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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA APLICACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS DE CAÑA DE AZÚCAR COMO MATERIAL ALTERNATIVO EN ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS Caso de estudio: Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa Por: Laura Cristina Barrios Mogollón INFORME FINAL DEL PROYECTO DE GRADO Sartenejas, 14 de Enero de 2016
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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA
APLICACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS DE CAÑA DE AZÚCAR COMO
MATERIAL ALTERNATIVO EN ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
Caso de estudio: Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa
Por:
Laura Cristina Barrios Mogollón
INFORME FINAL DEL PROYECTO DE GRADO
Sartenejas, 14 de Enero de 2016
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA
APLICACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS DE CAÑA DE AZÚCAR COMO
MATERIAL ALTERNATIVO EN ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
Caso de estudio: Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa
INFORME FINAL DEL PROYECTO DE GRADO
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
ARQUITECTO
Realizado con la asesoría de:
ARQ. SVEN METHLING
Sartenejas, 14 de Enero de 2016
iii
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TÍTULO DEL PROYECTO: Aplicación de residuos agrícolas de caña de azúcar como material
alternativo en elementos constructivos. Caso de estudio: Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa
CARRERA: Arquitectura.
AUTOR: Laura Barrios Mogollón.
TUTOR ACADÉMICO: Arq. Sven Methling.
FECHA: 14 de Enero de 2016
RESUMEN
Venezuela posee extensas plantaciones agrícolas, como es el caso de la caña de azúcar
(Saccharum officinarum L.), la misma representa la fibra con mayor producción del país y en
cuyo proceso de obtención se generan un aproximado de 30% de residuos. Basados en diversos
estudios académicos elaborados en el país, se plantea que éstos se puedan aplicar en el área
constructiva, a través de bloques, ladrillos, tableros, bastidores, etc.
Se propone el uso de materiales alternativos que generen el mínimo impacto ambiental,
desde el principio de sostenibilidad, la reutilización y la aplicación de los residuos agrícolas en la
construcción.
El trabajo de grado se orientó en el área de tecnología constructiva, donde se abordaron
varias líneas de investigación simultáneas: teórica-técnica, social y de campo, comprobación
experimental y proyectual, permitiendo un enfoque integral en la aplicación del material al diseño
arquitectónico.
v
AGRADECIMIENTOS
A todas las instituciones, empresas y personas que permitieron el desarrollo y
materialización de este proyecto, a través de su asesoría, tiempo y apoyo.
Prof. Dr. Arq. Wilver Contreras Miranda, Laboratorio Nacional de Productos Forestales
LNPF, Universidad de Los Andes, Mérida.
Prof. Ing. Idalberto Águila, Instituto de Desarrollo Experimental de la Construcción IDEC,
Universidad Central de Venezuela.
Maestro Ronero Néstor Ortega; Alberto Vollmer, Presidente Ron Santa Teresa.
Ing. Miguel Bellettini, Director del área técnica; Ing. Arturo Dallos, Gerente de servicios
técnicos, Central azucarero El Palmar S.A (CEPSA).
A Sven Methling, tutor que me guió y orientó durante todo el desarrollo del proyecto.
A los profesores de la Universidad Simón Bolívar.
A mis amigos, principalmente a Jenni y Karla por toda su colaboración. A los que me
ayudaron y acompañaron a lo largo de la carrera: Ana, Karlys, David, Andrea, Soriana, Lili,
Patricia y Ana C.
A mi padre, mi hermano, mi tía Ana, William y Jorge, que contribuyeron a este logro.
Especialmente a mi madre, mi hermana y Holly por estar siempre a mi lado apoyándome y
creyendo en mis sueños.
Gracias a todos por creer en el proyecto.
vi
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1
Planteamiento del problema ............................................................................................................ 2
Objetivos .......................................................................................................................................... 2
Objetivo General.............................................................................................................................. 2
Objetivos Específicos ...................................................................................................................... 2
Justificación ..................................................................................................................................... 3
Metodología y alcance del proyecto ................................................................................................ 4
Antecedentes de la investigación ..................................................................................................... 6
CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 16
1.1. Situación actual y últimos avances ......................................................................................... 16
1.2. Materiales alternativos en la construcción............................................................................. 25
1.3. Residuos ................................................................................................................................. 27
1.4. Residuos agrícolas .................................................................................................................. 27
1.5. Fibras vegetales .................................................................................................................... 27
CAPÍTULO II: ESTUDIO DE LA CAÑA DE AZÚCAR ............................................................ 31
2.1. Caña de azúcar ........................................................................................................................ 30
2.2. Distribución ............................................................................................................................ 33
2.3. Central El Palmar S.A (CEPSA) ............................................................................................ 34
2.4. Factores a considerar en la elaboración de elementos constructivos con bagazo .................. 37
CAPÍTULO III: ACERCAMIENTOS EXPERIMENTALES ...................................................... 38
3.1. Ladrillo con agregados de cenizas de caña de azúcar y cemento ........................................... 39
3.2. Bastidor de madera con tejido de bagazo de caña de azúcar .................................................. 40
CAPÍTULO IV: TECNOLOGÍA Y SISTEMA CONSTRUCTIVO ............................................ 41
4.1. Tecnología constructiva ......................................................................................................... 41
4.2. Mampostería estructural ......................................................................................................... 42
4.3. Coordinación modular ........................................................................................................... 42
4.4. Mampostería ladrillo-cenizas de caña de azúcar ................................................................... 43
4.5. Criterios de diseño y sostenibilidad ....................................................................................... 43
CAPÍTULO V: COMPROBACIÓN ARQUITECTÓNICA ......................................................... 45
5.1. Zona de Estudio: Municipio José Rafael Revenga ................................................................. 45
5.2. Hacienda Santa Teresa............................................................................................................ 46
5.3. Referencias imagen arquitectónica y espacial ....................................................................... 48
5.4. Proceso de diseño .................................................................................................................. 54
5.5. Proyecto de diseño ................................................................................................................. 60
CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 74
REFERENCIAS ............................................................................................................................ 76
APÉNDICES ................................................................................................................................. 79
vii
ÍNDICE DE TABLAS
INTRODUCCIÓN
Tabla 1. Contenido de ceniza y silice en residuos agricolas. ........................................................ 15
CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO
Tabla 2. Producción nacional de los principales renglones agrícolas de Venezuela ..................... 30
CAPÍTULO II: ESTUDIO DE LA CAÑA DE AZÚCAR
Tabla 3. Registros estadísticos nacionales de la caña de azúcar ................................................... 32
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
INTRODUCCIÓN
Figura 1. Laboratorio Nacional de Productos forestales (LNPF). ................................................... 4
Figura 2. Dr. Arq. Wilver Contreras Miranda con prototipos de investigaciones desarrolladas..... 4
Figura 3. Vista de la Hacienda Santa Teresa desde ARC ................................................................ 5
Figura 4. Churuata Piaroa. Venezuela ............................................................................................. 6
Figura 5. Polloza gallega. Arquitectura tradicional. ........................................................................ 7
Figura 6. Casas barracas del Delta del Ebro .................................................................................... 7
Figura 7. Granero de Sidi Moussa, Marruecos ................................................................................ 7
Figura 8. Yurta ................................................................................................................................. 7
Figura 9. Viviendas con perfiles de madera, PVC y cisco de café .................................................. 8
Figura 10. Vistas Internas vivienda ................................................................................................. 9
Figura 11. Apicaciones con hojas .................................................................................................... 9
Figura 12. Forest Service, Forest Product Laboratory................................................................... 10
Figura 13. Fotografías probetas para ensayo, bagazo de caña de azúcar y mortero ...................... 11
Figura 14. Fotografías mezclas bagazo de caña de azúcar y cemento, elaboración de panel. ...... 12
Figura 15. Fotografías ladrillos y bloques con cáscara de maní y cemento. ................................. 13
Figura 16. Vista externa del proceso monitoreado de la construcción comunitario de la estructura;
los cerramientos con bloques, adobes y caña brava del CBC ....................................................... 14
Figura 17. Fachada y corte estructural........................................................................................... 14
CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO
Figura 1.1. Tableros con resinas .................................................................................................... 16
Figura 1.2. Elaboración tableros de cabuya y café. ....................................................................... 16
Figura 1.3. Casas de paja ............................................................................................................... 17
Figura 1.4. Paneles ecológicos con agrofibra ................................................................................ 18
Figura 1.5. Mantas de fibras para aislamiento ............................................................................... 18
Figura 1.6. Productos CANNABRIC ............................................................................................ 19
Figura 1.7. Máquina lanera, vista interna y externa de la caseta elaborada con paneles de fibro-
cemento .......................................................................................................................................... 23
Figura 1.8. Muestra panel techo .................................................................................................... 23
Figura 1.9. Construcciones con paja .............................................................................................. 25
Figura 1.10. Superadobe ................................................................................................................ 25
Figura 1.11. Viviendas de Guadua ................................................................................................ 26
Figura 1.12. Bloque papercrete ..................................................................................................... 26
Figura 1.13. Tablero de caña de azúcar con aglomerante bolsa plástica ....................................... 27
Figura 1.14. Residuos agrícolas ..................................................................................................... 27
Figura 1.15. Clasificación de las Fibras ........................................................................................ 28
Figura 1.16. Tipos de fibras vegetales empleadas para la construcción ........................................ 29
CAPÍTULO II: ESTUDIO DE LA CAÑA DE AZÚCAR
Figura 2.1. Caña ........................................................................................................................... 31
Figura 2.2. Hojas de caña de azúcar .............................................................................................. 31
Figura 2.3. Caña de azúcar-recolección ........................................................................................ 32
Figura 2.4. Distribución del cultivo de caña de azúcar en Venezuela para el año 2009 Molinos
central El Palmar ........................................................................................................................... 33
ix
Figura 2.5. Molinos, central El Palmar .......................................................................................... 34
Figura 2.6. Fábrica de azúcar, central El Palmar ........................................................................... 34
Figura 2.7. Proceso de producción caña de azúcar y sus residuos ................................................ 35
Figura 2.8. Laguna de sedimentos cenizas de caña de azúcar. Central El Palmar. ....................... 36
Figura 2.9. FERBIPLANT: Fertilizante elaborado con residuos agrícolas de caña de azúcar.
Central El Palmar ......................................................................................................................... 36
Figura 2.10. Residuos bagazo de caña de azúcar. Central El Palmar. ........................................... 37
CAPÍTULO III: ACERCAMIENTOS EXPERIMENTALES
Figura 3.1. Esquema elementos constructivos posibles a elaborar con residuos de caña de azúcar
....................................................................................................................................................... 38
Figura 3.2. Esquema fases de producción del ladrillo-ceniza ....................................................... 39
Figura 3.3. Esquema fases de producción bastidor ....................................................................... 40
CAPÍTULO IV: TECNOLOGÍA Y SISTEMA
Figura 4.1. Mampostería ............................................................................................................... 42
CAPÍTULO V: COMPROBACIÓN ARQUITECTÓNICA
Figura 5.1. Mapa del Edo. Aragua. Municipio José Rafael Revenga............................................ 45
Figura 5.2. Comunidad Los Cerritos, entrada Hacienda Santa Teresa. Autopista Panamericana . 45
Figura 5.3. Área El Consejo, Estado Aragua. Izquierda y centro: Hacienda Santa Teresa ......... 46
Figura 5.4. Vista tablones .............................................................................................................. 47
Figura 5.5. Reunión Proyecto Alcatraz ......................................................................................... 47
Figura 5.6. Distintas actividades realizadas en la hacienda ........................................................... 47
Figura 5.7. Boceto-perspectiva ...................................................................................................... 48
Figura 5.8. Sistema de cerramientos .............................................................................................. 48
Figura 5.9. Vista conjunto ............................................................................................................. 49
Figura 5.10. Detalles de fachada ................................................................................................... 49
Figura 5.11. Sotavento, vista interna y planta ............................................................................... 50
Figura 5.12. Detalles de fachada Casa Caoma .............................................................................. 50
Figura 5.13. Casa Balbuena 1957 .................................................................................................. 51
Figura 5.14. ECC Espacios comunitarios culturas sede San Sebastián de los Reyes, Edo. Aragua.
....................................................................................................................................................... 52
Figura 5.15. ECC esquemas y vistas ............................................................................................. 53
Figura 5.16. Avance aproximación arquitectónica, esquemas y maqueta ..................................... 54
Figura 5.17. Avance aproximación arquitectónica ........................................................................ 55
Figura 5.18. Esquemas de estudio ................................................................................................. 56
Figura 5.19. Maquetas de estudio .................................................................................................. 57
Figura 5.20. Bocetos y esquemas conceptuales ............................................................................. 58
Figura 5.21. Bocetos conceptuales ................................................................................................ 59
Figura 5.22. Ubicación-contexto ................................................................................................... 60
Figura 5.23. Esquemas implantación conjunto .............................................................................. 60
Figura 5.24. Taller del Constructor popular .................................................................................. 61
Figura 5.25. Lámina presentación entrega final Proyecto de Grado ............................................ 62
Figura 5.26. Lámina Plano conjunto, presentación entrega final Proyecto de Grado ................... 63
Figura 5.27. Lámina Planos, presentación entrega final Proyecto de Grado................................. 64
x
Figura 5.28. Lámina Despiece, presentación entrega final Proyecto de Grado ............................. 65
Figura 5.29. Vistas externas proyecto ........................................................................................... 66
Figura 5.30. Vistas proyecto .......................................................................................................... 67
Figura 5.31. Presentación entrega final Proyecto de Grado .......................................................... 68
Figura 5.32. Residuos agrícolas de Caña de Azúcar, bagazo ........................................................ 69
Figura 5.33. Maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m ............................. 69
Figura 5.34. Maqueta conjunto Hacienda Santa Teresa, Esc: 1:2500 m ....................................... 70
Figura 5.35. Vistas maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m .................. 71
Figura 5.36. Maqueta corte Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m .................... 72
Figura 5.37. Detalle de maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m ............ 73
APÉNDICES
Catálogo. Tableros, paneles y bloques venezolanos con materiales alternativos .......................... 79
1
INTRODUCCIÓN
La producción y elaboración de materiales de construcción tradicionales genera un gran
impacto ecológico, muchos por poseer sustancias tóxicas y no contar con una gestión de ciclo de
vida de los materiales, pero otros por su alta generación de residuos durante el ciclo de
producción. En la actualidad, se evidencia un agotamiento de las materias primas y la
proliferación de los residuos.
Por lo tanto, se debe contribuir con la disminución de dicho impacto desde la perspectiva
arquitectónica; asimismo, la realidad del país en cuanto a escasez y costos en materiales con los
que comúnmente se construye también afectan la construcción, de esta manera ¿cómo podrían
aplicarse tecnologías constructivas alternativas para la construcción?
Se plantea el uso de materiales alternativos que generen el mínimo impacto ambiental
posible, por ello se propone el aprovechamiento de los residuos agrícolas para el campo de la
construcción, cuyas siembras de cultivo se encuentran con mayor abundancia en la región central
y centro occidental del país, (CENATEL, 2009). Siendo la caña de azúcar (Saccharum
officinarum L.) una de las fibras con mayor producción y disponibilidad en el país, más de 8mil
toneladas para el año 2001 (Águila y Sosa, 2005:6), la misma se presenta como una alternativa
ideal para incentivar su uso constructivo. Esta fibra vegetal “se caracteriza por ser muy eficiente
en el proceso fotosintético, por lo que tiene una elevada capacidad para producir grandes
cantidades de biomasa y de residuos agrícolas”, (Toledo et al., 2008), entre bagazo y hojas secas.
Partiendo de esta idea, desde el principio de sostenibilidad, se busca la reutilización de
materiales que disminuyan la huella ecológica, por lo que se debe realizar una “evaluación
precisa de las potencialidades y recursos locales y el desarrollo y/o utilización de técnicas
constructivas basadas en tales recursos”, (Cilento, 1998:26). En resumen, la aplicación de los
residuos agrícolas en la elaboración de elementos constructivos, por la misma localidad de la
obtención del material, generando cero gastos de transporte, beneficiando a la comunidad que
siembra y trabaja con la caña de azúcar, como alternativa ante la escasez e impacto de los
2
materiales tradicionales (concreto armado, ladrillos, etc.), se presenta como un aporte de suma
importancia para el desarrollo del país.
Planteamiento del problema
De las plantaciones agrícolas presentes en Venezuela la de principal producción es la caña de
azúcar, cuyos residuos (bagazo, hojas secas) son abundantes en las industrias, estos deben ser
reubicados o reutilizados. Como práctica común, los residuos son incinerados contaminando el
ambiente, a pesar de que se pueden aplicar en el área constructiva. Sin embargo parte de la
población desconoce de las propiedades de estos materiales, técnicas y herramientas, ignorando
esta posibilidad. A esto debemos sumar la problemática de escasez de materiales de construcción
que sufre el país actualmente. ¿Cómo podrían emplearse nuevas técnicas y materiales
constructivos que logren igualar o superar las características de los sistemas tradicionales, para
generar una solución constructiva de menor impacto? Esta es la interrogante principal que la
investigación pretende responder.
Objetivos
Objetivo General
Comprobar la aplicabilidad de residuos agrícolas en la construcción, como material
alternativo para la elaboración de elementos constructivos.
Objetivos Específicos
-Elaborar un catálogo con los bloques y tableros venezolanos que se pueden desarrollar a
partir de residuos agrícolas.
-Definir las características de los residuos agrícolas, con énfasis en la caña de azúcar: su
ciclo de vida, ubicación en el país, propiedades y potencialidades de uso en sustitución de los
materiales tradicionales.
3
-Estudiar la coordinación modular y los estándares de medidas aplicados en tableros y
bloques para disminuir los desperdicios de los materiales.
-Determinar las aplicaciones de uso de los residuos agrícolas como material constructivo en
Venezuela.
-Aplicar los elementos constructivos de caña de azúcar en un proyecto arquitectónico para
edificaciones públicas.
Justificación
En toda actividad realizada por el ser humano se genera una cantidad de residuos, desde la
perspectiva de la arquitectura y su materialización, se debe crear conciencia y plantear un ciclo de
vida de los materiales para disminuir el impacto ambiental, a través de la aplicación de nuevas
técnicas constructivas con recursos sustentables y propios del sitio.
En gran parte del país se siembran extensas áreas de caña de azúcar, “se estima una
superficie sembrada para el año 2009: 299. 806 hectáreas”, (CENATEL, 2009), y una producción
de 5.7 millones de toneladas de caña molida en la zafra 2009-2010, (FESOCA, 2010). Por cada
100 toneladas de caña molida se genera entre 25 y 30 toneladas de bagazo (Trujillo, 2010), es
decir, después de su producción esta fibra genera 30% de residuos. La aplicación de residuos
agrícolas a elementos constructivos podría suplir la necesidad de materiales tradicionales,
generando construcciones más económicas, sostenibles y prefabricadas.
Observamos que es de vital importancia educar a la comunidad sobre las propiedades y
ventajas de las fibras vegetales, y la capacidad constructiva de sus residuos agrícolas, para de esta
manera emplearlos en bloques, ladrillos y paneles prefabricados y/o posteriormente poder
construir espacios con los recursos naturales locales. Asimismo, incentivar el trabajo
comunitario, generación de micro-empresas de fabricación de los elementos, disminuyendo el
desempleo y mejorando la calidad de vida de la comunidad.
4
Metodología y alcance del proyecto
En primer lugar, se planteó un estudio teórico y bibliográfico de los aspectos resaltantes de la
temática seleccionada: dimensiones, propiedades físicas, disponibilidad, cantidades
aprovechables, durabilidad, y otras variables que presentan los residuos agrícolas, con énfasis en
los residuos de la caña de azúcar. En base a dicha información, se planteó la evaluación de la
caña de azúcar como material agregado para la elaboración de componentes constructivos,
acompañado de un estudio y análisis del uso actual de las fibras vegetales como material de
construcción. Para ello se realizó una investigación simultánea desde diversos enfoques,
siguiendo líneas de estudio: documentación teórica, experimental (técnica del material), trabajo
de campo y comprobación proyectual, las mismas se explican a continuación:
Se realizó una documentación en el Instituto de Desarrollo Experimental de la Construcción,
IDEC-UCV, sobre materiales alternativos en la construcción de viviendas. Donde se realizó una
entrevista al Ing. Idalberto Águila, suministrando información al respecto de su investigación
sobre evaluación de residuos industriales y agrícolas en sustitución parcial del cemento, e
investigaciones donde participó como tutor sobre agregados de fibras de sisal como refuerzo al
cemento y fibras de coco para ladrillos de tierra comprimida.
Se realizó una salida de campo, en el mes de Julio 2015, al Laboratorio Nacional de
Productos Forestales (LNPF), en la Universidad de Los Andes, Mérida (ver figura 1); con la
asesoría del Dr. Arq. Wilver Contreras Miranda, donde se recopiló la información de
investigaciones realizadas en la elaboración de bloques con agregados de fibras naturales y
tableros aglomerados de caña de azúcar, caña brava, bambú, plátano (ver figura 2), entre otros.
Figura 1. Laboratorio Nacional de Productos forestales (LNPF). Figura 2. Dr. Arq. Wilver Contreras Miranda con prototipos de investigaciones
desarrolladas. Fuente: Laura Barrios, 2015.
5
Se recopiló toda la información en un catálogo que muestra los tableros, paneles y bloques
desarrollados en Venezuela con materiales a partir de fibras vegetales y residuos agrícolas (ver
apéndice).
Se realizó una visita a la central azucarera El Palmar en San Mateo, Edo. Aragua; se
entrevistó al Ing. Miguel Bellettini, Director del área técnica, y al Ing. Arturo Dallos, Gerente de
servicios técnicos, donde se corroboró las cantidades y usos actuales de los residuos de caña de
azúcar. Además se visitó a las comunidades aledañas, como posibles zonas de implantación de la
pieza de comprobación.
Se entrevistó a Alberto Vollmer, Presidente de Ron Santa Teresa, en el Encuentro CDO
Venezuela, Compañía de las Obras, en el cual informó de los proyectos de responsabilidad social
que se realizan junto a Fundación Santa Teresa, uso y destino de los residuos agrícolas que se
obtienen en las distintas etapas de la elaboración del ron en la Hacienda Santa Teresa.
Se visitó la Hacienda Santa Teresa en El Consejo,
Edo. Aragua y comunidades vecinas, donde se
comprobó el uso de la caña de azúcar, cantidades de
producción y de residuos agrícolas (ver figura 3).
Figura 3. Vista de la Hacienda Santa Teresa desde ARC. Fuente: Laura Barrios, 2015.
Se elaboraron elementos constructivos: ladrillo con agregados de cenizas y bastidor con
fibras de bagazo de caña de azúcar, como comprobación experimental del material, tomando
como referencias los resultados de las investigaciones, pruebas y análisis físico-mecánicos
realizados con anterioridad por el IDEC-UCV y LNPF-ULA.
Se evaluó la factibilidad de aplicación de dichos elementos constructivos y posibilidad de
integrar al diseño elementos ya existentes analizados y reseñados en el catálogo investigativo,
(ver apéndice).
Finalmente, se realizó la comprobación del material a través de un proyecto arquitectónico,
partiendo del sincretismo tecnológico, es decir integrando la tecnología constructiva alternativa
6
con los residuos disponibles en el lugar de implantación la Hacienda Santa Teresa. Para ello se
elaboraron varios modelos, esquemas, bocetos y maquetas.
Antecedentes de la investigación
Los antecedentes que se exponen justifican de manera categórica la necesidad e importancia
de desarrollar investigaciones y tecnologías aplicadas con residuos agrícolas para la construcción,
empleando las fibras naturales locales bajo los principios de sostenibilidad.
Desde las primeras construcciones, el ser humano empleó materiales de su entorno como
palmas, ramas y hojas, por una necesidad de refugio. En la arquitectura indígena venezolana se
evidencia el uso de fibras vegetales como por ejemplo en el shabono, churuata, palafito,
cerramientos de tierra como adobe y bahareque, (ver figura 4).
“Las viviendas colectivas y mono familiares construidas con materiales vegetales,
fueron –y lo siguen siendo- las manifestaciones constructivas básicas de la
organización familiar indígena. Sea cual fuere la región donde vivieron nuestros
aborígenes, existió una similitud en los sistemas estructurales y técnicos
determinados por los materiales de recolección”, (Gasparini, 1965:18).
Figura 4. Churuata Piaroa. Venezuela. Fuente:. Gasparini Graziano, La arquitectura Colonial en Venezuela.
7
Asimismo en otras comunidades, se emplearon estos elementos naturales como cubiertas y
refugio, tal es el caso de las pallozas y colmo gallego (ver figura 5), construcción tradicional
típica de las sierras orientales de Lugo, España; casas barracas del Delta del Ebro, España (ver
figura 6); las casas celtas; construcciones con teito: cualquier cubierta de cualquier edificio hecha
con material vegetal, en Asturias (Menéndez, 2008:27); viviendas en Togo, África; Granero de
Sidi Moussa, Marruecos (ver figura 7); Yurta: vivienda efímera y transformable de Mongolia,
Asia Central (ver figura 8); entre otras, (Cobreros, 2010).
Figura 5. Polloza gallega. Arquitectura tradicional (Izquierda). Fuente: http://vilssa.com/arquitectura-tradiccional-pallozas-gallegas
Figura 6. Casas barracas del Delta del Ebro (Centro). Figura 7. Granero de Sidi Moussa, Marruecos (Derecha). Fuente: Cobreros, 2010.
Figura 8. Yurta. Fuente: http://www2.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-96012007000300002&lng=es
Como señalan Benítez y Muñoz (2013:4), desde la antigüedad los chinos y los hindúes
fabricaban cementos mezclando cenizas de la cáscara de arroz, arcilla calcinada y residuos con
cal. Los griegos y los romanos lo hacían con base en cenizas volcánicas.
En 1973, en la Universidad del Valle, en Colombia, se realizaron investigaciones con
cementos y añadidos de ceniza de carbón, cenizas del bagazo de la caña de azúcar, residuos de la
industria ladrillera y escombros de construcción, concluyendo resultados favorables (ibídem).
8
A continuación se presentan los principales estudios académicos e investigaciones
desarrolladas consultados en este proyecto:
Elaboración de tableros de partículas a partir de paja de caña de azúcar. ICIDCA
Como señala León Martínez (et al, 2013:18), se realizó en 1981 una investigación sobre la
elaboración de tableros de partículas a partir de paja de caña de azúcar, resultado del secado de
las hojas de la caña, en el Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de
Azúcar (ICIDCA), en La Habana, Cuba; con resultados inferiores a la norma de calidad en
tableros.
Viviendas con perfiles de madera, PVC y cisco de café. CIPP, Universidad de Los Andes
En Latinoamérica, se han elaborado viviendas de bajo costo con elementos fabricados a
partir de desechos agrícolas originarios de fibras vegetales: cenizas de cascarilla de arroz, de hoja
de maíz, de caña de azúcar, el cisco de café como sustitución parcial de cemento; bloques
fabricados con paja. Se pueden señalar las viviendas con perfiles de madera, PVC y cisco de café,
elaboradas en el Centro de Investigación en Procesamiento de Polímeros de la Universidad de
Los Andes (CIPP), junto a la empresa Maeco Ltda y Woodpecker, Colombia (ver figura 9), cuyo
refuerzo de 60% proviene de residuos agrícolas, (Ortega, 2010:2).
Figura 9. Viviendas con perfiles de madera, PVC y cisco de café. Fuente: Ortega, 2010.
9
Elaboración de techos, tabiques y bloques de concreto con aditivos cenizas de fibras
vegetales (cáscara de maní) o plástico. CEVE
Por su parte, en el Centro Experimental de la Vivienda
Económica (CEVE) en Argentina, se emplean cáscara de
maní y agregados de resina para la elaboración de techos,
tabiques y bloques de concreto con aditivos cenizas de
fibras vegetales o plástico. Bajo esta misma línea de
investigación, en la Universidad Nacional de Río Cuarto
(Córdoba- Argentina), Centro de Excelencia en Productos y
Procesos de Córdoba (CEPROCOR), se elaboraron paneles
aglomerados mixtos con cáscara de maní (30%) y virutas de
madera, para la integración tecnológica en una vivienda
progresiva sustentable (ver figura 10).
Figura 10.Vistas Internas vivienda. Fuente: http://www.ceve.org.ar/
Paneles de hojas de eucalipto leucaena y caucho, aglomerados con almidón de yuca.
Mauricio Londoño, LEET
En el Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET, de la
Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, Colombia; se ejecutó un proyecto con fibras
vegetales urbanas, paneles de hojas de eucalipto
leucaena y caucho, aglomerados con almidón de yuca,
que se elaboró artesanalmente con una prensa casera
(ver figura 11). Este proyecto pertenece a un trabajo de
investigación del estudiante Mauricio Londoño dentro
del grupo LEET. (Trujillo, 2010:14). Figura 11. Apicaciones con hojas. Fuente: Trujillo, 2010.
10
Elaboración y evaluación de tableros aglomerados a base de plásticos de alta densidad y
fibra de estopa de coco. Arq. José Navarro
El arquitecto José Navarro realizó en el 2005 una investigación titulada “Elaboración y
evaluación de tableros aglomerados a base de plásticos de alta densidad y fibra de estopa de
coco”, en la Universidad de Colima, México, para su uso como material alternativo en la
vivienda de interés social, su posible industrialización, buscando introducir en el mercado un
producto que fomente el reciclaje en la sociedad y que contribuya en la reducción de los niveles
de contaminación.
Según Navarro (2005:14), en la Universidad de Guadalajara, México, Departamento de
Madera Celulosa y Papel, existe una línea de investigación en reciclaje de materiales plásticos, y
esquimos agrícolas: agave, yute, bagazo de caña, vástago de plátano; cuyas fibras se utilizan en la
elaboración de paneles. Asimismo, en Estados Unidos en la USDA, Forest Service, Forest
Product Laboratory
(FPL), han realizado
proyectos con
materiales forestales y
residuos industriales,
compactados con
resinas (ver figura 12).
Figura 12. Forest Service, Forest Product Laboratory. Fuente: Navarro, 2005.
Propuesta de elemento constructivo a partir de bagazo de caña de azúcar y cemento
portland. Ciro Parra
En la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Industrial de Santander, Ciro Parra
(2005:7), realizó como trabajo de grado “Propuesta de elemento constructivo a partir de bagazo
de caña de azúcar y cemento portland”, utilizando la pasta del cemento y el mortero de cemento
como materiales aglutinantes (ver figura 13). Se cortó mecánicamente el bagazo, se realizó un
tratamiento de hervir en agua la fibra cortada para eliminar la sacarosa presente en la caña, la cual
11
afecta el tiempo de fraguado del cemento, posteriormente se pasó la fibra por una solución de
Silicato de Sodio, creando una protección a la misma. Ciro argumenta que surge la necesidad de
buscar nuevos productos para reactivar la economía empleando materiales de desecho industrial,
ya que en épocas de bajo consumo del sector agrícola se genera un decrecimiento económico.
Figura 13. Fotografías probetas para ensayo, bagazo de caña de azúcar y mortero. Fuente: Parra, 2005.
Elaboración de paneles prefabricados para muros divisorios a partir de bagazo de caña
de azúcar y cemento. López y Valencia
En la misma universidad de la investigación anterior, López y Valencia (2006:14), realizaron
como trabajo de grado “Elaboración de paneles prefabricados para muros divisorios a partir de
bagazo de caña de azúcar y cemento”, comprobando que la combinación de dichos materiales
genera aglomerados de óptimas cualidades como material de construcción. Para su fabricación
con espesores de 2 cm a 3 cm, se emplearon cuatro elementos indispensables: Fibra de bagazo de
caña de azúcar entre tamaños de 5 a 25 mm, cemento Pórtland Tipo I cumpliendo relación en
peso de bagazo/cemento 1/3:5, Silicato de Sodio como agente mineralizante cumpliendo relación
en peso al 10% del bagazo, agua en relación del 0.6% con respecto a la masa total de la muestra.
Con estos materiales se realiza la mezcla y se lleva a los moldes para su respectivo llenado; allí se
compacta para alcanzar una densidad de 1300 kg/m3 en el instante (ver figura 14). Estos paneles
se pueden emplear en cielo raso, divisiones internas, fachadas, entre otros.
12
Figura 14. Fotografías mezclas bagazo de caña de azúcar y cemento, elaboración de panel. Fuente: López y Valencia, 2006.
Elaboración de tableros de partículas fina a partir de residuos lignocelulósicos y resinas
termoestables. Tapia, et al.
Se emplearon residuos lignocelulósicos del Ecuador, bagazo de caña de azúcar y cascarilla
de arroz. Fueron utilizadas resinas termoestables urea-formalddehído y fenol-formaldehído a dos
niveles 4% y 10%. Se elaboraron tableros de 350 mm x 350 mm x 10 mm con dos densidades a
evaluar 0,9 gr/ cm3 y 0,7 gr/ cm3. De manera general, los mejores resultados se presentaron en las
mezclas a base de caña de azúcar y resinas fenol-formaldehído al 10% y densidad de 0,9 gr/ cm3.
(Tapia, et al., 2007).
Nuevos materiales de construcción sustentable con Cáscaras de maní. Ensayos de
comportamiento mecánico con variación de la granulometría del agregado. Mariana
Gatani y Ricardo Argüello
Consistió en un proyecto de investigación sobre nuevos materiales de construcción con un
recurso natural de desecho, de origen agroindustrial. Se estudiaron y analizaron las condiciones
de uso de las cáscaras de maní como agregado en presencia de cemento y resinas poliéster
utilizados como ligantes. Aplicándose a la producción de componentes de construcción para
viviendas como ladrillos y bloques (ver figura 15). Las características del nuevo material son bajo
peso, y buena capacidad de aislación térmica, que lo hace apto para componentes de cerramientos
13
verticales y horizontales. Se concluye remarcando la importancia de dar destino a un recurso
considerado abundante desecho ambiental de escala regional, para ser transformado en materia
prima de materiales de construcción. (Gatani y Argüello, 2007).
Figura 15. Fotografías ladrillos y bloques con cáscara de maní y cemento. Fuente: Gatani y Argüello, 2007.
Producción de elementos constructivos basados en residuos del desmote del algodón.
Piccioni, et al.
En el 2009, en el Centro de Investigación y Desarrollo para la Construcción y la Vivienda
(CECOVI), Universidad Tecnológica Nacional, Santa Fe, Argentina; se investigó en la
“Producción de elementos constructivos basados en residuos del desmote del algodón”, por
Piccioni, J., Gordo, J., Sánchez, A., Barolin, B., y Carrasco, M. Basándose en la gran producción
algodonera de Argentina, y los problemas que trae consigo los residuos de la cascarilla, se plantea
la posibilidad de desarrollar elementos constructivos mediante la aglomeración de estos residuos
orgánicos con ligantes cálcicos. Los resultados obtenidos indican que el tratamiento del residuo
mejora el desempeño de los aglomerados debido a la reducción de la alteración del fraguado.
Elemento estructural laminado, con tiras de caña brava Gynerium sagittatum. Wilver
Contreras Miranda y Mary E. Owen de Contreras
En Venezuela, reseñado por la Revista Forestal Venezolana, investigadores como Wilver
Contreras Miranda y Mary E. Owen de Contreras, desarrollaron en 1997 un elemento estructural
laminado, tipo parallam, con tiras de caña brava Gynerium sagittatum y adhesivo fenol –
formaldehido en el Laboratorio Nacional de Productos Forestales, ULA-LABONAC, Centro de
Estudios Forestales y Ambientales de Postgrado. Se determinó sus propiedades físico-mecánicas
y sus posibles usos en la industria de la construcción.
14
Para el año 1999 la investigación continuó en la Sección de Investigación y Desarrollo de la
Vivienda y el Mueble (SIDEVIM –LNPF),
Mérida, Venezuela, con un prototipo
estructural para viviendas rurales modernas, de
uno o dos niveles (ver figura 16), empleando
sistemas constructivos con tecnologías
alternativas: estructura de madera, cerramientos
de bahareque, adobe de tierra cemento y techos
de caña brava.
Figura 16. Vista externa del proceso monitoreado de la construcción comunitario de la estructura; los cerramientos
con bloques, adobes y caña brava del CBC. Fuente: Rev. Geog. Venez. Vol 43(1) 2002, 97-112 ULA.
Asimismo, se elaboró, por los mismos autores antes señalados, un “Prototipo estructural
Mucunután–I, para la construcción de viviendas rurales modernas en los páramos
venezolanos, empleando la madera y las tecnologías constructivas alternativas”,
investigación publicada en Rev. Forest. Venez. 44(2) (2000:53). Se construyó el prototipo, en el
sector Mucunután, Municipio Santos Marquina, Edo. Mérida (ver figura 17). Se planteó con
asesoramiento técnico, un hábitat autogestionario y participativo del propietario, la adaptación
bioclimática, cultural y la auto construcción, utilizando el sincretismo de los materiales. La
estructura es de madera en rola de teca (Tectona grandis L.F.) preservada con sales CCA y
cerramientos de bahareque, adobe de tierra cemento, revestimiento de piedra. Los pisos de arcilla
y techos de caña brava, torta de barro y teja criolla. Se obtuvieron resultados favorables en el
confort y funcionamiento, motivación y nuevas aspiraciones personales del propietario.
Figura. 17. Fachada y corte estructural. Fuente: Rev. Forest. Venez. 44.
15
Evaluación de la hoja del maíz como posible fuente de material puzolánico. Idalberto
Águila y Milena Sosa Griffin
En el Instituto de Desarrollo Experimental de la Construcción, IDEC-UCV, se realizaron
mezclas de morteros con ceniza de cascarilla de arroz, bagazo de caña y hoja de maíz, como
sustituto parcial del cemento Portland, investigación por Idalberto Águila y Milena Sosa Griffin
(2005:9). Inicialmente fueron utilizadas puzolanas de origen natural en la producción industrial
de cementos Portland puzolánicos, pero más recientemente se han hecho numerosas
investigaciones tendientes a utilizar algunos materiales artificiales, comúnmente desechos de
producciones industriales y agrícolas, para la obtención de materiales puzolánicos con
posibilidades de utilización en la construcción. En trabajos anteriores (Águila, 2001) se investigó
la factibilidad técnica del uso de la cascarilla de arroz para producir material puzolánico con
resultados muy positivos (ver tabla 1).
Tabla 1. Contenido de ceniza y silice en residuos agricolas. Fuente: Águila, I. (2001)
16
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1. Situación actual y últimos avances
En el 2010, Kharina Trujillo realizó su investigación de fin de grado en los
laboratorios LEET, sobre “Las fibras de pasto como material para la
construcción de elementos arquitectónicos interiores y exteriores no
estructurales”, (ver figura 1.1), donde se planteó desarrollar un material
compuesto a partir de elementos naturales que no generara una alteración
anormal a las condiciones naturales del medio ambiente a través de la
producción del mismo, su factibilidad de industrialización, además de
posibilidad de elaboración de paneles translúcidos, (Trujillo, 2010:6). Figura 1.1. Tableros con resinas.
Fuente: Trujillo, 2010.
Para el año 2011, se realizó la investigación “Reciclaje de residuos agrícolas de café y
cabuya en la elaboración de tableros compuestos en base de resinas urea-formaldehído
(UF)”, en los laboratorios de Bromatología y Química
de la Escuela de Ciencias Agrícolas y Ambientales
(ECAA), de la Pontificia Universidad Católica del
Ecuador sede Ibarra (PUCE-SI), ahí se prepararon los
materiales de relleno fibra/pulpa, y se elaboraron las
probetas y tableros (ver figura 1.2). Los residuos
lignocelulósicos utilizados son estopa de cabuya y
cáscara de café añadidas a la resina urea-
formaldehído, donde el mejor tratamiento fue:
Cabuya 30%, resina 70%, temperatura 70°C.
(Vásquez, 2011:6).
Figura 1.2. Elaboración tableros de cabuya y café. Fuente: Vásquez , 2011.
En la actualidad, existen colectivos arquitectónicos promoviendo bioconstrucciones, en
España, Rikki Nitzkin (2012), cofundadora de la red de construcción con paja, plantea
17
viviendas con estructuras de madera y cerramientos de bala de paja, auto-construibles y
utilizando residuos de la zona (ver figura 1.3). Esta red se encuentra en países hispanos con
construcciones en Bolivia, Perú, Brasil, entre otros.
El Arq. Juan Casillas de la Universidad
Iberoamericana, planteó un proyecto de “construcción
con pacas de paja una alternativa sustentable ante el
cambio climático”, con el residuo de las cosechas de
granos: trigo, arroz, avena y cebada. Señaló entre sus
ventajas la facilidad de construcción, la eficiencia
energética y el beneficio ambiental.
Figura 1.3. Casas de paja. Fuente: BAG Officinamobile.
El investigador Pérez Navarro diseñó un sistema de combustión apropiado para zonas
rurales no-interconectadas que optimice las propiedades puzolánicas de las cenizas procedentes
de la incineración de residuos agrícolas para su uso en la elaboración de prefabricados de
base cementicia utilizables en viviendas sociales en los países en vías de desarrollo, como
material de construcción no convencional, en la Universidad Politécnica de Valencia, España.
Por su parte, Marta Parejo Gamboa (2013:45) de la Universidad de Sevilla, planteó una
investigación en desarrollo de materiales absorbentes acústicos a partir de residuos agrícolas,
proyecto elaborado a partir de la cascarilla de arroz, se propone crear un material que absorba
el ruido en la mayor medida de lo posible.
El arquitecto Carlos Cobreros Rodríguez realizó una investigación sobre uso de fibras
vegetales procedentes de explotaciones agrícolas en la edificación sostenible, en la
Universidad Politécnica de Cataluña, donde se buscó estudiar las posibilidades de aplicación de
fibras vegetales como material de construcción. Obteniendo conclusiones sobre el uso y
aplicaciones de unos materiales naturales, de bajo impacto ambiental, poca energía primaria
incorporada y baja emisión de CO2, (Cobreros, 2008:22).
18
A nivel de industrialización, existen empresas en el mercado como ECOboard ubicada en
los Países Bajos, que se encarga de la fabricación de paneles elaborados a partir de agrofibra
(ver figura 1.4), un material procedente de residuos agrícolas (paja, cañas, etc.), dichos residuos
molidos son mezclados con una resina libre de formaldehído, posteriormente son comprimidos
según la forma final, empleándose actualmente en la construcción de viviendas y piezas de
mobiliario.1
Figura 1.4. Paneles ecológicos con agrofibra. Fuente: http://blog.is-arquitectura.es/2014/08/19/paneles-ecologicos-hechos-con-agrofibra/
RMT, Recuperación de Materiales Textiles S.A., empresa familiar fundada en 1979 y desde
entonces dedicada a la manufactura y el comercio de lana de oveja, un producto natural con
cualidades técnicas y ventajas ambientales. Se dedican a las nuevas técnicas de reutilización de
las fibras, elaborando mantas de fibras para aislamientos, empleando diferentes fibras de
materiales como lana, algodón y cáñamo2 (ver figura 1.5).
Figura 1.5. Mantas de fibras para aislamiento. Fuente: https://interioresymas.files.wordpress.com/2011/12/wool-caso-de-
estudio_clip_image004.jpg
1 Productos ECOBoard. Disponible en: http://www.eco-boards.eu/, consulta: 22 mayo 2015.
2 Recuperación de materiales textiles. Disponible en: http://rmt-nita.es/esp/rmt-sa.php
19
Empresas como “CANNABRIC”3, fundada en Alemania y con gran expansión en España,
fabrican bloques a base de subproductos del cáñamo, además de elaboración de productos
como cannapapel, cannabrik, tableros de cáñamo, fieltros de cáñamo, etc. (ver figura 1.6).
Figura 1.6. Productos CANNABRIC. Fuente: https:// www.cannabric.com/
3CANNABRIC. Disponible en: http://www.cannabric.com/
20
En Venezuela, a pesar de la poca aplicabilidad en construcciones de materiales con fibras
vegetales, en contraste con otros países, existen numerosas investigaciones realizadas
principalmente en el IDEC-UCV y en el LNPF-ULA.
A continuación se presenta un cuadro resumen con las investigaciones realizadas en
Venezuela en el LNPF-ULA, sobre productos forestales con fibras vegetales y residuos agrícolas.
Nombre Uso-
aplicación
Materiales-
componentes
Imagen
Tableros de Caña
de Azúcar
Diseño: Contreras, W.
Owen, M.
LNPF
Cerramientos
Panel de pared.
Encofrados.
Tiras de tallo
caña de azúcar
Adhesivo: Bolsas
plásticas.
Fuente: Laura Barrios, 2015.
Tableros
aglomerados de
partículas de
Caña Brava con
UF/FF/MDI
Diseño: Contreras, W.
Owen, M.
LNPF
Paneles
internos
Mobiliario.
Caña brava.
Adhesivo Urea-
formaldehido y
Fenol
formaldehido.
Fuente: Contreras, et al. 2004.
Tableros
aglomerados de
partículas de
plátano y cemento
Diseño: Contreras, W.
Owen, M. 1997
LNPF
Paneles de
cerramientos.
Panel de techo.
Bloque de
entrepiso.
Corteza de
vástago y hojas.
Cemento Portland
Mineralizante
CaCl2 (en
solución al 4% en
agua).
Equipo: cortadora
de pasto, prensa.
Fuente: Laura Barrios, 2015.
21
Tableros
aglomerados de
partículas de
bambú con
adhesivo fenol
formaldehido
Diseño: Contreras, W.
Owen, M.
LNPF
Elemento
estructural
externo.
Para
entarimados de
pisos y
entrepisos.
Partículas de
Bambú
Adhesivo: fenol-
formaldehido.
Fuente: Contreras, et al. 2010.
Sistemas
estructurales a
partir de
materiales
lignocelulósicos
alternativos.
CAÑALLAM:
elemento
laminado, tipo
Parallam, de tiras
de caña brava.
PINOLLAV: elemento
Laminado
venezolano, tipo
Parallam, de pino
caribe
Diseño: Contreras, W.
Owen, M.
LNPF
Vigas,
viguetas y
columnas:
-Productos
estructurales
laminados de
forma
industrial.
-Diseños de
elementos
laminados
esbeltos,
disposición de
menores luces
o apoyarse en
elementos
estructurales
secundarios,
como el caso
de mensuras
arriostradas.
Gramíneas de
Caña Brava.
Bambú y guadua.
Residuos de las
plantaciones de
Pino Caribe.
Resina fenol
formaldehído
Fuente: Contreras, et al. 2004.
Fuente: Contreras, et al. 2001. b
22
ACICULPANEL
Diseño: Contreras Y.
Contreras, W. Owen, M.
UPV-ULA
Laboratorio de
Sostenibilidad y
Ecodiseño
LNPF
Panel de pared
y entrepiso
Acículas de Pino
Caribe
Cemento
Fuente: Laura Barrios, 2015.
MULTI ACICUL
Diseño: Contreras Y.
Contreras, W.; Owen, M.
LNPF
Panel de pared
Acículas de Pino
Caribe
Cemento
Fuente: Laura Barrios, 2015.
ACICULTECH
Diseño: Contreras Y.
Contreras, W.; Owen, M.
LNPF
Panel de techo
Acículas de Pino
Caribe
Cemento
Fuente: Laura Barrios, 2015.
Fuente: Elaboración propia con base en Contreras 2015.
De suma importancia nos parecen las palabras obtenidas por el Prof. Dr. Arq. Contreras
Miranda en entrevista realizada en Julio de 2015, en el Laboratorio Nacional de Productos
Forestales, la cual transcribimos y presentamos a continuación:
Las ventajas de este tipo de productos mezclados con cemento es que no es atacado por los
hongos ni los insectos y es resistente al fuego, es un producto sumamente económico. Se había
implementado en elementos paralelepípedos, planos, y el grupo de investigadores del LNPF.ULA
decidió realizar productos industriales como: bóvedas, bloques, paneles de techo, etc.
Para la elaboración de un panel, primero se procede a introducir la fibra en una maquinaria
muy sencilla, una máquina lanera que gira y saca la fibra (ver figura 1.7), después se hace un
tratamiento con cal especialmente para quitarle los azúcares a la madera o al producto que se
23
tenga y se mezcla con cemento. Se tiene consciencia que ahorita hay crisis de cemento, pero eso
es momentáneamente, Venezuela es una potencia en producir cemento. Pero también existen
otras mezclas, que se puede contribuir con arena, un porcentaje de polvillo de arena, y un
porcentaje de pego, entonces se puede sustituir el cemento por esas mezclas.
Figura 1.7. Máquina lanera, vista interna de la caseta elaborada con paneles de fibro-cemento. Izq. Vista externa, en elementos de techo se colocó
una capa de asfalto. Fuente: Laura Barrios, 2015.
De acuerdo a las investigaciones en LNPF, dichos paneles de fibra-cemento (pajilla madera-
cemento) se pueden adaptar a cualquier perfil, pueden ser rectos aplicándole textura de friso.
Figura 1.8. Muestra panel techo. Fuente: Laura Barrios, 2015.
De las plantaciones forestales, generalmente fustes, troncos, ramas; todo eso se aprovecha ya
que de ahí se pueden realizar muebles, con las ramas y demás residuos tableros con partículas-
24
cemento. La industria agrícola del maíz, del sorgo, de la caña de azúcar, coco, del plátano, entre
otros; generan residuos agroindustriales. De los cuales en el sur del lago se encuentran 47mil ha
de plantaciones de plátano. El país está difuminado de plantaciones de caña de azúcar,
prácticamente todo el centro, los valles eran cultivos de caña de azúcar, también en el sur del
lago, y en los llanos. Teniendo en la zona central plantaciones anuales de sorgo, maíz, ajonjolí
(Anzoátegui), arroz, etc. Y todo el borde de costa que son los cocotales, pero no hay suficientes
plantaciones, la intensión en fortificar esto a más. Pero además de eso, se tiene manchas aisladas
en los llanos, en el sur del lago, en los ríos de caña brava, bambú (bambusa vulgaris y guadua).
En todo el territorio se cuenta con arcilla, en la zona árida (Falcón, Zulia,); en las partes de
los ríos: buenas arenas y buenas tierras. Se cuenta con un potencial de las principales plantas de
cemento en: Guanta, Falcón, San Cristóbal y Yaracuy. Esto nos permite, hablando dentro del
sincretismo tecnológico, hacer tableros de caña de azúcar, cuando esta pasa de las grandes
plantaciones a la industria para producir azúcar, de ahí nos queda bagazo de caña de azúcar y
también cuando se hace de manera artesanal en los trapiches, pero en el terreno también queda
una cantidad de material. Con el bagazo de caña podemos hacer toda la gama de productos:
tableros contrachapados con los plásticos, tableros aglomerados por contrachapados con
adhesivos especiales, tableros contrachapados con fibras, etc. Igualmente con el plátano, con el
coco, con la cáscara de arroz y todo eso se ha desarrollado en LNPF. La industria de la
construcción de esos tableros permite generar tableros pero no solamente para cerramientos. El
tablero que generalmente los ingenieros forestales usan es un tablero siempre un paralelepípedo y
nunca habían hecho por ejemplo el VIPOSA, si queremos volver hacerlo con abertura, se puede
hacer, eso se transforma ahora en producto forestal para la construcción.
En LNPF se han hecho bóvedas, cúpulas, tejas, bloques de ensamblaje completo y con
madera sólida fibra para aprovechar todos los residuos.
25
1.2. Materiales alternativos en la construcción
Se denominan materiales alternativos, aquellos que pueden ser aplicados en la construcción,
bien sean con características estructurales o sólo de cerramientos, que son distintos a los
tradicionales como el concreto armado, acero, madera, ladrillo, etc. En su mayoría son elaborados
a partir de productos naturales, libres de químicos, empleando materiales locales.
Ejemplo de estos son:
a) Construcción con tierra.
b) Construcción con pacas de paja, la paja
es un subproducto agrícola conformada
por los tallos secos, residuo de las
cosechas de granos, trigo, arroz, etc. Ésta
es utilizada como bloques que se
recubren con barro, cal o cemento (ver
figura 1.8). (Casillas, 2010).
Figura 1.9. Construcciones con paja. Fuente: Casillas, 2010.
c) Adobe, mezcla de barro con o sin pasto, a partir del cual se elaboran ladrillos sin
cocer, se emplea arena y cal como acabado en las paredes para proteger contra la
humedad, (AIS, 2005:2-3).
d) Tapial, se basa en compactar tierra en capas de 10cm o 15cm, con una herramienta
“pisón” elaborada en obra, (ibídem, 2005:2-4).
e) Superadobe, es una técnica de construcción ecológica diseñada por el arquitecto
Nader Khalili (ver figura 1.9), consiste en sacos llenos de tierra estabilizada, superpuestos
entre sí por alambre de espino, para dar
consistencia a la estructura, que normalmente
son tipo cúpula, bóvedas, arcos y ábsides,
creando la resistencia a terremotos,
huracanes, inundaciones e incendios. 4
Figura 1.10. Superadobe. Fuente:http://www.calearth.es/superadobe/
4 ¿Qué es el Superadobe? Cal-Earth. Disponible en: http://www.calearth.es/superadobe/
26
f) Bahareque, se basa en la fabricación de una estructura a base de piezas de madera
natural o procesada, bambú u otates: de diámetros adecuados que son utilizados para
rigidizar los marcos de las paredes. Estos marcos son complementados con un tejido
más fino a base de ramas de menor diámetro, cañas o bambúes, amarradas con fibra
vegetal o por medio de clavo. Posteriormente, los espacios que quedan son llenados
con tierra, especialmente arcillas. Como medida de estabilización se le incorporan
materiales pétreos o naturales como pueden ser piedra o concha de coco. Por último se
protege por medio de la aplicación de una capa de cal en forma de pintura, (CIHE,
2005:22).
g) Bambú guadua, gramínea gigante introducida, siempre verde, maderable o herbácea
(ver figura 1.10). Sus fibras exteriores lo hacen muy resistentes a flexión y
compresión, es liviana y fácil de manejar, por
ser hueca en su tallo y tener elementos rígidos
que lo dividen en el interior, la hace más
favorable para la construcción de estructuras
sismo resistentes. (Suarez, 2012).
Figura 1.11. Viviendas de Guadua. Fuente: Suárez, 2015.
h) Concreto transparente, realizado a partir de agregados pétreos y materiales
poliméricos o con concreto y fibra óptica, siendo más ligero que el concreto común.5
i) Papercrete (mezcla de papel y concreto), el
material se elabora a partir de agua y papel
reciclado agregándole cemento o cal, arena,
arcilla o ceniza (ver figura 1.11). Con éste se
pueden fabricar bloques que se pegan con la
misma mezcla. 6
Figura 1.12. Bloque papercrete. Fuente: http://www.jcomeau.com/workshop.html
j) Cementos naturales, es un conglomerante hidráulico obtenido por calcinación de
una piedra margosa de origen natural (sin aditivos) a temperaturas inferiores a la
sinterización (1200 ºC). Es de un fraguando muy rápido (entre 2-4 minutos a 20ºC).
5 Materiales alternativos; la construcción de un nuevo paradigma. Disponible en:
http://www.realestatemarket.com.mx/articulos/infraestructura-y-construccion/11360-material-alternativos-la-
construccion-de-un-nuevo-paradigma, consultado: 12 junio 2015 6 Ibídem.
27
Su extracción en minas reduce el impacto ambiental y garantiza una composición
constante con las mismas características7.
Por su parte, “los materiales compuestos se establecen a
través de la unión de dos o más materiales que a su vez van a
generar propiedades físicas superiores a las iniciales” (Trujillo,
2010:21). Entre los materiales naturales aplicados para la
elaboración de estos compuestos se encuentran las fibras y/o sus
residuos (ver figura 1.12).
Figura 1.13. Tablero de caña de azúcar con aglomerante bolsa plástica. Fuente: Laura Barrios, 2015.
1.3. Residuos
Material que queda como inservible después de haber realizado un trabajo u operación.
(RAE)
1.4. Residuos agrícolas
Los residuos agrícolas son fracciones de un cultivo, restos, o
parte de la cosecha que no cumple con los requisitos de calidad
mínima para ser comercializada, se denominan también
subproducto agro industrial y provienen de una fibra vegetal o
fruto (ver figura 1.13).
Figura 1.14. Residuos agrícolas. Fuente: http:// www.agenciadenoticias.unal.edu.co
1.5. Fibras vegetales
Las fibras se encargan se proveer la rigidez y la resistencia necesaria en el material mientras
que la matriz (aglutinante, resina, etc.) mantiene unidas las fibras (ver figura 1.14).
Son estructuras unidimensionales sólidas y flexibles, con una longitud normalmente muy
superior a su diámetro; compuestas básicamente por Lignina y Celulosa.
a) Ligninas: impermeabilizan y proporcionan dureza y resistencia.
b) Celulosa: elemento esencial que aporta resistencia a tracción y flexibilidad.
7 Cemento natural. Disponible en:
http://www.cannabric.com/media/documentos/09426_CEMENTO_NATURAL_ficha_tecnica.pdf
28
Figura 1.15. Clasificación de las Fibras. Fuente: De OTeiza San Pedro, I. (1992).
Como se señala en la figura anterior, estas fibras provienen de los frutos o semillas, de tallos,
de las hojas y hierbas.
Actualmente la fibra vegetal está sustituyendo los elementos de construcción convencionales.
De manera que la búsqueda para las fibras más fuertes y duras junto con la posibilidad de utilizar
los grandes residuos inorgánicos y los sub-productos han alentado el uso y fabricación de fibras
vegetales como la fibra de coco, banana, cáñamo, yute, sisal, entre otros, como fibras de refuerzo
económico y efectivo (ver figura 1.15).
Según Cobreros (2012:15), existen alrededor de 50 tipos de especies de plantas conocidas
como fuentes de fibras vegetales útiles para la construcción.
29
Figura 1.16. Tipos de fibras vegetales empleadas para la construcción. Fuente:Elaboración propia con base en Trujillo (2010) y Cobreros (2012).
Entre los subproductos agroindustriales posibles para elaborar materiales compuestos
basados en cemento Pórtland, se pueden señalar: “ceniza de cascarilla de arroz, el tamo del arroz,
el cuesco y la estopa de coco del cocotero, la ceniza de la almendra de café, la ceniza de bagazo
de la caña de azúcar, la ceniza de la hoja de la caña de azúcar y en general del barbojo de la caña
de azúcar, el sisal y el fique, el banano y el plátano”, (Amigó, 2008).
La utilización real de muchos frutos agrícolas se limita aproximadamente al 4% de su
biomasa. Sin embargo, gran parte de la biomasa actualmente no es utilizada, y que por tanto es un
residuo que consume recursos en su gestión, tratamiento y eliminación, puede ser valorizado
como cargas o refuerzo de materiales cementicios y/o poliméricos con los que puede obtenerse
un valor añadido que resulta de gran interés industrial, (ibídem).
En Venezuela, la fibra con mayor producción nacional es la caña de azúcar, con más de 8 mil
toneladas anuales, además de encontrarse en la mayoría de los estados, tal como se reseña en la
siguiente tabla.
30
Tabla 2. Producción nacional de los principales renglones agrícolas de Venezuela.Fuente: Dirección de Estadísticas. MPC.
A pesar de las variaciones de producción en la actualidad, sigue siendo uno de los rubros con
gran cantidad de residuos agrícolas aprovechables en el país.
31
CAPÍTULO II
ESTUDIO DE LA CAÑA DE AZÚCAR
2.1. Caña de azúcar
En el Trópico la caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), (ver figura 2.1), tiene gran
importancia económica, contribuye con el 60 por ciento del azúcar producida alrededor del
mundo, se cultiva con fines comerciales en más de 90 países,
ocupando alrededor de 20 millones de hectáreas; donde se producen
1.327 millones de toneladas de caña por año, de ellas se extraen unos
28 millones de toneladas de azúcar y 15 millones de litros de alcohol.
De igual manera, se obtienen alrededor de 243 millones de toneladas
de unos 50 subproductos con un alto valor comercial y se generan
más de 2,5 millones de empleo (FAO, 2007). Figura 2.1. Caña. Fuente: www.visionagropecuaria.com
El azúcar de caña representa alrededor del 65% de la producción mundial de este alimento,
siendo América Latina una de las mayores productoras, correspondiéndole el 37% del azúcar y el
58% del total mundial de caña producida. La producción de alcohol en la región significa más del
65% del total producido mundialmente (FAO, 2013).
La caña de azúcar es un cultivo tradicional en Venezuela, que se remonta a la época colonial,
con gran importancia en todo el siglo XIX. La producción, destinada básicamente al mercado
interno, se llevaba a cabo en la hacienda-trapiche en la cual estaba integrado el proceso completo
desde el cultivo hasta la elaboración de papelón y aguardiente (ver figura 2.2).
El origen y la dispersión de la caña de azúcar son
polémicos y controversiales, es así, como se establecen
diferentes centros: India, China y Nueva Guinea. El más
aceptado es Nueva Guinea, por la presencia de los recursos
genéticos naturales del género Saccharum y desde aquí se
difundió a través del mundo (Sánchez, 2009:247).
Figura 2.2. Hojas de caña de azúcar. Fuente: www.agenciadenoticias.unal.edu.co
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La caña es una gramínea, perteneciente a la clasificación de monocotiledóneas, según la Arq.
Milena Sosa, el cultivo de la Caña de azúcar no está limitado ni por el frío ni por la altura,
prestándose especialmente bien en las regiones tropicales y sub-tropicales siendo principalmente
cultivada para la producción de azúcar (ver figura 2.3). En Venezuela el área de siembra se
estima alrededor de 110.000 hectáreas.
El bagazo de la caña de azúcar está constituido por las
fibras leñosas que queda en los molinos después de la
extracción del jugo azucarado constituyendo uno de los
subproductos de la fabricación industrial del azúcar. Por cada
100 toneladas de caña molida se genera entre 25 y 30 toneladas
de bagazo.
Figura 2.3. Caña de azúcar-recolección. Fuente: www.tuconstru.com
Según los registros
estadísticos nacionales, para
el año 2010 se contaba con
una superficie de 130.805 ha
de siembra de caña de azúcar
en el país, para una
producción total de más de 9
mil toneladas, cuyo
rendimiento es de 69.623
kg/ha, (ver tabla 3).
Tabla 3. Registros estadísticos nacionales de la caña de azúcar. Fuente:Sánchez, 2009.
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2.2. Distribución
Los cultivos de caña de azúcar se encuentran en gran parte del país (ver figura 2.4), con
abundancia en los estados: Aragua, Carabobo, Yaracuy, Cojedes, Lara, Portuguesa, Táchira,
Mérida y Trujillo (CENATEL, 2009).
Figura 2.4. Distribución del cultivo de caña de azúcar en Venezuela para el año 2009. Fuente: CEVE.
Existen en el país los siguientes centrales azucareros activos: Central Azucarero Portuguesa
C.A (CAPCA), Central Azucarero El Palmar S.A (CEPSA), Azucarera Rio Turbio C.A
(ARTCA), Central Azucarero La Pastora (CALP), Moliendas Papelón S.A (MOLIPASA),
Central Azucarero Carora (CAZUCA), Central Azucarero Río Guanare, Central Azucarero Santa
Elena, Central Azucarero Santa Clara, Central Azucarero Pío Tamayo, Central Azucarero
Venezuela, Central Azucarero Táchira (CAZTA) y Central Azucarero Cariaco. La producción
nacional 2009-2010: estimada en 6.500.000 toneladas, estaría alrededor del 50% de la capacidad
instalada, bajando hasta 5.974.000 toneladas en el año 2014 (Revista La Caña de Azúcar
Venezuela. Año 4, Número 4, Diciembre 2014).
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2.3. Central El Palmar S.A (CEPSA)
Se realizó una salida de campo al Central Azucarero El Palmar, en San Mateo, Edo. Aragua,
donde se apreció que se generan diversos subproductos durante la elaboración del azúcar.
Desde 1956, ha molido hasta la fecha 45 zafras, actualmente la capacidad de molienda es de
9.000 toneladas de caña por día (ver figura 2.5). Este central tiene capacidad para procesar
meladura procedente de otros centrales y refinar azúcar cruda, cuenta con una producción de más
de 100.000 tonelada de azúcar por zafra para las cuales requiere moler algo más de un millón
cien mil toneladas de caña, a razón de 7.000 a 8.000 toneladas por día, desde Noviembre a
principios de Mayo, ciclo productivo denominado zafra con posibilidad de variación de un mes
de acuerdo al periodo de lluvia, el resto del año se destina a la refinación del azúcar. Su
capacidad total de producción llega así a 260.000 toneladas
de refino por año. Es decir, que en Central El Palmar, S.A.
se manufacturan aproximadamente 3,5 de cada 10 Kg. de
azúcar consumida en el país, bajo su marca Montalbán. La
caña molida por este central es cultivada en más de 13.200
hectáreas por 386 productores independientes en los
estados Aragua, Carabobo, Guárico, Cojedes, Miranda y
Yaracuy, donde el 47% proviene de Aragua. Figura 2.5. Molinos central El Palmar. Fuente: Laura Barrios, 2015.
Según Contreras C. (2013, El Universal), los inventarios de azúcar en el país, entre
producción nacional y azúcar cruda importada para refino, es de 726 mil 256 toneladas al cierre
de mayo de 2013.
Central El Palmar, S.A. genera durante la molienda del
cultivo de la Caña de Azúcar, cerca de 45.000 Tm de Cachaza,
30.000 Tm de Ceniza y 250.000 Tm de Bagazo; además de esto,
Ron Santa Teresa genera 14 litros de Vinaza por cada litro de
alcohol producido a partir de la melaza, como subproductos o
coproductos del proceso de fabricación de azúcar (ver figura 2.6).
Figura 2.6. Fábrica de azúcar, central El Palmar. Fuente: Laura Barrios, 2015.
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En este central azucarero se realiza el 85% del corte de la caña de manera mecanizada, lo que
permite un producto más limpio y el resto de forma manual. (Bellettini y Dallos, comunicación
personal, 2015).
En la producción artesanal de trapiche para jugo de caña, se obtiene la caña de los centrales
azucareros públicos y privados, se generan residuos de bagazo que son desechados o empleados
como alimento animal.
En la producción industrial de azúcar se obtienen una serie de subproductos, como se puede
observar en la siguiente figura en una primera fase se obtiene bagazo molido, el cual es
reutilizado y aprovechado por la empresa en la elaboración de fertilizante para venta comercial
“Ferbiplant” (ver figura 2.9) contiene también cachaza y cenizas, y en la fabricación de tableros
de bagazo “Tablopan” para uso de mobiliario y divisiones internas (actualmente no hay
producción); la cachaza es el material que se obtiene antes de la cristalización del azúcar,
empleada también para fertilizantes y combustibles; posteriormente subproducto melaza para la
elaboración de alcoholes para químicos y de consumo como el ron.
Figura 2.7. Proceso de producción caña de azúcar y sus residuos. Fuente: Elaboración propia con base en Información Central El Palmar, 2015.
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La quema del bagazo en las calderas y el desmedulado para el aprovechamiento de la fibra y
médula, generan emisiones de sólidos a través de chimeneas, ciclones, conductores y ductos, las
cuales se convierten en enormes fuentes de contaminación si no son controladas. Obteniéndose a
su vez un subproducto: las cenizas de caña de azúcar, que en la actualidad no se dispone de un
uso en los centrales azucareros del país; en El Palmar son almacenadas en una laguna de
sedimentos (ver figura 2.8), la cual permite separar los sólidos del líquido, reutilizando el agua en
un circuito cerrado, compactando las cenizas y evitando su dispersión en el ambiente.
Figura 2.8. Laguna de sedimentos cenizas de caña de azúcar. Central El Palmar. Fuente: Laura Barrios, 2015.
Figura 2.9. FERBIPLANT: Fertilizante elaborado con residuos agrícolas de caña de azúcar. Central El Palmar. Fuente: Laura Barrios, 2015.
Una gran ventaja que se obtiene de la producción es la capacidad de generar energía eléctrica
de forma limpia, empleando el bagazo de la caña como materia prima y calderas de vapor a 450
libras; evitando la dependencia energética del sector, dicho combustible es renovable y no
contamina ya que el CO2 que emite cuando se quema, es la misma cantidad que absorbe la caña
cuando crece, de esta forma el CO2 en la atmósfera no se incrementa.
Se necesitan 9 mil a 10 kW para la producción de una zafra y todo se obtiene a partir de la
caña de azúcar, quedando sobrante de energía que puede ser donada a red eléctrica local, sin
embargo después de varios intentos con los mecanismos gubernamentales, Venezuela no cuenta
con legislación al respecto, desperdiciándose y desaprovechándose este potencial de energía
limpia. (Bellettini, comunicación personal 2015).
Si diariamente se producen 9000 toneladas se obtienen de la biomasa (bagazo), más de 22
kW/h, y anualmente 636 mil kW/h, (Cálculos según datos de FAO, 2007). Una ciudad promedio
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consume anualmente 200 GW/h, en conclusión se podría sostener tres o cuatro ciudades a partir
del excedente de energía eléctrica obtenido en el central azucarero.
2.4. Factores a considerar en la elaboración de elementos constructivos con agregados de
bagazo de caña de azúcar
Se debe realizar un tratamiento previo a la fibra, debido a la cantidad de sacarosa
presente en la misma (sí se mezcla con cemento afecta el tiempo de fraguado), con
agua hirviendo, aprovechando la característica de solubilidad de la sacarosa en el
agua.
Se recomienda utilizar como mineralizante de las fibras el silicato de sodio, ya que la
protección por parte del agente químico es de reacción bloqueadora y no de repelente
al agua, obteniendo mejor adherencia y protección superficial, (por ser una fibra
orgánica con el tiempo se descompone).
Las fibras agregadas a cemento expresa mejores resultados con volúmenes grandes
como por ejemplo en bloques.
“Se debe considerar la materia prima, y como la misma es orgánica, posee azucares, y
el azúcar inhibe el fraguado del cemento, razón por la cual se sumerge en cal por 48
horas, luego se saca, se exprime y se deja secar”. Contreras, 2015.
Figura 2.10. Residuos bagazo de caña de azúcar. Central El Palmar. Fuente: Laura Barrios, 2015.
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CAPÍTULO III
ACERCAMIENTOS EXPERIMENTALES
A partir de investigaciones previas realizadas en el IDEC-UCV y LNPF-ULA, se planteó la
comprobación experimental de manera artesanal, en la elaboración de elementos constructivos
aplicando los residuos obtenidos tanto artesanalmente como industrialmente. A continuación se
esquematiza, haciendo referencia a la información del central azucarero El Palmar, los productos
actuales en los cuales se emplean residuos agrícolas: elaboración de papel, fertilizante y los
posibles a elaborar: ladrillos, bloques, tableros, bastidores, etc.
Figura 3.1. Esquema elementos constructivos posibles a elaborar con residuos de caña de azúcar. Fuente: Elaboración propia con base en
Contreras 2015, y Bellettini 2015 (comunicación personal).
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3.1. Ladrillo con agregados de cenizas de caña de azúcar y cemento
Las propiedades de las cenizas permiten reducir en un 50% el porcentaje de cemento, por
ello se planteó el diseño del ladrillo empleándose una relación 1:1 partes (ver figura 3.2).
Materiales y equipo: cenizas de caña de azúcar, cemento, arena, agua, envase para mezclar,
espátula, molde de madera para el vaciado.
Se elaboró previamente un molde de madera con dimensiones: 30x15x10 cm.
Cenizas zafra de caña de azúcar. Central El Palmar Ladrillo de cemento con cenizas de caña de azúcar
Fases de producción
Cenizas de caña de azúcar Agua y arena Se mezcla + cemento
Se vierte en el molde Se deja reposar hasta fraguar por 24 h – 48h Se desmolda
Figura 3.2. Esquema fases de producción del ladrillo-ceniza. Fuente:Laura Barrios, 2015.
Tiempo estimado= Cerramientos con ladrillos de mampostería 20 min/ m2.
Se concluyó que a través de la formación teórica y técnica, en cuanto a porcentajes de cada
uno de los materiales, fácilmente las comunidades podrán realizar los ladrillos y emplearlos en
sus viviendas y/o en la formación de micro-bloqueras.
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3.2. Bastidor de madera con tejido de bagazo de caña de azúcar
Se elaboró un elemento con retazos de madera reutilizada de dimensiones 3 cm x 1 cm,
generando un marco de 30 cm x 30 cm, posteriormente con un taladro se le realizaron orificios
para tejer a través de ellos (ver figura 3.3).
Igualmente, basado en los estudios realizados por LNPF-ULA, con el uso de caña de azúcar.
En este caso se obtuvo la materia prima en un trapiche artesanal en Maracay, Edo. Aragua.
Materiales y equipo: madera reutilizada, bagazo de caña de azúcar, cal, agua, sierra circular
de mesa, martillo, taladro manual.
Trapique artesanal- Jugo de caña de azúcar Materia prima bagazo de caña Marco elaborado con madera 30 cmx 30 cm
Fases de producción
Agua + cal + bagazo de caña de azúcar por 48 h Con la fibra se teje Bastidor para cerramientos internos (60 min)
Figura 3.3. Esquema fases de producción bastidor. Fuente:Laura Barrios, 2015.
Se debe considerar que se trata de una producción individual, donde el tiempo puede
aumentar en contraste con una producción seriada, realizada con formación en construcción y
carpintería, de esta manera se argumenta la importancia de los talleres de construcción popular.
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CAPÍTULO IV
TECNOLOGÍA Y SISTEMA CONSTRUCTIVO
4.1. Tecnología constructiva
Como reseñan Encinas y Contreras (1998), las tecnologías alternativas o “tecnologías
alternativas y populares” ó “técnicas constructivas tradicionales” y “tecnologías apropiadas y
apropiables”. Cualquiera que sea el nombre que tenga, el objetivo final de tales tecnologías es el
de mejorar la calidad de vida del hombre, principalmente en el medio rural y urbano (Uforga-
ULA, 1998). Estas tecnologías se caracterizan por aportar soluciones constructivas viables y
económicas (Cilento, 1982; Sabato y Michael, 1982). Consisten en la aplicación de materiales
locales con técnicas cónsonas con las bondades y capacidades del mismo, sin implicar gastos o
pérdidas.
Complementariamente deben ser una respuesta a los variables y altos costos de los insumos
de la industria de la construcción, producto de la inestable situación socio-económica del país en
los últimos años (Posani, 1986).
Las tecnologías alternativas efectivas, vistas desde un punto de vista actual, son aquellas que
involucran a todas las técnicas constructivas tradicionales de cerramientos, tal como el bahareque
(combinación de cañas y barro), tapias (mezcla de tierra prensada en sitio) y adobe (barro
aglomerado con paja u otros materiales), todos ellos de dilatada tradición en la cultura
constructiva latinoamericana (Vivas, 1983; Gasparini y Morgolies, 1986) y presente en
Venezuela desde los principios de la época colonial, como componente estructural en su
arquitectura (Matheus, 1988).
Asimismo se señala que la arquitectura y sus materiales de construcción que sugieren
estrategias de biomineralización, (como es el caso del bagazo de caña de azúcar), consistente en
la inmersión de los materiales lignocelulósicos en agua de cal (CaOH) y que se supone
transforman al material en estructuras estables, mineralizadas y pétreas. Tales concepciones son
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producto de la continua búsqueda de alcanzar un equilibrio entre la arquitectura y la ecología, la
bioarquitectura (Encinas, 1998 cita Lascoutx 1988).
En la búsqueda de una tecnología constructiva propicia para el caso de estudio donde se
aprovechen los residuos agrícolas, en primera instancia se planteó un sistema constructivo en
acero con mampostería de ladrillo elaborado a partir de cenizas de caña de azúcar. Luego del
análisis en búsqueda de ahorro y reutilización de los materiales, se planea un sistema constructivo
en mampostería estructural.
4.2. Mampostería estructural
Se caracteriza por ser un sistema elaborado a partir de
bloques de concreto estructural o ladrillos, que a su vez
forman parte del cerramiento. Asimismo es de fácil montaje,
de flexibilidad constructiva y es económico, aunque no se
recomienda en edificaciones de gran altura, sino hasta tres
pisos de altura. Figura. 4.1. Mamposteria. Fuente: http://civilgeeks.com/2015/01/21/
4.3. Coordinación modular
Se denomina coordinación modular a la “normalización de las series de dimensiones que
deben tener los diferentes sistemas constructivos con el objetivo de facilitar su montaje”.
Tomando en consideración que las medidas de los materiales son diseñados con estándares en
múltiplos de 300 mm y 600 mm, y los productos forestales como los tableros se elaboran con
dimensiones 1,22 m por 2,44 m; se planteó diseñar un ladrillo con el módulo 7cm x 29,5 cm x 14
cm, como comprobación experimental del proyecto, el cual se explicará detalladamente en el
siguiente capítulo.
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4.4. Mampostería ladrillo-cenizas de caña de azúcar
La tecnología constructiva planteada permite economizar los gastos del cemento ya que se
disminuye hasta un 50% del material sustituyéndolo por residuos de cenizas de caña de azúcar, lo
que a su vez proporciona mayores capacidades estructurales y de aislamiento que un ladrillo
tradicional o de adobe, y mejor estabilidad. Las paredes exteriores no requieren de protección
adicional, pueden ser dejadas expuestas sin emplear frisado ni pintura.
El mortero que representa el aglutinante, unión entre los ladrillos, normalmente posee un alto
grado de cemento y es la parte más frágil de la mampostería ante un evento de sismo, con la
adición de cenizas de caña de azúcar debido a su alto contenido de sílice proporciona mayor
resistencia, dureza y estabilidad (Águila, 2001).
Se descartó la posibilidad de emplear adobes o bloques de tierra comprimida para este
proyecto, ya que para la elaboración de los mismos no son recomendables los terrenos agrícolas
debido a su alto contenido de materia orgánica reducen la resistencia al generar vacíos, como
consecuencia de los procesos de descomposición.8
4.5. Criterios de diseño y sostenibilidad
El desarrollo y diseño sostenible su concepto se sintetiza en “satisfacer las necesidades
actuales de las personas sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer
las suyas” (Informe Brundtland: Naciones Unidas 1987); en otras palabras que las personas
logren realizar sus actividades cotidianas, económicas, sociales, culturales, entre otras, con el
menor impacto ambiental posible.
De acuerdo a lo señalado por Acosta (2009:16), podemos desarrollar y aplicar estrategias
prácticas y concretas, tanto en el campo profesional como en el académico, para formular y
enfrentar los problemas e impactos que se derivan de las actividades de la arquitectura y
construcción. Dichas estrategias deben apuntar directamente a la minimización de los impactos
8 Construyendo viviendas con quincha mejorada. Guía práctica. Disponible en: http://
www.predes.org.pe/predes/manual_quincha_mejorada.pdf
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ambientales de la construcción, así como contribuir a la mejora y recuperación del medio
ambiente.
En las estrategias para una construcción sostenible de la arquitectura, se plantea la reducción
del consumo de los recursos empleando el mayor uso de los recursos renovables, como lo es la
caña de azúcar y sus residuos agroindustriales, que permiten disminuir hasta un 50% de cemento
en el caso de elaboración de ladrillos y bloques con cenizas, reutilizar el bagazo para elementos
de cerramientos; eficiencia y racionalidad energética, a través de la aplicación de elementos de
protección solar, muro calado, corredores, cubiertas y ventanas; construir bien desde el inicio,
combinar elementos constructivos de tecnología avanzada, con técnicas de uso y raigambre local,
a pequeña escala. Cilento (1995), ha bautizado este enfoque con el nombre de “sincretismo
tecnológico”, un proceso donde se logran transferir conocimientos técnicos avanzados a las
comunidades, a la vez que se tecnifican sus conocimientos de construcción tradicionales y de
aplicación a escala comunitaria, para conseguir flexibilizar la producción para aplicarla
masivamente. En este caso de estudio educar a la comunidad sobre la factibilidad de aplicación
de residuos agrícolas a elementos tradicionales como un ladrillo y cerramientos tejidos.
Disminuyendo los desperdicios empleando la coordinación modular para el diseño del proyecto
aplicando las medidas de los ladrillos, tableros, etc.
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CAPÍTULO V
COMPROBACIÓN ARQUITECTÓNICA
5.1. Zona de estudio
La zona de estudio para este trabajo de grado se encuentra en el Estado Aragua,
perteneciente a la región central de Venezuela (ver figura 5.1). Posee 18 municipios: Bolívar,
Camatagua, Francisco Linares Alcántara, Girardot, José Ángel Lamas, José Félix Ribas, José
Rafael Revenga, Libertador, Mario Briceño Iragorry, Ocumare de la Costa de Oro, San Casimiro,
San Sebastián, Santiago Mariño, Santos Michelena, Sucre, Tovar, Urdaneta y Zamora.
Municipio José Rafael Revenga
Posee una superficie de 192 km² y una población de 48.800 habitantes, según censo 2011. Su
capital es El Consejo, donde se encuentra ubicada la Hacienda Santa Teresa (ver figura 5.2).
La principal actividad económica del municipio es la
agricultura, el proceso de industrialización ha ocupado amplios
espacios, originalmente destinados al cultivo de la caña de
azúcar, que sirve de insumo básico para las fábricas de ron y
centrales azucareros del área inmediata.
Figura 5.1. Mapa del Edo. Aragua. Municipio José Rafael Revenga. Fuente:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/Joserafaelrevenga-aragua.PNG/240px-Joserafaelrevenga-aragua.PNG
Figura 5.2. Comunidad Los Cerritos, entrada Hacienda Santa Teresa. Autopista Panamericana. Fuente: Laura Barrios, 2015.
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5.2. Hacienda Santa Teresa
A partir de los datos de siembra de caña de azúcar, se planteó como zona de comprobación
del proyecto arquitectónico, Hacienda Santa Teresa, El Consejo, Edo. Aragua (ver figura 5.3).
Donde se encuentran extensas plantaciones de caña de azúcar, importantes arterias viales,
comunidades con carencias de empleo y de espacios comunitarios.
Figura 5.3. Área El Consejo, Estado Aragua. Izquierda y centro: Hacienda Santa Teresa. Fuente: Google Earth.
La hacienda se localiza entre dos bordes, arterias viales, principales de la región central de
Venezuela, por el norte con la autopista Panamericana, por el sur con la autopista Regional del
Centro ARC, y bordeada por las comunidades de El Consejo, El Arnal, El Mamón, Juan Morelos,
Los Cerritos, Hacienda Barrios, Tiquire Flores, Barrialote, Tejerías.
Constituye la principal productora de ron en Venezuela, empleando lo que denominan Zafra
Verde, esta consiste en la recolección y corte de la caña de azúcar sembrada en la misma
hacienda, posteriormente su traslado en menos de 24 horas después del corte, a los centrales
azucareros donde se realiza la molienda de la caña en la que se obtiene la melaza, 240 toneladas
anuales de 27 mil toneladas de caña de azúcar, principal ingrediente para la elaboración del ron,
ésta es transportada nuevamente en camiones cisternas a la hacienda Santa Teresa para realizar el
ron, siguiendo los procesos de fermentación, destilación, obtención del alcohol, mezclas y
añejamiento, con un mínimo de dos años de envejecimiento, en barricas de roble blanco
americano y roble limosín francés. Cuenta con 18 bodegas, incluidas producción solera y reservas
especiales.
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La hacienda se divide en distintas áreas de producción, y con
la mayor área destinada a la siembra de caña de azúcar ubicada en
cuadrados delimitados, que se denomina “tablón”, cada uno es
usado por siete años de uso, y uno de descanso sucesivamente para
obtener mejores propiedades de la caña de azúcar (ver figura 5.4).
Figura 5.4. Vista tablones. Fuente: www.tripadvisor.com.ve/
A partir del año 2003, cuando la hacienda pasa a la presidencia de Alberto Volmmer, se
permite el acceso de la comunidad, hasta entonces era
exclusivamente privada, después de intentos de invasión por parte
de personas de las comunidades vecinas, se decide mediar con
ellos e implementar el Proyecto Alcatraz basado en trabajo social a
través de los valores del deporte Rugby: trabajo en equipo,
honestidad, etc. (ver figura 5.5).
Figura 5.5. Reunión Proyecto Alcatraz.
Fuente: http://www.fundacionsantateresa.org/inicia_pa.php?lang=esp
En la actualidad los niños y jóvenes de las comunidades vecinas, a través de convenio con
Fundación Santa Teresa realizan actividades deportivas en las instalaciones de la hacienda (ver
figura 5.6). Sin embargo, no se cuenta con área techada propicia para dictar talleres, charlas y/o
clases. Por ello se plantea como pieza de comprobación a gran escala un pabellón de usos
múltiples, donde las comunidades vecinas convivan bajo elementos constructivos de caña de
azúcar, se familiaricen con la potencialidad del material para la construcción, y se empleen cursos
de fabricación de tableros de caña de azúcar y bloques con agregados de cenizas de caña, entre
otra actividades, fomentando el emprendimiento y el desarrollo de micro-empresas.
Figura 5.6. Distintas actividades realizadas en la hacienda. Fuente: http://www.fundacionsantateresa.org/inicia_pa.php?lang=esp
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5.3. Referencias imagen arquitectónica y espacial
Marika-Alderton House. Australia. Glenn Murcutt. 1994.
La casa sintetiza el concepto de Murcutt de un refugio flexible que existe en armonía con el
ritmo de la naturaleza. Cuenta con aleros como
protección solar, tuberías pivotantes a lo largo del
techo expelen el aire caliente mientras aletas verticales
dirigen las brisas refrescantes hacia el espacio de estar
(ver figura 5.7). Debido a que la estructura descansa
sobre pilotes, el aire circula por debajo ayudando a
enfriar el nivel de piso. Figura 5.7. Boceto-perspectiva. Fuente: www.junglekey.fr
Elevar la construcción también mantiene el espacio a salvo de inundaciones. No existen
ventanas de vidrio. En vez, Glenn Murcutt uso paredes de madera contraenchapada y
cerramientos graduables, además de hierro corrugado para la estructura del techo (ver figura 5.8).
Estos materiales se ensamblan con facilidad en unidades prefabricadas conteniendo los costos de
construcción.
Figura 5.8. Sistema de cerramientos. Fuente: http://www.ozetecture.org/2012/marika-alderton-house/
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Soe Ker Tie Houses. TYIN Tegnestue Architects. Comunidad Noh Bo en el borde Thai-
Burmese. 2009
La construcción de metal y madera es
prefabricada y ensamblada in-situ empleando
pernos para asegurar una presión y soporte
razonables (ver figura 5.9). Al levantar los
edificios de la tierra en cuatro fundaciones
vaciadas en neumáticos usados se previenen
problemas de humedad y descomposición
orgánica en la construcción.
Figura 5.9. Vista conjunto. Fuente: https://www.diigo.com/list/norma_da/eco_tectura
La técnica de tejido con bambú que se emplea en las fachadas laterales y traseras es la misma
utilizada en las viviendas locales y en artesanía (ver figura 5.10). La mayor parte del bambú es
cosechado a un par de kilómetros del lugar. La especial forma del techo en las unidades permite
una ventilación natural y efectiva y al mismo tiempo colecta el agua de lluvia.
Figura 5.10. Detalles de fachada. Fuente: http://www.tyinarchitects.com/works/soe-ker-tie-house/
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Casa Sotavento. Carlos Raúl Villanueva. 1957-1958
Es una vivienda de descanso, proyectada por Villanueva y donde residió (ver figura 5.11). Se
encuentra ubicada en el estado Vargas. Su nombre significa laderas reguardadas del viento que
tienen menos precipitaciones.
Figura 5.11. Sotavento, vista interna y planta. Fuente: http://casasotaventoiala.blogspot.com/
Casa Caoma
Luminosidad, espacio, integración y apertura (ver figura 5.12).
Figura 5.12. Detalles de fachada Casa Caoma. Fuente: http://casasotaventoiala.blogspot.com/
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Arquitectura Fruto Vivas
A través de su arquitectura logra la integridad del material, ritmo, luz, empleando distintas
técnicas de cerramiento y estructura, como por ejemplo bloque calado, pérgolas, y cañas de cielo
raso (ver figura 5.13).
Figura 5.13. Casa Balbuena 1957. Fuente: Fruto Vivas. Pensamiento y obra.
52
Espacios culturales comunitarios. OTIP, 2000-2002.
La idea consiste en diseñar un sistema extremadamente sencillo, flexible y económico que
pueda multiplicarse rápidamente por todo el país y que sea capaz de responder adecuadamente a
las condiciones contextuales del trópico. El programa ha sido dirigido por el profesor Juan Pedro
Posani, quien concibió la arquitectura de los mismos. La concepción estructural y constructiva es
obra del ingeniero José Adolfo Peña y de la arquitecta Carmen Yáñez. La respuesta a las
condiciones de partida se basó en dos principios: la elección de un sistema de prefabricación
ligera y la consideración en primer plano de las condiciones climáticas extremas propias del
trópico (ver figura 5.14 y 5.15). El proyecto, en términos de arquitectura y de política humanista,
es un compromiso arquitectónico con el medio ambiente, la tecnología constructiva y las
condiciones y exigencias de un medio social claramente desfavorecido. (Informes de la Construcción, Vol. 56,
nº 491, mayo-junio 2004)
Figura 5.14. ECC Espacios comunitarios culturas sede San Sebastián de los Reyes, Edo. Aragua.
Fuente: Otro mundo es posible. Consejo Nacional de la Cultura. VIII Muestra internacional de arquitectura Bienal de Venecia.
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Figura 5.15. ECC esquemas y vistas. Fuente: Fuente: Otro mundo es posible. Consejo Nacional de la Cultura. VIII Muestra internacional de
arquitectura Bienal de Venecia.
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5.4. Proceso de Diseño: Maquetas, bocetos conceptuales y esquemas
Figura 5.16. Avance aproximación arquitectónica, esquemas y maqueta. Fuente: Laura Barrios, 2015.
55
Figura 5.17. Avance aproximación arquitectónica. Fuente: Laura Barrios, 2015.
56
Figura 5.18. Esquemas de estudio. Fuente: Laura Barrios, 2015.
57
Figura 5.19. Maquetas de estudio. Fuente: Laura Barrios, 2015.
58
Figura 5.20.Bocetos y esquemas conceptuales. Fuente: Laura Barrios, 2015.
59
Figura 5.21. Bocetos conceptuales. Fuente: Laura Barrios, 2015.
60
5.5. Proyecto de diseño
Se plantea como proyecto de comprobación un centro de usos múltiples con espacios
comunitarios para la formación que sirva de apoyo a las comunidades vecinas de la Hacienda
Santa Teresa (ver figura 5.22), para dictar talleres de construcción, actividades de recreación y
área de exposición-venta de los productos; así como también para reuniones, conferencias y
exposiciones de la empresa. Integrando las comunidades que quedan en áreas periféricas,
tomando en consideración la responsabilidad social de la hacienda como empresa bajo un marco
de responsabilidad ambiental, empleando sus residuos agrícolas.
Figura 5.22. Ubicación-contexto. Fuente: Google Earth.
5.5.1. Implantación del conjunto
Se plantea incorporar la propuesta en el recorrido turístico actual de la hacienda (ver figura
5.23), como antesala al remate del recorrido que es la casa-museo Casa Tovar primera edificación
de la hacienda y cuenta con más de 300 años. Asimismo generar un borde en el tramo de la
autopista Panamericana, vinculando a las comunidades de El Consejo y Tejerías.
Figura 5.23. Esquemas implantación conjunto . Fuente: Laura Barrios, 2015.
61
5.5.2. Estrategias de diseño: De acuerdo a la tipología de la casa de hacienda colonial, se
emplazan las piezas al conjunto, partiendo de la integración a través de los patios. De igual
manera empleando el corredor elevado del suelo, los aleros, planta rectangular, patio central. Se
consideró el ángulo de implantación de las piezas, para lograr la menor incidencia solar en las
fachadas este y oeste. Uso de la ventilación cruzada a través del techo cubierta vegetal y muros
calados.
5.5.3. Componentes y elementos constructivos
Se propone un sistema de mampostería estructural con ladrillos-cenizas, vigas CAÑALLAM
(ver apéndice), y para cubierta de techo recubrimiento de palma, siendo la misma residuo del
lugar de implantación.
Sistema de cerramientos: ladrillo calado-ceniza, tableros/mobiliario de tiras de caña de
azúcar y bolsas plásticas contrachapado, bastidores de madera reciclada y tiras de bagazo de
caña.
Sistema recolector de agua: la cubierta del techo permite distribuir el agua a un patio de
almacenamiento, para su reutilización en la elaboración de los elementos constructivos, y
limpieza.
El proyecto funcionará también como sede de los
talleres de formación del constructor popular,
actualmente en funcionamiento por la fundación de la
hacienda. Cuenta con patios para los procesos de
desarrollo y elaboración de los elementos
constructivos: patio de trabajo, de secado, de curado,
área de almacenamiento y maquinaria.
Figura 5.24. Taller del Constructor popular. Fuente: http://www.fundacionsantateresa.org/inicia_pa.php?lang=esp
62
Planimetría
Figura 5.25. Lámina presentación entrega final Proyecto de Grado. Fuente: Laura Barrios, 2016.
63
Figura 5.26. Lámina Plano conjunto, presentación entrega final Proyecto de Grado. Fuente: Laura Barrios, 2016.
64
Figura 5.27. Lámina Planos, presentación entrega final Proyecto de Grado. Fuente: Laura Barrios, 2016.
65
Figura 5.28. Lámina Despiece, presentación entrega final Proyecto de Grado. Fuente: Laura Barrios, 2016.
66
Figura 5.29. Vistas externas proyecto. Fuente: Laura Barrios, 2016.
67
Figura 5.30. Vistas proyecto. Fuente: Laura Barrios, 2016
68
Figura 5.31. Presentación entrega final Proyecto de Grado. Fuente: Laura Barrios, 2016.
69
Figura 5.32. Residuos agrícolas de Caña de Azúcar, bagazo. Fuente: Laura Barrios, 2016.
Figura 5.33. Maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m. Fuente: Laura Barrios, 2016.
70
Figura 5.34. Maqueta conjunto Hacienda Santa Teresa, Esc: 1:2500 m. Fuente: Laura Barrios, 2016.
71
Figura 5.35. Vistas maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m. Fuente: Laura Barrios, 2016.
72
Figura 5.36. Maqueta corte Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m. Fuente: Laura Barrios, 2016.
73
Figura 5.37. Detalle de maqueta Pabellón de Usos Múltiples Santa Teresa, Esc: 1:50 m. Fuente: Laura Barrios, 2016.
74
CONCLUSIONES
La aplicación de residuos agrícolas en la arquitectura posee un gran potencial, desde la gran
producción nacional como factibilidad en disminución de costos del producto constructivo final,
que no se están aprovechando en su totalidad en el país. Muchos países están apostando por estas
nuevas técnicas constructivas que aportan en la disminución de la huella ecológica, utilizando
fibras naturales de alta renovación propias de su localidad, como lo son el caso de cáscara de
maní en Argentina y el café en Colombia.
Se comprobó que la caña de azúcar por sí misma no posee propiedades estructurales como la
caña guadua o bambú, sin embargo sus residuos unidos a otros materiales como aglutinantes,
resinas, plásticos, y cemento poseen óptimas propiedades constructivas.
Se requieren de equipos y maquinarias especializados para la elaboración de elementos
constructivos con residuos agrícolas, siendo el de mayor facilidad constructiva y menor costo los
elaborados con cenizas como sustitución parcial del cemento.
Desde las competencias del arquitecto enfocadas en diseño e investigación se buscó brindar
un aporte tecnológico planteando soluciones teóricas-técnicas de sistemas constructivos
sostenibles, incentivando su desarrollo en la comunidad.
La investigación bajo líneas de trabajo: visitas de campo, contacto y experimentación del
material, documentación teórica; permitió una completa comprensión y entendimiento de los
ciclos del material, concluyendo que a nivel constructivo el sistema de mampostería estructural es
el más idóneo en cuanto a sus ventajas.
Se planteó la técnica del ladrillo y el bloque-ceniza como un producto con potencial de
desarrollo comunitario, que pueden elaborar fácilmente los mismos habitantes en los espacios de
formación y generar micro-empresas para mejorar tanto sus ingresos económicos como su
calidad de vida.
75
El diseño planteado a través de la coordinación modular y las dimensiones estándar de
productos prefabricados, permite aprovechar el material, disminuir los costos y el impacto
ambiental.
A nivel constructivo, Venezuela debe emplear materiales renovables, reutilizables,
reciclables, eficientes y prácticos, para dar solución al déficit de materiales constructivos y al
impacto ambiental.
76
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APÉNDICES
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