FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS Evaluación de la conductividad térmica, propiedades físico-mecánicas del ladrillo King-Kong 18 huecos para diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa - Cusco 2023. Línea de investigación: Ciencia y Tecnología en el Uso de Materiales. P resentado Por: Bach. Valer Mayorga Alvaro Alonso ORCID: 0009-0003-9156-2243 Bach. Santa Cruz Borda Jhort Kenvi ORCID: 0009-0002-7358-197X Para optar al Título Profesional de Ingeniero Civil Asesor: Dr. Ing. Víctor Chacón Sánchez. ORCID: 0000-0001-6891-6902 Co-Asesor: Mgt. Fis. Rolando Lozano Cusi ORCID: 0000-0001-7619-2107 CUSCO – PERÚ 2023 II Agradecimientos “Agradecemos a la Universidad Andina del Cusco por brindarnos una educación excepcional durante nuestro periodo universitario. Nuestro sincero reconocimiento a los dedicados docentes que han sido guías valiosos en nuestro aprendizaje, y cuyo compromiso con la excelencia académica nos ha inspirado. Este logro no habría sido posible sin el respaldo incondicional de esta institución y el impacto significativo de nuestros docentes e ingenieros en nuestra formación.” “Queremos expresar nuestro sincero agradecimiento al Dr. Ing. Víctor Chacón Sánchez, nuestro dedicado asesor de tesis. Su guía experta, apoyo constante y conocimiento han sido fundamentales para el desarrollo y éxito de esta presente tesis. Valoramos profundamente su compromiso y orientación a lo largo de este proceso académico. El Dr. Chacón ha sido una inspiración y mentor excepcional en nuestra trayectoria académica." “Queremos expresar nuestro agradecimiento a nuestro Co-Asesor el Mgt. Fis. Rolando Lozano Cusi, por su inquebrantable conocimiento y orientación que fueron fundamentales para el desarrollo exitoso de esta presente tesis. Valoramos sinceramente su compromiso y apoyo continuo”. "Queremos expresar nuestro agradecimiento a los distinguidos dictaminantes de esta presente tesis, la Mgt. Ing. Carmen Cecilia Gil Rodríguez y el Mgt. Ing. Walter Roberto Álvarez Monterola. Su experiencia y valioso aporte han enriquecido significativamente nuestro trabajo de investigación. Apreciamos sinceramente el tiempo y esfuerzo que dedicaron a evaluar nuestro proyecto, contribuyendo de manera fundamental a su mejora. Su participación ha sido esencial para el éxito de esta presente tesis, y estamos agradecidos por su invaluable contribución a nuestro desarrollo académico." III Dedicatoria “Agradezco sinceramente a Dios Todopoderoso, fuente de sabiduría y guía, por brindarme la fortaleza, la perseverancia y la inspiración necesaria para completar esta tesis. Su gracia y dirección han sido mi luz en cada paso de este viaje académico. Agradezco profundamente las bendiciones que me ha otorgado y la fe inquebrantable que me ha sostenido a lo largo de este proceso”. "Dedico este logro a mi amada madre, Juana Mayorga Salazar, cuyo amor incondicional y apoyo constante han sido mi fuente de fortaleza a lo largo de este camino académico. A mis queridos abuelos, Hortencia Salazar y Timoteo Mayorga, quienes han sido ejemplo de tenacidad y sacrificio. También dedico este logro a mis estimados tíos, Jhon Mayorga, Joel Mayorga y Flor Yuca, por su aliento y sabios consejos. Cada uno de ustedes ha dejado una huella imborrable en mi vida, y este logro es también el resultado de la influencia positiva que han tenido en mí. Gracias por ser mi inspiración constante". "A la Universidad Andina del Cusco, una institución que ha sido mi hogar intelectual durante este valioso periodo de aprendizaje. Agradezco a todos los profesionales y miembros del cuerpo docente, en especial a los ingenieros que, con su dedicación y conocimientos, guiaron y evaluaron está presente tesis. Su orientación y apoyo fueron fundamentales para el desarrollo de este trabajo”. Alvaro Alonso Valer Mayorga. IV Dedicatoria “Agradezco primero y sinceramente a Dios. Por regalarme el más grande don que es la vida, por enrumbar mis pasos hacia un desarrollo pleno. Quien ha sido mi guía y su mano de fidelidad han estado conmigo hasta el día de hoy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente”. "Dedico este logro académico a mi padre Hernán Santa Cruz Ovalle, a mi madre Magda Yesenia Borda Zapani. Mis logros se los debo a ustedes. A mis hermanos: Jobhert, Erwin, Elvis y Edward por estar en los momentos más importantes de mi vida. Referentes de disciplina, constancia y estudio. Este logro también es de ustedes. A mi familia y amigos, gracias". " Agradezco a la Universidad Andina del Cusco por haberme formado profesionalmente y brindado diferentes logros académicos, así como también a los diferentes docentes q brindaron sus conocimientos. A la Universidad Nacional Santiago del Estero, República Argentina; por estudiar en sus aulas, brindarme conocimientos académicos y culturales, Movilidad Estudiantil 2018 -II CRISCOS-UAC”. Jhort Kenvi Santa Cruz Borda V Resumen La presente tesis de investigación tiene por finalidad mejorar las propiedades físico-mecánicas del ladrillo industrializado King Kong 18 huecos, optimizando sus propiedades según el clima frio de nuestra región, se analizaron las características físicas (variación dimensional, alabeo, succión, absorción y conductividad térmica) y mecánicas (resistencia a la compresión) de ladrillos de 9cm x 13cm x 24cm, fabricados con arcilla, arena, tierra negra y agua., variando la dosificación de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado tradicional de la empresa (Arcilla 30% - Arena 50% - Tierra Negra 20%), modificando sus porcentajes de arcilla y arena correspondientemente, incorporando diferentes porcentajes de arcilla en las dosificaciones planteadas (Dosificación N°1 a N°5). Estas variaciones se realizaron tomando como referencia la composición del ladrillo industrializado tradicional de la empresa y la revisión bibliográfica. La elaboración y producción de las unidades de albañilería fue llevada a cabo en la empresa Ladrillos Muralla S.R.L., empleando los equipos, maquinaria industrial y materiales de mencionada empresa. Las pruebas que se llevaron a cabo en los materiales como granulometría, límites de Atterberg se realizaron de acuerdo a las especificaciones establecidas en las normas técnicas peruanas (NTP 400.012-2013 y NTP 339.129.1998). Los ensayos sometidos a los ladrillos tales como análisis de variación dimensional, alabeo, succión, absorción, resistencia a la compresión se realizaron de acuerdo a las especificaciones de la norma técnica peruana (NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. En general la NTP.070). Y por último el ensayo de conductividad térmica se realizó de acuerdo a las especificaciones establecidas en la ASTM C177-13. Habiendo sometido a prueba un total de 120 unidades de albañilería. En conclusión. Se comprobó que los resultados más favorables lo presentaron las unidades de albañilería con la dosificación N°5 (+5% de arena), presentando el valor promedio de conductividad térmica menor de 0.3328 W/(m*°K) y la dosificación tradicional presenta el valor promedio mayor de resistencia a la compresión 274.1 kg/cm2 y cumpliendo satisfactoriamente con los demás ensayos según la NTP.070. PALABRAS CLAVES: Unidades de albañilería, dosificación, propiedades físico-mecánicas, Conductividad Térmica, Resistencia a la Compresión, Alabeo, Variación Dimensional, Succión, Absorción, Ladrillo Industrializado. VI Abstract The purpose of this research thesis is to enhance the physical and mechanical properties of the industrialized King Kong 18-hole brick, optimizing its features according to the cold climate of our region. The study analyzed the physical (dimensional variation, warping, suction, absorption, and thermal conductivity) and mechanical (compressive strength) characteristics of bricks measuring 9cm x 13cm x 24cm. These were manufactured using clay, sand, black soil, and water, with variations in component proportions compared to the traditional industrialized brick of the company (Clay 30% - Sand 50% - Black Soil 20%). Different percentages of clay were incorporated in the proposed formulations (Dosage No. 1 to No. 5), guided by the composition of the traditional industrialized brick and literature review. The production of masonry units took place at Ladrillos Muralla S.R.L., utilizing the company's equipment, industrial machinery, and materials. Tests on materials such as gradation and Atterberg limits followed the specifications of Peruvian technical standards (NTP 400.012-2013 and NTP 339.129.1998). Tests on bricks, including dimensional variation, warping, suction, absorption, and compressive strength, were conducted according to the Peruvian technical standard (NTP 399.613-2017 MASONRY UNITS. Overall, NTP.070). The thermal conductivity test adhered to ASTM C177-13 specifications, with a total of 120 masonry units subjected to testing. In conclusion. It was found that the most favorable results were presented by the masonry units with dosage No. 5 (+5% sand), presenting the average thermal conductivity value of less than 0.3328 W/(m*°K) and the traditional dosage presents the highest average value of compressive strength was 274.1 kg/cm2 and satisfactorily complying with the other tests according to NTP.070. KEYWORDS: Masonry units, dosage, physical-mechanical properties, Thermal Conductivity, Compressive Strength, Warping, Dimensional Variation, Suction, Absorption, Industrialized Brick. VII ÍNDICE GENERAL Capítulo I: Introducción ............................................................................................................ 1 1.1 Planteamiento del problema ...................................................................................... 2 1.2 Formulación del problema ........................................................................................ 3 1.2.1 Problema General .................................................................................................. 3 1.2.2 Problemas Específicos .......................................................................................... 3 1.3 Justificación de la investigación ............................................................................... 3 1.3.1 Relevancia ............................................................................................................. 3 1.3.2 Justificación por viabilidad ................................................................................... 3 1.3.3 Justificación Técnica ............................................................................................. 4 1.3.4 Justificación Social ............................................................................................... 4 1.4 Objetivos de investigación ........................................................................................ 5 1.4.1 Objetivo general .................................................................................................... 5 1.4.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 5 1.5 Delimitación del estudio ........................................................................................... 5 1.5.1 Delimitación espacial ............................................................................................ 5 1.5.2 Delimitación temporal .......................................................................................... 6 2 Capitulo II: Marco Teórico ................................................................................................ 6 2.1 Antecedentes del Estudio .......................................................................................... 6 2.1.1 Antecedentes Internacionales ................................................................................ 6 2.1.2 Antecedentes Nacionales ...................................................................................... 7 2.2 Bases Teóricas .......................................................................................................... 9 2.2.1 Unidades de albañilería ......................................................................................... 9 2.2.1.1 Características generales.............................................................................. 9 2.2.1.2 Tipos de unidades de albañilería ................................................................. 9 2.2.1.2.1 Unidad de albañilería solida o maciza ..................................................... 9 2.2.1.2.2 Unidad de albañilería hueca .................................................................. 11 2.2.1.2.3 Unidad de albañilería alveolar ............................................................... 11 2.2.1.2.4 Unidad de albañilería tubular (o pandereta) .......................................... 12 2.2.1.2.5 Unidad de albañilería apilable ............................................................... 12 2.2.2 Propiedades del ladrillo....................................................................................... 12 2.2.2.1 Resistencia a la compresión ....................................................................... 13 2.2.2.2 Succión ...................................................................................................... 13 2.2.2.3 Absorción................................................................................................... 14 2.2.2.4 Variabilidad dimensional ........................................................................... 14 2.2.2.5 Alabeo ........................................................................................................ 14 VIII 2.2.3 Ensayos ............................................................................................................... 14 2.2.3.1 Ensayo a la compresión de la unidad de albañilería .................................. 14 2.2.3.2 Ensayo de succión de la unidad de albañilería .......................................... 15 2.2.3.3 Ensayo de absorción de la unidad de albañilería. ...................................... 15 2.2.3.4 Ensayo de variación dimensional del ladrillo ............................................ 16 2.2.3.5 Ensayo de alabeo de la unidad de albañilería ............................................ 16 2.2.4 Arcilla ................................................................................................................. 17 2.2.4.1 Clasificación industrial de las arcillas ....................................................... 18 2.2.4.1.1 Arcillas expansivas (esmectitas) ........................................................... 18 2.2.4.1.2 Arcillas refractarias ............................................................................... 19 2.2.4.1.3 Arcillas caoliníticas ............................................................................... 19 2.2.4.1.4 Arcillas comunes ................................................................................... 20 2.2.4.1.5 Arcillas especiales ................................................................................. 20 2.2.4.2 Mineralogía de las arcillas ......................................................................... 20 2.2.5 Proceso de fabricación del ladrillo ...................................................................... 21 2.2.5.1 Extracción de arcilla y tierras .................................................................... 21 2.2.5.2 Mezcla ....................................................................................................... 21 2.2.5.3 Moldeo o labranza ..................................................................................... 22 2.2.5.4 Secado – Industrializado. - ........................................................................ 25 2.2.5.5 Carga del horno ......................................................................................... 25 2.2.5.6 Cocción – Industrializado .......................................................................... 26 2.2.5.7 Descarga del horno .................................................................................... 27 2.2.5.8 Clasificación y despacho aduanero ............................................................ 27 2.2.6 Conductividad térmica ........................................................................................ 27 2.2.6.1 Definición de la conductividad térmica ..................................................... 28 2.2.6.2 Coeficiente de la conductividad térmica ................................................... 28 2.2.6.3 Equipo eléctrico para el ensayo de la conductividad térmica de los ladrillos 29 2.2.6.3.1 Introducción del equipo eléctrico .......................................................... 29 2.2.6.3.2 Especificaciones del HFM-100 ............................................................. 30 2.2.6.3.3 Operación del software .......................................................................... 30 2.2.6.3.4 Conexión al HFM-100 .......................................................................... 30 2.2.6.3.5 Realizar una calibración de conductividad térmica ............................... 32 2.2.6.3.6 Realizar una prueba de conductividad térmica ..................................... 35 2.3 Hipótesis ................................................................................................................. 38 2.3.1 Hipótesis General ................................................................................................ 38 2.3.2 Sub hipótesis ....................................................................................................... 38 IX 2.4 Variables ................................................................................................................. 39 2.4.1 Identificación de variables .................................................................................. 39 2.4.1.1 Variable independiente .............................................................................. 39 2.4.1.2 Variables dependientes .............................................................................. 39 2.4.2 Operacionalización de Variables. ....................................................................... 39 2.5 Definición de términos ............................................................................................ 41 3 Capitulo III: Metodología ................................................................................................ 41 3.1 Alcance del estudio ................................................................................................. 41 3.2 Diseño de investigación .......................................................................................... 41 3.3 Población................................................................................................................. 42 3.4 Muestra ................................................................................................................... 42 3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos ................................................... 45 3.5.1 Ensayo a las unidades de albañilería ................................................................... 45 3.5.1.1 Granulometría de agregados finos ............................................................. 45 3.5.1.2 Límites de Atterberg .................................................................................. 49 3.5.1.2.1 Limite Liquido ....................................................................................... 49 3.5.1.2.2 Limite Plástico ....................................................................................... 51 3.5.1.3 Ensayo de Variación dimensional ............................................................. 55 3.5.1.4 Ensayo de Alabeo ...................................................................................... 57 3.5.1.5 Ensayo de Succión. .................................................................................... 59 3.5.1.6 Ensayo de Absorción ................................................................................. 63 3.5.1.7 Ensayo de Resistencia a la Compresión .................................................... 66 3.5.1.8 Ensayo de Conductividad Térmica. ........................................................... 69 3.6 Validez y confiabilidad de instrumentos ................................................................. 74 3.7 Plan de Análisis de Datos ....................................................................................... 93 3.7.1 Recolección de la materia prima ......................................................................... 93 3.7.2 Análisis para establecer las dosificaciones ......................................................... 94 3.7.3 Proceso habitual de fabricación industrial de ladrillos en la empresa Ladrillos Muralla95 3.7.3.1 Preparación de la materia prima ................................................................ 95 3.7.3.2 Proceso de moldeado y corte ..................................................................... 96 3.7.3.3 Proceso de Secado ..................................................................................... 97 3.7.3.4 Proceso de Cocción ................................................................................... 98 3.7.3.5 Proceso de Enfriamiento ............................................................................ 99 3.7.4 Técnica usada para realizar los ladrillos con distintas dosificaciones. ............... 99 3.7.4.1 Preparación de la materia prima ................................................................ 99 3.7.4.2 Proceso de moldeado y corte ................................................................... 101 X 3.7.4.3 Proceso de secado .................................................................................... 104 3.7.4.4 Proceso de cocción .................................................................................. 104 3.7.4.5 Proceso de Enfriamiento .......................................................................... 105 3.7.5 Ensayos realizados a la materia prima .............................................................. 105 3.7.5.1 Granulometría de agregados finos ........................................................... 105 3.7.5.2 Límites de Atterberg ................................................................................ 110 3.7.5.3 Ensayo de Variación Dimensional .......................................................... 113 3.7.5.4 Ensayo de Alabeo .................................................................................... 115 3.7.5.5 Ensayo de Succión ................................................................................... 117 3.7.5.6 Ensayo de Absorción ............................................................................... 119 3.7.5.7 Ensayo de Resistencia a la Compresión .................................................. 120 4 Capitulo IV: Resultados................................................................................................. 124 4.1 Resultados respecto a los objetivos específicos .................................................... 143 4.2 Resultados respecto al objetivo General ............................................................... 143 5 Capítulo V: Discusión ................................................................................................... 144 5.1 Descripción de los hallazgos más relevantes y significativos. ............................. 144 5.2 Limitaciones del estudio ....................................................................................... 145 5.3 Comparación critica con la literatura existente ..................................................... 146 5.4 Implicancias del estudio ........................................................................................ 147 6 Conclusiones .................................................................................................................. 148 7 Recomendaciones .......................................................................................................... 149 8 Referencias Bibliográficas ............................................................................................. 150 9 Anexos ........................................................................................................................... 152 XI Índice de Tablas Tabla 1 Clase de unidad de albañilería para fines estructurales. ............................................ 12 Tabla 2 Clasificación granulométrica geológica. .................................................................... 18 Tabla 3 División de los materiales en buenos aislantes térmicos, moderados o pobres. ........ 29 Tabla 4 Operacionalización de variables ................................................................................ 40 Tabla 5 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Variación Dimensional ....... 43 Tabla 6 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Alabeo. ................................ 43 Tabla 7 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Succión. ............................... 43 Tabla 8 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Absorción ............................ 44 Tabla 9 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Resistencia a la Compresión. ................................................................................................................................................. 44 Tabla 10 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Conductividad Térmica. .... 44 Tabla 11 Ficha de recolección de datos del ensayo de Granulometría ................................... 48 Tabla 12 Ficha de recolección de datos del ensayo de Limites de Atterberg. ........................ 54 Tabla 13 Ficha de recolección de datos del ensayo de Variación Dimensional. .................... 56 Tabla 14 Ficha de recolección de datos del ensayo de alabeo. ............................................... 58 Tabla 15 Ficha de recolección de datos del ensayo de Succión. ............................................ 62 Tabla 16 Ficha de recolección de datos del ensayo de absorción. .......................................... 65 Tabla 17 Ficha de recolección de datos del ensayo de resistencia a la compresión. .............. 67 Tabla 18 Ficha de recolección de datos del ensayo de Conductividad Térmica .................... 73 Tabla 19 Dosificaciones establecidas para la investigación. .................................................. 94 Tabla 20 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Arcilla. .............. 107 Tabla 21 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Arena. ............... 108 Tabla 22 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Tierra Negra. ..... 109 Tabla 23 Datos del ensayo limite líquido y limite plástico. .................................................. 113 Tabla 24 Datos del ensayo de Variación Dimensional. ........................................................ 114 Tabla 25 Datos del Ensayo de Alabeo. ................................................................................. 116 Tabla 26 Datos del ensayo de Succión. ................................................................................ 118 Tabla 27 Datos del ensayo de absorción. .............................................................................. 119 Tabla 28 Datos Ensayo de Conductividad Térmica .............................................................. 121 Tabla 29 Datos del ensayo de Conductividad Térmica. ...................................................... 123 Tabla 30 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la arcilla. ............ 124 Tabla 31 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la arena. ............. 125 Tabla 32 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la tierra negra. .... 126 Tabla 33 Resultados del ensayo de límites de Atterberg ...................................................... 128 Tabla 34 Resultados del ensayo de análisis de variación dimensional ................................. 129 Tabla 35 Resultados del ensayo de alabeo ............................................................................ 130 Tabla 36 Resultados del ensayo de succión (Dosificación Tradicional) .............................. 131 Tabla 37 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 1 +5% de arcilla) ................. 131 Tabla 38 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°2 +10% de arcilla ................. 132 Tabla 39 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 3 +15% de arcilla). .............. 132 Tabla 40 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 4 +20% de arcilla) ............... 133 Tabla 41 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 5 +5% de arena) .................. 133 Tabla 42 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación Tradicional) ........................... 134 Tabla 43 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°1 +5% de arcilla) ............... 134 Tabla 44 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°2 +10% de arcilla) ............. 135 Tabla 45 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°3 +15% de arcilla) ............. 135 Tabla 46 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°4 +20% de arcilla) ............. 136 XII Tabla 47 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°5 +5% de arena) ................ 136 Tabla 48 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación Tradicional)137 Tabla 49 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°1 +5% de arcilla) ................................................................................................................................... 137 Tabla 50 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°2 +10% de arcilla) ................................................................................................................................... 138 Tabla 51 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°3 +15% de arcilla) ................................................................................................................................... 138 Tabla 52 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°4 +20% de arcilla) ................................................................................................................................... 139 Tabla 53 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°5 +5% de arena) ..................................................................................................................................... 139 Tabla 54 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación Tradicional) ....... 140 Tabla 55 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°1 +5% de arcilla) ............................................................................................................................................... 140 Tabla 56 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°2 +10% de arcilla) ............................................................................................................................................... 141 Tabla 57 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°3 +15% de arcilla) ............................................................................................................................................... 141 Tabla 58 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°4 +20% de arcilla) ............................................................................................................................................... 142 Tabla 59 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°5 +5% de arena) ............................................................................................................................................... 142 Tabla 60 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Conductividad Térmica. . 145 XIII Índice de Figuras Figura 1 Cusco: Registro mensual de emergencias por heladas. Periodo 2003 - 2022. ........... 2 Figura 2Tipos de albañilería ................................................................................................... 10 Figura 3Tipos de unidades de albañilería por material. .......................................................... 11 Figura 4 Medición de alabeo (concavidad y convexidad) en la unidad de albañilería. .......... 17 Figura 5 Diagrama de flujo general para la actividad ladrillera. ............................................ 21 Figura 6 Proceso de elaboración y moldeo del ladrillo. .......................................................... 24 Figura 7 Equipo HFM -100 para el ensayo de conductividad térmica ................................... 29 Figura 8 Encendido de la HFM-100 ....................................................................................... 30 Figura 9 Calibración de la HFM-100 ...................................................................................... 31 Figura 10 . Dos láminas de silicona cargadas para usar con el módulo High TC. Ahora se pueden poner a cero las placas ................................................................................................ 31 Figura 11 Pasos 1 a 3 para configurar una calibración ........................................................... 32 Figura 12 Material cargado entre las dos almohadillas de silicona. ....................................... 33 Figura 13 Pasos 5 a 8 para configurar una calibración ........................................................... 34 Figura 14 Guardar su archivo de calibración en el paso 9. ..................................................... 34 Figura 15 Estado de calibración en la pantalla “Datos”. ........................................................ 35 Figura 16 Pasos 1 a 6 para ejecutar una prueba. El paso 3 implica insertar su muestra en el HFM-100................................................................................................................................. 37 Figura 17 Guardar los resultados de la prueba para el Paso 7. ............................................... 37 Figura 18 Estado de la prueba en la pantalla “Datos”. ........................................................... 38 Figura 19 Pesado de arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados. ................ 45 Figura 20 Colocación de arcilla, arena y tierra negra, independientemente separados cada materia prima para ser llevados al horno. ............................................................................... 46 Figura 21 Colocación de arcilla, arena y tierra negra en el horno para su cocción por 24 horas a 110 ±5ºC .............................................................................................................................. 46 Figura 22 Colocación de arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados cada materia prima. ......................................................................................................................... 47 Figura 23 Tamizado de la arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados cada materia prima. ......................................................................................................................... 47 Figura 24 Mezcla de agua en el contenedor de porcelana con la muestra. ............................. 50 Figura 25 Retiro de muestra con el acanalador del aparato de Casagrande. ........................... 50 Figura 26 Toma de datos para el ensayo de Limite Liquido. .................................................. 51 Figura 27 Conformación de hilos para el ensayo de Limite Plástico. .................................... 52 Figura 28 Muestras de material post secado para el ensayo de Limite Plástico. .................... 53 Figura 29 Medición de largo, ancho y altura de la unidad de albañilería ............................... 55 Figura 30 Medidas Variación dimensional ............................................................................. 55 Figura 31 Toma de datos de alabeo. ....................................................................................... 57 Figura 32 Pesado de la unidad de Albañilería. ....................................................................... 59 Figura 33 Calibración de la bandeja con agua, altura de 3mm . ............................................. 60 Figura 34 Colocado de la unidad de albañilería. ..................................................................... 60 Figura 35 Colocado de la unidad de albañilería en el recipiente con agua. ............................ 61 Figura 36 Secado con paño húmedo a la unidad de Albañilería. ............................................ 61 Figura 37 Identificación de unidades y colocado en el contenedor. ....................................... 63 Figura 38 Unidades sumergidas en agua para el ensayo de Absorción .................................. 64 Figura 39 Secado de muestras con un paño seco……………………………………………..64 Figura 40 Toma de datos post sumersión. .............................................................................. 64 XIV Figura 41 Medición y colocado de las unidades de albañilería en la máquina de compresión. ................................................................................................................................................. 68 Figura 42 Resultado de las unidades de albañilería post rotura. ............................................ 68 Figura 43 Maquina de conductividad Termica- Heat Flow Meter-100 s y computador para obtención de resultados. .......................................................................................................... 69 Figura 44 Colocación de la unidad de Albañilería a Termica- Heat Flow Meter-100 s ......... 70 Figura 45 Verificación de correcto colocado de la unidad de Albañilería a Térmica- Heat Flow Meter-100 s ............................................................................................................................. 70 Figura 46 Sellado con la unidad de Albañilería en el Termica- Heat Flow Meter-100. ......... 71 Figura 47 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Arcilla. .................... 74 Figura 48 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Arena ........................ 75 Figura 49 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Tierra Negra ............. 76 Figura 50 Validación de Instrumentos- Ensayo de límites de Atterber .................................. 77 Figura 51 Validación de Instrumentos del ensayo de Variación Dimensional. ...................... 78 Figura 52 Validación de Instrumentos del ensayo de Alabeo. ................................................ 79 Figura 53 Validación de Instrumentos del ensayo de Succión. .............................................. 80 Figura 54 Validación de Instrumentos del ensayo de Absorción. .......................................... 81 Figura 55 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión......................................... 82 Figura 56 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión........................................ 83 Figura 57 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión......................................... 84 Figura 58Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión. ......................................... 85 Figura 59 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión........................................ 86 Figura 60 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión......................................... 87 Figura 61 Validación de Instrumentos del ensayo de Conductividad Térmica. .................... 88 Figura 62 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión ............. 89 Figura 63 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión ............. 90 Figura 64 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión ............. 91 Figura 65 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Conductividad Térmica. ................................................................................................................................................. 92 Figura 66 Depósito de Arcilla de Ocongate………………………………………………93 Figura 67 Depósito de Tierra Negra. ...................................................................................... 93 Figura 68 Cantera de Arena. ................................................................................................... 94 Figura 69 Preparación de la materia prima con cargador frontal. ........................................... 96 Figura 70 Procedimiento de fabricación del ladrillo. .............................................................. 97 Figura 71 Extrusora Moldeadora y Cortadora de producción de ladrillos. ............................. 97 Figura 72 Secadero artificial. .................................................................................................. 98 Figura 73 Horno móvil de cocción. ........................................................................................ 98 Figura 74 Proceso de Enfriamiento posterior a la cocción. .................................................... 99 Figura 75 Chancado manual de arcilla con combo. .............................................................. 100 Figura 76 Zarandeado de materia prima manual. ................................................................. 100 Figura 77 Arcilla zarandeada lista para la mezcla ................................................................ 101 Figura 78 Mezcla al interior del depósito de la extrusora según dosificación ...................... 101 Figura 79 Supervisión de dosificación de las mezclas. ......................................................... 102 Figura 80 Cortadora de unidades de albañilería. .................................................................. 102 Figura 81 Unidades de albañilería sobre andamio. ............................................................... 103 Figura 82 Transporte de ladrillos al secadero. ...................................................................... 103 Figura 83 Ingreso de ladrillos al secadero………………………………………………104 Figura 84 Ladrillos en el interior del secadero. .................................................................... 104 XV Figura 85 Unidades de ladrillo colocadas en el horno móvil para el proceso de cocción. ... 104 Figura 86 Unidades de ladrillo luego del proceso de enfriamiento. ..................................... 105 Figura 87 Preparación para el cuarteo……………………………………………………106 Figura 88 Peso del material hacer llevado al horno. ............................................................. 106 Figura 89 Tamizado de material para el ensayo de límites de Atterberg. ............................. 110 Figura 90 Adición de agua gradualmente sobre el recipiente cerámico. .............................. 110 Figura 91 Muestra extraída con acanalador de la copa de Casagrande. ............................... 111 Figura 92 Material moldeado en hilos para el ensayo de limite plástico. ............................. 112 Figura 93 Muestra húmeda y seca para el ensayo del límite plástico. .................................. 112 Figura 94 Procedimiento del ensayo de alabeo..................................................................... 115 Figura 95 Procedimiento del ensayo de alabeo..................................................................... 115 Figura 96 Peso del ladrillo para obtener los datos finales del ensayo de succión. ............... 117 Figura 97 Presencia de la Dictaminante para el ensayo……………………………………120 Figura 98 Realización de la prueba de compresión. ............................................................. 120 Figura 99 Selección de muestra para el ensayo de C. T°……………………………………122 Figura 100 Colocado de la muestra en la maquina HFM-100 .............................................. 122 Figura 101 Obtención de resultados del ensayo de Conductividad T° ................................. 122 Figura 102 Resultados del ensayo de succión (Dosificación Tradicional) ........................... 131 Figura 103 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°1 +5% de arcilla). .............. 131 Figura 104 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°2 +10% de arcilla. ............. 132 Figura 105 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 3 +15% de arcilla). ........... 132 Figura 106 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 4 +20% de arcilla). ........... 133 Figura 107 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 5 +5% de arena). .............. 133 Figura 108 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación Tradicional). ....................... 134 Figura 109 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°1 +5% de arcilla). .......... 134 Figura 110 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°2 +10% de arcilla). ........ 135 Figura 111 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°3 +15% de arcilla). ........ 135 Figura 112 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°4 +20% de arcilla). ........ 136 Figura 113 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°5 +5% de arena). ............ 136 Figura 114 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación Tradicional). ............................................................................................................................................... 137 Figura 115 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°1 +5% de arcilla..................................................................................................................................... 137 Figura 116 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°2 +10% de arcilla). .................................................................................................................................. 138 Figura 117 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°3 +15% de arcilla). .................................................................................................................................. 138 Figura 118 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°4 +20% de arcilla). .................................................................................................................................. 139 Figura 119 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°5 +5% de arena). .................................................................................................................................... 139 Figura 120 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación Tradicional). ... 140 Figura 121 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°1 +5% de arcilla). .................................................................................................................................. 140 Figura 122 Gráfico de resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°2 +10% de arcilla. .................................................................................................................... 141 Figura 123 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°3 +15% de arcilla). .................................................................................................................................. 141 XVI Figura 124 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°4 +20% de arcilla). .................................................................................................................................. 142 Figura 125 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°5 +5% de arena). ............................................................................................................................................... 142 Figura 126 Matriz de consistencia ........................................................................................ 152 Figura 127 Ficha técnica de la dosificación tradicional. ....................................................... 153 Figura 128 Ficha técnica de la dosificación (+5% arcilla). .................................................. 154 Figura 129 Ficha técnica de la dosificación (+10% arcilla). ................................................ 155 Figura 130 Ficha técnica de la dosificación (+15% arcilla). ................................................ 156 Figura 131 Ficha técnica de la dosificación (+20% arcilla). ................................................ 157 Figura 132 Ficha técnica de la dosificación (+5% arena). .................................................... 158 Figura 133 Ficha de Laboratorio para Granulometría de Agregados finos. ......................... 159 Figura 134 Ficha de Laboratorio para Limites de Atterberg – Limite líquido. .................... 160 Figura 135 Ficha de Laboratorio para Limites de Atterberg – Limite plástico. ................... 161 Figura 136 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Variación Dimensional. ....................... 162 Figura 137 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Alabeo. ................................................ 163 Figura 138 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Succión. ............................................... 164 Figura 139 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Absorción. ........................................... 165 Figura 140 Lavado de recipientes para colocado de materia prima ...................................... 166 Figura 141 Recojo de tierra negra…………………………………………………………166 Figura 142 Recojo de arcilla ................................................................................................. 166 Figura 143 Recojo de arena………………………………………………………………167 Figura 144 Uso de Maquinaria pesada.................................................................................. 167 Figura 145 Preparado para zarandeo……………………………………………………167 Figura 146 Muestra de zarandeo de los componentes del ladrillo. ...................................... 167 Figura 147 Colocado de arcilla en mayor porcentaje de acuerdo al porcentaje de dosificación. ............................................................................................................................................... 168 Figura 148 Muestra de ladrillo recién elaborado……………………………………168 Figura 149 Orden y colocado de los ladrillos en andamio. ................................................... 168 Figura 150 Andamio listo para ser llevado al horno…………………………………169 Figura 151 Orden y limpieza de la máquina de dosificación. ............................................... 169 Figura 152 Colocación al horno de la U. de Albañilería. ……………………………169 Figura 153 Ladrillos después del sacado del horno. ............................................................. 169 Figura 154 Traslado de materia prima al laboratorio………………………………………170 Figura 155 Cuarteo de la materia prima. .............................................................................. 170 Figura 156 Peso de la materia prima……………………………………………………..170 Figura 157 Ensayo de Granulometría. .................................................................................. 170 Figura 158 Ensayo de límites de atterberg …………………………………………………171 Figura 159 Resultados del Ensayo de límites de atterberg ................................................... 171 Figura 160 Resguardo de las unidades de albañilería - Laboratorio de la UAC ................... 171 Figura 161 Traslado de ladrillos para los ensayos. Figura 162 Resguardo de los ladrillos a ensayar. ........................................................................................................... 172 Figura 163 Ensayo de Variación dimensional …..………………………………………172 Figura 165 Procedimiento del ensayo de Succión. ............................................................... 172 Figura 167 Sumergido de los ladrillos para el E. de Absorción………………………173 Figura 168 Relleno de agua, por 24 hrs. ............................................................................... 173 Figura 169 Apunte de resultados del ensayo de Absorción. ………………………………173 Figura 170 Ruptura de ladrillo. Ensayo de compresión ........................................................ 173 1 Capítulo I: Introducción La Industria de la construcción es una actividad que va creciendo de manera impresionante en el Perú. El crecimiento urbanístico de la ciudad del Cusco se va extendiendo a pasos agigantados, gran parte de la problemática es el clima intenso en temporadas de invierno, nuestra región de la sierra es afectada por intensas oleadas de frio a lo largo del año que perjudica el vivir diario de los habitantes en la ciudad del Cusco y zonas aledañas de la sierra. Como problemática secundaria pero no menos importante, se tiene la de obtener una adecuada dosificación de los componentes del ladrillo King Kong 18 huecos y lograr tener a disposición productos de una mayor calidad para la demanda habitual en construcciones de nuestra región. Las unidades de albañilería King Kong 18 huecos industrializado del sector de Oscollopampa fabricadas en el distrito de San Jerónimo tienen como sus componentes esenciales la arcilla (Proveniente de una cantera de Ocongate, provincia de Quispicanchi, departamento del Cuzco), arena, tierra negra (Provenientes del sector de Oscollopampa, cantera de la misma empresa) y agua. Una de las principales y más grandes empresas es la ladrillera “Ladrillos Muralla S.R.L”, ya que cuenta con una fábrica industrializada con equipos eléctricos y mecánicos de alta calidad para fabricar unidades de albañilería. La presente investigación titulada “EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023’’ tiene como finalidad obtener ladrillos King Kong 18 huecos de gran calidad y con propiedades físico-mecánicas que cumplan con Norma Técnica Peruana, reduciendo la conductividad térmica de esta unidad de albañilería sin disminuir sus propiedades físico- mecánicas las cuales son la resistencia a la compresión, absorción, succión, análisis de variación dimensional, alabeo. Esta investigación favorecerá como aporte al conocimiento de la población en general para el uso de ladrillos con una adecuada dosificación y de mayor calidad fabricada con sus materias primas principales y también ayudará a la realización de futuras investigaciones. 2 1.1 Planteamiento del problema Las heladas en Perú suelen ocurrir a elevadas altitudes y principalmente durante la estación de invierno, según información proporcionada por el SENAMHI en 2010. De acuerdo con el INDECI, en el departamento de Cusco, se documentaron 578 eventos de heladas entre los años 2003 y 2022. Estos eventos son más frecuentes durante los meses de invierno, siendo agosto el mes con la mayor cantidad de heladas, registrando un total de 158 eventos (Figura 1) (CENEPRED, 2022) . Figura 1 Cusco: Registro mensual de emergencias por heladas. Periodo 2003 - 2022. Fuente: (CENEPRED, 2022) Actualmente se percibe el uso frecuente de unidades de albañilería de arcilla cocida en la construcción de edificaciones en nuestra ciudad del Cusco, teniendo en cuenta una de las más conocidas "ladrillo King Kong de 18 huecos". Utilizado principalmente en albañilería confinada, muros portantes, tabiques o parapetos, etc. Las cuales deben cumplir con las exigencias y propiedades establecidas en la Norma Técnica Peruana concerniente al ladrillo de arcilla, donde se especifica los fines estructurales que clasifican a las unidades de albañilería de acuerdo a sus propiedades físico-mecánicas. Por lo mencionado previamente, la presente tesis será antecedente y aportará como investigación a la población en general, al uso de ladrillos King Kong 18 huecos con una adecuada dosificación fabricada con sus materias primas principales, logrando una conductividad térmica reducida sin disminuir su resistencia mecánica ni sus propiedades físicas. Se utilizará un equipo eléctrico Heat Flow Meter-100, basado en la norma ASTM C177- 13 para realizar la determinación experimental de la conductividad térmica, Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus. 3 1.2 Formulación del problema 1.2.1 Problema General ¿Cómo se presenta la conductividad térmica y propiedades físico – mecánicas del ladrillo King Kong 18 huecos para diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa? 1.2.2 Problemas Específicos Problema específico 1: ¿Cuál será la dosificación que sea más óptima para disminuir la conductividad térmica con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa?? Problema específico 2: ¿Cuál será el porcentaje de absorción del ladrillo King Kong 18 huecos para las diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa? Problema específico 3: ¿Cuál será el porcentaje de succión del ladrillo King Kong 18 huecos para las diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa? Problema específico 4: ¿Cuál será la dosificación que sea más óptima para incrementar su resistencia a la compresión con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa? 1.3 Justificación de la investigación 1.3.1 Relevancia La universidad, en uno de sus objetivos fundamentales de investigación, busca extender su alcance hacia la sociedad, comprometiéndose a abordar sus problemáticas y proponer alternativas de solución que fomenten el desarrollo y progreso de la sociedad. Esta presente investigación servirá de gran aporte en la sociedad y en las empresas ladrilleras de nuestra ciudad, para generar un mejor producto y para ofrecer unidades de albañilería más óptimas, para la conservación del calor en viviendas de nuestra región, por lo cual se tendrá mayor demanda de ladrillos King Kong 18 huecos en la construcción de viviendas localizadas en zonas frías con reducción de la conductividad térmica, sin necesidad de adicionar algún material extra. Y de esa forma beneficiar a la población vulnerable ante el friaje en nuestra región. 1.3.2 Justificación por viabilidad La viabilidad de la presente investigación se respalda en el compromiso total de los investigadores, quienes han dedicado los recursos necesarios en términos de tiempo, 4 financiamiento y conocimientos. Asimismo, se garantiza la accesibilidad a la fábrica de ladrillos, los equipos industriales y a los materiales requeridos para la fabricación de las unidades de albañilería, lo que permite llevar a cabo la investigación de manera fluida y sin inconvenientes. Adicionalmente, la investigación cuenta con el respaldo y apoyo de los laboratorios de la Universidad Andina del Cusco y el Laboratorio ASCONSU así como con los permisos necesarios para la realización de los ensayos. En relación con las pruebas planificados, se dispone de ambos laboratorios de suelos, concreto y pavimentos, además de contar con normativas, guías de observación y personal especializado para llevar a cabo las pruebas de manera rigurosa y conforme a los estándares establecidos. También se cuenta con el respaldo del co-asesor, el Mgt. Fis. Rolando Lozano Cusi, para obtener los permisos necesarios para tener acceso al Laboratorio de la Física de los Materiales de la Facultad de Ciencias Químicas, Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional San Antonio Abad Del Cusco y realizar el ensayo de conductividad térmica con el equipo eléctrico HFM-100 basado en la norma ASTM C177-13. 1.3.3 Justificación Técnica Esta investigación se justifica porque mediante métodos científicos experimentales, utilizando herramientas y equipos en el laboratorio de la Universidad Andina del Cusco, en el laboratorio ASCONSU y el laboratorio de Física de la Universidad Nacional San Antonio Abad Del Cusco se obtendrán las propiedades físicas y mecánicas del ladrillo, incluyendo la propiedad principal de la tesis de la conductividad térmica con la disposición del equipo eléctrico HFM-100 basado en la norma ASTM C177-13. Además, se dispone de normativas, pautas de observación y un personal especializado, asegurando la ejecución de las pruebas de manera meticulosa y en conformidad con los estándares establecidos. 1.3.4 Justificación Social El presente trabajo de investigación, ofrece información que aborda un estudio exhaustivo y detallado con bases científico - experimentales para futuras investigaciones, de interés profesional dentro del rubro de la construcción. Además, esta investigación será beneficiosa para aquellos que estén interesados en la construcción de muros más aislantes. Ofrecerá información detallada sobre las propiedades físico-mecánicas de las unidades de albañilería de arcilla con propiedades según se requiera, proporcionando así un conocimiento valioso para esta práctica constructiva. 5 1.4 Objetivos de investigación 1.4.1 Objetivo general Evaluar en qué medida se presenta la conductividad térmica y propiedades físico – mecánicas del ladrillo King Kong 18 huecos para las diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. 1.4.2 Objetivos específicos Objetivo específico 1: Determinar la dosificación más óptima para disminuir la conductividad térmica con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. Objetivo específico 2: Determinar el porcentaje de absorción del ladrillo King Kong 18 huecos para las diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. Objetivo específico 3: Analizar el porcentaje de succión del ladrillo King Kong 18 huecos para las diferentes dosificaciones de sus componentes con respecto al ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. Objetivo específico 4: Analizar la dosificación más óptima para incrementar la resistencia a la compresión con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. 1.5 Delimitación del estudio 1.5.1 Delimitación espacial • Se limita al estudio de unidades de albañilería de arcilla fabricadas en la empresa ladrillera “LADRILLOS MURALLA S.R.L” ubicado en el sector Osccollopampa Quebrada Apurante Huayco - San Jerónimo – Cusco; puesto que mencionada empresa es la más grande en el sector del Cusco, por su fábrica totalmente industrializada y el grado de mecanización en la obtención de las diversas unidades de albañilería fabricadas y porque es una de las principales proveedoras a nivel regional. • Se limita al estudio de unidades de albañilería de arcilla, la cual específicamente es el ladrillo King Kong 18 huecos, que tiene uso en albañilería estructural (albañilería confinada, muros portantes, tabiques o parapetos, etc.), según la Gerente de la ladrillera Ladrillos Muralla S.R.L, este ladrillo es el más demandado para la construcción de viviendas en nuestra región, el cual presenta las siguientes dimensiones: ❖ Largo = 24cm ❖ Ancho = 13cm 6 ❖ Altura = 9cm • Se limita al ensayo de la propiedad física de la conductividad térmica de unidades de albañilería (Ladrillo King Kong 18 huecos), a través del uso del equipo eléctrico Heat Flow Meter-100 basado en la norma ASTM C177 – 13, usando la fórmula matemática del coeficiente de la conductividad térmica derivada de la ley de calor de Fourier. • Se limita a la dosificación de los ladrillos King Kong 18 huecos para diferentes proporciones respecto a sus componentes (Arcilla, arena fina, tierra negra), considerando el mismo peso y forma del ladrillo industrial, ya que el objetivo de la presente investigación es evaluar el comportamiento de sus propiedades físico – mecánicas de los ladrillos para diferentes dosificaciones con respecto al ladrillo industrial. • Se limita a la evaluación de las propiedades físico – mecánicas del ladrillo, como el análisis de la variación dimensional, alabeo, absorción, succión, la resistencia a la compresión de los ladrillos King Kong 18 huecos para diferentes dosificaciones de sus componentes. Los cuales variaran de acuerdo a las proporciones establecidas en la investigación. 1.5.2 Delimitación temporal • El presente estudio de investigación se limita en su ejecución durante el periodo del año 2023. 2 Capitulo II: Marco Teórico 2.1 Antecedentes del Estudio 2.1.1 Antecedentes Internacionales • En el año 2019 en la Universidad Católica de Maule, Colombia, se realizó una tesis de grado: “Análisis de la conductividad térmica del ladrillo artesanal de Cauquenes con colillas de cigarro”. Donde se concluye que, durante las pruebas de conductividad térmica de los ladrillos, se evidenció una variación respecto a la muestra modelo, que exhibe una conductividad térmica promedio de 0,328 W/M°C. El ladrillo con un 0,3% de colillas demostró una conductividad térmica de 0,313 W/M°C, mientras que el ladrillo con un 0,6% de colillas presentó 0,3028 W/M°C. Al ingresar estos resultados al programa SPSS, se determinó que el ladrillo con un 0,6% de colillas exhibe una variación significativa en comparación con la muestra modelo. Por lo tanto, se concluye que al aumentar la proporción de colillas integradas al ladrillo, se reduce su conductividad 7 térmica, generando un incremento en la resistencia térmica del ladrillo artesanal. Este estudio se considera como antecedente, ya que se enfoca en analizar una de las propiedades mecánicas, la conductividad térmica, para su comparación con otros estudios previos. 2.1.2 Antecedentes Nacionales • En el 2021 en la Universidad Cesar Vallejo, se realizó una investigación, “Diseño de Ladrillo incorporando plástico PET para disminuir la conductividad térmica en muros exteriores de viviendas de ciudad Gosen – V.M.T. 2020”. Donde se logra determinar la disminución la conductividad térmica en muros exteriores a través de la adición de plástico PET en la dosificación de la unidad de albañilería de concreto, en el cual se establecieron proporciones optimas de los agregados en la mezcla de concreto para fabricar una unidad de albañilería clase IV. Según el resultado se manifiestan que las propiedades mecánicas de los ladrillos fabricados de concreto vibrado al adicionar plástico PET reciclado no mejoran, ya que hubo una disminución máxima de la resistencia a compresión del ladrillo de 51.5 kg/cm2 o 31.8%, respecto a la mezcla tradicional; sin embargo, las propiedades físicas de los tipos de ladrillo de concreto adicionado con plástico PET reciclado cumplen con los requerimientos suscritos en la norma E.070:2006. Utilizamos esta investigación de referencia para tener conocimiento de cómo se puede disminuir la conductividad térmica en muros exteriores en viviendas. • En el 2017 en la Universidad Andina del Cusco, se realizó la investigación Evaluación de la conductividad térmica, propiedades físico – mecánicas del ladrillo King Kong 18 huecos adicionado con puzolana de la cantera Raqchi en diferentes porcentajes, con respecto a un ladrillo tradicional. Se realiza con éxito el análisis del comportamiento de la puzolana al integrarse en la mezcla del ladrillo King Kong 18 huecos. Este proceso verifica que las propiedades físico-mecánicas del ladrillo objeto de estudio experimentan cambios significativos. Los resultados obtenidos de la investigación con adición de puzolana de ladrillo dentro de su dosificación y concluyeron que la conductividad térmica se reduce, por lo cual se obtiene un material térmicamente aislante, igualmente el porcentaje de succión y absorción aumentan, lamentablemente disminuyen los valores de sus propiedades mecánicas, las cuales son la resistencia a la compresión y la resistencia a la tracción, pero 8 aun si el ladrillo se mantiene dentro de los estándares de tipo IV según la norma E.070:2006. Utilizamos esta investigación de referencia para tener conocimiento de cómo se puede disminuir la conductividad térmica de ladrillos y observar la variación de propiedades físico – mecánicas del ladrillo sometido a investigación. • En el 2019 en la Universidad Cesar Vallejo, ser realizo la investigación “Estudio de las propiedades térmicas y acústicas en ladrillos con plásticos”. Tuvo como objetivo principal evaluar las propiedades termo-acústicas en ladrillos adicionados con plásticos PET, de esa forma demostrar si cumple los parámetros requeridos y la normativa para su uso en la construcción. Al culminar la investigación experimental llegaron a la conclusión que se comprueba que la unidad de albañilería adicionado con plásticos PET con un valor de conductividad térmica de 0.52W es adecuado para fines constructivos. Dentro de la propiedad acústica se obtuvo que con las frecuencias de 125 y 250 Hz la intensidad del ruido es bastante baja. Por otro lado, con frecuencias de 500 hasta 2000 Hz se obtuvo que la intensidad del ruido es muy considerable; por lo tanto, en los dos casos se verifico que los ladrillos sometidos a la alta frecuencia amortiguan el sonido considerablemente. Utilizamos esta investigación de referencia para tener conocimiento de las propiedades térmicas y acústicas en ladrillos con plásticos, y si cumple los parámetros requeridos y la normativa para su uso en la construcción. • En el año 2020 en Universidad Peruana Unión, se realizó la investigación “Determinación de la conductividad térmica de ladrillos utilizando vidrio reciclado para zonas alto andinas”. El objetivo principal fue lograr una dosificación óptima para la elaboración de unidades de albañilería con adición de vidrio en diferentes porcentajes (15%, 20% y 30%). Al culminar la investigación realizando los ensayos correspondientes en el laboratorio llegaron a la conclusión que el ladrillo obtuvo mejoras en sus propiedades, fabricando un ladrillo tipo V según la norma E.070:2006. Con la adición de 30% de vidrio; sin embargo, aumento su valor de conductividad térmica en relación al ladrillo tradicional. Utilizamos esta investigación de referencia para tener conocimiento la determinación de la conductividad térmica de ladrillos utilizando vidrio reciclado para zonas alto andinas. 9 2.2 Bases Teóricas 2.2.1 Unidades de albañilería A los que se refiere esta Norma son los ladrillos y bloques, siendo los materiales primarios utilizados en su construcción la arcilla, el sílice-cal o concreto, como materia prima. Las unidades pueden ser sólidas, cilíndricas o tubulares y pueden producirse de manera artística o comercial (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). Las unidades de albañilería se conocen como ladrillos o bloques. se distinguen por sus dimensiones -sobre todo su longitud- y peso, que permiten manipularlas con una sola mano durante el proceso de asentado. El tradicional ladrillo es una pieza pequeña con un diámetro de 10 a 12 cm y un peso de no más de cuatro kilogramos, con un diámetro de 10 a 12 cm y un peso no mayor a cuatro kilogramos (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.1.1 Características generales Se denomina ladrillo a la unidad de albañilería cuyo tamaño y peso permiten la manipulación con una sola mano. Se denomina bloque a la unidad de albañilería una unidad que requiere dos manos para manipular debido a su tamaño y peso (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). El componente fundamental necesario para construir una albañilería se denomina unidad. Las principales materias primas utilizadas para la construcción son la arcilla, el concreto de cemento Portland y una mezcla de sílice y cal. Se forma a través del moldeo, cuando se combina con varias técnicas de compactación, o por extrusión (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.1.2 Tipos de unidades de albañilería 2.2.1.2.1 Unidad de albañilería solida o maciza Unidad de Albañilería cuya sección transversal en cualquier plano paralelo a la superficie del asiento tenga una superficie igual o superior al 70 % del área bruta en el mismo plano (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). Unidad de alabastro cuya superficie neta sobre el asiento sea superior o igual al 70 % de la superficie total (Gallegos & Casabonne, 2005). 10 Figura 2Tipos de albañilería Fuente: (Gallegos & Casabonne, 2005) Las perforaciones o alvéolos en estas unidades, que deben ser perpendiculares al respaldo del asiento, no se extienden más allá del 30% del área de la sección cruda (Gallegos & Casabonne, 2005). Cuando se emplean estas unidades, todas las propiedades se consideran desde la sección completa; el área, el mecanismo resistivo y el momento de inercia se determinan en base al tamaño y la longitud de la unidad, sin tomar en consideración los alvéolos (Gallegos & Casabonne, 2005). 11 Figura 3Tipos de unidades de albañilería por material. Fuente: (Gallegos & Casabonne, 2005) 2.2.1.2.2 Unidad de albañilería hueca Una unidad de albañilería cuya área transversal equivalente, para cualquier plano paralelo a la superficie de apoyo, sea menor al 70% del área total del plano (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). En las unidades huecas, la superficie de los alvéolos representa más del 30% del área total, y dichos alvéolos son lo suficientemente grandes como para permitir el llenado con concreto líquido. Para calcular el módulo de resistencia y el momento de inercia de la sección transversal, es esencial tener información sobre la forma y la posición específica de los alvéolos (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.1.2.3 Unidad de albañilería alveolar Una unidad de albañilería, ya sea sólida o hueca, que incorpora alvéolos o celdas de dimensiones adecuadas para albergar el refuerzo longitudinal. Estos nodos se emplean en la edificación de muros armados (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). 12 En unidades perforadas, similar a las unidades huecas, más del 30% del área total está ocupada por los alvéolos. No obstante, se distinguen de estas en que las dimensiones de los alvéolos son pequeñas, generalmente menos de 4x5 cm, lo que impide el llenado con hormigón líquido (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.1.2.4 Unidad de albañilería tubular (o pandereta) Las dimensiones y la proporción del área de los alvéolos con respecto al área total de la superficie lateral del equipo en la producción industrial varían considerablemente. A pesar de ello, las propiedades y características de resistencia de estos se determinan y consideran como si la unidad fuera un cuerpo sólido (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.1.2.5 Unidad de albañilería apilable Se trata de una unidad de albañilería alveolar que se coloca sin la necesidad de mortero, según lo estipulado en la Norma Técnica E.070 de albañilería del año 2006. Las unidades de albañilería apilables son aquellas que pueden ser dispuestas una sobre otra sin requerir la aplicación de mortero (Gallegos & Casabonne, 2005). Las unidades de albañilería tendrán las características indicadas (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). Tabla 1 Clase de unidad de albañilería para fines estructurales. Fuente: (Norma Técnica E.070 albañilería, 2006). 2.2.2 Propiedades del ladrillo Las propiedades clave de las unidades de albañilería deben ser comprendidas en relación con el producto final, que es la albañilería. En este contexto, las propiedades fundamentales asociadas con la resistencia estructural son (Gallegos & Casabonne, 2005). a. Resistencia a la compresión. 13 b. Variabilidad dimensional c. Alabeo Asimismo, las principales propiedades relacionadas con la durabilidad son: a. Resistencia a la compresión b. Absorción c. Absorción máxima d. Coeficiente de saturación 2.2.2.1 Resistencia a la compresión La resistencia a la compresión es la propiedad principal de las unidades de albañilería. Un alto valor de resistencia a la compresión indica una buena calidad para diversos propósitos de construcción y presentación. Por otro lado, valores bajos sugieren que un conjunto de unidades dará lugar a una albañilería inestable y poco duradera. Desafortunadamente, medir completamente esta propiedad es difícil. La amplia variedad de formas y tamaños de las unidades, especialmente su altura, impide correlacionar completamente los resultados de las pruebas de compresión con la resistencia real de la masa del componente. Esto se debe a la influencia de la forma y la esbeltez en el valor medido, y a la restricción causada por los cabezales de la máquina de compresión, que modifica el estado de esfuerzos en la unidad (Gallegos & Casabonne, 2005). La resistencia a la compresión, actualmente medida mediante pruebas estándar de compresión, depende no solo de la resistencia interna de la masa, sino también de la altura del núcleo y su forma. Por lo tanto, los valores obtenidos sirven como indicadores generales del comportamiento estructural de distintos elementos cuando se utilizan unidades de albañilería rellenadas con mortero o concreto líquido. Además, la evaluación de su resistencia se realizará considerando los valores del coeficiente de absorción y saturación máxima en los resultados de las pruebas de compresión (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.2.2 Succión La fuerza de succión es una medida de la capacidad de absorción de agua de la unidad de albañilería y constituye una característica fundamental para calcular la proporción de mortero-unidad en la superficie de contacto. Esto, a su vez, es determinante para evaluar la resistencia a la tracción de la albañilería (Gallegos & Casabonne, 2005). La fuerza de atracción, frecuentemente considerada como un factor que influye en la capacidad adhesiva de una unidad, posee únicamente un valor indicativo cuando se trata de unidades de arcilla. El factor determinante en este caso es la estructura de poros capilares de la unidad (Gallegos 14 & Casabonne, 2005). Se ha evidenciado que, en el caso de unidades con una succión excesiva durante el fraguado, no es posible lograr uniones adecuadas con el mortero utilizando métodos de construcción convencionales. Con una succión demasiado alta, la solución de agua absorbida por la unidad se deshidrata rápidamente, lo que provoca deformación y endurecimiento. Esto impide un contacto completo y cercano con la superficie de la siguiente unidad. Como resultado, se obtiene una adherencia deficiente e incompleta, lo que resulta en juntas débiles y permeables al agua (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.2.3 Absorción Medida de la permeabilidad de la unidad de albañilería (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.2.4 Variabilidad dimensional La variación dimensional influye en la altura de las filas, resultando en considerables fluctuaciones en la necesidad de incrementar el espesor de la junta más allá de lo estrictamente necesario para lograr una adherencia adecuada, por ejemplo, de 9 a 12 mm. Este aumento excesivo en el espesor de la junta puede resultar en una albañilería menos duradera cuando está sometida a compresión (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.2.5 Alabeo El efecto es semejante al de la variación de dimensiones (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.3 Ensayos 2.2.3.1 Ensayo a la compresión de la unidad de albañilería Usualmente, las pruebas de compresión se llevan a cabo en testigos obtenidos de las medias de las unidades secas, aunque algunos estándares permiten o incluso requieren ensayos de la unidad completa o de dos medias unidades separadas por una junta de mortero. La carga de compresión se aplica de manera perpendicular a la superficie de asiento, y la prueba continúa hasta que se produce la ruptura (Gallegos & Casabonne, 2005). La resistencia a la compresión (fb) se determina dividiendo la carga de tracción (Pu) por el área total (A) del miembro cuando es sólido o tubular y el área neta (A) cuando es hueco o perforado; Sin embargo, la norma peruana siempre considera el área total como divisor para evitar errores y permitir la comparación directa de valores de resistencia. Así se obtiene el valor correspondiente (Gallegos & Casabonne, 2005). 15 f′b = 𝑃𝑢 / 𝐴 Dónde: • f’b = Resistencia a la compresión, (Kg/cm2 ) • Pu = Fuerza de compresión, (Kg) • A = Área donde se aplica la fuerza de compresión (cm2 ). Comúnmente, las pruebas constan de dos o tres ensayos. Estos ensayos se evalúan estadísticamente para determinar un valor característico, que generalmente se asocia con aceptar el 10% del error de la prueba (Gallegos & Casabonne, 2005). 2.2.3.2 Ensayo de succión de la unidad de albañilería En las pruebas de succión, se emplean muestras que han sido secadas en horno para investigaciones, mientras que, para pruebas de succión en un proceso constructivo, se utilizan muestras en su estado natural, es decir, sin ser sometidas a un proceso de secado en horno (Gallegos & Casabonne, 2005). La disposición del ensayo se muestra en la figura. El espécimen, después de pesado (Ps ), se coloca sobre los soportes durante un minuto; luego se retira, se seca la superficie con un paño y se pesa (P m). La succión se obtiene de (Gallegos & Casabonne, 2005). 𝑆𝑢𝑐 = (𝑃𝑚 − 𝑃𝑠) x 200 / 𝐴 Dónde: • Pm = Peso mojado y secado con paño del ladrillo, (gramos) • Ps = Peso seco del ladrillo, (gramos) • A = Área de contacto de la unidad con el agua, (cm2 ). • Suc = Succión del ladrillo, en gramos/200cm2/minutos 2.2.3.3 Ensayo de absorción de la unidad de albañilería. El ensayo de absorbancia evalúa la capacidad de absorción de un producto sumergido en agua fría durante 24 horas. En el proceso de ensayo, las unidades se secan, se pesan y se tratan según las indicaciones previas. Posteriormente, se vuelven a pesar. La diferencia de peso entre la masa húmeda y la masa seca, expresada como porcentaje de la masa seca, se denomina absorbancia y absorbancia máxima. El factor de saturación es simplemente la relación entre estos dos porcentajes (Gallegos & Casabonne, 2005). 16 𝐴𝑏𝑠 = (𝑊𝑠𝑎𝑡.−𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜)x100 / 𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜 % Dónde: Abs = Porcentaje de Absorción (%) Wseco = Peso seco del ladrillo (gramos) Wsat = Peso saturado en agua del ladrillo (gramos) 2.2.3.4 Ensayo de variación dimensional del ladrillo Para determinar el espesor de las juntas de albañilería, se debe llevar a cabo una prueba de Variación Dimensional. Es importante destacar que por cada aumento de 3 mm en el espesor de las juntas horizontales (más allá del mínimo requerido de 10 mm), la resistencia a la compresión de la albañilería disminuye en un 15%. Además, la resistencia al corte también disminuye (San Bartolome, 1994). 𝐷𝐸 − 𝑀𝑃 𝑉 = 𝑥100 𝐷𝐸 Dónde: V = Variación de dimensión en porcentaje (%) DE = Dimensión especificada en milímetros (mm) MP = Medida promedio en cada dimensión en milímetros (mm) 2.2.3.5 Ensayo de alabeo de la unidad de albañilería Se miden con una regla y una cuña graduada la concavidad y convexidad (Gallegos & Casabonne, 2005). Los grandes alabeos, ya sean cóncavos o convexos, en los ladrillos resultan en un mayor espesor de la junta. De manera similar, estos alabeos pueden disminuir la adherencia de la solución al generar espacios vacíos en las áreas más alabeadas. Además, existe la posibilidad de que conduzcan a la rotura por tracción debido a la flexión de la masa (San Bartolome, 1994). 17 Figura 4 Medición de alabeo (concavidad y convexidad) en la unidad de albañilería. Fuente: (San Bartolome, 1994) 2.2.4 Arcilla Se argumenta que las arcillas son minerales naturales que se originaron hace varios millones de años como resultado de la acción de procesos de meteorización físico-químicos sobre la roca madre original. Esta formación les confiere características distintivas de composición y estructura relacionadas con la evolución histórica de la Tierra (Diaz & Torrecillas, 2022). Se destaca que el término "arcilla" posee un significado bastante ambiguo, cuya comprensión implica considerar diversos aspectos, tales como la petrología, la mineralogía, el tamaño de grano, así como las propiedades físicas e industriales asociadas (Diaz & Cornejo, 2006). a). -Petrológica: La arcilla es una roca pelítica blanda que adquiere plasticidad al entrar en contacto con el agua, mostrándose frágil en estado seco y destacando por su notable capacidad de absorción. b). - Mineralógica: La arcilla es un aluminosilicatos hidratado (mineral secundario) 18 formado por la meteorización química del feldespato. También hay arcillas de origen hidrotermal, formadas por la transformación de rocas principalmente ígneas, acidas e intrusivas, a menudo involucrando filones. c). - Granulométricamente: Las arcillas constituyen las partículas naturales más finas, con un tamaño inferior a 2 micras o 1/256 mm. Comúnmente, en la naturaleza, las arcillas se encuentran mezcladas con otros materiales como limos, arenas (con alto contenido de cuarzo), humedad y material orgánico. Este conjunto de materiales se denomina material arcilloso (Diaz & Cornejo, 2006). Tabla 2 Clasificación granulométrica geológica. Fuente: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) 2.2.4.1 Clasificación industrial de las arcillas 2.2.4.1.1 Arcillas expansivas (esmectitas) La arcilla expandida o esmectita, también conocida comercialmente como "bentonita", fue inicialmente descrita por Knight y lleva su nombre por la zona de Fort Benton en los estratos del Cretácico en Wyoming, EE. UU. Este tipo de arcilla posee la capacidad de expandirse múltiples veces y experimentar un aumento significativo en el volumen al entrar en contacto con el agua. Además, tiene la capacidad de formar un gel tixotrópico tras la adición de pequeñas cantidades de agua, lo que resulta en la formación de una masa volumétrica y gelatinosa (Diaz & Cornejo, 2006). Las esmectitas se definen como minerales arcillosos cristalinos de grano muy fino, generalmente originados a través de la descomposición y transformación química de cenizas volcánicas o tobas volcánicas. Su componente principal es el mineral arcilloso montmorillonita, que constituye al menos el 85% del total, y la "beidellita" en menor medida. Otras arcillas, como la illita y la caolinita, también están presentes en muchas bentonitas en proporciones variables, representando entre el 5% y el 10% del total. Además, en menor cantidad que las mencionadas anteriormente, se puede encontrar cristobalita (Diaz & Cornejo, 2006). 19 Las arcillas son los fragmentos naturales más pequeños, con un tamaño inferior a 2 micras o 1/256. Estas arcillas son filosilicatos expandidos de tres capas que tienen la capacidad de contener cationes inorgánicos, orgánicos y líquidos entre las capas. El mineral más común dentro de este grupo es la montmorillonita (Diaz & Cornejo, 2006). Algunas esmectitas contienen zeolita, mica, feldespato, cuarzo, piroxeno, circón, atapulgita, sepiolita, calcita, etc generalmente pertenecientes a materiales ígneos y detritos (Diaz & Cornejo, 2006). 2.2.4.1.2 Arcillas refractarias Es cierto que las arcillas refractarias son resistentes al calor. El punto de fusión de cada arcilla refractaria determina su aplicación específica en la industria refractaria. Los materiales cerámicos, incluyendo las arcillas refractarias, no tienen un punto de fusión específico, ya que tienden a fundirse dentro de un rango de temperaturas. Este comportamiento es parte de las propiedades que los hacen útiles en entornos de alta temperatura, como los utilizados en la industria refractaria (Diaz & Ramirez, 2009). La resistencia al fuego de la arcilla aumenta con el contenido de Al2O3 (alúmina). Una arcilla con un alto contenido de alúmina, específicamente en el rango de 38-42%, y un bajo contenido de Fe2O3 (óxido de hierro), típicamente inferior al 2-3%, tiende a mostrar una alta resistencia al fuego. Este tipo de composición minimiza las pérdidas durante la calcinación, lo que hace que la arcilla sea un material favorable en aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas (Diaz & Ramirez, 2009). Se denomina arcillas refractarias a aquellas que tienen la capacidad de resistir temperaturas de hasta 1,500°C. Dentro de este grupo, se consideran arcillas altamente resistentes al fuego aquellas que tienen un punto de reblandecimiento superior a 1,790°C, y a menudo se les clasifica como arcillas ultra refractarias. Estas últimas son especialmente adecuadas para aplicaciones que implican exposición a temperaturas extremadamente altas, como en la industria metalúrgica o en la fabricación de productos cerámicos de alta resistencia térmica (Diaz & Ramirez, 2009). 2.2.4.1.3 Arcillas caoliníticas Técnicamente, el término "caolín" se utiliza para referirse a productos naturales de grano muy fino que consisten principalmente en minerales de tipo caolín, como caolinita, hayosita, dickita y nacrita. Estos minerales pueden estar asociados con otros como cuarzo, mica, esmectitas y feldespato. Dentro de esta categoría se encuentran las "arcillas caolinitas 20 plásticas", que son maleables y dispersables en agua, generalmente de color gris o negro, pero que al quemarse adquieren un tono blanco. Estos materiales son especialmente interesantes para la fabricación de cerámica blanca de alta calidad. El término se atribuye a las arcillas que presentan una estructura mineralógica de dos capas (filosilicatos dioctaédricos), siendo la caolinita y sus formas polimórficas, como dikita y nacrita, los minerales predominantes (Diaz & Cornejo, 2006). 2.2.4.1.4 Arcillas comunes Las arcillas convencionales, como la arcilla cerámica, la utilizada para ladrillos o en construcción, son materiales arcillosos comúnmente conocidos como arcilla común. Estas están compuestas por combinaciones de diversos minerales arcillosos, principalmente ilita y esmectita, junto con otros minerales (Diaz & Ramirez, 2009). Debido a su elevado contenido de fundentes, como álcalis, compuestos de hierro y cal, la arcilla común inicia el proceso de fusión o sinterización a temperaturas que oscilan entre 950°C y 1200°C (Diaz & Ramirez, 2009). 2.2.4.1.5 Arcillas especiales La paligorskita (atapulgita) y la sepiolita (espuma de mar) son consideradas minerales arcillosos poco comunes, aunque su conocimiento se remonta a la antigüedad. También conocidas como "hormitas", estas arcillas comparten similitudes significativas con las esmectitas. Las hormitas son minerales de arcilla en forma de aguja que conforman una red estereolítica con cavidades canalizadas. Cuando la sepiolita se presenta en forma de una masa sólida y resistente, se le denomina espuma de mar (Diaz & Cornejo, 2006). 2.2.4.2 Mineralogía de las arcillas Desde una perspectiva petrográfica, la arcilla está compuesta por diversos minerales en proporciones variadas. Por ende, el término "arcilla" se utiliza para describir un material terroso de grano fino que adquiere maleabilidad al mezclarse con agua. Los análisis de difracción de rayos X han revelado que la arcilla está compuesta principalmente por un grupo de sustancias cristalinas conocidas como minerales arcillosos (aluminosilicatos hidratados). Aunque puede consistir en un solo mineral de arcilla, con frecuencia contiene varios minerales mezclados, como feldespato, cuarzo, carbonato y mica (Diaz & Cornejo, 2006). La arcilla es un silicato que pertenece al grupo de los filosilicatos. Este grupo distintivo se caracteriza por la forma laminar o escamosa de sus minerales y una dirección de exfoliación predominante. Los minerales de silicato en capas tienden a ser blandos, 21 poseen una gravedad específica relativamente baja y las láminas pueden ser flexibles (Diaz & Cornejo, 2006). 2.2.5 Proceso de fabricación del ladrillo Según la Guía de Buenas Prácticas Ladrilleras Artesanales (aprobada por Resolución Ministerial N°102-2010-PRODUCE del 19.04.210), el proceso de fabricación se compone de las siguientes etapas: Figura 5 Diagrama de flujo general para la actividad ladrillera. Fuente: Guía de la Buenas Prácticas Ladrilleras Artesanales 2.2.5.1 Extracción de arcilla y tierras La extracción de suelos arcillosos y arenosos puede llevarse a cabo tanto en lugares distantes de la zona de producción como en la misma área de producción. El proceso de minería empleado por los fabricantes de ladrillos abarca tanto métodos manuales, que pueden incluir quejas o no, como métodos más mecanizados. En la industria ladrillera de mediana y gran escala (produciendo entre 500 y miles de unidades por mes), se extraen los materiales de canteras mediante operaciones mineras que hacen uso de maquinaria pesada de movimiento de tierras. El material se carga en camiones a medida que se extrae y se transporta al lugar donde se realizó la cocción en los hornos (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.2 Mezcla a) Mezclado a Mano. - 22 La mezcla manual se realiza al final del día, después de completar las labores de labranza. Utilizando una pala o una lampa en el hoyo de mezcla, se prepara una premezcla de arcilla húmeda y arena. Se amasa con las manos y los pies hasta que desaparecen los grumos más grandes de arcilla. Algunos maestros artesanos incorporan otros agregados como aserrín, cascarilla de arroz o cascarilla de café, e incluso ceniza. La masa resultante se deja reposar durante toda la noche para que los grumos más pequeños se dispersen, la mezcla se vuelva homogénea y alcance la consistencia necesaria para el moldeado o la formación (Ministerio de la Produccion, 2010). Se lleva a cabo la eliminación manual de arcillas e impurezas del suelo, como raíces de plantas, residuos de arbustos y piedras. La arena se tamiza repetidamente para eliminar impurezas o lograr partículas más uniformes. Las materias primas no se someten a tamizado ni molienda para controlar el tamaño de las partículas. La receta y las propiedades finales de la mezcla se determinan según su consistencia, basándose en la experiencia, necesidades o la disponibilidad de materiales de cada maestro artesano (Ministerio de la Produccion, 2010). b) Mezclado mecánico - Industrializado. - La preparación de esta mezcla se realiza mediante una batidora o mezcladora alimentada por algún tipo de energía, ya sea eléctrica, mecánica o tracción animal (utilizando vacas, caballos o mulas). Esto elimina la necesidad de amasado manual, reduce el tiempo de amasado y aumenta la eficiencia del proceso (Ministerio de la Produccion, 2010). El procedimiento no demanda un período de recuperación. La mezcla húmeda de arcilla y arena, posiblemente con otros agregados, se vierte en la entrada de la mezcladora o en una tolva, donde se mezcla hasta alcanzar la consistencia deseada. Se puede repetir el proceso de mezcla cuantas veces sea necesario, incorporando arcilla, arena o agua según sea necesario (Ministerio de la Produccion, 2010). La composición de la mezcla varía en diferentes regiones del país y está principalmente influenciada por la calidad de la arcilla, así como por su disponibilidad, que se relaciona con la distancia entre la cantera y el centro de producción. Por ejemplo, en Arequipa, el contenido de arcilla en la mezcla puede alcanzar hasta el 30%, mientras que en Cusco puede llegar hasta el 70% (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.3 Moldeo o labranza El material compuesto se moldea para adquirir la forma de ladrillo deseada, ya sea macizo o sólido (como el King Kong) y hueco (utilizado en pasteleros, techos, etc.). Este proceso puede llevarse a cabo de forma manual o con el uso de una extrusora mecánica 23 (Ministerio de la Produccion, 2010). a) Moldeo manual – Industrializado. - En este proceso, se emplean moldes fabricados en metal o madera. Estos moldes no siguen tamaños estándar, sino que varían según el modelo y la región. Comúnmente, se utiliza arena muy fina, conocida como cenicero, como agente separador para facilitar la extracción de la mezcla del molde (Ministerio de la Produccion, 2010). Bajo condiciones climáticas normales, es decir, sin lluvia, el labrador logró la siguiente producción semanal durante un turno de 8 horas de lunes a sábado para cada tipo de ladrillo (Ministerio de la Produccion, 2010). • Ladrillos King Kong por semana 2400 – 2500 ladrillos /hombre. • Ladrillos Pandereta por semana 1200 – 1400 ladrillos / hombre. b) Moldeo mecánico – Industrializado. - El moldeado mecánico permite aumentar la densidad del ladrillo y, por lo tanto, mejorar su durabilidad y resistencia. Este proceso abarca desde máquinas de moldeo por inyección manual, capaces de producir 60 ladrillos por hora mediante moldes individuales, hasta extrusoras industriales que pueden generar más de mil ladrillos por hora. Existen también pequeñas extrusores manuales en un punto intermedio, capaces de producir de 120 a 400 ladrillos por hora. Estas máquinas pueden adaptarse para fabricar ladrillos tipo pandereta y para techos con un simple cambio de molde (Ministerio de la Produccion, 2010). Una extrusora es un tipo de máquina con motor eléctrico, diésel o gasolina, que consta de cuatro partes principales (Ministerio de la Produccion, 2010). • Manivela y mecanismo de empuje • Tanque para llenado de la mezcla • Molde extrusor que es intercambiable según el tipo de ladrillo a fabricar • Mesa de corte de ladrillos. 24 Figura 6 Proceso de elaboración y moldeo del ladrillo. Fuente: Guía de la Buenas Prácticas Ladrilleras Artesanales. El moldeado mecánico permite aumentar la densidad del ladrillo y, por lo tanto, mejorar su durabilidad y resistencia. Este proceso abarca desde máquinas de moldeo por inyección manual, capaces de producir 60 ladrillos por hora mediante moldes individuales, hasta extrusoras industriales que pueden generar más de mil ladrillos por hora. Existen también pequeñas extrusores manuales en un punto intermedio, capaces de producir de 120 a 400 ladrillos por hora. Estas máquinas pueden adaptarse para fabricar ladrillos tipo pandereta y para techos con un simple cambio de molde (Ministerio de la Produccion, 2010). Una extrusora es un tipo de máquina con motor eléctrico, diésel o gasolina, que consta de cuatro partes principales (Ministerio de la Produccion, 2010). • Manivela y mecanismo de empuje 25 • Tanque para llenado de la mezcla • Molde extrusor que es intercambiable según el tipo de ladrillo 2.2.5.4 Secado – Industrializado. - Los ladrillos se secan de forma natural gracias a la exposición al sol y al viento. En caso de lluvia y cuando no están a la sombra, se cubren con mantas de plástico para protegerlos. Sin embargo, esta medida no siempre garantiza su preservación, por lo que se recomienda construir un cobertizo seco con techo (Ministerio de la Produccion, 2010). El proceso de secado se prolonga hasta que el ladrillo crudo ha perdido alrededor del 13% de su humedad, momento en el cual está listo para ser introducido en el horno. La duración del secado varía según las condiciones climáticas y generalmente oscila entre cinco y siete días en promedio. A partir del tercer o cuarto día, se rota el ladrillo para exponer diferentes caras y lograr un secado uniforme. Durante esta fase, se raspa cada vez que se rota para eliminar cualquier tierra o polvo que pueda haberse adherido. En la fase final del secado, los ladrillos se disponen de canto, uno sobre otro, formando pequeñas torres que alcanzan aproximadamente de 1 a 1,20 metros de altura para ser dirigidos a una maquina industrial de secado optimo si así lo requiera (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.5 Carga del horno El proceso comienza con la construcción de un "malecón" o dispositivo de encendido. Se disponen ladrillos secos de manera que, siguiendo la forma de la ventana de ventilación, configuran un arco a lo largo del canal de encendido a lo largo de todo el horno. Cuando se utiliza carbón, la base de este malecón se ensambla como una rejilla formada por ladrillos macizos y tallados a mano. Sobre esta rejilla se apilan las briquetas en tres o más capas, según la forma y el tamaño de la bodega. Bajo esta rejilla se encuentra un canal en el malecón, donde se acumula la leña para el encendido (Ministerio de la Produccion, 2010). En la parte superior de las paredes de la bóveda, se introduce el adobe en el horno. Justo encima de la bodega, los ladrillos se apilan uno al lado del otro en una secuencia adecuada a lo largo de casi toda la longitud y el ancho de la bóveda, en la sección del horno, para lograr un frente de fuego horizontal (Ministerio de la Produccion, 2010). Las briquetas utilizadas suelen tener forma cilíndrica, con un diámetro de 10 cm y una altura de 14,0 cm, y cuentan con un orificio en el centro para facilitar el encendido (Ministerio de la Produccion, 2010). Los ladrillos se disponen sobre el arco, organizados como un pilar, en capas horizontales consecutivas que se superponen a la anterior, ubicada en un ángulo de 90 grados 26 en su lado más largo, hasta completar toda la altura del horno. En las bóvedas, se sigue un trazado similar, pero con una forma de bóveda (Ministerio de la Produccion, 2010). Otra técnica de ensamblaje consiste en seguir la secuencia 1 ½, donde se colocan los ladrillos verticalmente, seguidos por una capa horizontal, luego nuevamente una capa vertical, y así sucesivamente. Se deja un espacio de 3 a 5 mm entre cada ladrillo para permitir la salida de aire y gases calientes durante el proceso de combustión, así como para facilitar la transmisión de fuego y calor (Ministerio de la Produccion, 2010). La carga y descarga del horno se realiza en turnos que pueden extenderse durante uno o varios días, dependiendo del tamaño y la capacidad del horno. En un horno de 10,000 lotes, por ejemplo, un promedio de cinco personas dedica alrededor de 10 horas para la carga: cuatro de ellas para manipular y disponer los ladrillos (bolear) y una persona más encargada del ensamblaje (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.6 Cocción – Industrializado La cocción se divide claramente en dos fases distintas: el encendido y el autoencendido, que es la quema propiamente dicha (Ministerio de la Produccion, 2010). La cocción se realiza en hornos de ladrillos, y es un proceso completamente manual o artesanal que el Maestro Hornero ajusta según los resultados obtenidos. Los conductos de cocción se colocan a nivel del suelo, atravesando directamente el horno, con sus aberturas o bocas en los lados más largos. Las dimensiones y características de la boca dependen del tipo de combustible que se va a utilizar (Ministerio de la Produccion, 2010). Durante el proceso de encendido, el objetivo es iniciar el fuego en las briquetas ubicadas en la parte superior del malecón de encendido para generar suficiente calor y encender los carbones Cisco dispuestos en capas horizontales sucesivas. En los hornos tradicionales de Arequipa, el encendido puede durar de 8 a 24 horas, y en algunas ocasiones hasta 48 horas. Para iniciar el fuego, se utilizan materiales como llantas, plastilina, paja, virutas de madera, leña de eucalipto o algarrobo. Es importante destacar que algunos grupos de ladrilleros, como la Asociación Primero de Mayo en Socabaya, Arequipa, han optado por dejar de usar llantas o plástico, utilizando exclusivamente leña y, en ocasiones, remojando ligeramente los trozos iniciales en kerosene (Ministerio de la Produccion, 2010). Durante la etapa de quema o combustión, el objetivo es elevar uniformemente la llama a través de capas horizontales sucesivas de ladrillos, encendiendo las capas correspondientes de carbón hasta agotarlas en las capas superiores, para luego completar la cocción de toda la carga del horno. Este proceso asegura una distribución adecuada del calor 27 para lograr la cocción uniforme de los ladrillos (Ministerio de la Produccion, 2010). Durante el inicio de la cocción, las briquetas en la segunda capa de la columna del malecón se encienden completamente, lo que provoca la ignición de los carbones Cisco. En este punto, se inicia el sellado del horno, comenzando por los orificios y las ventilaciones. Se reducen las dimensiones de las ventilaciones y se cierran todas las grietas en la última fila de ladrillos. En la parte superior del horno, se dejan pequeños agujeros en las esquinas superiores para monitorear el progreso, mientras se mantiene el calor hasta la parte superior del horno. Este sellado contribuye a un ambiente controlado para la cocción de los ladrillos (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.7 Descarga del horno Después de que el fuego ha alcanzado su punto máximo y todas las brasas se han consumido, las rejillas de ventilación del horno se abren gradualmente para permitir el enfriamiento, un proceso que puede llevar de cuatro a seis días. Este enfriamiento se realiza de abajo hacia arriba, aprovechando las corrientes de aire que contribuyen al proceso de combustión (Ministerio de la Produccion, 2010). Antes de proceder con la descarga, se espera que el horno se enfríe. En momentos de alta demanda, los ladrillos a veces se descargan aún calientes, reduciendo el tiempo habitual de enfriamiento, y el proceso de descarga puede completarse en un día menos que el tiempo de carga (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.5.8 Clasificación y despacho aduanero Los ladrillos se descargan y apilan alrededor del horno, clasificados según los resultados de la cocción: (Ministerio de la Produccion, 2010). • Bien cocidos (color rojizo intensa, sonido metálico, duro al romper, liso y tenso al romper, las aristas deben ser duras, la superficie lisa y pareja). • Medianamente cocidos o "Bayos" (rojo inferior). • Crudo o poco cocinado. Los ladrillos insuficientemente cocidos debían someterse a un segundo proceso de cocción, mientras que los compradores adquirían estos ladrillos a un precio inferior, pagando evidentemente menos por aquellos que estaban menos cocidos (Ministerio de la Produccion, 2010). 2.2.6 Conductividad térmica ASTM C177-13 Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus. 28 2.2.6.1 Definición de la conductividad térmica La conductividad térmica es una propiedad física de un material que mide su capacidad para conducir el calor. En otras palabras, la conductividad térmica es también la capacidad que tiene una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas vecinas o a sustancias con las que no están en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades, la conductividad térmica se mide en W/(K m) (equivalente a J/(s K m)) (Collieu & Powney, 1977). El coeficiente de conductividad térmica es una propiedad específica de cada material y representa la medida de su capacidad para conducir el calor. Se simboliza con la letra griega λ (Collieu & Powney, 1977). 2.2.6.2 Coeficiente de la conductividad térmica El coeficiente de conductividad térmica (λ) representa la cantidad de calor que fluye a través de una unidad de área de un material, con expansión infinita, planos paralelos y espesores unitarios, cuando la diferencia de temperatura es igual a una unidad, en condiciones constantes y estacionarias (Collieu & Powney, 1977). El coeficiente de conductividad térmica se determina directamente a partir de la Ley de Fourier de conductividad térmica, la cual establece la relación entre el flujo de calor (Q) a través de un material, su área transversal (A), la diferencia de temperatura (ΔT) entre dos puntos y la distancia entre los dos puntos (d). La fórmula matemática para la ley de Fourier es (Kreith, Manglik, & Bohn, 2012). ∆𝑇 𝑄 = − ⋏ 𝑥 𝐴 𝐿 • Donde: • Q es el flujo de calor, • λ es el coeficiente de conductividad térmica, • A es el área transversal, • ΔT es la diferencia de temperatura, y • d es la distancia entre dos puntos. 29 Tabla 3 División de los materiales en buenos aislantes térmicos, moderados o pobres. Fuente: (Blanco, 2012) 2.2.6.3 Equipo eléctrico para el ensayo de la conductividad térmica de los ladrillos Para determinar la conductividad térmica de los ladrillos, utilizaremos el equipo eléctrico HFM-100 basado en la norma ASTM C177-13, un método de prueba estándar para medir el flujo térmico estable y las propiedades de la transmisión térmica utilizando un método de placa caliente, el dispositivo es utilizado para medir y verificar materiales secos, que deben probarse conductividad térmica. Figura 7 Equipo HFM -100 para el ensayo de conductividad térmica Fuente: Manual HFM-100 2.2.6.3.1 Introducción del equipo eléctrico El medidor de flujo de calor-100 establece un flujo de calor unidimensional en estado estacionario a través de una muestra de prueba entre dos placas paralelas a temperaturas constantes pero diferentes. Las matemáticas para el Heat Flow Meter-100 son simples y directas: mediante la calibración adecuada de los transductores de flujo de calor con estándares y midiendo las temperaturas de las placas y la separación de las placas, se utiliza la ley de conducción de calor de Fourier para calcular la conductividad térmica. y resistencia 30 térmica. 2.2.6.3.2 Especificaciones del HFM-100 • Entorno operativo: 10 – 40 °C para uso en interiores únicamente. Mantener seco y sobre una superficie plana • Alimentación: 90 – 264 VCA (47 – 63 Hz) 6/12 A (use cables de alimentación con la clasificación adecuada para su área con conexión a tierra). • Fusible de alimentación: 1,6 A, 250 V, 5 mm x 20 mm • Límite de temperatura de funcionamiento: -20 – 70 °C • Tamaño máximo de la muestra de prueba: 12” x 12” x 4” (Las muestras deben tener superficies planas y paralelas • Las placas HFM-100 pueden tolerar una muestra con lados de 12” de diferentes alturas, pero estas diferentes alturas deben estar dentro de los 2,5 mm o de lo contrario las superficies de la muestra no serán suficientemente paralelas). 2.2.6.3.3 Operación del software Se realizó con la norma ASTM C177-13 con el propósito de llevar a cabo la medición experimental de la conductividad térmica de los ladrillos King Kong 18 huecos utilizados en la construcción, se emplea un equipo eléctrico específicamente diseñado para realizar el ensayo en estas unidades de albañilería (ASTM, 2013). 2.2.6.3.4 Conexión al HFM-100 Comience encendiendo el HFM-100 e iniciando el software. Una vez que el software se ha iniciado, el software detectará automáticamente el puerto del dispositivo de medición para el HFM-100. Figura 8 Encendido de la HFM-100 Fuente: Manual HFM-100 Se hace clic en el botón "Placas cero" y aparecerá una nueva ventana confirmando 31 que no hay muestras, actualmente en el HFM-100 (ver Figura 4). Si no hay muestra en el HFM-100 y el área de sujeción está despejada, haga clic en "Continuar". La placa superior se moverá completamente hacia abajo y luego regresará a la posición lista. Figura 9 Calibración de la HFM-100 Fuente: Manual HFM-100 Al poner a cero las placas para el módulo High TC, las dos láminas de silicona deben cargarse en su lugar. Presta atención a la colocación de las sábanas. La almohadilla inferior se debe cargar en la placa inferior y la almohadilla superior se debe cargar en contacto con la placa superior. El lado del termopar de las almohadillas de silicona debe cargarse uno frente al otro, consulte la Figura 10. Figura 10 . Dos láminas de silicona cargadas para usar con el módulo High TC. Ahora se pueden poner a cero las placas Fuente: Manual HFM-100 32 Si hay una muestra actualmente colocada, retírela del área de sujeción. Si el HFM- 100 no se apagó correctamente y todavía hay una muestra sujeta en la unidad, puede hacer clic en "Abrir placas". Esto elevará un poco la placa superior para poder extraer la muestra. Si necesita más espacio, puede hacer clic en el botón hasta 3 veces, pero asegúrese de no levantar demasiado la placa. 2.2.6.3.5 Realizar una calibración de conductividad térmica Para realizar una nueva calibración, haga clic en "Ejecutar calibración" (ver imagen a la derecha). Siga estos pasos para configurar su calibración: 1. Seleccione del menú desplegable o ingrese el nombre del material de su muestra de calibración. 2. Ingrese la temperatura de la placa superior e inferior (se recomienda un delta de 20 °C entre la placa superior e inferior para la mayoría de las muestras, 10 °C para el módulo de TC alto) y la conductividad térmica conocida. El valor para ese punto de temperatura media se completará automáticamente 3. Haga clic en el botón "Agregar" para agregar ese punto de temperatura a la lista. Puedes repetir los pasos 2 y 3. para agregar múltiples puntos de temperatura a la lista, consulte la Figura 11. Figura 11 Pasos 1 a 3 para configurar una calibración Fuente: Manual HFM-100 33 4. Inserte su muestra en el HFM-100. Para obtener mejores resultados, su muestra debe tener superficies lisas, planas y paralelas. Las muestras con superficies que se desvían más de 2,5 mm pueden provocar un error al sujetar las placas a la muestra. • Cuando se utiliza el módulo High TC, el material de calibración debe cargarse entre el dos almohadillas de silicona (ver Figura 77) Figura 12 Material cargado entre las dos almohadillas de silicona. Fuente: Manual HFM-100 5. De forma predeterminada, el HFM registrará automáticamente el espesor de la muestra durante la calibración a una presión de sujeción de ~2,5 kPa. Si desea registrar opcionalmente el espesor de la muestra antes de tomar una medición de calibración, haga clic en el botón "sujetar para medir" y las placas Sujeta automáticamente a ~2,5 kPa y devuelve un espesor de muestra sin iniciar una calibración. Si la muestra es comprimible, establezca el espesor manual seleccionando "Altura (mm)" en el menú desplegable e ingrese una altura en mm para cerrar la pila a esa altura. 6. Si el módulo de TC alto está en uso, seleccione la casilla de verificación "Usar termopar externo". 7. Cuando esté listo, haga clic en el botón "Cerrar placas" para sujetar la muestra ***Mantenga las manos alejadas de las placas mientras se mueven*** 8. . Una vez sujeta la muestra, cierre la puerta y haga clic en el botón "Iniciar prueba". (ver Figura 13) 34 Figura 13 Pasos 5 a 8 para configurar una calibración Fuente: Manual HFM-100 9. Al hacer clic en "Iniciar prueba", aparecerá una ventana que le pedirá que guarde su archivo de prueba. Escriba un nombre de archivo y guarde el archivo en la ubicación deseada haciendo clic en "Guardar" para comenzar la calibración Figura 14 Guardar su archivo de calibración en el paso 9. Fuente: Manual HFM-100 35 Ahora que la calibración ha comenzado, se le dirigirá a la pantalla "Datos" donde se muestra el estado de la calibración junto con dos gráficos (consulte la Figura 10). El gráfico de la izquierda es un gráfico en tiempo real de las temperaturas de la placa (o termopares externos para el módulo High TC). El de la derecha es un flujo de calor. gráfico (flujo de calor). Una vez que se hayan completado todos los pasos de calibración, la placa superior se abrirá, lo que permitirá retirar la muestra. Figura 15 Estado de calibración en la pantalla “Datos”. Fuente: Manual HFM-100 2.2.6.3.6 Realizar una prueba de conductividad térmica 1. Ingrese un nombre para su muestra en el campo "Nombre de la muestra" y haga clic en el botón "Cargar calibración". Aparecerá un cuadro de diálogo de archivo pidiéndole que seleccione el archivo de calibración que guardó cuando completó el paso de calibración. Seleccione el archivo de calibración y presione "Abrir" para cargar el archivo. 2. Una vez que se haya cargado el archivo de calibración, los puntos de temperatura válidos se agregarán automáticamente a la lista de prueba. Puede utilizar los botones “+” y “-” para seleccionar el número de ciclos y el número de repeticiones para la prueba. La cantidad de ciclos controlará cuántas veces el HFM-100 recorrerá todas las temperaturas seleccionadas en la lista de pruebas, y la cantidad de repeticiones 36 seleccionadas en la lista de pruebas controlará la cantidad de mediciones a esa temperatura por ciclo. NO podrá agregar puntos de temperatura que no estaban presentes en la calibración. 3. Inserte su muestra en el HFM-100. Para obtener mejores resultados, su muestra debe tener superficies lisas, planas y paralelas. Las muestras con superficies que se desvían más de 2,5 mm pueden provocar un error al sujetar las placas a la muestra. Cuando se utiliza el módulo High TC, la muestra de prueba debe cargarse entre las dos almohadillas de silicona. 4. De forma predeterminada, el HFM registrará automáticamente el espesor de la muestra durante la medición a una presión de sujeción de ~2,5 kPa. Si desea registrar opcionalmente el espesor de la muestra antes de tomar una medición, haga clic en el botón "sujetar para medir" y las placas se ajustarán automáticamente. Sujete a ~2,5 kPa y devuelva un espesor de muestra sin iniciar una medición. Si la muestra es comprimible, establezca el espesor manual seleccionando "Altura (mm)" en el menú desplegable e ingrese una altura en mm para cerrar la pila a esa altura. 5. Cuando esté listo, haga clic en el botón "Cerrar placas" para sujetar la muestra. **Mantenga las manos alejadas de las placas mientras se mueven** 6. Una vez sujeta la muestra, cierre la puerta y haga clic en el botón "Iniciar prueba" 7. Aparecerá una ventana que le pedirá que guarde el archivo de prueba. 8. Cree un nombre de archivo y guarde el archivo en la ubicación deseada presionando "Guardar". La prueba ahora comenzará. 37 Figura 16 Pasos 1 a 6 para ejecutar una prueba. El paso 3 implica insertar su muestra en el HFM-100. Fuente: Manual HFM-100 Figura 17 Guardar los resultados de la prueba para el Paso 7. Fuente: Manual HFM-100 38 Ahora que las pruebas han comenzado, se le dirigirá a la pantalla "Datos" donde se mostrará el estado de las pruebas junto con dos gráficos (consulte la Figura 64). El gráfico de la izquierda es un gráfico en tiempo real de las temperaturas de la placa (o termopares externos para el módulo High TC) y el de la derecha es un gráfico de flujo que representa la tasa de flujo de calor a través de la muestra. Una vez completadas todas las pruebas, la placa superior se abrirá para permitir que se extraiga la muestra. Figura 18 Estado de la prueba en la pantalla “Datos”. Fuente: Manual HFM-100 2.3 Hipótesis 2.3.1 Hipótesis General La conductividad térmica y propiedades físico – mecánicas del ladrillo King Kong 18 huecos varía en función directa a la dosificación de sus componentes con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. 2.3.2 Sub hipótesis A) A mayor porcentaje de arcilla dentro de la dosificación menor conductividad térmica con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. B) A mayor porcentaje arcilla dentro de la dosificación mayor porcentaje de absorción con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. C) A mayor porcentaje de arcilla dentro de la dosificación mayor porcentaje de succión con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. 39 D) A mayor porcentaje de arena dentro de la dosificación mayor resistencia a la compresión con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa. 2.4 Variables 2.4.1 Identificación de variables 2.4.1.1 Variable independiente • Dosificación de los componentes de los ladrillos. 2.4.1.2 Variables dependientes • Propiedades físicas de los ladrillos para diferentes dosificaciones. • Propiedades mecánicas de los ladrillos para diferentes dosificaciones 2.4.2 Operacionalización de Variables. 40 Tabla 4 Operacionalización de variables 41 2.5 Definición de términos a) Ladrillo: Masa compuesta generalmente de arcilla, se presenta en forma de un paralelepípedo rectangular que después de un proceso de cocción, se utilizan para la construcción. b) Arcilla: Tierra compuesta por un conglomerado de silicatos de aluminio hidratados, de color blanco en su estado puro y con coloraciones diversas de acuerdo a la cantidad de impureza que comprende, al ser mezclada con el agua conforma una materia muy plástica que al ser sometida a un proceso de cocción se endurece. c) Dosificación: Consiste en disponer proporciones adecuadas para los materiales de una determinada mezcla, para lograr propiedades optimas en la mezcla o material. d) Conductividad Térmica: Propiedad física de un material que indica la capacidad de conducción del calor a través de él. e) Propiedades mecánicas: Son aquellas propiedades que tiene un material relacionado con sus capacidades de transmitir y resistir fuerzas o deformaciones. 3 Capitulo III: Metodología 3.1 Alcance del estudio Este estudio se clasifica como descriptivo, ya que su objetivo fundamental es detallar las características del fenómeno bajo investigación. En otras palabras, el enfoque descriptivo se centra en medir, evaluar y recopilar datos, así como en dimensionar los componentes del fenómeno analizado. En una investigación de este tipo, se lleva a cabo la medición y recopilación exhaustiva de información relacionada con todos los aspectos del fenómeno, permitiendo así una descripción completa de la materia investigada (Hernández, Fernández, & Baptista, 2014). 3.2 Diseño de investigación El diseño metodológico del presente estudio, es experimental no probabilístico, porque establece que es la que se realiza al manipular deliberadamente variables. Es decir, se trata de una investigación donde se hace variar intencionadamente las variables independientes. La investigación realizada es experimental porque conlleva a un detallado de situaciones y análisis con el fin de precisar características del grupo sujeto al proceso investigativo (Hernández, Fernández, & Baptista, 2014). 42 3.3 Población La población en este estudio se refiere al grupo de unidades de albañilería que comparten ciertas características y especificaciones. Establecer una definición precisa de esta población es esencial para llevar a cabo una investigación de alta calidad (Hernandez, 2014). La población incluye unidades de albañilería fabricadas con arcilla en el que se ha modificado la dosificación de sus componentes. Se determinará una muestra que consta de 20 unidades por cada variación de dosificaciones, con un total de 120 unidades de albañilería que incluye la adición o disminución de arcilla en porcentajes de 5% gradualmente. +5%, +10%, +15%, +20%, -5%. 3.4 Muestra El muestreo empleado es de tipo no probabilístico por conveniencia. Este enfoque implica que las muestras son seleccionadas de manera subjetiva por el investigador en lugar de seguir un proceso de selección al azar. En el muestreo por conveniencia, las muestras de la población son elegidas simplemente porque están fácilmente disponibles para el investigador. (Hernández, Fernández, & Baptista, 2014) La muestra constituye un segmento más pequeño de la población de la cual se recopilan los datos, y debe reflejar adecuadamente a la población en su conjunto. Para elegir una muestra, el primer paso es definir la unidad de muestreo o análisis. Una vez que se ha establecido esta unidad, se procede a definir los límites de la población (Hernandez, 2014). Se determinará la muestra de 20 unidades de albañilería por cada variación de dosificaciones, que incluye la adición o disminución de arcilla en porcentajes de 5% gradualmente. +5%, +10%, +15%, +20%, -5%. Los cuales se distribuirán del método siguiente: 43 Tabla 5 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Variación Dimensional Dosificación Variación Dimensional Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia. Tabla 6 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Alabeo. Dosificación Alabeo Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia Tabla 7 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Succión. Dosificación Succión Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia 44 Tabla 8 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Absorción Dosificación Absorción Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia Tabla 9 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Resistencia a la Compresión. Dosificación Resistencia a la Compresión Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia Tabla 10 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Conductividad Térmica. Dosificación Conductividad Térmica Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Fuente: Elaboración propia 45 En total, se utilizaron 120 unidades de albañilería para llevar a cabo los ensayos en el marco de la presente investigación. Estas unidades se distribuyeron de la siguiente manera: 30 unidades para los ensayos de variación dimensional, alabeo y succión, otras 30 unidades para el ensayo de absorción, 30 unidades destinadas al ensayo de resistencia a la compresión y, finalmente, 30 unidades para el ensayo de conductividad térmica. 3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 3.5.1 Ensayo a las unidades de albañilería 3.5.1.1 Granulometría de agregados finos Equipos y Materiales: • Balanzas • Tamices (N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, N° 100 y N° 200 y fondo.) • Agitador mecánico de tamices. • Recipientes. Procedimiento: La cantidad o muestra de la materia prima (arcilla, arena o tierra negra) a tamizar es de 500 gr según se estipula en NTP 400.012. Se realiza la selección y seguidamente se lleva al horno durante 24 hrs a 1200 ºC. Figura 19 Pesado de arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados. 46 Figura 20 Colocación de arcilla, arena y tierra negra, independientemente separados cada materia prima para ser llevados al horno. Figura 21 Colocación de arcilla, arena y tierra negra en el horno para su cocción por 24 horas a 110 ±5ºC • Se coloca la arcilla, arena y tierra negra separados para su respectivo tamizado cada uno individualmente en el juego de tamices para agregado fino que son: N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, N° 100 y N° 200. 47 Figura 22 Colocación de arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados cada materia prima. • Se introduce el conjunto de tamices junto con la materia prima a analizar, que puede ser arcilla, arena o tierra negra, en el agitador mecánico de tamices. Luego, se activa la máquina y se mantiene en funcionamiento durante un período de 2 minutos y 30 segundos. Figura 23 Tamizado de la arcilla, arena o tierra negra, independientemente separados cada materia prima. • Al retirar el conjunto de tamices del agitador mecánico, se lleva a cabo la medición y segregación de la cantidad de materia prima (arcilla, arena o tierra negra) presente en cada tamiz. Este proceso permite la identificación de la distribución de tamaños de la materia prima mencionada. 48 Tabla 11 Ficha de recolección de datos del ensayo de Granulometría 49 3.5.1.2 Límites de Atterberg Norma Técnica Peruana de ensayo de Limites de Atterberg NTP 339.129.1998 (revisada el 2019) - Limites de Atterberg. 3.5.1.2.1 Limite Liquido Equipos y Materiales: • Muestra de suelo (Arcilla). • Dispositivo de Límite Líquido (Cuchara de Casagrande). • Acanalador. • Balanza, con una aproximación de 0,01 g. • Tamiz N° 40. • Frasco de lavado. • Horno para secado. • Recipientes. • Contenedor de porcelana. Procedimiento: • El proceso comenzó con la obtención de una muestra representativa de suelo, la cual fue sometida a un secado completo en un horno a una temperatura constante de 110°C durante un período de 24 horas. • Una vez teniendo la muestra seca, se tamizó con el tamiz N°40, para tener la muestra de arcilla necesaria para el ensayo según la norma. • Posteriormente se colocó la muestra seca en un contenedor de porcelana y se mezcló con una pequeña cantidad de agua hasta que alcance una consistencia plástica uniforme. Esta es la muestra de trabajo. 50 Figura 24 Mezcla de agua en el contenedor de porcelana con la muestra. • Se llenó el aparato de Casagrande con la muestra de trabajo hasta que esté ligeramente por encima de la marca del molde de casquete. Luego con ayuda del acanalador se retira un poco de material por la mitad. Figura 25 Retiro de muestra con el acanalador del aparato de Casagrande. • Posteriormente se giró la manivela del aparato de Casagrande a una velocidad constante de 2 revoluciones por segundo. observamos el suelo en el punto donde se cierra una ranura de 2 mm de ancho. 51 • Luego se reúne una porción de muestra ensayada del aparato de Casagrande, el cual se coloca en un recipiente y se llevó al horno a una T° constante de 110°C durante un período de 24 horas. • Para el cálculo se registró el número de golpes necesarios para que la ranura de 2 mm de ancho se cierre. Posteriormente utilizamos la tabla de cálculo proporcionada en la norma para determinar el límite líquido en base a los golpes y el contenido de humedad. Figura 26 Toma de datos para el ensayo de Limite Liquido. 3.5.1.2.2 Limite Plástico Equipos y Materiales: • Muestra de suelo (Arcilla). • Tamiz N°40. • Horno para secado. • Balanza, con una aproximación de 0,01 g. • Recipientes. • Base de vidrio. Procedimiento: • El procedimiento comenzó con la extracción de una muestra representativa de suelo, la cual fue sometida a un proceso de secado completo en un horno a una 52 temperatura constante de 110°C durante 24 horas para asegurar su completa deshidratación. • Una vez teniendo la muestra seca, se tamizó con el tamiz N°40, para tener la muestra de arcilla necesaria para el ensayo según la norma. • Luego, se procedió a dar forma a una masa elipsoidal utilizando el espécimen de ensayo. Esta masa fue enrollada con la palma de la mano y la placa de vidrio, aplicando la presión necesaria para transformarla en un hilo de diámetro uniforme a lo largo de su extensión. • Cuando el diámetro del hilo alcanza los 3,2 mm (equivalentes a 1/8 de pulgada), se procede a romper el hilo en múltiples fragmentos. Estos fragmentos se agrupan en una sola porción, y se continúa con el procedimiento hasta que los hilos muestren signos de agrietamiento o fractura. Figura 27 Conformación de hilos para el ensayo de Limite Plástico. • Se reúnen las porciones del hilo agrietado y se colocaron en un recipiente identificado. se cubrió inmediatamente el recipiente. Se llevó al horno a una T° constante de 110°C durante un período de 24 horas. 53 Figura 28 Muestras de material post secado para el ensayo de Limite Plástico. • Para el cálculo utilizamos la tabla de cálculo proporcionada en la norma para determinar el límite plástico en base a los datos de contenido de humedad. 54 Tabla 12 Ficha de recolección de datos del ensayo de Limites de Atterberg. UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FORMATO Nº 2 (TOMA DE DATOS) EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 HUECOS TITULO: PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO LABORATORIO LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTO, MATERIALES Y CONCRETO DE LA UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ENSAYO: LIMITES DE ATTERBERG NORMA: NTP 339.129.1998 (revisada el 2019 ) - Limites de Atterberg FECHA: 26/08/2023-29/08/2023 LIMITE LIQUIDO Nro de Masa Tara + Suelo Masa Tara + Suelo Masa del agua Masa del suelo Nro de Tara Tara (g) Golpes Humedo (g) Seco (g) (g) seco (g) LIMITE PLASTICO Masa Tara + Suelo Masa Tara + Suelo Masa del suelo Nro de Tara Masa del agua (g) Tara (g) y Humedo (g) Seco (g) seco (g) 0 60 55 3.5.1.3 Ensayo de Variación dimensional Norma Técnica Peruana de ensayo de Análisis de Variación Dimensional (NTP 399.604 y 399.613, Unidades de Albañilería - 2017 - Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en albañilería). Equipos y Materiales: • Regla metálica Procedimiento: • Se procedió a medir la longitud, el ancho y la altura de ambas caras y ambos extremos desde los puntos medios de los bordes que limitan las caras de la unidad, registrando estas cuatro medidas con una aproximación de 1 mm. Figura 29 Medición de largo, ancho y altura de la unidad de albañilería Figura 30 Medidas Variación dimensional 56 Tabla 13 Ficha de recolección de datos del ensayo de Variación Dimensional. 57 3.5.1.4 Ensayo de Alabeo Norma Técnica Peruana de ensayo de Alabeo (NTP 399.604 y 399.613 Unidades de Albañilería - 2017 - Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en albañilería). Equipos y Materiales: • 5 unidades de albañilería por dosificación. • Regla metálica de 50 cm. • Cuña graduada. Procedimiento: • Se inició con la identificación de las unidades a estudiar, por dosificación a ensayar. • En la realización del ensayo, se considerará la distinción entre las superficies cóncavas y convexas. Se comenzará colocando la regla metálica a lo largo de ambas caras en la superficie de cada unidad. Figura 31 Toma de datos de alabeo. • Después de determinar el tipo de deformación en las superficies, se procede a la medición, dependiendo de si es cóncava o convexa. 58 Tabla 14 Ficha de recolección de datos del ensayo de alabeo. 59 3.5.1.5 Ensayo de Succión. Norma Técnica Peruana de ensayo de Succión: Los ensayos de succión se realizan de acuerdo a lo indicado en las Normas NTP 399.604 y 399.613. Equipos y Materiales: • Bandeja o recipiente • Soporte para los ladrillos • Balanza • Horno • Cronómetro • Vernier. • Trozo de tela. • Muestra Procedimiento: • El proceso inició con la identificación de las muestras a estudiar, asignando una identificación única a cada espécimen según la dosificación del porcentaje de cada unidad de albañilería. • Las cinco unidades seleccionadas para dosificación se introdujeron en el horno eléctrico y se sometieron a un período de 24 horas a una temperatura de 110°C. • Las unidades se pesaron después de retirarlas del horno y permitir que se enfriaran. Figura 32 Pesado de la unidad de Albañilería. • Se calibra la bandeja con agua a una altura de 3 mm. 60 Figura 33 Calibración de la bandeja con agua, altura de 3mm . • Se procedió a medir la longitud y el ancho de la unidad con una aproximación de 1 mm, es decir, se determinó el área de la unidad que está en contacto con el agua. Figura 34 Colocado de la unidad de albañilería. • La unidad a ensayar se colocó sobre la bandeja con agua, asegurándose de cubrir 3 mm de la unidad con agua durante un minuto. 61 Figura 35 Colocado de la unidad de albañilería en el recipiente con agua. • La parte mojada de cada muestra se secó con un trapo seco y se pesó inmediatamente con una aproximación de 0.5 gramos. Figura 36 Secado con paño húmedo a la unidad de Albañilería. 62 Tabla 15 Ficha de recolección de datos del ensayo de Succión. 63 3.5.1.6 Ensayo de Absorción Norma Técnica Peruana del ensayo de Absorción (NTP 399.604 y 399.613, Unidades de Albañilería - 2017 - Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en albañilería). Equipos y Materiales: • 5 unidades de albañilería por dosificación. • Balanza de precisión y aproximación de 0.5 gr. • Horno para secado. • Contenedor. • Agua. Procedimiento: • Iniciamos por reconocer y etiquetar las muestras que fueron objeto de estudio mediante la asignación de una identificación única a cada una de ellas. • Las unidades fueron sometidas al proceso de secado en un horno a una temperatura constante de 110°C durante un período de 24 horas para garantizar su completo secado. • Después de un tiempo de enfriamiento de aproximadamente 3 horas, procedimos a pesar las unidades y luego colocarlas en un contenedor. Figura 37 Identificación de unidades y colocado en el contenedor. 64 • Una vez finalizadas las mediciones de peso de cada muestra, se procede a sumergirlas en agua durante un período de 24 horas. Figura 38 Unidades sumergidas en agua para el ensayo de Absorción • Después de transcurrido este lapso, se realiza una nueva medición de peso. Para ello, se seca la superficie de las muestras con un paño y se registran los resultados en las fichas asignadas para tal fin. Figura 39 Secado de muestras con un paño seco. Figura 40 Toma de datos post sumersión. 65 Tabla 16 Ficha de recolección de datos del ensayo de absorción. 66 3.5.1.7 Ensayo de Resistencia a la Compresión Norma Técnica Peruana del ensayo de Resistencia a la Compresión (NTP 399.604 y 399.613, Unidades de Albañilería - 2017 - Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en albañilería). Equipos y Materiales: • 5 unidades de albañilería por dosificación. • Equipo de compresión axial. • Placas de acero. • Láminas de caucho. • Yeso. • Regla metálica. Procedimiento: • Se llevó a cabo la identificación de las muestras que serían sometidas al ensayo, asignando una identificación única a cada unidad. • Se realizaron las mediciones de las dimensiones de las unidades a ensayar, incluyendo longitud, ancho, altura y peso, y se registraron en la ficha correspondiente. • Las unidades que presentaban ciertas irregularidades en sus superficies de asiento fueron lijadas y cubiertas con una fina capa de yeso calcinado. El proceso de enlucido se permitió reposar durante 24 horas antes de proceder al ensayo de las unidades. • Se preparó el equipo de compresión, colocando las planchas de metal y láminas de caucho necesarias para la disposición de las unidades en el equipo de compresión. • El equipo de compresión axial fue programado y, posteriormente, se inició el ensayo, realizando la recopilación de datos correspondiente. • Los resultados de las pruebas se documentaron en la ficha apropiada, y este procedimiento se repitió para todas las unidades asociadas con cada proporción o dosificación. 67 Tabla 17 Ficha de recolección de datos del ensayo de resistencia a la compresión. 68 Figura 41 Medición y colocado de las unidades de albañilería en la máquina de compresión. Figura 42 Resultado de las unidades de albañilería post rotura. 69 3.5.1.8 Ensayo de Conductividad Térmica. Se aplico la norma, ASTM C177-13. Equipos y Materiales: • Heat Flow Meter-100 s • Computadora para recolección de datos. Procedimiento: • Se realiza la calibración correspondiente, y se crea un archivo para la recolección de datos cuando se haga el ensayo a cada unidad de albañilería. • Una vez realizado la calibración del Heat Flow Meter-100 s, se seleccionará el número de ciclos y el numero de repeticiones para la prueba. La cantidad de ciclos es controlada cuántas veces el HFM-100 recorrerá todas las temperaturas seleccionadas en la lista de pruebas, y la cantidad de repeticiones seleccionadas en la lista de pruebas controlará la cantidad de mediciones a esa temperatura por ciclo. Figura 43 Maquina de conductividad Termica- Heat Flow Meter-100 s y computador para obtención de resultados. • Seguidamente se introduce la muestra en el HFM-100. Para obtener mejores resultados se recomienda que la muestra no tenga alveolos o dicha muestra tenga superficie lisa, plana y paralela. Las muestras con superficies que se desvían más de 2,5 mm pueden provocar un error al sujetar las placas a la muestra y por ende un cálculo incorrecto. 70 Figura 44 Colocación de la unidad de Albañilería a Termica- Heat Flow Meter-100 s • El HFM-100. registrará automáticamente el espesor que tiene la muestra durante la medición de la presión de sujeción de ~2,5 kPa. • Una vez que se encuentre la muestra bien colocada en el HFM-100, se dispone a que se cierre las placas para obtener una exacta precisión. **Mantenga las manos alejadas de las placas mientras se mueven** Figura 45 Verificación de correcto colocado de la unidad de Albañilería a Térmica- Heat Flow Meter-100 s • Una vez sujeta por las placas y el aviso de “correcta postura” la muestra, cierre la puerta y haga clic en el botón "Iniciar prueba”. 71 Figura 46 Sellado con la unidad de Albañilería en el Termica- Heat Flow Meter-100. • Luego de que el Heat Flow Meter-100 acabe la medición a la muestra aparecerá una ventana que le pedirá que guarde el archivo de prueba, se guarda el resultado obtenido. • Se guarda los resultados y se elabora un cuadro o tabla para su mejor lectura y entendimiento de los resultados obtenidos. L i n e a d e t i e m p o d e C o n d u c t i v i d a d T e r m i c a 72 Se aplico la norma ASTM C177-13. Equipos y Materiales: • Heat Flow Meter-100 s • Computadora para recolección de datos. PASO 01 PASO 02 PASO. 03 PASO 04 PASO 05 Máquina de Colocación de la unidad de Verificación de correcto conductividad Termica- Albañilería seleccionada y Sellado con la unidad de Luego de que el colocado de la unidad de Heat Flow Meter-100 s y que será evaluada en el Albañilería en el Termica- Albañilería a Térmica- Heat Heat Flow Meter- computador para equipo Termica- Heat Heat Flow Meter-100. Flow Meter-100 s obtención de resultados. Flow Meter-100 100 acabe la medición a la muestra, aparecerá una ventana que le pedirá que guarde el archivo de prueba, se guarda el resultado obtenido. 73 Tabla 18 Ficha de recolección de datos del ensayo de Conductividad Térmica 74 3.6 Validez y confiabilidad de instrumentos La validez de dicha observación se da mediante el denominado juicio de los expertos. La confiabilidad se garantiza por la aprobación y calibración que tienen los equipos en el laboratorio de suelos, pavimento, materiales y concreto de la escuela profesional de Ingeniería Civil. Figura 47 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Arcilla. 75 Figura 48 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Arena 76 Figura 49 Validación de Instrumentos- Ensayo de granulometría a la Tierra Negra 77 Figura 50 Validación de Instrumentos- Ensayo de límites de Atterber 78 Figura 51 Validación de Instrumentos del ensayo de Variación Dimensional. 79 Figura 52 Validación de Instrumentos del ensayo de Alabeo. 80 Figura 53 Validación de Instrumentos del ensayo de Succión. 81 Figura 54 Validación de Instrumentos del ensayo de Absorción. UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FORMATO Nº 6 TITULO: EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G LABORATORIO LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTO, MATERIALES Y CONCRETO DE LA UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ENSAYO: ABSORCIÓN NORMA E-070 ALBAÑILERIA NORMA: NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en albañilería. FECHA: 13/09/2023 - 14/09/2023 ABSORCIÓN (Tradicional) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.235 3.26 3.22 3.205 3.205 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.64 3.665 3.625 3.61 3.625 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 12.52% 12.42% 12.58% 12.64% 13.10% 12.65% ABSORCIÓN (1ra Dosificación) (+5% de arcilla) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.23 3.18 3.19 3.255 3.21 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.65 3.61 3.61 3.675 3.63 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.00% 13.52% 13.17% 12.90% 13.08% 13.14% ABSORCIÓN (2da Dosificación) (+10% de arcilla) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.26 3.275 3.23 3.22 3.24 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.705 3.71 3.66 3.645 3.67 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.65% 13.28% 13.31% 13.20% 13.27% 13.34% ABSORCIÓN (3ra Dosificación) (+15% de arcilla) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.245 3.215 3.23 3.23 3.225 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.68 3.635 3.68 3.66 3.655 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.41% 13.06% 13.93% 13.31% 13.33% 13.41% ABSORCIÓN (4ta Dosificación) (+20% de arcilla) P R ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.17 3.24 3.21 3.16 3.21 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.585 3.68 3.675 3.585 3.638 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.09% 13.58% 14.49% 13.45% 13.33% 13.59% ABSORCIÓN (5ta Dosificación) (+5% de arena) P R ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.19 3.19 3.24 3.21 3.23 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.6 3.6 3.65 3.6 3.645 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 12.85% 12.85% 12.65% 12.15% 12.85% 12.67% FIRMA TESISTA FIRMA TESISTA BACH. ING CIVIL JHORT KENVI SANTA CRUZ BORDA BACH. ING CIVIL VALER MAYORGA ALVARO ALONSO FIRMA ASESOR FIRMA LABORATORIO 82 Figura 55 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión. Fuente: Elaboración Propia 83 Figura 56 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión. 84 Figura 57 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión 85 Figura 58Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión. 86 Figura 59 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión. 87 Figura 60 Validación de Instrumentos del ensayo de Compresión 88 Figura 61 Validación de Instrumentos del ensayo de Conductividad Térmica. UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FORMATO Nº 8 TITULO: EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING- KONG 18 HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G UNIVERSIDAD SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS, LABORATORIO FISICAS Y MATEMATICAS - DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICA - LABORATORIO DE LA FISICA DE LOS MATERIALES C-201 ENSAYO: CONDUCTIVIDAD TERMICA NORMA: ASTM C177-13 FECHA: 28;29;30 / 09/ 2023 CONDUCTIVIDAD TERMICA (Tradicional) ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3468 0.3334 0.3435 0.3484 0.3356 Promedio 0.3415 CONDUCTIVIDAD TERMICA (1ra Dosificación) +5% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3364 0.3516 0.3416 0.3387 0.3539 Promedio 0.3445 CONDUCTIVIDAD TERMICA (2da Dosificación) +10% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3578 0.3573 0.3583 0.3523 0.3595 Promedio 0.3571 CONDUCTIVIDAD TERMICA (3ra Dosificación) +15% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3707 0.3652 0.3682 0.3652 0.3710 Promedio 0.3681 CONDUCTIVIDAD TERMICA (4ta Dosificación) +20% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3883 0.3815 0.3858 0.3816 0.3812 Promedio 0.3837 CONDUCTIVIDAD TERMICA (5ta Dosificación) +5% de Arena ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3292 0.3350 0.3350 0.3350 0.3295 Promedio 0.3328 FIRMA ASESOR FIRMA LABORATORIO / CO-ASESOR TESISTA TESISTA BACH. ING. CIVIL JHORT KENVI SANTA CRUZ BORDA BACH. ING. CIVIL ALVARO ALONSO VALER MAYORGA 89 Figura 62 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión 90 Figura 63 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión 91 Figura 64 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Compresión 92 Figura 65 Validación de la calibración de Instrumentos del ensayo de Conductividad Térmica. 93 3.7 Plan de Análisis de Datos 3.7.1 Recolección de la materia prima Los materiales que se utilizaran para la obtención de las unidades de albañilería son 3 (arcilla, arena y tierra negra), Los cuales se detalla la obtención de cada uno de ellos a continuación: La arcilla es proveniente del distrito de Ocongate, el cual es transportado a la fábrica Ladrillos Muralla en volquetes de 15m3 diariamente para la producción de las unidades de albañilería de la misma empresa. La arena y tierra negra son provenientes de la misma zona, del sector de Oscollopampa quebrada Apurante Huayco, de terrenos alrededor de la fábrica que pertenecen a los dueños gerentes de la empresa. Los materiales se recolectaron en sacos como se muestra en las Figuras 68; 69 y 70 para llevarlas a laboratorio y realizar los ensayos de Granulometría, Limites de Atterberg y Modulo de Fineza para conocer el tipo de suelo de cada una de las materias primas. Cada uno de estos ensayos se detallarán más adelante en la investigación. Figura 66 Depósito de Arcilla de Ocongate Figura 67 Depósito de Tierra Negra. 94 Figura 68 Cantera de Arena. 3.7.2 Análisis para establecer las dosificaciones De acuerdo a lo establecido, según la dosificación tradicional que utiliza la empresa Ladrillos Muralla para la fabricación de las unidades King Kong 18 huecos. Definimos 5 variantes adicionales para los estudios de la investigación presente, los cuales se detallan a continuación. Tabla 19 Dosificaciones establecidas para la investigación. MATERIALES Tradicional 1ra Dos. 2da Dos. 3ra 4ta Dos. 5ta Dos. Dos. Arcilla 30.00% 35.00% 40.00% 45.00% 50.00% 25.00% (Ocongate) Arena (De la 50.00% 45.00% 40.00% 35.00% 30.00% 55.00% zona) Tierra Negra 20.00% 20.00% 20.00% 20.00% 20.00% 20.00% (De la zona) Fuente: Elaboracion propia. La dosificación tradicional como se puede ver en la Tabla 19 Posee un 30% de Arcilla, un 50% de Arena y un 20% de Tierra Negra, estos datos se obtuvieron a través de encuestar al jefe de producción, al operador de producción y al operador de cargador frontal. Los cuales de forma unánime nos brindaron los mismos valores. 95 Cabe resaltar que exactamente no nos brindaron los valores en porcentajes, sino en base a lampas o cucharas del cargador frontal, los cuales fueron 3 cucharas de arcilla, 5 cucharas de arena y 2 cucharas de tierra negra correspondientemente. Estos valores sumados dan un valor de 10, los cuales se pueden relacionar directamente a porcentajes exactos de un 100%. Para establecer las diferentes dosificaciones partimos desde el punto de la dosificación del ladrillo tradicional de la empresa, así incrementándole 5% a la arcilla y reduciéndole 5% de arena gradualmente por cada dosificación extra, así como se muestra en la Tabla 20 correspondientemente, esto con el propósito de la investigación principal el cual es obtener una unidad de albañilería con una dosificación que disminuya la conductividad térmica del ladrillo tradicional, con un cambio contrario en la 5ta dosificación en el cual reducimos 5% a la arcilla e incrementamos 5% a la arena con el propósito de evaluar una dosificación contraria al objetivo. Posteriormente al análisis de las dosificaciones a investigar, se inició con el procedimiento de fabricación de las unidades de albañilería. Para lo cual en primer lugar se detallará el proceso habitual industrializado de los ladrillos en la empresa y después la técnica que se realizó para obtener nuestros especímenes a estudiar. 3.7.3 Proceso habitual de fabricación industrial de ladrillos en la empresa Ladrillos Muralla Existen 5 procesos establecidos para la fabricación de las unidades de albañilería los cuales son: ✓ Preparación de la materia prima. ✓ Proceso de Moldeado y Corte. ✓ Proceso de Secado. ✓ Proceso de Cocción. ✓ Proceso de Enfriamiento. 3.7.3.1 Preparación de la materia prima La primera fase es determinar la dosificación que se utilizara para el ladrillo que se fabricara, cada uno de los distintos ladrillos que se producen (Ladrillo King Kong 18 huecos 9x12x24, Ladrillo King Kong 18 huecos 9x13x24, Ladrillo Bloker 10x20x30, Ladrillo Bloker 12x20x30, Ladrillo Techo 15x30x30, etc.) presentan una dosificación distinta. 96 Para lo cual el cargador frontal en el área de preparación de material en un espacio bastante amplio dentro de las canteras, inicia con el mezclado con ayuda de la cuchara como se puede ver en la Figura 71. Figura 69 Preparación de la materia prima con cargador frontal. Posteriormente a la preparación y mezclado de la materia prima, el cargador frontal ingresa el material con ayuda de la cuchara en un cajón deposito en el cual inicia el proceso industrial del moldeado y corte de las unidades de albañilería. 3.7.3.2 Proceso de moldeado y corte A partir de este depósito, el material mezclado es transportado mediante una faja hacia una zaranda giratoria, el cual presenta en la malla agujeros de 1/8”, posteriormente es transportado mediante una segunda faja hacia una chancadora, equipo que tritura el material restante o a causa de alguna filtración de material más grande al tamaño de 1/8”, a continuación es transportado por una tercera faja hacia una segunda zaranda giratoria con la misma malla de agujeros de 1/8” para que el material sea sumamente fino, posteriormente es transportado por una cuarta faja hacia un equipo en el cual es mezclado con agua, generando una masa más consistente y moldeable, luego se dirige mediante una quinta faja transportadora hacia un último deposito o almacén de material. Desde este punto, el material preparado es transportado a un último equipo de mezcla con agua, debido a adicionar la correcta dosificación de agua establecida para lograr el producto final adecuado. Este equipo está conectado directamente con la extrusora, el cual es un equipo que comprime el material para que a su salida expulsa un molde rectangular que se dirige mediante una faja transportadora hacia el equipo llamado cortador, el cual divide el molde 97 rectangular en las unidades de albañilería frescas listas para el siguiente proceso, aquí culmina el proceso de moldeado y corte. Figura 70 Procedimiento de fabricación del ladrillo. Figura 71 Extrusora Moldeadora y Cortadora de producción de ladrillos. 3.7.3.3 Proceso de Secado Una vez se encuentren las unidades de albañilería frescas luego del moldeado y corte organizadas en andamios o parihuelas, estas son enviadas a un secadero artificial. El procedimiento necesario antes de ingresar al horno para extraer toda la humedad antes de su cocción y así evitar grietas en las unidades de albañilería. 98 Figura 72 Secadero artificial. 3.7.3.4 Proceso de Cocción Posteriormente son enviados a los hornos móviles, los cuales se someten progresivamente desde los 60°C hasta los 900°C, para lograr las propiedades estandarizadas del ladrillo. Figura 73 Horno móvil de cocción. 99 3.7.3.5 Proceso de Enfriamiento Para concluir con el proceso de fabricación de las unidades de albañilería, una vez llevados a los 900°C, baja gradualmente hasta llegar a una temperatura ambiente, se abren los hornos móviles y se dejan enfriar en un tiempo estimado de 24h. Figura 74 Proceso de Enfriamiento posterior a la cocción. 3.7.4 Técnica usada para realizar los ladrillos con distintas dosificaciones. El proceso de fabricación son las mismas 5 fases, solo se modificó en los dos primeros procedimientos que son la preparación de la materia prima y el proceso de moldeado y corte, esto debido a que estas dos primeras fases requerían del uso de muchos equipos y generaban gran cantidad de material para la producción industrial en millares. En este caso son pocas unidades las que se tienen que fabricar para el estudio de la investigación presente, por lo tanto, se detalla a continuación la técnica utilizada en ambos primeros procesos. 3.7.4.1 Preparación de la materia prima En primera instancia requeríamos materia prima sumamente fina para realizar la mezcla, para lo cual de forma manual chancamos y zarandeamos las 3 materias primas necesarias para las dosificaciones. Con ayuda de un combo golpeamos los componentes más grandes de las diferentes materias primas para reducirlas al tamaño mínimo y así posteriormente zarandearlas con una 100 malla de 1/8”, a continuación, los almacenamos en carretillas como se pueden ver en las siguientes imágenes. Figura 75 Chancado manual de arcilla con combo. Figura 76 Zarandeado de materia prima manual. 101 Figura 77 Arcilla zarandeada lista para la mezcla . 3.7.4.2 Proceso de moldeado y corte Una vez teniendo el material sumamente fino de los 3 tipos de materia prima, se procedió a realizar la mezcla en el interior de la extrusora donde se mezcló con el agua hasta encontrar el punto exacto de moldeado con ayuda del operador. Figura 78 Mezcla al interior del depósito de la extrusora según dosificación . 102 Figura 79 Supervisión de dosificación de las mezclas. Luego la extrusora mezcla todo el material según dosificación, dirigiendo el proceso a través de una bomba de vacíos, el cual comprime todo el material para por último crear un molde compacto que sale directamente hacia la cortadora, creando las unidades de albañilería según la dimensión específica del tipo de ladrillo, en este caso el ladrillo King Kong 18 huecos 9x13x24. Figura 80 Cortadora de unidades de albañilería. 103 Por ultimo las unidades de albañilería las colocamos sobre un andamio para posteriormente transportarlas al secadero artificial. Figura 81 Unidades de albañilería sobre andamio. Figura 82 Transporte de ladrillos al secadero. 104 3.7.4.3 Proceso de secado Una vez se encuentren las unidades de albañilería frescas luego del moldeado y corte organizadas en el andamio, estas son enviadas a un secadero artificial. El procedimiento necesario antes de ingresar al horno para extraer toda la humedad antes de su cocción y así evitar grietas en las unidades de albañilería. . Figura 83 Ingreso de ladrillos al secadero. Figura 84 Ladrillos en el interior del secadero. . 3.7.4.4 Proceso de cocción Posteriormente al secado durante 1 día, las unidades de ladrillo fueron transportadas hacia el horno móvil, en el cual los ladrillos fueron sometidos a cocción, este procedimiento en este tipo de ladrillos King Kong de 18 huecos de 9x13x24cm dura un aproximado de 72 horas dentro del horno móvil. Figura 85 Unidades de ladrillo colocadas en el horno móvil para el proceso de cocción. 105 3.7.4.5 Proceso de Enfriamiento El proceso culmina con el enfriamiento, una vez pase el proceso de cocción por 72 horas, las puertas del horno se abren y posteriormente el horno móvil se mueve, para mantener en ambiente los ladrillos, este proceso dura 1 día. Figura 86 Unidades de ladrillo luego del proceso de enfriamiento. 3.7.5 Ensayos realizados a la materia prima Previamente a los ensayos de las unidades de ladrillos, se realizó un análisis a la materia prima para conocer el tipo de suelo de cada uno de los materiales. 3.7.5.1 Granulometría de agregados finos La granulometría de los agregados se realizó en tres periodos, primeramente, la granulometría de la arcilla, para luego seguir con la granulometría de la arena fina y finalmente la granulometría de la tierra negra. Se emplearon los procedimientos especificados en la Norma Técnica Peruana (NTP 339.128) para evaluar la granulometría de los agregados. Este método se basa en los pesos retenidos en cada tamiz. 106 Figura 87 Preparación para el cuarteo. Figura 88 Peso del material hacer llevado al horno. 107 • Ensayo de granulometría de la Arcilla. Tabla 20 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Arcilla. 108 • Ensayo de granulometría de la Arena fina. Tabla 21 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Arena. 109 • Ensayo de granulometría de la Tierra Negra. Tabla 22 Datos del ensayo de Granulometría para la materia prima de la Tierra Negra. 110 3.7.5.2 Límites de Atterberg El ensayo se realizó con la arcilla, para lo cual se inició tomando una cantidad de muestra limpia y seca el cual se tamizó con la malla N° 40. Figura 89 Tamizado de material para el ensayo de límites de Atterberg. El proceso para calcular el límite líquido implica colocar agua gradualmente en un recipiente cerámico sobre el material que ha pasado por la malla N° 40. Posteriormente, se esparce una porción de la muestra mezclada en la copa de Casagrande, que está dividida en dos por un ranurador. Luego, se permite que la muestra fluya debido a los impactos causados por los repetidos golpes en el dispositivo mecánico estándar. Figura 90 Adición de agua gradualmente sobre el recipiente cerámico. 111 Se realizó tres pruebas sobre determinados rangos de humedad para realizar el grafico y el cálculo de la información de las pruebas, de esa forma determinar el límite liquido en la cantidad de 25 golpes. Figura 91 Muestra extraída con acanalador de la copa de Casagrande. La muestra extraída se colocó en recipientes que son llevados al horno, se anotaron los datos durante el proceso del ensayo y los resultados de la muestra húmeda y muestra seca para los cálculos y gráficos. Para obtener el resultado del límite plástico se utilizó el material que paso la malla N° 40, sobre un bowl se mezcla con un porcentaje determinado de agua, hasta lograr una mezcla moldeable, se retira una porción pequeña de mezcla y se moldea hilos de 3.2mm de diámetro (1/4 pulg.). 112 Figura 92 Material moldeado en hilos para el ensayo de limite plástico. Los hilos son colocados en recipientes que son llevados al horno, se anotaron los datos de la muestra húmeda y muestra seca para los cálculos y gráficos. Figura 93 Muestra húmeda y seca para el ensayo del límite plástico. 113 Tabla 23 Datos del ensayo limite líquido y limite plástico. 3.7.5.3 Ensayo de Variación Dimensional El cálculo de la variación dimensional de los ladrillos King Kong de 18 huecos industrializado del sector de Oscollopampa, se realiza mediante la fórmula matemática que está en función del promedio de las dimensiones del ladrillo, considerando su largo, ancho y altura. La variación dimensional se expresará en porcentaje. 114 Tabla 24 Datos del ensayo de Variación Dimensional. 115 3.7.5.4 Ensayo de Alabeo El ensayo se inició seleccionando las unidades y luego, para el procedimiento del ensayo, se consideró la identificación de las superficies cóncavas y convexas. Se colocó la regla metálica a lo largo de la superficie donde se medirá en ambas caras. Figura 94 Procedimiento del ensayo de alabeo Figura 95 Procedimiento del ensayo de alabeo. 116 Tabla 25 Datos del Ensayo de Alabeo. 117 3.7.5.5 Ensayo de Succión Para el cálculo del ensayo de succión; se utiliza la fórmula matemática estandarizada por la NTP .613, se relaciona con el peso mojado, peso seco y del área en contacto con el agua (cara del ladrillo). La succión de los ladrillos King Kong 18 huecos Industrializado del sector de Oscollopampa se realizaron de acuerdo a la dosificación correspondiente de sus porcentajes: 1. El ensayo se realizó en el Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos de la Universidad Andina de Cusco. 2. Se realiza el peso de la muestra “unidad de albañilería” seca, se toma los datos de su peso correspondiente y se realizó su apunte. Seguidamente se toma medidas del largo, ancho y altura de las unidades. 3. En el recipiente (se recomienda que se encuentre recto o plano la base sin alaveos para una correcta toma de datos), se añade agua hasta q el nivel de del recipiente sea 3.00 mm. 4. El ladrillo a ensayar es colocado en el recipiente con agua, y al momento del contacto de la muestra con el agua se inicia el conteo del cronometro durante 1 minuto ± 1 seg. 5. Seguidamente se retira la muestra y se seca con un trapo la parte de contacto de la muestra para inmediatamente pesarlo en la balanza y obtener los datos del ensayo de Succión. Figura 96 Peso del ladrillo para obtener los datos finales del ensayo de succión. 118 Tabla 26 Datos del ensayo de Succión. 119 3.7.5.6 Ensayo de Absorción Se inició el ensayo con la elección de las muestras, se identificó cada una de estas de acuerdo al tipo de dosificación y unidad a ensayar, previamente las muestras se colocaron en el horno para que se encuentren completamente secas, una vez retiradas luego de 24 horas, se pesa en este estado, posteriormente se sumerge durante un periodo de 24 horas, una vez pasado el día, se retiraron las unidades del agua, las cuales fueron secadas superficialmente con un trapo seco, se pesaron las muestras y se registraron los resultados en la ficha correspondiente. Tabla 27 Datos del ensayo de absorción. 120 3.7.5.7 Ensayo de Resistencia a la Compresión • Las unidades de albañilería, o muestras, fueron seleccionadas de acuerdo a su dosificación, y se les asignó un distintivo para su identificación antes de proceder con el ensayo. • Se llevaron a cabo las mediciones de las dimensiones de las muestras a ensayar, incluyendo longitud, ancho, altura y peso, y se registraron los apuntes correspondientes. • Las "muestras" de albañilería recibieron una fina capa de yeso calcinado en su superficie, y este proceso de enlucido y secado se llevó a cabo durante aproximadamente 24 horas para garantizar un procedimiento adecuado y un secado completo. • Una vez ya listas las muestras se colocó en la máquina de compresión, colocando en la parte inferior y superior planchas de metal y láminas de caucho para realizar el ensayo de compresión de una manera uniforme y constante respecto a la presión ejercida por el la maquina y tener los datos del cálculo correcto. • Los resultados de las pruebas se documentaron en la ficha apropiada, y este procedimiento se repitió para todas las unidades en sus diferentes dosificaciones. Figura 97 Presencia de la Dictaminante para el ensayo. Figura 98 Realización de la prueba de compresión. 121 Tabla 28 Datos Ensayo de Conductividad Térmica 122 Se calcularon las dimensiones de los ladrillos y se realizaron ajustes en los instrumentos, dispositivos y equipos eléctricos para determinar la potencia eléctrica y las temperaturas. Esto se llevó a cabo debido a que la fórmula matemática que describe la conductividad térmica de los ladrillos depende de estos parámetros. Figura 99 Selección de muestra para el ensayo de C. T°. Figura 100 Colocado de la muestra en la maquina HFM-100 Figura 101 Obtención de resultados del ensayo de Conductividad T° 123 Tabla 29 Datos del ensayo de Conductividad Térmica. 124 4 Capitulo IV: Resultados Ensayo de granulometría de arcilla Tabla 30 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la arcilla. CURVA GRANULOMÉTRICA - AGREGADO FINO 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % ar 40 % LI 30 % LS 20 % 10 % 0 % 5.00 0.50 0.05 Abertura de Tamiz (mm) % Que Pasa 125 Ensayo de granulometría de arena Tabla 31 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la arena. CURVA GRANULOMÉTRICA - AGREGADO FINO 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % CGAF 40 % LI 30 % LS 20 % 10 % 0 % 5.00 0.50 0.05 Abertura de Tamiz (mm) % Que Pasa 126 Ensayo de granulometría de tierra negra Tabla 32 Resultados del ensayo de granulometría de agregados finos de la tierra negra. 127 El ensayo de granulometría nos ayudó a determinar el tipo de suelo de los componentes utilizados para la dosificación. Los resultados de los 3 diferentes suelos, se realizaron en base al esquema SUCS, como se puede observar la arcilla es un material sumamente fino, más del 50% de muestra paso la malla N°200 por lo tanto se requiere realizar el ensayo de límites de Atterberg para determinar el tipo de suelo final, la denominación se dará a conocer en el siguiente ensayo. La arena según el esquema SUCS se determinó que es un SP, una arena pobremente gradada, con poca presencia de finos. La tierra negra según el esquema SUCS se determinó que es un SP, una arena pobremente gradada, con poca presencia de finos. 128 Ensayo de límites de Atterberg Tabla 33 Resultados del ensayo de límites de Atterberg Con este ensayo se determinó el tipo de suelo de la arcilla complementándose con el anterior ensayo de granulometría según el esquema SUCS, se determinó que es una arcilla CL, una arcilla inorgánica de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras (pulpa). 129 Ensayo de análisis de variación dimensional Tabla 34 Resultados del ensayo de análisis de variación dimensional Mediante el ensayo de análisis de variación dimensional se corroboro que las unidades de albañilería ensayadas cumplen satisfactoriamente con la norma, teniendo una variación máxima de ± 3mm y en su mayoría solo de ±1mm. 130 Ensayo de alabeo Tabla 35 Resultados del ensayo de alabeo Mediante el ensayo de alabeo se corroboró que las unidades de albañilería ensayadas cumplen satisfactoriamente con la norma, presentando una variación en su concavidad y/o convexidad máxima de ± 1mm. 131 Ensayo de succión Tabla 36 Resultados del ensayo de succión (Dosificación Tradicional) SUCCION "W" ESPECIMEN Nº LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) (Aumento de AREA BRUTA S peso TRADICIONAL (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min. ) Muestra 1 240 129 130 3235 3285 50 309.6 32.300 Muestra 2 240 130 129 3260 3300 40 312 25.641 Muestra 3 239 130 128 3220 3265 45 310.7 28.967 Muestra 4 239 129 130 3205 3255 50 308.31 32.435 Muestra 5 239 130 131 3205 3255 50 310.7 32.185 Promedio PROMEDIO 30.306 Figura 102 Resultados del ensayo de succión (Dosificación Tradicional) Tabla 37 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 1 +5% de arcilla) SUCCION "W" DOSIFICACION Nro 1 LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) (Aumento de AREA BRUTA S (+5% de arcilla) peso (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min.) Muestra 1 240 130 130 3230 3260 30 312 19.231 Muestra 2 240 130 129 3180 3235 55 312 35.256 Muestra 3 240 130 128 3190 3240 50 312 32.051 Muestra 4 240 129 131 3255 3285 30 309.6 19.380 Muestra 5 241 129 130 3210 3260 50 310.89 32.166 Promedio PROMEDIO 27.617 Figura 103 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°1 +5% de arcilla). Dosificación Nro 1 (+5% de arcilla) 35.256 40.000 32.051 32.166 27.617 30.000 19.231 19.380 20.000 10.000 0.000 132 Tabla 38 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°2 +10% de arcilla SUCCION "W" DOSIFICACION Nro 2 LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) (Aumento de AREA BRUTA S (+10% de arcilla) peso (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min.) Muestra 1 239 129 130 3260 3310 50 308.31 32.435 Muestra 2 239 130 129 3275 3320 45 310.7 28.967 Muestra 3 240 130 129 3230 3270 40 312 25.641 Muestra 4 238 129 129 3220 3265 45 307.02 29.314 Muestra 5 240 129 130 3240 3285 45 309.6 29.070 Promedio PROMEDIO 29.085 Figura 104 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N°2 +10% de arcilla. Tabla 39 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 3 +15% de arcilla). DOSIFICACION Nro 3 LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) SUCCION "W" AREA BRUTA S (+15% de arcilla) (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min.) Muestra 1 240 129 131 3245 3300 55 309.6 35.530 Muestra 2 240 130 129 3215 3260 45 312 28.846 Muestra 3 239 130 130 3230 3290 60 310.7 38.622 Muestra 4 239 129 128 3230 3290 60 308.31 38.922 Muestra 5 239 130 130 3225 3275 50 310.7 32.185 Promedio PROMEDIO 34.821 Figura 105 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 3 +15% de arcilla). 133 Tabla 40 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 4 +20% de arcilla) SUCCION "W" DOSIFICACION Nro 4 LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) (Aumento de AREA BRUTA S (+20% de arcilla) peso (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min.) Muestra 1 239 129 128 3170 3225 55 308.31 35.678 Muestra 2 239 130 130 3240 3295 55 310.7 35.404 Muestra 3 240 130 129 3210 3265 55 312 35.256 Muestra 4 238 129 131 3160 3215 55 307.02 35.828 Muestra 5 240 129 130 3210 3265 55 309.6 35.530 Promedio PROMEDIO 35.539 Figura 106 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 4 +20% de arcilla). Tabla 41 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 5 +5% de arena) SUCCION "W" DOSIFICACION Nro 5 LARGO "L" ANCHO "B" ALTURA PESO (gr) (Aumento de AREA BRUTA S (+5% de arena) peso (mm) (mm) (mm) Inicial - Seco Final + Agua (gr) (cm2) (gr/200 cm2-min.) Muestra 1 239 129 130 3190 3235 45 308.31 29.191 Muestra 2 239 130 131 3190 3245 55 310.7 35.404 Muestra 3 240 130 129 3240 3290 50 312 32.051 Muestra 4 238 129 128 3210 3260 50 307.02 32.571 Muestra 5 240 129 130 3230 3270 40 309.6 25.840 Promedio PROMEDIO 31.012 Figura 107 Resultados del ensayo de succión (Dosificación N° 5 +5% de arena). Los resultados difieren según las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional. Aquellas muestras con mayor contenido de arcilla succionan más agua, evidenciado en la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Esto se refleja en el valor promedio máximo de succión que es 35.539 gr/200 cm2-min. 134 Ensayo de absorción Tabla 42 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación Tradicional) ABSORCIÓN (Tradicional) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.235 3.26 3.22 3.205 3.205 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.64 3.665 3.625 3.61 3.625 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 12.52% 12.42% 12.58% 12.64% 13.10% 12.65% Figura 108 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación Tradicional). Tabla 43 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°1 +5% de arcilla) ABSORCIÓN (1ra Dosificación) (+5% de arcilla) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.23 3.18 3.19 3.255 3.21 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.65 3.61 3.61 3.675 3.63 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.00% 13.52% 13.17% 12.90% 13.08% 13.14% Figura 109 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°1 +5% de arcilla). 135 Tabla 44 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°2 +10% de arcilla) ABSORCIÓN (2da Dosificación) (+10% de arcilla) P R ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.26 3.275 3.23 3.22 3.24 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.705 3.71 3.66 3.645 3.67 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.65% 13.28% 13.31% 13.20% 13.27% 13.34% Figura 110 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°2 +10% de arcilla). Tabla 45 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°3 +15% de arcilla) ABSORCIÓN (3ra Dosificación) (+15% de arcilla) P ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% R O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.245 3.215 3.23 3.23 3.225 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.68 3.635 3.68 3.66 3.655 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.41% 13.06% 13.93% 13.31% 13.33% 13.41% Figura 111 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°3 +15% de arcilla). 136 Tabla 46 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°4 +20% de arcilla) ABSORCIÓN (4ta Dosificación) (+20% de arcilla) P 𝐴𝑏𝑠 = *% RENSAYO O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.17 3.24 3.21 3.16 3.21 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.585 3.68 3.675 3.585 3.638 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 13.09% 13.58% 14.49% 13.45% 13.33% 13.59% Figura 112 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°4 +20% de arcilla). Tabla 47 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°5 +5% de arena) ABSORCIÓN (5ta Dosificación) (+5% de arena) P R ENSAYO 𝐴𝑏𝑠 = *% O DESCRIPCIÓN M Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 E D Peso Seco del especimen(gr) Wsec 3.19 3.19 3.24 3.21 3.23 I Peso Saturado del especimen(gr) Wsat 3.6 3.6 3.65 3.6 3.645 O ABSORCIÓN DEL LADRILLO (%) Abs 12.85% 12.85% 12.65% 12.15% 12.85% 12.67% Figura 113 Resultados del ensayo de absorción (Dosificación N°5 +5% de arena). Los resultados difieren según las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional. Aquellas muestras con mayor cantidad de arcilla absorben más cantidad de agua, evidenciado en la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Presentando el valor promedio máximo de absorción de 13.59%. 137 Ensayo de resistencia a la compresión Tabla 48 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación Tradicional) COMPRESIÓN (Tradicional) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 86920 84250 83680 84940 86410 Ancho de Ladrillo(cm) cm 13 12.9 13 13 12.9 Longitud del Ladrillo(cm) cm 23.9 24 24 24.1 24 Area bruta (cm2) cm2 310.7 309.6 312 313.3 309.6 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 279.8 272.1 268.2 271.1 279.1 274.1 Figura 114 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación Tradicional). Tabla 49 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°1 +5% de arcilla) COMPRESIÓN (1ra Dosificación) (+5% de arcilla) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 79990 78550 80120 78950 79500 Ancho de Ladrillo(cm) cm 12.9 13 13.1 12.9 13 Longitud del Ladrillo(cm) cm 24 24 24 24.1 23.9 Area bruta (cm2) cm2 309.6 312 314.4 310.89 310.7 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 258.4 251.8 254.8 253.9 255.9 255.0 Figura 115 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°1 +5% de arcilla. 138 Tabla 50 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°2 +10% de arcilla) COMPRESIÓN (2da Dosificación) (+10% de arcilla) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 78110 77460 77560 78580 81220 Ancho de Ladrillo(cm) cm 12.9 12.9 13.1 13 12.9 Longitud del Ladrillo(cm) cm 24 24.1 24 24 24 Area bruta (cm2) cm2 309.6 310.89 314.4 312 309.6 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 252.3 249.2 246.7 251.9 262.3 252.5 Figura 116 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°2 +10% de arcilla). Tabla 51 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°3 +15% de arcilla) COMPRESIÓN (3ra Dosificación) (+15% de arcilla) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 76950 78120 77130 81390 77060 Ancho de Ladrillo(cm) cm 13.1 13 13 12.9 13 Longitud del Ladrillo(cm) cm 24 23.9 24 24 24 Area bruta (cm2) cm2 314.4 310.7 312 309.6 312 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 244.8 251.4 247.2 262.9 247.0 250.7 Figura 117 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°3 +15% de arcilla). 139 Tabla 52 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°4 +20% de arcilla) COMPRESIÓN (4ta Dosificación) (+20% de arcilla) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 76250 79020 76640 77380 75820 Ancho de Ladrillo(cm) cm 13 13 13.1 12.9 13 Longitud del Ladrillo(cm) cm 24 24 24 24 23.9 Area bruta (cm2) cm2 312 312 314.4 309.6 310.7 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 244.4 253.3 243.8 249.9 244.0 247.1 Figura 118 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°4 +20% de arcilla). Tabla 53 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°5 +5% de arena) COMPRESIÓN (5ta Dosificación) (+5% de arena) ENSAYO DESCRIPCIÓN Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 PROMEDIO Carga de la Rotura (Kg) Kg 79820 80520 80160 79740 81480 Ancho de Ladrillo(cm) cm 13 13 13.1 13 13 Longitud del Ladrillo(cm) cm 23.9 24 24 24 24 Area bruta (cm2) cm2 310.7 312 314.4 312 312 Resistencia a la compresion (kg/cm2) kg/cm2 256.9 258.1 255.0 255.6 261.2 257.3 Figura 119 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión (Dosificación N°5 +5% de arena). Los resultados difieren según las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional. Aquellas muestras con mayor cantidad de arcilla evidencian una resistencia menor, tal como se evidencia en la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Presentando el valor promedio mínimo de resistencia 247.1 kg/cm2, por el contrario, el resultado de la dosificación tradicional conserva los valores más altos de resistencia con un valor promedio de 274.1 kg/cm2. 140 Ensayo de conductividad térmica Tabla 54 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación Tradicional) CONDUCTIVIDAD TERMICA (Tradicional) ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3468 0.3334 0.3435 0.3484 0.3356 Promedio 0.3415 Figura 120 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación Tradicional). Tabla 55 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°1 +5% de arcilla) CONDUCTIVIDAD TERMICA (1ra Dosificación) +5% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3364 0.3516 0.3416 0.3387 0.3539 Promedio 0.3445 Figura 121 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°1 +5% de arcilla). 141 Tabla 56 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°2 +10% de arcilla) CONDUCTIVIDAD TERMICA (2da Dosificación) +10% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3578 0.3573 0.3583 0.3523 0.3595 Promedio 0.3571 Figura 122 Gráfico de resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°2 +10% de arcilla. Tabla 57 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°3 +15% de arcilla) CONDUCTIVIDAD TERMICA (3ra Dosificación) +15% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3707 0.3652 0.3682 0.3652 0.3710 Promedio 0.3681 Figura 123 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°3 +15% de arcilla). 142 Tabla 58 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°4 +20% de arcilla) CONDUCTIVIDAD TERMICA (4ta Dosificación) +20% arcilla ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3883 0.3815 0.3858 0.3816 0.3812 Promedio 0.3837 Figura 124 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°4 +20% de arcilla). Tabla 59 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°5 +5% de arena) CONDUCTIVIDAD TERMICA (5ta Dosificación) +5% de Arena ∆𝑇 ENSAYO 𝑃𝑜𝑡 = −⋏ 𝐴 DESCRIPCIÓN 𝐿 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 CONDUCTUVIDAD TERMICA 0.3292 0.3350 0.3350 0.3350 0.3295 Promedio 0.3328 Figura 125 Resultados del ensayo de conductividad térmica (Dosificación N°5 +5% de arena). La conductividad térmica en las muestras ensayadas de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional varia de manera gradual, A medida que se incrementa la cantidad de arcilla y se reduce la arena, se observa un aumento en el valor de la conductividad térmica. En contraste, al agregar arena y disminuir la arcilla, la conductividad térmica disminuye, obteniendo el dato más óptimo el cual es 0.333 W/(m*°K), correspondiente a la 5ta dosificación con adición de 5% más de arena y disminución de 5% de arcilla. 143 4.1 Resultados respecto a los objetivos específicos Objetivo 1. Se determinó la óptima dosificación para disminuir la conductividad térmica, el cual es 0.333 W/(m*°K), correspondiente a la 5ta dosificación con adición de 5% más de arena y disminución de 5% de arcilla, estos porcentajes en relación a la dosificación realizada. Objetivo 2. Se determino el porcentaje de absorción por cada dosificación de los componentes realizados, se puede observar que el menor valor promedio el cual es de 12.65% correspondiente a la dosificación tradicional, el mayor valor promedio el cual es de 13.59% lo presenta la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena, estos porcentajes en relación a las dosificaciones realizadas en la presente investigación. Objetivo 3. Se analizó el porcentaje de succión por cada dosificación de los componentes realizados, se puede observar que el menor valor promedio el cual es de 27.617 gr/200 cm2- min correspondiente a la 1ra dosificación con adición de 5% de arcilla y disminución de 5% de arena, el mayor valor promedio el cual es de 35.539 gr/200 cm2-min lo presenta la 5ta dosificación con adición de 20% arcilla y disminución de 20% de arena, estos porcentajes en relación a las dosificaciones realizadas en la presente investigación. Objetivo 4. Se analizó la óptima dosificación para incrementar la resistencia a la compresión, el cual es 274.1 kg/cm2, correspondiente a la dosificación tradicional, este resultado en relación a las dosificaciones realizadas. 4.2 Resultados respecto al objetivo General Se determinó que la conductividad térmica en las muestras de las diferentes dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional varia de manera gradual, incrementando el valor de conductividad térmica mientras se le adiciona más arcilla y se disminuye la arena, por el contrario al adicionarle arena y reducirle arcilla, la conductividad térmica disminuye, obteniendo un dato optimo el cual es 0.333 W/(m*°K), correspondiente a la 5ta dosificación con adición de 5% más de arena y disminución de 5% de arcilla. Respecto a las propiedades físico – mecánicas se determinó que, respecto al análisis de variación dimensional, las unidades no presentan variación considerable ya que son unidades 144 de albañilería industriales presentando una variación máxima de ± 3mm y en su mayoría solo ±1mm. También se determinó que, respecto al ensayo de alabeo, igualmente los ladrillos no presentan variación significativa, presentando una deformación máxima en concavidad y convexidad de ± 1mm. Se determino que, respecto al ensayo de succión, los resultados varían en función a las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional, las muestras que presentan más arcilla succionan más cantidad de agua, como se puede observar en el resultado de la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Presentando el valor promedio máximo de succión de 35.539 gr/200 cm2-min. Se determino que, respecto al ensayo de absorción, los resultados varían en función a las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional, las muestras que presentan más arcilla absorben más cantidad de agua, como se puede observar en el resultado de la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Presentando el valor promedio máximo de absorción de 13.59%. Se determino que, respecto al ensayo de resistencia a la compresión, los resultados varían en función a las muestras de las distintas dosificaciones respecto al ladrillo industrializado tradicional, las muestras que presentan más arcilla presentan una resistencia menor, como se puede observar en el resultado de la 4ta dosificación con adición de 20% de arcilla y disminución de 20% de arena. Presentando el valor promedio mínimo de resistencia 247.1 kg/cm2, por el contrario, el resultado de la dosificación tradicional conserva los valores más altos de resistencia con un valor promedio de 274.1 kg/cm2. 5 Capítulo V: Discusión 5.1 Descripción de los hallazgos más relevantes y significativos. • Se observo que según los resultados del ensayo de Conductividad Térmica, aplicando la norma ASTM C177-13 Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot- Plate Apparatus a cada una de las muestras de las unidades de albañilería se define que a mayor porcentaje de arcilla en esta presente investigación fue al +5%, +10%, +15% , +20% como se muestra en la tabla respecto al ladrillo industrializado-tradicional King 145 Kong 18 huecos la conductividad térmica se incrementa, por lo que no son buenos aislantes térmicos. Tabla 60 Cantidad de unidades de albañilería para el ensayo de Conductividad Térmica. Dosificación Conductividad Térmica Dosificación Arcilla 30% - Arena 50% - 5 und Tradicional Tierra Negra 20% Arcilla 35% - Arena 45% - 1ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 40% - Arena 40% - 2da Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 45% - Arena 35% - 3ra Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 50% - Arena 30% - 4ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% Arcilla 25% - Arena 55% - 5ta Dosificación 5 und Tierra Negra 20% • Se observo que en las muestras de unidades de albañilería donde se adiciono un 5% de más de arena y se disminuyó un 5% de arcilla respecto al ladrillo tradicional King Kong 18 huecos, la conductividad térmica disminuye, por lo que son buenos aislantes térmicos. • Se observo que, según los resultados del ensayo de compresión, aplicado a cada una de las muestras de las unidades de albañilería se define que a mayor porcentaje de arcilla en esta presente investigación fue al +5%, +10%, +15%, y +20% respecto al ladrillo tradicional King Kong 18 huecos, la resistencia a la compresión (kg/cm2) disminuye con respecto al ladrillo industrializado-tradicional King Kong 18 huecos. • Se observo que en las muestras de unidades de albañilería donde se adiciono un +5% de más de arena y se disminuyó un -5% de arcilla respecto al ladrillo industrializado- tradicional King Kong 18 huecos, la resistencia a la compresión (kg/cm2) disminuye. • Se observó que, a mayor cantidad de adición de arcilla, menos resistente a la propiedad mecánica de resistencia a la compresión. • Se observó que, a mayor cantidad de adición de arcilla, respecto a la propiedad física presenta un aumento en la conductividad térmica. 5.2 Limitaciones del estudio La presente investigación se limita a los siguientes parámetros: 146 • El material usado (arena y tierra negra) fue de la cantera de empresa ubicada en el sector de Oscollopampa , el cual fue extraído de forma empírica. • El material usado (arcilla) fue de la cantera de Ocongate, provincia de Quispicanchi, Cusco. • Se limitaron diversos aspectos de la tesis como el uso de laboratorio, ya que los laboratorios de la Universidad Andina del Cusco se encontraban ocupados por los dictados de clases, lo cual limitaba nuestra disponibilidad de tiempo, esto provoco que el ensayo de resistencia a la comprensión se realice de manera particular en el laboratorio de asfalto, concreto y suelos, ASCONSU EIRL. • El diseño de mezcla para las muestras de unidades de albañilería tuvo sus contratiempos con los materiales y su proceso ya que se siguió a cabalidad la NTP.070. • Para el ensayo de conductividad térmica se aplicó la norma ASTM C177-13 Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus. • El ensayo de conductividad térmica se realizó en el laboratorio de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco con el apoyo del docente Mgt. Fisc. Rolando Lozano Cusi, el equipo fue Heat Flow Meter-100 s, el cual nos dio resultados exactos y precisos. • La aplicación y los parámetros de esta tesis se limitan a la empresa ladrillera “Ladrillos Muralla S.R.L”, ubicada en el sector de Oscollopampa, Distrito de San Jerónimo, Provincia de Cusco y Departamento de Cusco. • Las normas y antecedentes sobre las cuales tomamos referencias fue de las Normas Técnicas Peruanas, la norma ASTM C177-13 Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus, y la Guía de las Buenas Prácticas Para Ladrilleras Artesanales. 5.3 Comparación critica con la literatura existente ¿Los resultados de los ensayos mecánicos obtenidos de las pruebas de laboratorio cumple con lo indicado en la NTP 070? 147 Según la NTP.070, establece requisitos sobre la composición que debe tener determinado producto para ser considerado como tal, establece las especificaciones de calidad de productos, procesos y servicios. La investigación presente cumple con la normativa de la NTP.070, todos los ensayos mecánicos fueron realizados en laboratorios calificados con instrumentos, equipos y profesionales que nos orientaron para cumplir las normativas de la NTP.070, y los resultados finales de todos los ensayos mecánicos cumplen con la normatividad del NTP.070. ¿La conductividad térmica obtenida de los ensayos de laboratorio se encuentra dentro de los parámetros la norma ASTM C177-13 y la Guía de las Buenas Prácticas Para Ladrilleras Artesanales?? La conductividad térmica obtenida cumple con los parámetros de la ASTM C177- 13, donde podemos indicar que a mayor porcentaje de arcilla en la unidad de albañilería respecto al ladrillo industrializado-tradicional King Kong 18 huecos, la conductividad térmica aumentara, tales unidades de albañilería no son buenos aislantes térmicos. ¿Cuál es la influencia de la arcilla en las dosificaciones realizadas? La influencia de la arcilla en las dosificaciones de acuerdo a sus porcentajes, dio como resultado que, a mayor porcentaje de arcilla en la unidad de albañilería con respecto al ladrillo industrializado-tradicional King Kong 18 huecos la conductividad térmica aumentará, por lo que no será un buen aislante térmico. También tiene influencia en la resistencia a la compresión (kg/cm2) donde a mayor porcentaje de arcilla en la unidad de albañilería respecto al ladrillo industrializado- tradicional King Kong 18 huecos, la resistencia a la compresión (kg/cm2) disminuirá. 5.4 Implicancias del estudio Esta investigación tendrá un impacto positivo en la sociedad peruana y de manera más tangible en la cuzqueña, puesto que mejorara el buen uso de los componentes del ladrillo King Kong 18 huecos para tener ladrillos con mejor aislamiento térmico para enfrentar las épocas de friaje, tendrán una nueva alternativa para la elaboración de mejores ladrillos con mejora en su conductividad térmica y propiedades físico- mecánicas. 148 También servirá de base y/o sustento para futuras investigaciones, relacionadas con la elaboración de ladrillos respecto a la conductividad térmica y propiedades físico- mecánicas. 6 Conclusiones 1. Se demuestra la hipótesis general “La conductividad térmica y propiedades físico – mecánicas del ladrillo King Kong 18 huecos varía en función directa a la dosificación de sus componentes con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa” puesto que a mayor adición en porcentaje de arcilla las propiedades fisco – mecánicas variaran en función a su dosificación, donde concluimos que a mayor porcentaje de arcilla la conductividad térmica aumentara, por ende tales unidades de albañilería no son buenos aislantes térmicos. Se concluye respecto a la resistencia a la compresión (kg/cm2), a mayor porcentaje de arcilla en la unidad de albañilería respecto al ladrillo industrializado-tradicional King Kong 18 huecos, la resistencia a la compresión (kg/cm2) disminuirá. Respecto a la adición de arena en un porcentaje de aumento en un 5% respecto al ladrillo industrializado - tradicional King Kong 18 huecos y una disminución al 5% de arcilla, se obtuvo un dato optimo el cual es 0.333 W/(m*°K), la conductividad térmica disminuye, por lo cual tales unidades son buenos aislantes térmicos. Respecto a la resistencia a la compresión (kg/cm2) disminuye con una baja similitud frente al ladrillo industrializado - tradicional King Kong 18 huecos ya que el resultado fue de 257.3 kg/cm2. 2. No se demuestra la sub hipótesis N º1 “A mayor porcentaje de arcilla dentro de la dosificación menor conductividad térmica con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa” puesto que los resultados dieron que a mayor porcentaje de arcilla la conductividad térmica aumentara, por ende, las unidades de albañilería no son buenos aislantes térmicos, el de dosificación tradicional presentó un valor promedio de 0.3416 W/(m*°K), mientras en las que presentan adición de arcilla va incrementando gradualmente como se puede corroborar por ejemplo en la dosificación N°4 (+20% de arcilla) que presenta un valor promedio máximo de 0.3837 W/(m*°K). 3. Se demuestra la sub hipótesis N º2 “A mayor porcentaje arcilla dentro de la dosificación mayor porcentaje de absorción con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa” puesto que los resultados que obtuvimos indican que, a mayor 149 porcentaje de arcilla en la dosificación, mayor será el porcentaje de absorción con respecto al ladrillo tradicional-industrializado King Kong 18 huecos del Sector de Oscollopampa como se corroboró en la dosificación tradicional que presentó un valor promedio de absorción de 12.65 % mientras en las que presentan adición de arcilla va incrementando gradualmente como se puede corroborar por ejemplo en la dosificación N°4 (+20% de arcilla) que presenta un valor promedio máximo de 13.59 %. 4. Se demuestra parcialmente la sub hipótesis N º3 “A mayor porcentaje de arcilla dentro de la dosificación mayor porcentaje de succión con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa” puesto que los resultados que obtuvimos respecto al aumento del +5% y +10% de más de arcilla en la dosificación de las unidades de albañilería, el porcentaje de succión disminuye respecto al ladrillo tradicional-industrializado King Kong 18 huecos. El aumento del +15% y +20% de más de arcilla en la dosificación de las unidades de albañilería, el porcentaje de succión será mayor respecto al ladrillo tradicional-industrializado King Kong 18 huecos del Sector de Oscollopampa. 5. No se demostró la sub hipótesis N º4 “A mayor porcentaje de arena dentro de la dosificación mayor resistencia a la compresión con respecto a un ladrillo industrializado del sector Oscollopampa” puesto que los resultados que obtuvimos nos indica que al aumento del +5% de arena respecto al ladrillo tradicional-industrializado King Kong 18 huecos la resistencia a la compresión disminuye, como se corroboró en la dosificación tradicional que presentó un valor promedio de resistencia a la compresión de 274.1 kg/cm2 mientras en las que presentan adición de arcilla va disminuye ligeramente como se puede corroborar en la dosificación N°5 (+5% de arena) que presenta un valor promedio máximo de 257.3 kg/cm2. 7 Recomendaciones • Se recomienda a los investigadores futuros interesados en este tema continuar investigando con diferentes dosificaciones y usar menores proporciones de arcilla para disminuir la conductividad térmica para así obtener una unidad de albañilería con un mejor desempeño de aislamiento térmico, no obstante, la arcilla es fundamental para la producción de estas unidades de albañilería, por lo tanto, se recomienda experimentar con diferentes tipos de arcilla, aditivos u otros componentes que puedan mejorar las propiedades físico-mecánicos para un ladrillo King Kong 18 huecos. 150 • Se recomienda a los investigadores futuros interesados en este tema realizar investigaciones relacionadas a la dosificación del ladrillo King Kong 18 huecos, analizando otras propiedades físico-mecánicos, para ampliar el conocimiento de este material, así contribuir a la mejora y brindar mejores ladrillos King Kong 18 huecos para el confort demandado por la sociedad. • Se recomienda en el desarrollo y la continuidad correcta profesional de los estudiantes de Ingeniería Civil, hacer el uso adecuado y seguir a cabalidad las Normativas vigentes y los estándares internacionales para así tener un conocimiento amplio y hacer frente a las nuevas inserciones de un mundo más tecnológico. • Se recomienda tomar en consideración y como referencia la presente investigación para futuras investigaciones de los estudiantes de Ingeniería Civil sobre las propiedades físico-mecánicas y la conductividad térmica para un ladrillo King Kong de 18 huecos. 8 Referencias Bibliográficas ASTM. (2013). ASTM C177 – 13 Standard Test Method for Steady- State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot- Plate Apparatus. Lima - Perú: INDECOPI. Blanco, Á. F. (2012). “Ciencia de los Materiales”, primera edicion. Oviedo - España. CENEPRED. (2022). ESCENARIO DE RIESGO POR BAJAS TEMPERATURAS DEL DEPARTAMENTO DE CUSCO . Lima - Peru. Collieu, A. M., & Powney, D. (1977). "propiedades mecanicas y termicas de los materiales". Barcelona - Peru. Diaz, A., & Cornejo, J. C. (2006). "Caracterizacion de las arcillas en el Peru: mercados y perpectivas". Lima-Peru. Diaz, A., & Ramirez, J. (2009). "Compendio de rocas y minerales industriales en el Peru. Lima, Peru. Diaz, L., & Torrecillas, R. (2022). Arcillas ceramicas: una revision de sus distintos tipos, significados y aplicaciones. Boletin de la sociedad Española de Ceramica y Vidrio. Gallegos, H., & Casabonne, C. (2005). "Albañileria Estructural" Tercera edicion. Lima, Peru. Garcia, V. J. (2006). "Dispositivos y Componentes Electronicos" Primera Edicion. Lima - Peru. Hernandez, R. (2014). Metodologia de la Investigacion. Mexico D.F: McGRAW-HILL / INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V. 151 Hernández, S. R., Fernández, C. C., & Baptista, L. P. (2014). Metodología de la investigación (6a. ed. --.). México D.F. México D.F: McGraw-Hill. Kreith, F., Manglik, R. m., & Bohn, M. s. (2012). "Principios de transferencia de calor". Monterrey - Mexico. Ministerio de la Produccion. (2010). Guía de Buenas Prácticas ladrilleras artesanales (aprobado por Resolución Ministerial N° 102 – 2010 - produce del 19-04-2010). Lima, Peru: El Peruano. Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneameinto. (2006). Norma Técnica E.070 albañilería. Lima, Peru: El Peruano. San Bartolome, A. (1994). " Construcciones de Albañileria". Lima, Peru : Fondo editorial de la Pontificia Universidad Catolica del Peru. Termtest Inc. (2020). Medidor de flujo de calor-100, Modelo HFM-100. Hanwell (Nuevo Brunswick, Canadá. 152 9 Anexos Figura 126 Matriz de consistencia 153 Fichas Técnicas: Figura 127 Ficha técnica de la dosificación tradicional. UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN TRADICIONAL NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en NORMAS: albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación tradicional, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 30% - Arena 50% - Tierra Negra 20%. CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 1mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 30.306 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 12.65 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 274.1 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3416 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 30% - Arena 50% - Tierra Negra 20%. Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado hacia la PREPARACIÓN cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 154 Figura 128 Ficha técnica de la dosificación (+5% arcilla). UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN 1 (+5% arcilla) NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados en NORMAS: albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación +5% de arcilla, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 35% - Arena 45% - Tierra Negra 20% CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 2mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 27.617 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 13.14 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 255 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3445 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 35% - Arena 45% - Tierra Negra 20%. Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado hacia PREPARACIÓN la cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 155 Figura 129 Ficha técnica de la dosificación (+10% arcilla). UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN 2 (+10% arcilla) NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados NORMAS: en albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación +10% de arcilla, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 40% - Arena 40% - Tierra Negra 20% CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 2mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 29.085 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 13.34 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 252.5 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3571 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 40% - Arena 40% - Tierra Negra 20%. Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado PREPARACIÓN hacia la cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 156 Figura 130 Ficha técnica de la dosificación (+15% arcilla). UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN 3 (+15% arcilla) NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados NORMAS: en albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación +15% arcilla, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 45% - Arena 35% - Tierra Negra 20%. CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 3mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 34.821 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 13.41 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 250.7 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3681 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 45% - Arena 35% - Tierra Negra 20% Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado PREPARACIÓN hacia la cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 157 Figura 131 Ficha técnica de la dosificación (+20% arcilla). UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN 4 (+20% arcilla) NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados NORMAS: en albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación +20% de arcilla, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 50% - Arena 30% - Tierra Negra 20%. CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 2mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 35.539 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 13.59 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 247.1 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3837 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 50% - Arena 30% - Tierra Negra 20% Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado PREPARACIÓN hacia la cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 158 Figura 132 Ficha técnica de la dosificación (+5% arena). UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL FICHA TECNICA EVALUACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DEL LADRILLO KING-KONG 18 TITULO: HUECOS PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES DE SUS COMPONENTES CON RESPECTO AL LADRILLO INDUSTRIALIZADO DEL SECTOR OSCOLLOPAMPA - CUSCO 2023 SANTA CRUZ BORDA JHORT KENVI 016201080E AUTORES VALER MAYORGA ALVARO ALONSO 016201201G MUESTRA: DOSIFICACIÓN 5 (+5% arena) NORMA E-070 ALBAÑILERIA NTP 399.613 2017 UNIDADES DE ALBANILERIA. Métodos de muestreo y ensayo de ladrillos de arcilla usados NORMAS: en albañilería. NORMA ASTM C177-13 Descripción: Son unidades de albañileria industrializadas de dosificación +5% arena, dosificación utilizada por la misma empresa para la producción y venta actual de sus ladrillos. Presenta una composición de Arcilla 25% - Arena 55% - Tierra Negra 20%. CARACTERISTICAS TÉCNICAS: ANALISIS DE VARIACIÓN DIMENSIONAL Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima de ± 1mm. Cumple con la NTP E-070 con una variación máxima en su ALABEO concavidad y/o convexidad de ± 1mm. SUCCIÓN Valor promedio de 31.012 gr/200 cm2-min. ABSORCIÓN Valor promedio de 12.67 % . RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Valor promedio de 257.3 kg/cm2. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Valor promedio de 0.3328 W/(m*°K). MATERIALES Arcilla, Arena, Tierra Negra y Agua. DOSIFICACIÓN Arcilla 25% - Arena 55% - Tierra Negra 20%. Agua según composición y textura. Mezcla en mezcladora y extrusora formando un molde, para posterioremente ser evacuado PREPARACIÓN hacia la cortadora y formar las unidades según dimensión 9x13x24. SECADO ARTIFICIAL 1 dia post preparación. COCCIÓN 72 horas post secado. ENFRIADO 1 dia post cocción. 159 Fichas de laboratorio para obtener los instrumentos. Figura 133 Ficha de Laboratorio para Granulometría de Agregados finos. 160 Figura 134 Ficha de Laboratorio para Limites de Atterberg – Limite líquido. 161 Figura 135 Ficha de Laboratorio para Limites de Atterberg – Limite plástico. 162 Figura 136 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Variación Dimensional. 163 Figura 137 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Alabeo. 164 Figura 138 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Succión. 165 Figura 139 Ficha de Laboratorio para el ensayo de Absorción. 166 Figura 140 Lavado de recipientes para colocado de materia prima Figura 141 Recojo de tierra negra Figura 142 Recojo de arcilla 167 Figura 143 Recojo de arena. Figura 144 Uso de Maquinaria pesada Figura 145Preparado para zarandeo. Figura 146 Muestra de zarandeo de los componentes del ladrillo. 168 Figura 147 Colocado de arcilla en mayor porcentaje de acuerdo al porcentaje de dosificación. Figura 148 Muestra de ladrillo recién elaborado. Figura 149 Orden y colocado de los ladrillos en andamio. 169 Figura 150 Andamio listo para ser llevado al horno. Figura 151 Orden y limpieza de la máquina de dosificación. Figura 152 Colocación al horno de la U. de Albañilería. Figura 153 Ladrillos después del sacado del horno. 170 Figura 154 Traslado de materia prima al laboratorio. Figura 155 Cuarteo de la materia prima. Figura 156 Peso de la materia prima. Figura 157 Ensayo de Granulometría. 171 Figura 158 Ensayo de límites de atterberg Figura 159 Resultados del Ensayo de límites de atterberg Figura 160 Resguardo de las unidades de albañilería - Laboratorio de la UAC 172 Figura 161 Traslado de ladrillos para los ensayos. Figura 162 Resguardo de los ladrillos a ensayar. Figura 163 Ensayo de Variación dimensional Figura 164 Procedimiento del ensayo de Succión. 173 Figura 165 Sumergido de los ladrillos para el E. de Absorción. Figura 166 Relleno de agua, por 24 hrs. Figura 167 Apunte de resultados del ensayo de Absorción. Figura 168 Ruptura de ladrillo. Ensayo de compresión