCA1, y MCA4. propiedades químicas ni las proporciones de sus componentes. Es por esto que se fue Figura 5. Porcentaje de fluidez deylas muestras obtenidas en elMERLIN. laboratorio preparando la cantidad suficiente necesaria de mortero (LEROY 2012)

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- El mezclado de los componentes del mortero se lo realizó en recipiente de madera y de plásticos. Para el caso de recipientes de madera se controlaba de que estuvieran bien humedecidos para que al momento de preparar la pasta no se altere la relación agua cemento del mortero.

- Para la aplicación del mortero también fue necesario muestrear todas las paredes en su Elaboración propia: Cabrera y col., (2014) La figura 6 evidencian la relación entre la proporción agua-cemento (A/C) y las resistencia de parte interior y exterior, determinando que compresión. el espesor del mortero variaría entre 20 mm Figura 6. Comportamiento de la resistencia a la compresión de las distintas muestras los resultados evidencian que mejor fluidez tiene la y 25 mm, igual al espesor de la prueba de muestra MCA3. Esto se debe por la mayor de cancizallamiento, por lo que es recomendable tidad de agua, pero merma la resistencia a la comque al momento de realizar los trabajos de Elaboración propia: Cabrera y col., (2014) La figura 6 evidencian la relación entre la proporción agua-cemento (A/C) y las resistencia de presión. mampostería las paredes de bloque o ladricompresión. Figura 6. Comportamiento de la resistencia a la compresión de las distintas muestras llos deben estar bien niveladas para que los espesores del mortero sea uniforme en todas las paredes. - Elaborado el mortero se lo aplicó inmediatamente para que no se alteren las propiedades químicas ni las proporciones de sus componentes. Es por esto que se fue preparando la cantidad suficiente y necesaria de mortero (Leroy, 2012) para evitar que los componentes químicos y físicos de cada uno de sus elementos no pierdan propiedades y utilizándolo en el tiempo adecuado. Con las consideraciones anteriores se cubrió toda la mampostería, convirtiéndose en el envolvente de cada uno de los módulos de prueba, lo que permitirá comparar y obtener la información suficiente y necesaria para determinar el comportamiento térmico producido por la radiación del sol que es uno de los agentes atmosféricos más influyentes. RESULTADOS La figura 5 muestra los porcentajes de fluidez obtenidos mediante las mediciones de laboratorio de los morteros MCA1, MCA2, MCA3 y MCA4. La figura 6 evidencian la relación entre la proporción agua-cemento (A/C) y las resistencia de compresión. DISCUSIÓN La figura 5 se contrasta con MSC0 que es la muestra patrón, tradicional que no contiene cáscara de arroz triturada. Mientas más alto sea el porcentaje de fluidez, el mortero será más trabajable. De las 4 muestras de mortero con cáscara de arroz trituradas

para evitar que los componentes químicos y físicos de cada uno de sus elementos no pierdan propiedades y utilizándolo en el tiempo adecuado. Con las consideraciones anteriores se cubrió toda la mampostería, convirtiéndose en el envolvente de cada uno de los módulos de prueba, lo que permitirá comparar y obtener la información suficiente y necesaria para determinar el comportamiento térmico producido por la radiación del sol que es uno de los agentes atmosféricos más influyentes. RESULTADOS La figura 5 muestra los porcentajes de fluidez obtenidos mediante las mediciones de laboratorio de los morteros MCA1, MCA2, MCA3 y MCA4. Figura 5. Porcentaje de fluidez de las muestras obtenidas en el laboratorio

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Elaboración propia: Cabrera y col., (2014)

Por otra parte, en la figura 6 podemos notar que al aumentar la relación A/C la resistencia de compresión disminuye en las distintas muestras según las pruebas de laboratorio realizadas a los 7, 14 y 28 días. Presentando un mejor comportamiento a la resistencia de compresión la muestra, el mortero MCA1, por lo cual fue seleccionado la proporción del mortero MCA1 para la aplicación como revoco y enlucido en los prototipos. CONCLUSIONES 1. A pesar de que el mortero con cáscara de arroz triturada, presenta una menor resistencia a la compresión comparándolo con el mortero tradicional, éste para funciones de revoco y enlucido es adecuado tanto por su fluidez y adherencia, siendo trabajable en su aplicación. 2. Además, con el agregado de la cáscara de arroz triturada en el mortero, el cual ya está aplicado en los prototipos se ha recientemente concluido con las mediciones térmicas internas y externas a las paredes con sensores térmicos y data loggers, y en un futuro artículo mostraremos los resultados de estas mediciones en situ y como éstas corroboran las

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temperaturas al interior de la edificación en comparación del mortero tradicional. Esto repercutirá en un mejor confort y posible reducción de consumo eléctrico por lo general utilizado en climatización, contribuyendo a disminuir la contaminación de nuestro planeta.

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3. Finalmente, el hecho de utilizar un desecho orgánico como lo es la cáscara de arroz que se genera en grandes cantidades en la costa ecuatoriana, se podría utilizar como parte del envolvente para las viviendas. Actualmente, este residuo en gran medida es quemado o muchas veces arrojado a los ríos y esteros, sin embargo, con esta utilización en el mortero, contribuiríamos con la naturaleza y evitaríamos respectivamente emisiones de gases de efecto invernadero y sedimentación. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Laticrete. (2013). MVIS Mortero de Alta Adherencia para Revestimiento. [Ds-246.0E0514]. Disponible en internet: http://www.laticrete. com/Portals/0/datasheets/LDS246.0E.pdf • Leroy, M. (2012). Dosificar y preparar mortero y hormigón. Disponible en: http://www.biblioteca.org.ar/libros/211379.pdf • Mas, X. (2006). Estudio y caracterización de morteros compuestos, para su aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y replicas. Universidad Politécnica de Valencia España. • Rivera, G. (2008). Dosificación de Morteros. Universidad del Cauca, Colombia. • Simba, E. (2007). La impermeabilización en construcciones nuevas y existentes. Escuela de formación tecnológica, Politécnica Nacional. Quito- Ecuador.

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

SISTEMA CONSTRUCTIVO ALTERNATIVO PARA GENERAR VIVIENDAS DE CALIDAD Y BAJO COSTO César Augusto Solano de la Sala Monteros Universidad Técnica de Machala csolano@utmachala.edu.ec

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RESUMEN El objeto principal de este trabajo consiste en presentar una alternativa de solución habitacional que pueda adaptarse a las condiciones climáticas y a la economía de la población de clase media de la ciudad de Machala para lo cual se analiza la implementación de un sistema alternativo a base de paneles de micro hormigón de alta resistencia con un núcleo de poliestireno expandido para ser utilizado en soluciones habitacionales para la población de clase media de la ciudad de Machala, con lo que se pretende dar una solución al déficit habitacional de la ciudad y brindar a la vez una alternativa tanto al constructor como al beneficiario con la implementación de un sistema constructivo que ofrezca mayores ventajas que el sistema tradicional y que se adapte a las condiciones climatológicas y económicas de la ciudad. Para esto, se ha indagado sobre los sistemas y materiales de construcción que se está, utilizando en la ciudad de Machala, y la incidencia que estos tienen (confort-costo) para que un porcentaje considerable de la población de clase media de la ciudad, no pueda o quiera acceder a poseer vivienda propia. De igual manera, se consideró los distintos sistemas constructivos alternativos que se están utilizando actualmente en el país, la región y el mundo y que puedan ser aplicables en la ciudad de Machala cumpliendo con expectativas de costo y confort, de manera que se vuelvan una alternativa constructiva atractiva, al obtener un opción constructiva segura y económica que se pueda introducir como una elección viable al sistema constructivo tradicional que actualmente impera en la ciudad de Machala. El problema es saber las preferencias y necesidades habitacionales de la población de clase media de la ciudad de Machala, así como, los criterios y expectativas de los constructores más importantes de la ciudad en cuanto a opciones de mejorar la oferta habitacional de la ciudad. Para esto, se desarrolló una investigación bibliográfica y de campo, que permitió tener información relevante, y en base a un análisis comparativo de varios sistemas constructivos, se optó por un sistema constructivo que utiliza paneles de micro hormigón de alta resistencia con un núcleo de poliestireno expandido, el mismo que a más de poseer grandes propiedades como resistente al fuego, aislación térmicas, acústicas y a la humedad, de gran relevancia en el clima predominante de la ciudad, brindando niveles de confort mucho mayores que los otros sistemas estudiados y contribuyendo de manera muy importante a la reducción de costos de energía en el hogar, ofrece también características constructivas que permiten reducir tiempos de construcción que influyen directamente en reducción de costos, sin sacrificar la integridad estructural ni las expectativas de confort de buscan los beneficiarios. Palabras clave: Sistemas constructivos, viviendas de calidad y bajo costo, micro hormigón, Poliestireno expandido, aislación térmica y acústica. ABSTRACT The main purpose of this work is to present a housing solution that can be adapted to the climatic conditions and the economy of the population of the city of Machala middle class for the implementation of an alternative system which analyzes from panels of micro concrete of high strength with a polystyrene core to be used for housing solutions for the population of the city of Machala middle class which tries to provide a 16

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For this, it has investigated about systems and building materials being, used in the city of Machala, and the impact that these have (comfort-price) so that a considerable percentage of the population of the city middle class, cannot or want access to homeownership. In the same way, were asked about different alternative construction systems that are currently being used in the country, the region and the world and which might be applicable in the city of Machala fulfilling expectations of cost and comfort, so that they become an attractive constructive alternative, to obtain a safe and economical construction system that can be introduced as an alternative and viable option, to the traditional building system that currently prevails in the city of Machala. The problem is to know the preferences and housing needs of the population of the city of Machala middle class, as well as criteria and expectations of the most important builders of the city in terms of alternatives improve housing supply in the city. To this end, developed a bibliographic and research field, which allowed to have relevant information, and on the basis of a comparative analysis of various building systems, opted for u construction system that uses panels of micro concrete of high strength with a core of expanded polystyrene, which is the same as more than own large properties, thermal, acoustic and moisture, of great importance in the climate of the city providing levels of comfort much higher than the other systems studied, also offers construction features which allow to reduce construction time which have a direct bearing on cost reduction without sacrificing the structural integrity or the expectations of comfort of looking for the beneficiaries. Keywords: Building systems, quality and low cost housing, micro concrete, polystyrene and construction times. INTRODUCCIÓN Dentro de las principales aspiraciones de una familia, está el poseer vivienda propia, pero estas se ven limitadas por el alto costo de las mismas y en otras ocasiones estas no cumplen con expectativas de confort que busca el beneficiario. Así mismo, son pocas las empresas y profesionales dedicados al desarrollo inmobiliario que buscan nuevas alternativas constructivas que permitan mejorar las ofertas habitacionales que se ofrecen en la actualidad en nuestra ciudad. A pesar de su importancia, la industria de la construcción es incomprensiblemente, uno de los sectores que menor grado de desarrollo presenta en la mayoría de los países latinoamericanos, convirtiéndose en una actividad caracterizada por grandes deficiencias y falta de efectividad lo que se traduce en la poca competitividad y coloca a las empresas constructoras en desventaja frente a los mercados de la economía internacional. (Pérez, 2013). La importancia de esta investigación radica en la necesidad de incorporar un sistema constructivo alternativo en la ciudad de Machala que permita reducir costos en la construcción sin sacrificar ni la integridad estructural ni confort de la vivienda y cumpliendo con las más altas expectativas del consumidor final y convirtiéndose así en una opción viable en el desarrollo habitacional de la ciudad. Partiendo del concepto de que un sistema constructivo es el conjunto de pasos o de procedimientos que se utilizan para optimizar

materiales, mano de obra, rendimiento y equipo, para edificar una vivienda, vemos que la elección del mismo representa un aspecto muy importante en el desarrollo de la construcción, ya que, de la elección correcta del sistema constructivo, puede reducir y hasta eliminar actividades dentro del proceso constructivo reduciendo así el costo final de la edificación, y además si este sistema se apoya en materiales alternativos con propiedades que ayuden a mejorar el confort, la seguridad estructural y el medio ambiente, se estaría ante un sistema que ofrece grandes ventajas de costo y confort frente al sistema tradicional que es el que se está utilizando actualmente en la ciudad de Machala.

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solution to the housing shortage in the city and at the same time provide an alternative both to the constructor as the beneficiary with the implementation of a constructive system that offers greater advantages than the traditional system and that adapts to the climatic and economic conditions of the city.

Los métodos de construcción que podemos nombrar como “tradicionales”, son perfectamente identificables por el usuario en cualquier zona urbana de nuestro país. Éstos métodos tienen un profundo arraigo en la población en general, a pesar de no tener algún conocimiento sobre construcción o sin estar envueltos en el quehacer arquitectónico, los sistemas tradicionales tienen preferencia sobre otros, que pueden considerarse como alternativos, tal vez por temor al uso de lo novedoso o también por el desconocimiento de su existencia o de sus ventajas como propuestas alternativas de construcción. (Botero y col., 2012), (Sosa, 1999). Comprendiendo la importancia de conocer sistemas alternativos que se puedan aplicar y superar las expectativas que ofrece actualmente el sistema tradi17

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cional, se plantea la siguiente hipótesis: ¿Si se utiliza un sistema constructivo alternativo, mejorará el costo y confort de las viviendas? Esta hipótesis nos lleva a planear como objetivo general de la investigación: Proponer un sistema constructivo alternativo en la ciudad de Machala para generar viviendas de calidad y bajo costo y como objetivos específicos. (Sarmiento y col., 2003). - Analizar los sistemas constructivos que se utilizan en la ciudad de Machala para generar viviendas de calidad y bajo costo.

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- Identificar los sistemas constructivos alternativos que permitan generar viviendas de calidad y bajo costo. - Formular un sistema constructivo alternativo que pueda ser aplicado en la ciudad de Machala y que permita obtener viviendas de calidad y bajo costo. MATERIALES Y MÉTODOS La presente investigación se contextualiza en la modalidad bibliográfica y de campo, ya que parte de la información recolectada se la hizo a través de revisión bibliográfica y además se realizaron visitas in situ a 5 de las principales empresas de proyectos inmobiliarios y entrevistas a sus gerentes, a más de encuestar a una muestra representativa de la ciudad de Machala, lo que ayudó a obtener elementos de juicio para la configuración de esta investigación. En base a la operacionalización de las variables, se ha establecido dos grupos de individuos en el cual se va a basar la investigación de campo, los promotores inmobiliarios y los beneficiarios. En cuanto a los promotores inmobiliarios, se ha seleccionado a 5 de los más representativos constructores de viviendas de la ciudad de Machala en la actualidad, a los cuales se les realizó una entrevista sobre los ítems planteados en la operacionalización de las variables de los cuales se pretende obtener información relevante sobre los sistemas constructivos utilizados, sus costos, materiales utilizados, rendimientos, entre otros. En cuanto a los beneficiarios, se consideró a la población socioeconómica de clase media de la ciudad de Machala, que según el INEC en el último censo realizado en el año (2011), corresponde al 22.8% de la población total de 245 972 habitantes de la ciudad de Machala, a la cual se va a encuestar en base a los ítems también obtenidos de la operacionalización de las variables obteniéndose información sobre sus preferencias habitacionales en cuanto a espacio y confort. Considerando lo importante que es determinar el ta18

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maño de la muestra para esta investigación, se estimó un nivel de confiabilidad del 95% y un error de muestreo de 5%, y considerando que se trata de una población finita superior a los 100 elementos se obtuvo una muestra representativa de beneficiarios a encuestar de 377. De la investigación bibliográfica se obtuvo información de distintos materiales con sus sistemas constructivos que pueden aplicarse en la ciudad de Machala y se los contrastó entre ellos y con el sistema tradicional utilizado en la ciudad, para de esta manera determinar cuál es el más adecuado que se puede implementar en base a cumplir con las expectativas de los beneficiarios y constructores. RESULTADOS Y DISCUSIÓN De la encuesta realizada a la muestra de la población de clase media de la ciudad de Machala, se puede recoger el siguiente análisis: Más del 39% de la población de clase media requiere para su confort un área de vivienda de 120 m2. El 40% de la población de clase media requieren para su vivienda un mínimo de 3 habitaciones, que mantiene relación con el área preferida. Más del 90% consideran que es necesario que las viviendas posean aislamiento acústico, térmico y debe ser resistente a la humedad. El 46% está en capacidad de pagar menos de $300 el metro cuadrado de construcción. De la entrevista realizada a los promotores inmobiliarios se puede recoger el siguiente análisis: El sistema de cimentación utilizado es zapatas aisladas y corridas, consideradas como tradicionales debido al peso de la vivienda. La totalidad de los promotores utilizó estructura in situ de hormigón armado para sus proyectos. Dos proyectos usaron acabados altos para sus viviendas y los otros tres utilizaron acabados medios. Todos los materiales fueron tradicionales en los proyectos. El 100% utiliza mano de obra con mucha experiencia para mayor eficiencia en sus proyectos. El 100% de los proyectos utiliza equipo menor para los procesos constructivos a excepción de maquinaria pesada que se utiliza en la etapa de excavación que se manejó en San Patricio para evitar ocupar y cansar mano de obra que era usada en otros rubros. En cuanto al rendimiento de construcción por día

(m2/día), no existió una uniformidad en las respuestas, ya que muchos factores influenciaron en la respuesta como cantidad de viviendas a construirse simultáneamente, tipos de acabados, entre otros, pero se pudo establecer una media de 1.93 m2/día en un área promedio de construcción de 126.2 m2 de construcción. El costo por metro cuadrado que le representa a los promotores, esto dependió del tipo de acabado que se emplee, así como el volumen de construcción que tengan, por lo que se obtuvo valores desde $450 el metro cuadrado como los más alto, hasta $270 el metro cuadrado de construcción como lo más bajo. CONCLUSIONES 1. De los resultados de la investigación realizada se infiere que a la población de clase media de la ciudad de Machala las preferencias en cuanto a las características de la vivienda de calidad y bajo costo que requieren son: 2. Que tenga un área de construcción de 120 m2, con 3 habitaciones 3. Que posean aislamiento tanto acústico, térmico y a la humedad 4. Que el precio sea inferior a $300 el metro cuadrado de construcción. 5. Como conclusión de la investigación a los promotores inmobiliarios de la ciudad de Machala se determina que: 6. El sistema constructivo y materiales de construcción utilizada para este tipo de viviendas es el tradicional 7. El costo de las viviendas que ofrecen en base a las preferencias de los beneficiarios se encuentra en gran parte en un rango superior a los $400 el metro cuadrado de construcción por lo que produce un impacto negativo en los beneficiarios que buscan alternativas más atractivas en su economía y confort. 8. Estos resultados sirvieron para determinar los materiales y sistemas constructivos que pueden aplicarse en la ciudad de Machala, obteniéndose a más del sistema tradicional, el sistema WTF (Wall-Ties&Forms) que es un sistema que utiliza encofrados de aluminio y que se destaca porque todos los elementos componentes en la estructura, tales como muros, cimentaciones, columnas, vigas, escaleras, molduras de ventanas, balcones, y detalles decorativos son moldeados

y construidos monolíticamente cumpliendo con exactitud el diseño arquitectónico y que para su montaje el sistema WTF no requiere mano de obra calificada ni maquinarias pesadas o grúas. El panel de formaleta (encofrado) más pesado solo alcanza 32 Kg. (70 Libras). Esto permite que un solo trabajador pueda manejar los componentes del sistema WTF. Las formaletas son armadas y aseguradas con pernos de acero, cuñas y separadores o corbatas.. El sistema (Hormypol, 2014) ® que combina las altas resistencias y densidades obtenidas del micro hormigón con un alivianamiento de EPS (poli estireno expandido) que logra obtener en su conjunto un sistema que cumple ampliamente las mismas funciones del sistema tradicional y que a la vez brinda la oportunidad de disminuir sustancialmente costos y tiempos de construcción; y por último el sistema tradicional que es el que emplean actualmente las constructoras de la ciudad. 9. Con estos importantes resultados se pudo contrastar las variables que caracterizan las bondades y debilidades de estos sistemas que son factibles aplicarlos en la ciudad de Machala como son la integridad estructural (seguridad), confort climático, reducción de tiempo de construcción y costo por m2, obteniéndose los siguientes resultados. 10. Mente se comercializa en Ecuador, a más de cumplir con las expectativas de los beneficiarios en cuanto a confort y seguridad, disminuye sustancialmente los tiempos de construcción, lo que hace que el costo por metro cuadrado este por debajo de los $300. A más del costo, el sistema ofrece un plus adicional sobre los otros sistemas y es la aislación térmica y acústica que este ofrece, lo que para el clima de la ciudad de Machala especialmente en época de invierno representa a más del confort una eficiente manera de reducir costos de energía eléctrica por climatización artificial de los hogares. El sistema planteado, utiliza paneles de Hormypol 1.3 m2 y 74 mm de espesor, los mismos que constan de dos capas externas de 12 mm de espesor conformadas por un micro hormigón de 400 - 450 kg/cm2 de resistencia a la compresión y de 90 – 95 kg/cm2 a la tracción, en las cuales se encuentra embebida una malla hexagonal de acero de 0.5 mm de diámetro Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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tiempos de construcción; y por último el sistema tradicional que es el que emplean actualmente las constructoras de la ciudad. Memoria de Artículos 9. Con estos importantes resultados se pudo contrastar las variables que caracterizan las bondades y debilidades de estos sistemas que son factibles aplicarlos en la ciudad de Machala como son la integridad estructural (seguridad), confort climático, reducción de tiempo de construcción y costo m2,propuesto obteniéndose los siguientes resultados. 10. Elpor sistema Hormypol que actualmente se comercializa en Ecuador, a más d Tabla 1: Comparación decon Sistemas Constructivos cumplir las expectativas de los beneficiarios en cuanto a confort y segurida SISTEMA CONSTRUCTIVO WTF TRADICIONAL HORMYPOL

CONFORT COSTO lo que hace que el costo po disminuye sustancialmenteREDUCCIÓN los tiempos de construcción, 2 SEGURIDAD metro CLIMÁTICO TIEMPO DE <$300/m cuadrado este por debajo de los $300. A más del costo, el sistema ofrece un plu CONSTRUCCIÓN adicional sobre los otros sistemas y es la aislación térmica y acústica que este ofrec X __________ X de Machala especialmente _____ lo que para el clima de la ciudad en época de inviern X __________ _______ _____ de reducir costos de energ representa a más del confort una eficiente manera X X climatización artificial X X El sistema planteado, utiliz eléctrica por de los hogares.

paneles de Hormypol 1.3 m2 y 74 mm de espesor, los mismos que constan de do capas externas de 12 mm de espesor conformadas por un micro hormigón de 400 - 45 kg/cm2 de resistencia a la compresión y de 90 – 95 kg/cm2 a la tracción, en las cuale se encuentra embebida una malla hexagonal de acero de 0.5 mm de diámetro con u paso de 19 mm y una centralde desus poliocupantes estireno de 150 mm con una conductivida con un paso de 19 mm y una capa central de nescapa de vida y reducir signitérmica de 0.039 W/(m*K) y pudiendo incluir o no una armadura de refuerzo poli estireno de 150 mm con una conductivificativamente los gastos ocasionados por el dentr del micro hormigón en una o en ambas caras la cual consiste en una malla electr dad térmica de 0.039 W/(m*K) y pudiendo consumo de energía eléctrica por climatizasoldada de 4.5 a 5 mm de diámetro y con una paso de 150 mm en cada sentido cuand incluir o no una armadura de refuerzo dentro ción de artificial dedelas mismas. se van a ubicar en áreas alto riesgo penetración de personas (delincuentes).

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Elaboración propia: Solano (2014)

del micro hormigón en una o en ambas caras la cual consiste en una malla electro soldada de 4.5 a 5 mm de diámetro y con una paso de 150 mm en cada sentido cuando se van a ubicar en áreas de alto riesgo de penetración de personas (delincuentes).

11. Debido al poco peso de los paneles (68.75 kg/m2) comparado con el peso de mampostería de ladrillo (250 kg/m2), la cimentación requerida para una vivienda de una planta, Elaboración propia: Solano (2014) es una loseta de hormigón simple con 11. maDebido al poco peso de los paneles (68.75 kg/m2) comparado con el peso d mampostería de ladrillo (250 kg/m2), la cimentación requerida para una vivienda d lla electro soldada sobre un suelo mejorado una planta, es una loseta de hormigón simple con malla electro soldada sobre un sue REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS y compactado manualmente y en lugar de mejorado y compactado manualmente y en lugar de vigas y columnas en vivienda vigas y columnas en viviendas como ele• Armisén, J. se (2014). en lay construccomo elementos estructurales, utilizanInnovación pilaretes de 10x20 canales de acero de 8 mentos estructurales, se utilizan pilaretes de ción, Fabrikart, No. 10. mm, lo que reduce sustancialmente costo de manos de obra, materiales y tiempos d 10x20 y canales de acero de 80 mm, lo que ejecución. • Hormypol, (2014). Construcción con el sisLa innovación propuesta la implementación un sistemaenconstructiv reduce sustancialmente costo de manos12.de tema deconsiste microenhormigón vibro de prensado en el sintético: Hormigon, uso de un producto como elArmado, Hormypol , Mipermite reduc obra, materiales y tiempos de ejecución. alternativo que apoyado encofrado los procesos constructivos que se utilizan actualmente con el sistema crohormigon, Vibroprensado, Encofrado,tradiciona 12. La innovación propuesta consiste en la imlogrando con esto reducción significativa de tiempos de ejecución y mano de obra, Prensado, Sintetico, Construccion, Viviendas, plementación de un sistema constructivo alque al final se traduce en disminución de costos en la construcción de viviendas, Infraestructura, Paneles, Estructuras, Mamque permite una mayor accesibilidad para la población y a los constructores volvers ternativo que apoyado en el uso de un proposteria, en internet: más competitivos en el campoL.de Disponible soluciones inmobiliarias en nuestrahttp:// ciudad, todo es ducto como el Hormypol , permite reducir sin sacrificar niwww.hormypol.com/. el confort ni la integridad estructural de las viviendas y al mism los procesos constructivos que se utilizan ac• Pérez, Y. (2013). Aplicabilidad del sistema tualmente con el sistema tradicional, logransteel-frame en viviendas económicas de Repúdo con esto reducción significativa de tiemblica Dominicana. Universitat Politècnica de pos de ejecución y mano de obra, lo que al Catalunya. final se traduce en disminución de costos en • Botero, L. & M. E. Á. Villa, (2012). Guía de la construcción de viviendas, lo que permite mejoramiento continuo para la productividad una mayor accesibilidad para la población y en la construcción de proyectos de vivienda a los constructores volverse más competiti(Lean construction como estrategia de mejoravos en el campo de soluciones inmobiliarias miento), Revista Universidad EAFIT, vol. 40. en nuestra ciudad, todo esto sin sacrificar • Sosa, T. (1999). La aplicación de sistemas constructivos alternativos en vivienda de bajo ni el confort ni la integridad estructural de costo y su impacto en el usuario. Universidad las viviendas y al mismo tiempo, gracias a Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzallas bondades del Hormypol (aislante térmico, División de Ciencias y Artes para el Diseco-acústico-humedad) mejorar las condicioMemoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

ISBN 978-9942-21-149-1

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DEL EDIFICIO MUNICIPAL DE LA CIUDAD DE MACHALA

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

Jonathan Lo Key Lao García Universidad Técnica de Machala jonathanlaogar@gmail.com

RESUMEN El presente trabajo está destinado a la evaluación de la vulnerabilidad sísmica del Edificio Palacio Municipal, el cual se encuentra en el casco urbano de la ciudad de Machala, este edificio esta categorizado como edificación esencial según la NEC-11. Esta evaluación de la vulnerabilidad sísmica se realizó aplicando métodos analíticos, basados en el análisis no lineal de estructuras, como es el caso del análisis tiempo-historia (no lineal) y el análisis estático no lineal (Push-over), a tal fin se utilizó el programa SAP2000 V-15. Cabe recalcar que la aplicación de métodos analíticos, permite el desarrollo de estudios de vulnerabilidad sísmica a nivel detallado. Si bien, este nivel de evaluación, persigue el diagnóstico más confiable posible del desempeño sísmico de las edificaciones, requiere la aplicación de importantes recursos y tiempo. Palabras clave: Vulnerabilidad sísmica, edificación, push-over, análisis tiempo-historia ABSTRACT This paper is aimed at evaluating the seismic vulnerability of City Hall Building, which is located in the urban area of the city of Machala, this building is categorized as an essential building according to NEC-11. This assessment of the seismic vulnerability was performed by applying analytical methods based on nonlinear analysis of structures, such as time-history analysis (nonlinear) and nonlinear static analysis (push-over), to this end used the V-15 program SAP2000. It should be noted that the application of analytical methods, allows the development of seismic vulnerability studies to detailed level. While this level of evaluation, aims to more reliable diagnosis possible the seismic performance of buildings, requires the application of significant resources and time. Keywords: Seismic vulnerability, building, push-over, time-history analysis

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INTRODUCCIÓN

(Rebolledo, 2010).

El edificio Palacio Municipal de la ciudad de Machala según la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC-11, 2011), se encuentra dentro del grupo de las denominadas edificaciones esenciales por ser una instalación de vital importancia debido a la relevante función que desempeña en la vida social de la comunidad Orense puesto que allí se realiza la planificación, coordinación, administración de obras, y las gestiones para una eventual emergencia sísmica, es por esto que se impone la necesidad de evaluar tanto su vulnerabilidad física como funcional, y crear un cuerpo de prescripciones específicas que permitan adecuar las existentes y construir las nuevas edificaciones con requisitos compatibles a su nivel de importancia.

MATERIALES Y MÉTODOS Para el análisis de vulnerabilidad sísmica se utilizó los siguientes materiales: - Programa SAP 2000 v.15 - Planos estructurales de diseño del edificio Palacio Municipal de Machala Los métodos utilizados, están basados en el comportamiento lineal y no lineal de estructuras y se los ha disgregado mediante las etapas de análisis como se muestra en la Tabla.1. Este método consiste en calcular las cargas sísmicas de diseño de la edificación, para lo cual se utilizan ciertos parámetros como por ejemplo la geometría que tiene el edificio, los tipos de carga empleados para el análisis y diseño del mismo, etc. La norma ecuatoriana de la construcción (NEC-11, 2011) establece los lineamientos para determinar las cargas sísmicas.

En la actualidad un alto porcentaje de edificaciones esenciales carecen de consideraciones sismo resistentes. Los códigos de diseño sísmico básicamente se han limitado a elevar los niveles de fuerzas de diseño como estrategia para reducir el nivel de riesgo de estas y otras instalaciones calificadas de importancia vital para atender situaciones de emerLa Tabla.2 en la columna (W) muestra los pesos gencia debido a un evento sísmico (ATC-40, 2006), debida a la carga muerta (elementos estructurales, (ASCE 7-10, 2010), (FEMA-440, 2010). “La exmampostería) que existen en los diversos entrepisos periencia muestra cómo en los últimos terremotos, de la edificación. La columna siguiente (Fx) muestra un significativo número de estas instalaciones han las fuerzas sísmicas distribuidas por niveles en sensufrido daño, en mayor o menor grado, manera calificadas de importancia vitaldepara atender situaciones emergencia a un acumulados evento tido X y lade columna (Vx) debido los cortantes que ha reducido su capacidad de prestar servicio sísmico. La experiencia muestra cómo en los últimos terremotos, número de por piso, finalmenteunla significativo última columna que muestra generando un escenario crítico para la atención del rigideces por de piso de la estructura obtenidas grado, manera que ha reducido su medesastre. estas instalaciones han sufrido daño, en mayor ola menor diante las formulas Wilbur. De igual forma se muescapacidad de prestar servicio generando un escenario crítico para la atención del desastre. Por otra Por parte, las características de ocupación tra endela Tabla.3 para la dirección Y del edificio. otra parte, las características de ocupación estas instalaciones, el preponderante de estas instalaciones, el preponderante papel que papel que ejercen durante la atención de una crisis sísmica, el para carácter vital el y estratégico de la En la práctica obtener período fundamental ejercen durante la atención de una crisis sísmica, el de vibración se realiza un modelo así tridimensional preservación de sudefuncionalidad, las de características de equipamiento y contenido, como los de carácter vital y estratégico la preservación su la estructura con ayuda de programas de computaelevados costos de reposición de dañosy hacen que las edificaciones esenciales requieran funcionalidad, las características de equipamiento dora, existen muchos software cálculo y diseespecialescostos en relación con la mitigación del riesgo sísmico y quepara las estrategias contenido,consideraciones así como los elevados de reposiño estructural, entre ellos el SAP2000, PERFORM hasta ahora no han sido suficientes ción de daños hacenadoptadas que las edificaciones esencia- para reducirlo. 3D, ETAPS. Entre estos he escogido el SAP 2000 les requieran consideraciones especiales en relación MATERIALES Y MÉTODOS V-15 para realizar un análisis de modos y obtener el con la mitigación del riesgo sísmico y quesísmica las estraPara el análisis de vulnerabilidad se utilizóperíodo los siguientes materiales: fundamental de la estructura se presenta la tegias hasta ahora adoptadas no han sido suficientes - Programa SAP 2000 v.15 siguiente tabla de trata los resultados obtenidos del para reducirlo. col., 1985), (Rochel, - (Bazán Planosyestructurales de diseño2006), del edificio programa. Palacio Municipal de Machala Los métodos utilizados, están basados en el comportamiento lineal y no lineal de estructuras y se los ha disgregado mediante las etapas de análisis como se muestra en la Tabla.1. Tabla.1 Métodos basados en el comportamiento lineal y no lineal de estructuras Métodos Análisis estático equivalente Análisis Matricial Análisis tiempo-historia Análisis Push-Over

Comportamiento Lineal X X

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

Análisis Estático Equivalente

Comportamiento No Lineal

X X

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

Análisis Estático Equivalente Memoria Artículos del Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH Este método consiste en calcular las cargas sísmicas dede diseño dePrimer la edificación, para lo cual se 2015 utilizan ciertos parámetros como por ejemplo la geometría que tiene el edificio, los tipos de carga

Memoria de ArtĂculos

Tabla 2. Calculo del perĂodo fundamental de vibraciĂłn de la estructura en el sentido X Periodo fundamental, sismo X

NIVEL NIVEL

Periodo fundamental, sismo X Vx(ton) W đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;=(đ??źđ??źâ&#x2C6;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;)/(đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026;â&#x2C6;&#x2014;â&#x2C6;&#x2026;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x192; (ton)

10 9 8 107 96 85 74 63 52 41 3 2â&#x2C6;&#x2018;

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84.21 598.43 598.43 84.21 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 719.46 598.43 719.46 598.43 731.43 719.46 5845.14 719.46 731.43 (ton)

â&#x2C6;&#x2014;â&#x2C6;&#x2026;đ??¸đ??¸ Vx(ton) ) Â đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;

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đ??šđ??šđ??šđ??š đ??š

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; = Â 5 đ??šđ??šđ??šđ??š Vx /1+ (ton) 0

đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;+ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2DC; đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; 0 â&#x2C6;&#x2018;23.19 /12 đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;/ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ 143.50 122.96 23.19 103.21 143.50 84.31 122.96 66.38 103.21 49.54 84.31 40.84 66.38 23.99 49.54 9.83 40.84 23.99 9.83

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; = Â 5 đ??šđ??šđ??šđ??š 23.19 /1+ (ton) 166.69 289.65 23.19 392.85 166.69 477.17 289.65 543.55 392.85 593.09 477.17 633.93 543.55 657.92 593.09 667.75 633.93 657.92 667.75

ElaboraciĂłn propia: Lo Key Lao (2014)

â&#x2C6;&#x2018; Kx

Vx/Kx

Î´

W x Î´2

Fx x Î´

(ton/cm)

(cm)

(ton x cm2)

(ton x m)

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Vx/Kx

10.19 25.48 43.27 10.19 88.13 25.48 94.75 43.27 117.59 88.13 139.33 94.75 161.89 117.59 233.81 139.33 824.34 161.89 233.81 824.34

2.276 (cm) 6.543 6.693 2.276 4.458 6.543 5.036 6.693 4.623 4.458 4.257 5.036 3.916 4.623 2.814 4.257 0.810 3.916 41.43 2.814 0.810

41.43 144508.87 960.472 (cm) (ton x cm2) (ton x m) (s) 39.149 917181.79 5617.928 32.606 636232.97 4009.284 41.43 401830.99 144508.87 2674.363 960.472 25.913 39.149 275476.19 917181.79 1808.988 5617.928 2.505 21.455 32.606 161329.39 636232.97 1089.931 4009.284 16.419 25.913 83277.72 401830.99 584.391 2674.363 11.797 21.455 40900.46 275476.19 307.918 1808.988 2.505 7.540 16.419 161329.39 86.956 1089.931 3.624 9448.62 11.797 83277.72 7.961 584.391 0.810 479.94 7.540 40900.46 307.918 3.624 2670666.94 9448.62 17148.19 86.956 0.810 479.94 7.961

41.43

2670666.94 17148.19

(ton/cm)

5845.14

Î´

W x Î´2

Fx x Î´

NIVEL

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

NIVEL

Tabla 3.Periodo Calculo del perĂodo fundamental de vibraciĂłn de la estructura en el sentido Y fundamental, sismo Y Vx(ton)sismo Y Periodo fundamental, W đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;=(đ??źđ??źâ&#x2C6;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;)/(đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026;â&#x2C6;&#x2014;â&#x2C6;&#x2026;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x192; (ton)

10 9 8 107 96 85 74 63 52 41

W 84.21 598.43 (ton) 598.43 598.43 84.21 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 598.43 719.46 598.43 719.46 598.43 731.43 598.43

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5845.14

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719.46 5845.14 719.46 731.43

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đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;=(đ??źđ??źâ&#x2C6;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2020;)/(đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026;â&#x2C6;&#x2014;â&#x2C6;&#x2026;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x192; 667.75 â&#x2C6;&#x2014;â&#x2C6;&#x2026;đ??¸đ??¸ ) Â đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160; 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75 667.75

667.75 667.75 667.75

Fx(ton) đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;+ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; â&#x2C6;&#x2018;0/12 đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;/ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2DC; Fx(ton) đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;+ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ đ??šđ??šđ??šđ??š đ??š 23.19 đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2DC; đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; 0 â&#x2C6;&#x2018;143.50 /12 đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x160;/ â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; = Â 5 đ??šđ??šđ??šđ??š

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đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2030; = Â 5 đ??šđ??šđ??šđ??š 23.19 166.69 (ton) /1+ 289.65 392.85 23.19 477.17 166.69 543.55 289.65 593.09 392.85 633.93 477.17 657.92 543.55 667.75 593.09 633.93 657.92 667.75

122.96 103.21 23.19 84.31 143.50 66.38 122.96 49.54 103.21 40.84 84.31 23.99 66.38 9.83 49.54

40.84 23.99 9.83

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â&#x2C6;&#x2018; Ky 8.40 25.52 (ton/cm) 36.60 75.08 8.40 80.89 25.52 99.15 36.60 109.18 75.08 124.40 80.89 187.87 99.15 755.36 109.18 124.40 187.87 755.36

Vy/Ky 2.762 6.531 (cm) 7.914 5.233 2.762 5.899 6.531 5.482 7.914 5.432 5.233 5.096 5.899 3.502 5.482 0.884 5.432 5.096 48.73 3.502 0.884

Î´ W x Î´2 Fy x Î´ Ty 48.73 200004.06 1129.944 45.973 1264788.44 (cm) (ton x cm2) 6597.166 (ton x m) (s) 39.442 930943.69 4849.762 31.527 48.73 594829.05 200004.06 3253.829 1129.944 26.295 45.973 413765.79 1264788.44 2217.027 6597.166 2.747 20.396 248934.96 1353.896 39.442 930943.69 4849.762 14.914 133102.34 738.808 31.527 594829.05 3253.829 9.482 26.295 64682.10 413765.79 387.224 2217.027 2.747 4.386 20.396 13840.20 248934.96 105.241 1353.896 0.884 571.60 8.688 14.914 133102.34 738.808 9.482 3865462.21 64682.10 20641.59 387.224 4.386 13840.20 105.241 0.884 571.60 8.688

48.73

3865462.21 20641.59

ElaboraciĂłn propia: Lo Key Lao (2014)

Los perĂodos de vibraciĂłn de la estructura fueron calculados mediante la ecuaciĂłn (2-22) de la (NEC-11, 2011). đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2021; =

đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x201D;

! !!! đ?&#x2018;¤đ?&#x2018;¤! đ?&#x203A;żđ?&#x203A;ż! ! !!! đ??šđ??š! đ?&#x203A;żđ?&#x203A;ż!

Â đ??¸đ??¸đ??¸đ??¸(1)

En la prĂĄctica para obtener el perĂodo fundamental de vibraciĂłn se realiza un modelo tridimensional de la estructura con ayuda de programas de computadora, existen muchos software Los resultados del perĂodo natural de vibraciĂłn del para cĂĄlculo y diseĂąo estructural, entre ellos el SAP2000, PERFORM 3D, ETAPS. Entre estos he Edificio Palacio Municipal utilizando la (NEC-11, escogido el SAP 2000 V-15 para realizar un anĂĄlisis de modos y obtener el perĂodo fundamental 2011), (CEC-2000, 2000), (CEC-77, 1977), (ver Ta1. Modelo estructural de la edificaciĂłn realizado en SAP 2000 V15 de la estructura se presenta la siguiente tabla deFigura trata los resultados obtenidos del programa.

bla 2 y Tabla 3) y los obtenidos mediante el anĂĄlisis por ordenador son casi idĂŠnticos, los valores fluctĂşan entre 2 y 3 segundos en ambas direcciones de Figura 1. Modelo la estructura lo que da a entrever que laestructural estructura de nola edificaciĂłn realizado en SAP 2000 V15 es muy rĂgida. AnĂĄlisis Matricial

Para este mĂŠtodo necesito determinar la matriz de rigidez lateral, teniendo en cuenta que los volados existentes no aportan ninguna rigidez por lo cual no se los incluye y se trabajara con las luces eje a eje de ElaboraciĂłn propia: Lo Key Lao (2014) la estructura. Los resultados del perĂodo natural de vibraciĂłn del Edificio Palacio Municipal utilizando la NEC

(ver 0 y 0) y los obtenidos mediante el anĂĄlisis por ordenador son casi idĂŠnticos, los valores Para la obtenciĂłn de la matriz de rigidez lateral11nefluctĂşan entre 2 y 3 segundos en ambas direcciones de la estructura lo que da a entrever que la cesaria para el anĂĄlisis matricial usaremos el prograestructura no es muy rĂgida. ma â&#x20AC;&#x153;MATLABâ&#x20AC;? para sistemas aporticados, dada su

Tabla 4. Frecuencia y periodos naturales obtenidos con el programa SAP2000 V15

Memoria de ArtĂculos del Primer Congreso de Ciencia y TecnologĂa UTMACH 2015

TABLE: Â Â Modal Â Periods Â And Â Frequencies OutputCase StepType StepNum Period

Frequency CircFreq Eigenvalue

ISBN 978-9942-21-149-1

rapidez ya que determinarla de manera manual llevaría mucho tiempo. Para esto se asignan al sistema como grados de libertad dos desplazamientos (en sentido X y Y) y un giro (3 grados de libertad por planta). El orden de las matrices serán 3nx3n, en donde “n” es el número de pisos.

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

Figura 2. Elementos enumerados del pórtico X1 de la estructura

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

Tabla 5. Matriz de rigidez global de la estructura

KE:

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Memoria de Artículos

Tabla 6. Modos de vibración ordenados Tabla 7.2.5 Modos de vibración ordenados. 1

0.000 -0.023 0.005 0.001 -0.036 -0.006 -0.001 0.028 -0.002 -0.062 0.019 0.005 -0.004 0.290 0.014 0.013 0.331 0.000 -0.022 -0.500 -0.004 0.033 0.646 -0.015 -0.043 0.727 -0.075 0.084 1.000 0.240

-0.002 -0.083 0.013 0.003 -0.123 -0.012 -0.004 0.091 -0.008 -0.186 0.046 0.014 -0.012 0.728 0.027 0.026 0.651 0.009 -0.030 -0.685 -0.016 0.022 0.521 -0.053 0.006 0.006 0.126 -0.072 -0.852 -0.208

-0.004 -0.164 0.021 0.006 -0.226 -0.018 -0.006 0.145 -0.011 -0.264 0.066 0.015 -0.010 0.697 0.053 0.006 0.248 0.056 0.015 0.254 -0.019 -0.044 -0.713 0.030 0.033 -0.685 -0.155 0.050 0.554 0.119

-0.006 -0.261 0.039 0.008 -0.317 -0.032 -0.007 0.158 -0.009 -0.213 0.063 0.005 0.004 -0.020 0.022 -0.024 -0.590 -0.011 0.032 0.779 0.044 0.007 -0.159 0.069 -0.057 1.000 0.144 -0.033 -0.328 -0.058

-0.009 -0.369 0.066 0.009 -0.372 -0.050 -0.005 0.110 -0.001 -0.024 0.026 -0.011 0.017 -0.875 -0.055 -0.020 -0.652 -0.105 -0.022 -0.351 0.021 0.056 0.963 -0.104 0.041 -0.654 -0.076 0.013 0.127 0.022

-0.011 -0.490 0.101 0.008 -0.350 -0.062 0.001 -0.010 0.009 0.231 -0.039 -0.017 0.010 -0.748 -0.074 0.026 0.585 0.020 -0.028 -0.725 -0.077 -0.075 -1.000 0.084 -0.020 0.298 0.030 -0.004 -0.038 -0.006

-0.013 -0.605 0.136 0.005 -0.227 -0.054 0.006 -0.137 0.014 0.312 -0.077 -0.002 -0.013 0.470 0.024 0.021 0.638 0.117 0.046 1.000 0.074 0.053 0.620 -0.047 0.008 -0.114 -0.011 0.001 0.011 0.002

-0.016 -0.743 0.179 -0.003 0.062 -0.011 0.008 -0.185 0.003 0.032 -0.031 0.017 -0.016 1.000 0.092 -0.040 -1.000 -0.125 -0.030 -0.596 -0.038 -0.023 -0.241 0.017 -0.002 0.031 0.003 0.000 -0.002 0.000

-0.019 -0.879 0.223 -0.012 0.455 0.062 0.003 -0.041 -0.015 -0.374 0.071 0.002 0.018 -0.740 -0.063 0.018 0.427 0.049 0.010 0.183 0.011 0.006 0.060 -0.004 0.000 -0.006 -0.001 0.000 0.000 0.000

10 -0.021 -1.000 0.265 -0.027 1.000 0.209 -0.048 1.000 0.028 1.000 -0.089 -0.046 -0.035 0.701 0.062 -0.012 -0.244 -0.027 -0.004 -0.076 -0.004 -0.002 -0.020 0.001 0.000 0.002 0.000 0.000 0.000 0.000 11 0.023 -0.001 -0.042 -0.038 -0.001 0.055 0.032 0.002 0.057 -0.003 -0.103 -0.209 0.121 0.011 -0.399 -0.327 0.014 -0.542 0.496 -0.022 0.807 -0.504 0.026 0.928 0.734 0.039 -0.713 -1.000 0.087 -1.000 12 0.084 -0.003 -0.143 -0.132 -0.004 0.175 0.103 0.005 0.169 -0.009 -0.288 -0.534 0.298 0.027 -0.873 -0.634 0.025 -0.882 0.663 -0.028 0.728 -0.357 0.017 0.359 -0.040 -0.002 0.090 0.861 -0.083 0.964 13 0.168 -0.006 -0.272 -0.244 -0.007 0.299 0.163 0.007 0.237 -0.013 -0.392 -0.537 0.263 0.024 -0.614 -0.210 0.008 -0.052 -0.282 0.014 -0.784 0.590 -0.033 -1.000 -0.641 -0.036 0.607 -0.573 0.065 -0.761 14 0.268 -0.009 -0.391 -0.344 -0.010 0.368 0.174 0.008 0.187 -0.010 -0.326 -0.064 -0.054 -0.003 0.284 0.595 -0.025 0.870 -0.747 0.033 -0.460 0.011 0.002 0.434 1.000 0.059 -1.000 0.347 -0.047 0.554 15 0.378 -0.012 -0.496 -0.401 -0.011 0.372 0.112 0.004 0.013 0.000 -0.101 0.560 -0.388 -0.034 0.979 0.592 -0.025 0.489 0.407 -0.022 1.000 -0.786 0.045 0.637 -0.696 -0.043 0.698 -0.135 0.022 -0.240 16 0.499 -0.015 -0.599 -0.373 -0.010 0.299 -0.028 -0.002 -0.214 0.011 0.220 0.614 -0.250 -0.025 0.437 -0.615 0.028 -0.862 0.657 -0.031 -0.415 1.000 -0.062 -0.948 0.344 0.022 -0.340 0.041 -0.008 0.081 17 0.617 -0.019 -0.692 -0.234 -0.006 0.153 -0.166 -0.008 -0.277 0.014 0.433 -0.141 0.297 0.022 -0.672 -0.582 0.025 -0.415 -1.000 0.053 -0.115 -0.720 0.046 0.659 -0.142 -0.010 0.137 -0.012 0.003 -0.025 18 0.754 -0.023 -0.797 0.079 0.003 -0.114 -0.196 -0.009 -0.016 0.001 0.318 -0.731 0.373 0.035 -0.576 1.000 -0.046 1.000 0.632 -0.036 0.198 0.322 -0.021 -0.277 0.042 0.003 -0.039 0.003 -0.001 0.006 19 0.890 -0.027 -0.903 0.497 0.015 -0.473 -0.013 0.002 0.348 -0.017 -0.245 0.210 -0.452 -0.032 0.626 -0.454 0.021 -0.473 -0.202 0.012 -0.077 -0.088 0.006 0.072 -0.009 -0.001 0.008 0.000 0.000 -0.001 20 1.000 -0.030 -1.000 1.000 0.028 -1.000 1.000 0.040 -1.000 0.042 -1.000 0.897 1.000 0.048 -1.000 0.346 -0.016 0.363 0.104 -0.006 0.045 0.039 -0.003 -0.030 0.003 0.000 -0.003 0.000 0.000 0.000

Dominio 4 - Ordenamiento territorial, urbanismo y sostenibilidad

21 0.000 0.000 0.012 -0.001 0.000 -0.019 0.001 0.000 0.002 0.000 0.036 0.002 0.009 0.000 0.085 -0.014 0.000 0.115 0.018 0.000 -0.072 -0.038 0.002 -0.184 0.033 -0.001 0.261 -0.030 0.001 0.274 22 0.002 0.000 0.044 -0.003 0.000 -0.064 0.002 0.000 0.006 0.001 0.110 0.005 0.024 -0.001 0.205 -0.028 -0.001 0.210 0.025 -0.001 -0.089 -0.037 0.003 -0.099 0.002 0.001 -0.064 0.027 0.002 -0.255 23 0.003 0.001 0.088 -0.006 0.001 -0.118 0.004 0.000 0.008 0.001 0.163 0.009 0.027 0.000 0.181 -0.014 0.001 0.041 -0.010 -0.002 0.061 0.043 -0.001 0.258 -0.036 -0.001 -0.194 -0.031 -0.006 0.289 24 0.006 0.002 0.141 -0.009 0.001 -0.164 0.004 0.000 0.008 0.001 0.154 0.013 0.008 0.001 -0.015 0.023 0.001 -0.222 -0.033 0.001 0.134 0.039 -0.004 0.035 0.033 -0.001 0.289 0.018 0.006 -0.170 25 0.009 0.002 0.199 -0.011 0.001 -0.188 0.003 0.000 0.002 0.000 0.064 0.009 -0.020 0.002 -0.237 0.030 0.000 -0.187 0.010 0.003 -0.075 -0.054 0.001 -0.325 -0.013 0.002 -0.210 -0.008 -0.004 0.075 26 0.013 0.002 0.264 -0.011 0.001 -0.167 -0.001 0.000 -0.006 -0.001 -0.090 -0.012 -0.029 0.000 -0.200 -0.018 -0.002 0.226 0.030 -0.001 -0.141 0.006 0.004 0.363 0.001 -0.002 0.103 0.003 0.001 -0.025 27 0.016 0.003 0.326 -0.007 0.000 -0.091 -0.004 0.000 -0.009 -0.001 -0.194 -0.032 -0.004 -0.001 0.125 -0.028 0.000 0.200 -0.033 -0.003 0.211 0.024 -0.005 -0.234 0.002 0.001 -0.042 -0.001 -0.001 0.008 28 0.020 0.003 0.397 0.002 -0.001 0.066 -0.004 0.000 -0.002 -0.001 -0.121 -0.007 0.027 -0.001 0.280 0.031 0.002 -0.347 0.016 0.003 -0.131 -0.020 0.003 0.094 -0.001 0.000 0.012 0.000 0.000 -0.002 29 0.024 0.004 0.464 0.013 -0.002 0.261 0.002 0.000 0.010 0.001 0.140 0.052 0.006 0.002 -0.192 -0.008 -0.001 0.141 -0.003 -0.001 0.039 0.007 -0.001 -0.023 0.000 0.000 -0.002 0.000 0.000 0.000 30 0.030 0.004 0.509 0.041 -0.003 0.424 0.085 -0.001 -0.151 0.006 0.865 -1.000 -0.453 -0.013 0.635 -0.050 0.003 -0.206 -0.012 0.001 -0.034 -0.010 0.001 0.016 -0.001 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

COLUMNA λ

matlab

5.28

6.76

32.98 40.62 63.79 96.22 154.47 Tabla9.83 7. Período fundamental de la 110.08 estructura

181.82

212.63

328.68

371.95

418.00

MODO ωn

2.30

2.60

3.14

5.74

6.37

7.99

9.81

10.49

12.43

13.48

14.58

18.13

19.29

20.45

2.735

2.416

2.004

1.094

0.986

0.787

0.641

0.599

0.506

0.466

0.431

0.347

0.326

0.307

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

La 0podemos muestra los desplazamientos de los nudos de control (5, 75,90) del pórtico En el cuadro observar que losmáximos dos primeros modos de vibración obedecen a los períodos PX2 de la estructura en los picos más altos del acelerograma. Por ejemplo en el nudo de en sentido X y en sentido Y obtenidos anteriormente por el método estático (ver 0), debemos control 75 tiene un desplazamiento máximo de techo de 41.98 cm, los demás resultados se recalcar que el método matricial es más exacto que el método citado anteriormente. muestra en la tabla siguiente: Análisis no lineal Tiempo-Historia Tabla 8. Desplazamientos en la dirección U1 de los nudos de control 5, 75, 90 del pórtico PX2 Cuando se somete una edificación a movimientos del terreno debido a sismos, experimenta laterales y consecuentemente deformaciones en sus TABLE: Joint Ddesplazamientos isplacements Joint OutputCase CaseType StepType U1 amplitud, U2 U3 R1 R2 elementos. Para respuestas de pequeña las deformaciones enR3 los ele mentos Text Text Text Text cm cm cm Radians Radians Radians permanecen en el rango elástico y prácticamente no ocurren daños, mientras que para 5 TH LLOLLEO NonModHist Max 6.74 0.00 0.08 0.00 0.01 0.00 respuestas 5de mayor de los -‐0.08 elementos elástica TH LLOLLEOamplitud, NonModHist lasMindeformaciones -‐6.32 0.00 0.00 exceden -‐0.01 su capacidad 0.00 75 TH L LOLLEO NonModHist Max 41.98 0.00 0.05 0.00 0.04 0.00 y la edificación experimenta daños. En este caso, la mejor estimación de la respuesta 75 TH LLOLLEO NonModHist Min -‐37.56 0.00 -‐0.05 0.00 -‐0.04 0.00 global de la estructura y de la demanda en sus componentes individuales, se obtiene recurriendo a 90 TH LLOLLEO NonModHist Max 10.43 0.00 0.09 0.00 0.01 0.00 sofisticados de análisis no lineal tiempo,0.00cuyos-‐0.01 resultados 90 procedimientos TH LLOLLEO NonModHist Min -‐9.71 0.00 en el-‐0.09 0.00 tienden a ser Elaboración propia: Lo Key Lao (2014) altamente sensibles a pequeños cambios del comportamiento de sus componentes y a las Análisis Estático No Lineal (Push-over) características del movimiento empleado. De hecho, un análisis dinámico no lineal conduce a El análisis estático no lineal o push - over consiste en aplicar una distribución vertical de carga diferentes estimaciones del desplazamiento para diferentes cubiertos por un lateral a la estructura la cual debe incrementarsemáximo, monotónicamente hasta que laregistros estructura alcance máximo desplazamiento, mediante del cortante en la base y el el desplazamiento el mismosuespectro de respuesta. Estala gráfica situación, ha propiciado desarrollo deenprocedim ientos tope de la estructura como se muestra en la figura. simples, pero robustos, que permiten estimar los valores medios de la fuerza y el desplazamiento. 26 Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 Para este análisis recurrimos aFigura una base de registros terremotos reales suscitados en Latino 4. Análisis estático node lineal (Push-over) América, para el análisis se ha solicitado el registro perteneciente a la zona de Llo Lleo –

observar que los dos primeros modos de vibración obedecen a los períodos ISBN 978-9942-21-149-1 ido Y obtenidos anteriormente por el método estático (ver 0), debemos matricialEn eselmás exacto que el observar método citado cuadro podemos que losanteriormente. dos primeros de respuesta. Esta situación, ha propiciado el desampo-Historia modos de vibración obedecen a los períodos en senrrollo de procedimientos simples, pero robustos, que tido X y en asentido Y obtenidos por una edificación movimientos delanteriormente terreno debido a permiten sismos,estimar los valores medios de la fuerza y el el método estático (ver Tabla 2), debemos recalcar desplazamiento. mientos laterales y consecuentemente deformaciones en sus que pequeña el método matricial más deformaciones exacto que el método uestas de amplitud,es las en los ele mentos Para este análisis recurrimos a una base de registros citado anteriormente. reales suscitados en Latino América, ngo elástico y prácticamente no ocurren daños, mientras de queterremotos para Análisis no lineal Tiempo-Historia para el análisis se ha solicitado el registro pertenemplitud, las deformaciones de los elementos exceden su capacidad elástica ciente a la zona de Llo Lleo – Chile. Este registro movimientosde la respuesta rimentaCuando daños. seEnsomete este una caso,edificación la mejor a estimación tiene una duración de 116.38 segundos y presenta del terreno debido a sismos,individuales, experimentasedesplade la demanda en sus componentes obtiene recurri a acceleration) igual a 0.65g es la aceleun endo PGA (PG zamientos laterales y consecuentemente deforentos de análisis no lineal en el tiempo, cuyos resultados tienden a ser ración máxima del suelo que se produjo cuanto acmaciones en sus elementos. Para respuestas de pequeños cambios del comportamiento de sus componentestuaba y a ellas sismo. pequeña amplitud, las deformaciones en los eleimiento mentos empleado. De hecho, análisiselástico dinámico no lineal conduc e a historia en el tiempo obedece al pórtico permanecen en un el rango y práctiEl análisis del desplazamiento máximo,daños, para diferentes cubiertoscrítico por PX2 un de la estructura en estudio, se han decamente no ocurren mientras registros que para resespuesta.puestas Esta desituación, ha propiciado el desarrollo mayor amplitud, las deformaciones dede losprocedim signado ientosnudos de control en el pórtico para poder elementos exceden su capacidad elástica y la edifiestudiar que permiten estimar los valores medios de la fuerza y el desplazamiento.su desplazamiento en los picos más altos experimenta daños. En este caso, la suscitados mejor del Latino registro de aceleraciones (ver Figura 3). rimos acación una base de registros de terremotos reales en estimación de la respuesta global de la estructura s se ha solicitado el registro perteneciente a la zona de Llo LleoLa– Tabla Chile.8 muestra los desplazamientos máximos de y de la demanda en sus componentes individuales, los nudos duraciónsedeobtiene 116.38recurriendo segundos ya presenta un PGA (PG acceleration) igual a de control (5, 75, 90) del pórtico PX2 de sofisticados procedimientos la estructura en los picos más altos del acelerogramáximade delanálisis suelo que produjo sismo. no se lineal en elcuanto tiempo,actuaba cuyos el resultados ma. Por ejemplo en el nudo de control 75 tiene un l tiempotienden obedecea al crítico PX2 dea lapequeños estructura en estudio, se han serpórtico altamente sensibles camdesplazamiento máximo de techo de 41.98 cm, los del comportamiento de sussucomponentes y a las ntrol en bios el pórtico para poder estudiar desplazamiento en los pic os más demás resultados se muestra en la tabla siguiente: características del movimiento empleado. De hecho, leraciones (ver 0). Análisis Estático No Lineal (Push-over) Figura 3. Nudos de control del pórtico crítico PX2 El análisis estático no lineal o push - over consiste en aplicar una distribución vertical de carga lateral La 0 muestra los desplazamientos máximos de los nudos de control (5, 75,90) del pórtico a la estructura la cual debe incrementarse monotóniPX2 de la estructura en los picos más altos del acelerograma. Por ejemplo en el nudo de hasta la estructura alcance su máximo control 75 tiene un desplazamiento máximo de techo decamente 41.98 cm, los demásque resultados se muestra en la tabla siguiente: desplazamiento, mediante la gráfica del cortante en Tabla 8. Desplazamientos en la dirección U1 de los nudos de del pórtico PX2 lacontrol base5,y75,el90 desplazamiento en el tope de la estructura como se muestra en la figura. TABLE: Joint Displacements

Elaboración propia:

Joint OutputCase CaseType StepType Text Text Text Text 5 TH LLOLLEO NonModHist Max 5 TH LLOLLEO NonModHist Min 75 TH LLOLLEO NonModHist Max 75 TH LLOLLEO NonModHist Min 90 TH LLOLLEO NonModHist Max Lo 90 Key TH LLao LOLLEO(2014) NonModHist Min

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

U1 cm 6.74 -‐6.32 41.98 -‐37.56 10.43 -‐9.71

Análisis Estático No Lineal (Push-over)

U2 cm 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

U3 R1 R2 R3 RESULTADOS Y Radians DISCUSIÓN cm Radians Radians

0.08 0.00 0.01 0.00 Diferentes tipos de resultados pueden ser obtenidos -‐0.08 0.00 -‐0.01 0.00 a0.05partir0.00de un0.04análisis 0.00 phus-over, entre los que se -‐0.05 0.00 fundamentalmente -‐0.04 0.00 destacan la curva de capacidad, 0.09 0.00 0.01 0.00 el-‐0.09espectro de-‐0.01capacidad, así como la evolución de 0.00 0.00 cada punto de plastificación.

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un análisis dinámico no lineal conduce a diferentes El análisis estático no lineal o push - over consiste en aplicar una vez distribución verticalladecurva carga de capacidad y los desplaUna definida estimaciones del desplazamiento para difelateral a la estructura lamáximo, cual debe incrementarse monotónicamente hasta que la estructura alcance zamientos de demanda, se puede verificar los puntos su máximo desplazamiento, mediante la gráfica del cortante en la base y el desplazamiento en el rentes registros cubiertos por un mismo espectro tope de la estructura como se muestra en la figura.

Figura 4. Análisis estático no lineal (Push-over)

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Diferentes tipos de resultados pueden ser obtenidos a partir de un análisis phus-over, entre los que se destacan fundamentalmente la curva de capacidad, el espectro de capacidad, así como la Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 evolución de cada punto de plastificación.

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de desempeño o punto de respuesta máxima en la estructura como se muestra en las 0b para el pórtico crítico X2 respectivamente. La 0a, muestra gráficamente la curva de capacidad del pórtico crítico X2, que mantiene su linealidad hasta alcanzar un desplazamiento en el tope de la edificación de 0,144 m. A partir de este punto (step 3), se inicia una secuencia de plastificaciones en los diferentes elementos estructurales (vigas, columnas y tabiquerías), cuya evolución se resume en la 0, donde se aprecia, para un desplazamiento de 0,698 m (step 11), que sobre un total de 246 puntos de plastificación pertenecientes al pórtico mostrado, 65% se mantienen en el rango elástico (A-B), 13,4% supera el punto de cedencia, manteniéndose por debajo del límite de desempeño asociado a inmediata ocupación (BIO), 14,4% está entre los límites de inmediata

ocupación y seguridad vital (IO-LS) y 7,2% superó el límite de estabilidad estructural y de prevención del colapso (>CP). CONCLUSIONES 1. Una vez realizado el análisis estático no lineal (push-over) del edificio Palacio Municipal se concluye lo siguiente: 2. Para un desplazamiento meta de 70 cm obtenido del análisis tiempo-historia (no lineal), aplicado al pórtico X2, la edificación se encuentra bajo el límite de desempeño asociado a inmediata ocupación (B-IO) con el 65% de sus elementos estructurales incursionando en el rango elástico, y para el 35% restante se tendrá que hacer los debidos reforzamientos.

Figura 5. Muestra la curva de capacidad (a) y el punto de desempeño del pórtico PX2 (b)

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

Tabla 9. Curva de capacidad asociada al pórtico X2

Elaboración propia: Lo Key Lao (2014)

Una vez definida la curva de capacidad y los desplazamientos de demanda, se puede verificar los puntos de desempeño o punto de respuesta máxima en la estructura como se muestra en las 0b para el pórtico crítico X2 respectivamente. La 0a, muestra gráficamente la curva de capacidad del pórtico crítico X2, que mantiene su linealidad hasta alcanzar un desplazamiento en el tope de la edificación de 0,144 m. A partir de este punto (step 3), se inicia una secuencia de Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 plastificaciones en los diferentes elementos estructurales (vigas, columnas y tabiquerías), cuya

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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CARACTERIZACIÓN Y PROPUESTA DE UN PRE-DISEÑO DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS GENERADOS EN EL RELLENO SANITARIO DE LA CIUDAD DE MACHALA

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Manuel Muñoz Suárez 1, Cecilia Rey 1, Hugo Romero Bonilla 1 Universidad Técnica de Machala 1 mmunoz@utmachala.edu.ec

RESUMEN En este trabajo se plantea una propuesta para el tratamiento de los lixiviados generados en el relleno sanitario de la ciudad de Machala. En varias ciudades del Ecuador, a diferencia de Machala, se dispone de sistemas eficientes para la correcta disposición y tratamiento de los residuos sólidos, urbanos e industriales. Como muestra de ello está el relleno sanitario del cantón Antonio Ante de la provincia de Imbabura. El lixiviado de los rellenos sanitarios, por su gran variabilidad en composiciones y por las diferentes características, requiere de un estudio individual y de tratamientos específicos de acuerdo a sus características químicas, físicas y biológicas. La situación actual del relleno sanitario de la ciudad de Machala (RSCM) es de potencial riesgo de contaminación ambiental, generado por la falta de tratamiento a los lixiviados, debido a que estos líquidos deben ser tratados bajo la normativa vigente que rige en el país como es: Texto Unificado de Legislación Ambiental del Ministerio del Ambiente, Libro VI, de la Calidad Ambiental, entre otros. El presente estudio se encaminó a obtener datos reales y confiables mediante una caracterización completa de aspectos físicos, químicos y microbiológicos que permitieron conocer la calidad de los lixiviados generados por el relleno sanitario de la ciudad de Machala. Por medio de estos datos se pudo establecer un tratamiento adecuado, en base al caudal y lixiviado generado cumpliendo con la normativa ambiental vigente. La propuesta del pre-diseño para el tratamiento de los lixiviados generados por el relleno sanitario de la ciudad de Machala es de gran utilidad, como alternativa para el mejoramiento de la funcionalidad del mismo. Mediante su caracterización se estableció un tratamiento de acuerdo a su composición físico-química y microbiológica y contribuirá en la toma de decisiones para eliminar cualquier posibilidad de contaminación del entorno y de la sociedad, en bienestar del cantón. Palabra clave: Relleno sanitario, tratamiento, lixiviado, Machala. ABSTRACT This paper presents a proposal for the treatment of leachate from the landfill in the city of Machala arises. In several cities of Ecuador, unlike Machala, it has efficient systems for proper disposal and treatment of solid urban and industrial waste. As proof of this is Antonio Ante’s canton in the province of Imbabura. The leachate from landfills, for its great variability in different compositions and characteristics, requires individual study and specific treatments according to their chemical, physical and biological characteristics. The current situation of the landfill of the city of Machala (RSCM) is of potential risk of environmental pollution generated by the lack of treatment of leachate, because these fluids should be treated under the current regulations governing the country as It is: Unified Environmental Law of the Ministry of Environment, Book VI, Environmental Quality, including text. This study was directed to obtain real and reliable data through a comprehensive characterization of physical,

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chemical and microbiological aspects that allowed knowing the quality of leachate generated by the landfill in the city of Machala. Through these data it was possible to establish an appropriate treatment, based on the flow and leachate generated in compliance with current environmental regulations. The pre-design proposal for the treatment of leachate generated by the landfill in the city of Machala is useful as an alternative to improve the functionality. By characterization treatment according to their physical-chemical and microbiological composition was established and help in making decisions to eliminate any possibility of contamination of the environment and society, welfare of the canton. Keywords: Landfill, treatment, leachate, Machala.

En el avance tecnológico y el aumento del consumismo, el hombre ha creado una conciencia ambientalista en vista del deterioro generado por el mismo, con respecto a los desperdicios producidos por el desarrollo industrial y la rutina del diario vivir. Siendo los rellenos sanitarios los tratamientos más adecuados para la disposición de los desechos, estos traen consigo una gran responsabilidad derivada al control y tratamiento de los lixiviados producidos, pues estos deben ser recolectados y tratados para evitar la contaminación del suelo y de los acuíferos subterráneos. El cantón Machala cuenta con una extensión territorial o superficie de 349.9 km2, con una población urbana de 245,972 habitantes; tiene una tasa de crecimiento de 1,36 %; y genera aproximadamente 280 ton/día de residuos sólidos provenientes de la ciudad y sus alrededores. El Relleno Sanitario inició sus operaciones en el año 2010, cuenta con un área total de 20.27 Hectáreas,

es administrado por la Empresa Municipal de Aseo de Machala Empresa Pública (EMAM E.P.), tiene una capacidad total de almacenamiento de aproximadamente 42.000 m3 y se encuentra localizada en la parte suroeste del país en la Provincia de El Oro, en el Cantón Machala en el sector denominado “Ceibales”, a 13 Km. del centro de la ciudad. La disposición final de los desechos sólidos se la realiza sobre celdas con geomembrana y tuberías para captación de lixiviados, son a cielo abierto y se aplica la técnica de compactar la basura en capas cubriendo cada una de ellas con material adecuado conforme avanza la operación. Formación de los lixiviados Cuando el agua, proveniente de precipitaciones pluviales y escorrentías fluye a través de los desechos sólidos compactados y almacenados en un relleno sanitario, supera la capacidad de campo, se produce un líquido de aspecto desagradable, de mal olor, de elevada carga orgánica, conocido como lixiviado (Jaramillo, 2002).

Figura 1. Etapas del proceso de descomposición de los Residuos Sólidos Urbanos RSU

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INTRODUCCIÓN

Figura 2. Principales características de los Lixiviados “jóvenes y maduros”. En un RS Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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Figura 2. Principales características de los Lixiviados “jóvenes y maduros”. En un RS

Este lixiviado en conjunto con la degradación aerobia y anaerobia, disuelve sustancias y arrastra partículas contenidas en los desechos sólidos, y que al desplazarse verticalmente si no se dispone de una adecuada impermeabilización del suelo, potencialmente podría llegar al subsuelo y contaminar las aguas subterráneas (Corbitt, 2003), (Ehrigh, 1992). Un relleno sanitario constituye un reactor bioquímico donde las entradas son residuos y agua, en tanto que las salidas principales son gases y líquido lixiviado como resultado de la conservación biológica de la mayoría de componentes orgánicos, durante la estabilización de los desechos sólidos (Parra, 2006).

Tratamientos para lixiviados: consideración de variables en la reducción de lixiviados - Recirculación de lixiviados - Evaporación de lixiviados - Tratamiento biológico aeróbico/anaeróbico - Tratamientos físicos y químicos El diseño de una plata de tratamiento de lixiviado está directamente condicionada al caudal, tipo de lixiviado generado, composición de la basura, la forma en la que opera el relleno, condiciones climáticas del sector y el tiempo que lleva depositada la basura.

Figura 2. Principales características de los Lixiviados “jóvenes y maduros”. En un RS

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METODOLOGÍA

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METODOLOGÍA La muestra estuvo constituido por dos puntos específicos de muestreo: la piscina de almacenamiento de los lixiviados es un tanque de hormigón que tiene una capacidad de 240 m3, al que llegan los lixiviados a través de tuberías de drenaje de las macro celdas Nº 1 y 2; y el canal perimetral de lixiviados está revestido por geomembrana. Con los resultados obtenidos de la determinación

de parámetros como: Caudal, pH, T(°C), turbiedad, conductividad, DQO, Sólidos (ST,SVT,SST,SDT), N Total, N Amoniacal, P Total, Fosfatos, Sulfatos, Metales Pesados (Fe, Hg, As y Pb), y Coliformes Totales, se hace un análisis comparativo entre éstos y los rangos mínimos-máximos establecidos en la Normativa Ecuatoriana vigente TULAS-MA), Libro VI. Anexo 1. Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes. Se exponen a continuación, la variación de resultados en los parámetros (pH, Q y T) entre los Puntos 1 y 2 de análisis, y se explica el Diagrama del Proceso de Lodos Activados. Luego se procede al desarrollo de la propuesta de intervención que son las especificaciones del proceso de tratamiento de lodos activados. RESULTADOS A continuación se presenta el modelo del pre-diseño del equipo para el proceso de tratamiento de lodos activados:

Figura 3. Principales Características de los Lixiviados “jóvenes y maduros”. En un RS

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Una aproximación cuantitativa de la biodegradabilidad de un efluente va a estar dada por la relación de la demanda bioquímica de oxígeno a la demanda química de oxígeno. De este índice se tiene una referencia acerca de la biodegradabilidad de un efluente determinado (López, 2011). Así se tiene que, cuando: (DQO/DBO5) < 2.5; es un efluente o compuesto biodegradable, pudiéndose utilizar sistemas biológicos como lodos activos. Y cuando: 2.5 < (DQO/DBO5) < 5; es recomendable el empleo de lechos bacterianos.

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RESULTADOS

Tabla 1. Distribución de preferencias promedio por mes

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A continuación se presenta el modelo del pre-diseño del equipo para el proceso de tratamiento lodos activados: Figura de 4. Pre-diseño del equipo para proceso de tratamiento de lodos activados

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Tabla 1. Distribución de preferencias promedio por mes

Elaboración propia: Muñoz y col., (2014)

Éste sería el esquema tentativo del Pre-Diseño del Proceso de Tratamiento de Lodos

Figura 4. Pre-diseño delque equipo parao propone procesopara de implementar trael fósforo se encuentra en concentraciones Activados se plantea en el RSCM. tamiento de lodos activados elevadas con un 38,89 mg/L, provocando CONCLUSIONES una eutrofización del lixiviado, y por ende Éste sería el esquema tentativo del Pre-Diseño del una demanda de oxígeno. Proceso de Tratamiento de Lodos Activados que se 1. De acuerdo a los valores de DQO, el valor de promedio es de 7743,67 mg/L en la plantea o propone para implementar en el RSCM. 2. seLos valores de ST esalto de 20613,75 mg/L y piscina de almacenamiento de lixiviados, valor que encuentra relativamente SST es de 6786,92 mg/L, por lo que se tiene y nos indica que la materia orgánica no está biodegradando correctamente, en el CONCLUSIONES caso de los nutrientes como son el nitrógeno se encuentra en concentraciones bajas de más del 1000%. un excedente promedio 1. De acuerdo a con los valores de DQO, el valor un 0,68 mg/L y el fósforo se de encuentra en concentraciones elevadas con un respecto al Fe tieLos metales pesados con promedio es de 7743,67 mg/L en una la piscina 38,89 mg/L, provocando eutrofización del lixiviado, y por ende una demanda nen un excedente promedio de más del 10 % de almacenamiento de lixiviados, valor que de oxígeno. y 5 % respectivamente en cada punto mues2. relativamente Los valores de STalto es de 20613,75 mg/L y SST es de 6786,92 mg/L, por lo que se se encuentra y nos indica treado. un excedente promedio de más del 1000%. Los metales pesados con respecto que la materiatiene orgánica no está biodegradanal Fe tienen excedente de más del 103. % yLos 5 % valores respectivamente cada de Pbenpromedio de 0,88 mg/L, do correctamente, en eluncaso de lospromedio nutrienpunto muestreado. tiene un excedente que pueden causar la tes como son el nitrógeno se encuentra en 3. Los valores de Pb promedio de 0,88 mg/L, tiene un excedente que pueden causar la bioacumulación y efectos tóxicos ambientaconcentraciones bajas con un 0,68 mg/L y bioacumulación y efectos tóxicos ambientales. 4. El tratamiento actual con el que cuentan los lixiviados es recirculación, el cual nos Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 muestra que no es suficiente para la demanda de desechos que genera el cantón

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les.

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4. El tratamiento actual con el que cuentan los lixiviados es recirculación, el cual nos muestra que no es suficiente para la demanda de desechos que genera el cantón Machala y la producción de lixiviados, demostrado por los resultados pobre de su funcionamiento. Es evidente el subdimencionamiento de la planta.

5. El diseño de una plata de tratamiento de lixiviado está directamente condicionada al caudal, tipo de lixiviado generado, composición de la basura, la forma en la que opera el relleno, condiciones climáticas del sector y el tiempo que lleva depositada la basura. Las características de los lixiviados varían por las razones antes mencionadas, e importantes en la toma de decisiones para eliminar cualquier posibilidad de contaminación del entorno, siendo de suma urgencia para reducir el impacto causado por la generación de lixiviados; en bienestar de nuestro cantón Machala. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Corbit, R. (2003). Manual de referencia de la Ingeniería Ambiental. España McGrawHill. ISBN: 84-481-3596-2. • Ehrigh, H. (1992). Cantidad y contenido de lixiviados de desechos domésticos. Proyecto cepis/ctz. • Jaramillo, J. (2002). Guía para el diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios manuales. Antioquia: Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales. Universidad de Antioquia - Colombia. • López, L. (2011). Diagnóstico, caracterización y propuesta de tratamiento de los lixiviados generados en el relleno sanitario de la ciudad de Ambato. Quito: Tesis, Escuela de Ingeniería. Escuela Politécnica Nacional. • Metcalf & Eddy, I. (1995). Ingeniería de aguas residuales, tratamiento, vertido y reutilización. Madrid, España: McGraw-Hill. • Parra, C. (2006). Digestión anaerobia del lixiviado de residuos sólidos. Quito: Tesis, Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental Escuela de Ingeniería. Escuela Politécnica Nacional.

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