Edher Alamo Chavez Quispe

Objetivo

Determinar la dosificación óptima de dióxido de titanio y vidrio molido como sustituto parcial del cemento en adoquinestipo II de resistencia 420 kgf/cm2 con adicion de plastificante, evaluando diferentes dosificaciones para lograrpropiedades autolimpiantes y de descomposición de contaminantes, contribuyendo así al avance en la investigación ydesarrollo sostenible en el sector de la construcción.

Resumen:

El presente proyecto de investigación se centrará en la optimización de adoquines fotocatalíticos tipo II en la ciudad de Arequipa, con resistencia de 420 kgf/cm², mediante la adición de dióxido de titanio (TiO₂) y vidrio molido. Este enfoque innovador proviene en respuesta a la problemática de contaminación atmosférica que afecta a la región, donde los niveles de contaminantes como NO₂ y NO frecuentemente superarán los límites establecidos por la Organización Mundial de la Salud. En este contexto, se investigarán nueve combinaciones experimentales de TiO₂ y vidrio molido, con el objetivo de determinar la dosificación óptima que maximice tanto la resistencia a la compresión como la capacidad fotocatalítica para la degradación de contaminantes atmosféricos. La evaluación inicial del rendimiento mecánico se realizará mediante ensayos de resistencia a la compresión, siguiendo las normativas NTP 399.611 y NTP 399.604. Estos ensayos serán esenciales para establecer la durabilidad estructural de los adoquines antes de proceder con las pruebas fotocatalíticas. Posteriormente, se llevarán a cabo evaluaciones cuantitativas en laboratorio, siguiendo la normativa UNI 11259-2016 para la degradación de Rodamina B, y se complementarán con un análisis cualitativo in situ en la Av. Independencia, donde los adoquines serán expuestos a contaminación ambiental intensa, incluyendo óxidos de nitrógeno, para observar su capacidad de autolimpieza bajo condiciones reales de fotocatálisis. Además, se realizará un análisis económico detallado utilizando el software PowerCost. Este análisis incluirá los costos asociados a los ensayos de laboratorio, como el capping de azufre para la uniformización de la superficie en los ensayos de resistencia a la compresión y la solución de Rodamina B para los ensayos fotocatalíticos. También se considerarán los costos relacionados con el diseño y construcción de la caja de exposición ultravioleta, su operación durante los ensayos, y otros costos operativos y de insumos directos. Este desglose permitirá una comparación con adoquines convencionales, proporcionando una visión integral de los costos y asegurando la precisión del análisis dentro del contexto de la investigación. En conjunto, este proyecto busca no solo avanzar en la investigación de materiales de construcción sostenibles, sino también ofrecer una alternativa práctica para mitigar la contaminación atmosférica en ciudades con problemas ambientales similares, contribuyendo significativamente a la mejora del entorno urbano y la calidad de vida en Arequipa.

Palabras clave

Adoquines fotocatalíticos, dióxido de titanio, vidrio molido, sinergia, contaminación del aire, Arequipa.

Problema central

• El problema central que justifica el financiamiento de este proyecto de investigación en la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) está profundamente arraigado en la urgente necesidad de abordar la creciente contaminación atmosférica que afecta a la ciudad de Arequipa. Esta urbe experimenta un rápido crecimiento urbano y una expansión significativa de su infraestructura, lo que deriva en un incremento alarmante en los niveles de contaminantes atmosféricos, como los óxidos de nitrógeno (NOx) y el material particulado fino (PM2.5), que superan los límites establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS), poniendo en riesgo la salud pública y la calidad de vida de los habitantes de la región. • Impacto Ambiental y Urbano: La ciudad de Arequipa enfrenta desafíos críticos en cuanto a la contaminación del aire, especialmente en áreas de alta densidad vehicular y actividad industrial. Estos sectores, aunque esenciales para el desarrollo económico de la región, contribuyen significativamente a la degradación ambiental. En este contexto, la investigación propuesta se enfoca en desarrollar adoquines fotocatalíticos mediante la adición de dióxido de titanio (TiO₂) y vidrio molido. Estos materiales tienen la capacidad de descomponer contaminantes atmosféricos, mitigando así los efectos negativos de la contaminación en áreas urbanas densamente pobladas como Arequipa. • Innovación en Materiales de Construcción: La ingeniería civil y la construcción en Arequipa, sectores clave en el desarrollo regional, enfrentan el reto de adoptar prácticas más sostenibles y tecnológicamente avanzadas. Este proyecto de investigación tiene como objetivo optimizar las propiedades de los adoquines, un componente esencial en la infraestructura urbana, para que contribuyan activamente a la mejora de la calidad del aire a través de procesos fotocatalíticos. La incorporación de TiO₂ y vidrio molido en la mezcla de concreto para adoquines representa una innovación técnica que responde a los desafíos ambientales actuales, ofreciendo soluciones constructivas avanzadas para la región. • Compromiso de la UNSA con la Comunidad: La Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) en su camino para convertirse en un referente latinoamericano en investigación y desarrollo tecnológico y comprometida con el desarrollo sostenible y mejora de la calidad de vida en la región, ha financiado en los últimos años proyectos de investigación enfocados en la sostenibilidad, ecología y bienestar comunitario, la UNSA reconoce la necesidad de utilizar materiales de construcción más sostenibles que contribuyan a la descontaminación del aire y al desarrollo urbano responsable. Este proyecto representa una oportunidad para que la UNSA continúe su compromiso con soluciones innovadoras. • Desarrollo Sostenible y Economía Circular: Este proyecto también se alinea con las tendencias globales hacia la economía circular, al promover la reutilización de vidrio molido en la fabricación de adoquines. Este enfoque no solo reduce la cantidad de residuos industriales, sino que también optimiza las propiedades mecánicas del concreto, ofreciendo una solución económica y sostenible para la construcción en Arequipa. La combinación de TiO₂ y vidrio molido tiene el potencial de transformar los materiales de construcción en herramientas activas para la descontaminación del aire, lo cual es esencial en la lucha contra la contaminación urbana.

Hipótesis planteada

Hipótesis general: • Al incorporar diferentes dosificaciones de dióxido de titanio (5%, 9% y 14% ) y vidrio molido (8%, 12% y 15%) respecto al peso de cemento HE Yura, en la mezcla convencional de concreto con plastificante, se espera mejorar tanto laspropiedades físico-mecánicas como la propiedad autolimpiante en la fabricación de adoquines tipo II de resistencia 420kgf/cm². Hipótesis específica: • Al incorporar plastificante y diferentes dosificaciones de dióxido de titanio (5%, 9% y 14% ) y vidrio molido (8%, 12% y15%) respecto al peso de cemento HE Yura, la mezcla de concreto no será perjudicada en el ensayo a la resistenciamecánica a la compresión uniaxial. • Al incorporar plastificante y diferentes dosificaciones de dióxido de titanio (5%, 9% y 14% ) y vidrio molido (8%, 12% y15%) respecto al peso de cemento HE Yura, se espera que las dosificaciones mencionadas permitan optimizar lapropiedad autolimpiante de la mezcla de concreto en comparación con otras dosificaciones, lo cual se verificarámediante la prueba de Rodamina B para la coloración del concreto.

Resultados esperados

• 01 TESIS
• 01 ARTICULO CIENTIFICO

Impactos esperados

Impactos en la Comunidad Agustina (UNSA)

• Fortalecimiento académico y reputacional: La Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) se posicionará como un referente en investigación y desarrollo tecnológico, especialmente en el ámbito de la ingeniería civil y la construcción sostenible, contribuyendo al reconocimiento institucional tanto a nivel nacional como internacional.

• Publicación y difusión científica: Los resultados serán publicados en una revista científica indexada y estarán disponibles en el repositorio institucional de la UNSA, ampliando el acceso al conocimiento generado y consolidando el prestigio de la universidad como centro de investigación de vanguardia.

Impactos en la Comunidad de Arequipa

• Contribución al desarrollo sostenible local: Aunque en fase experimental, este proyecto sentará las bases para futuras iniciativas que podrán mejorar la calidad del aire en Arequipa, aportando soluciones innovadoras que podrán ser escaladas en el futuro.

• Aumento del conocimiento ambiental: La comunidad de Arequipa se beneficiará del conocimiento generado sobre tecnologías fotocatalíticas, lo que fomentará una mayor conciencia y compromiso hacia la sostenibilidad y la mejora del entorno urbano.

• Sensibilización sobre innovación tecnológica: Este proyecto inspirará y motivará a la comunidad local a valorar y apoyar la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías que contribuirán a la calidad de vida y al cuidado del medio ambiente.

Impactos en la Industria de la Construcción

• Innovación en materiales de construcción: Este desarrollo experimental abrirá nuevas oportunidades para la investigación y adopción de tecnologías fotocatalíticas en la construcción, lo que podrá transformar prácticas y materiales en el futuro cercano.

• Evaluación de viabilidad técnica y económica: La industria de la construcción utilizará los resultados del proyecto como una referencia para evaluar la viabilidad técnica y económica de incorporar materiales sostenibles en sus procesos, fomentando la innovación en proyectos de infraestructura.

• Acceso a conocimiento aplicado: Los resultados y datos del proyecto, disponibles en el repositorio de la UNSA, servirán como recursos valiosos para empresas y profesionales del sector que buscan implementar prácticas más sostenibles y eficientes.

Impactos en el Perú y a Nivel Internacional

• Posicionamiento del Perú en innovación tecnológica: El éxito de este proyecto experimental contribuirá a posicionar al Perú como un país comprometido con la investigación y el desarrollo de tecnologías sostenibles, especialmente en el sector de la construcción.

• Referencia para políticas públicas y normativas: A nivel nacional, los resultados de esta investigación podrán servir de base para futuras políticas públicas y normativas orientadas a la sostenibilidad y la reducción de la contaminación en entornos urbanos.

• Contribución al conocimiento global: La publicación en una revista científica indexada y la posibilidad de exposición en conferencias y congresos internacionales posicionarán este proyecto como una contribución significativa al conocimiento global sobre tecnologías fotocatalíticas y su aplicación en la mejora del medio ambiente urbano.