El sistema BENO fue desarrollado en el Centro Experimental de la Vivienda Económica en la década del 70, con el objetivo de aportar soluciones para el hábitat popular, sistematizar los componentes de la vivienda y generar nuevos puestos de empleo (1). El sistema constructivo se materializa con placas cerámicas prefabricadas armadas dobles, que actúan como cerramientos, tanto para muros interiores como exteriores, en cuyo caso se utiliza aislación térmica entre las placas (planchas de poliestireno expandido) para mejorar su comportamiento higrotérmico. Estas placas se diseñan y clasifican de acuerdo con su ubicación en los cerramientos, ya sean de muro exterior o interior, dinteles, cumbreras, tímpanos, techos, etc. y se vinculan entre sí mediante alambres de alta resistencia (2). Habitualmente, el conjunto se construye sobre una platea de hormigón armado, con vigas de fundación bajo los ejes de los paramentos (3). El conjunto se vincula en sentido vertical mediante columnas, y en sentido horizontal por medio de una viga de encadenado superior que se ubica en el cabezal superior de las placas (4).

El elemento constructivo del sistema BENO para muros, es la placa premoldeada fabricada en un molde, donde se colocan 24 mampuestos tipo bovedillas, con una junta de mortero cementicio con armadura interior de acero estriado de 4,2 mm. Las placas tienen una dimensión de 0,43 x 2,30 m aunque puede variar ligeramente según las características del proyecto. El peso aproximado es de 60 kg, donde cerca del 50% corresponde a la estructura de vinculación y el otro 50% a los mampuestos que se grafican en la figura 1a. Se sugiere utilizar dos placas para la conformación de módulos de muro, y resulta conveniente completar con un revoque, usando de relleno algún material aislante, en lo que comprende el muro BENO, figura 1b. Por el contrario, el muro constituido por placas simples no es recomendable ya que no cumple los estándares mínimos de habitabilidad básica y seguridad estructural.

La tecnología del sistema BENO ha sido transferida con éxito desde el inicio de su desarrollo, a diferentes adoptantes del sector público, cooperativas y ONGs, y se estima que hasta el momento se han construido más de 500 viviendas y varios espacios de usos múltiples con esta tecnología. Una de las principales ventajas que llevó a la aceptación de los destinatarios y los constructores, ha sido la simpleza de la fabricación de la placa con elementos y materiales disponibles en el mercado, la facilidad de transporte y traslado manual, y la simpleza en la operación del montaje y vinculación entre placas y encuentros. En tal sentido, esta tecnología se ha caracterizado por requerir escasa capacitación en el proceso de fabricación y el montaje en obra que se realiza de forma relativamente sencilla por personas sin formación específica en el oficio de la construcción. Otra ventaja de las placas ha sido la posibilidad de integrar las instalaciones de electricidad (corrugados y bocas) durante la fabricación de las placas, como así también, las instalaciones de agua fría y caliente pueden ser montadas de manera sencilla en un muro sanitario.

Si bien este sistema posee muchas ventajas, se plantea como problema actual, la dificultad de la falta de proveedores de bovedillas en varias zonas del país, donde, a pesar de las gestiones emprendidas con las ladrilleras locales, no se ha demostrado interés en su producción y por tanto se dificulta la implementación de la tecnología. Por otra parte, el transporte desde zonas de producción que no sean cercanas acarrea un costo de logística que compromete la sostenibilidad económica y ambiental de la producción. Por otra parte, desde el punto de vista de la sustentabilidad, el uso de materiales en base a barro cocido está fuertemente cuestionado por la liberación de CO₂ en el proceso de cocción, y el uso de suelo fértil para su elaboración (5). En cuanto al sistema BENO, si bien se utilizan cemento y barras de acero en su estructura, presenta ventajas importantes en cuanto a las posibilidades de favorecer mejoras habitacionales y emprendimientos sociales.

Las bovedillas son componentes constructivos de barro cocido, similar al ladrillo tradicional en su elaboración, pero de menor espesor. Las dimensiones de este componente son de 25,0 x 12,5 x 3,0 cm (alto x ancho x espesor), con algunas pequeñas variaciones que pueden encontrarse según la zona de fabricación (6). Con este trabajo de investigación se busca ampliar la base de materiales que podrían utilizarse para reemplazar las bovedillas de barro cocido, no sólo utilizando materiales menos contaminantes, sino también brindando la posibilidad de producir los mampuestos a los mismos fabricantes de las placas BENO. Estas alternativas, podrían generar un valor agregado al trabajo de los emprendedores, incorporando técnicas de producción con materiales de baja energía incorporada en proyectos integrales y de mayor impacto en los aspectos social y ambiental. Una de las premisas a considerar en el desarrollo del mampuesto de reemplazo, es que no disminuya de manera significativa las propiedades mecánicas de la placa, y no incremente significativamente el peso total de la misma.

Respecto de los materiales alternativos elegidos, es sabido que los bloques de tierra comprimida (BTC), son componentes constructivos muy utilizados en la construcción tradicional por sus ventajas técnicas y por usar un material de baja energía incorporada como materia prima mayoritaria. En su composición, los BTC son bloques de tierra prensada estabilizada con cemento o cal y fraguados en condiciones de humedad en exceso a temperatura ambiente, aunque también es posible encontrar ejemplos de otros estabilizantes como las puzolanas o adiciones minerales (7). El equipamiento necesario consta de una desterronadora (o un pisón), una mezcladora tipo hormigonera y una prensa Cinva-RAM (8), aunque también es posible escalar la producción con equipos semi-automáticos.

Por otra parte, la economía circular y la revalorización de residuos mediante su incorporación en la industria de la construcción creció notablemente en los últimos años, debido no solo a las ventajas técnicas de los residuos usados como materia prima para la fabricación de materiales de construcción, sino también al gran volumen y diversidad de materiales que demanda esta industria. En tal sentido, se destacan dos tecnologías desarrolladas en el CEVE que pueden ser aptas para fabricar mampuestos alternativos. Por un lado, la tecnología de elaboración de elementos constructivos en base a residuos de polietilen-tereftalto (PET), proveniente de envases de gaseosas y bebidas post-consumo ligados con cemento Portland que ha sido transferida de manera exitosa a varios municipios y cooperativas para fabricar ladrillos y bloques de PET (9,10), y que actualmente se encuentra con alta demanda y varias unidades habitacionales construidas con este tipo de mampuestos. Por otro lado, en el CEVE se desarrolló una tecnología para revalorizar la fracción plástica de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE), la cual consiste en la fabricación de un agregado de plástico reciclado por la estrategia del core-shell, en la cual la partícula de plástico se recubre de una coraza de cemento de albañilería y aditivos estabilizantes, para inhibir la salida de retardantes de llama y otros compuestos potencialmente contaminantes que pudieran estar presentes en el residuo (11-14). De esta forma, con el agregado de plástico reciclado (APR) desarrollado, se pueden fabricar mampuestos del tipo ladrillos, bloques y placas por el reemplazo parcial de los áridos en morteros de cemento.

El objetivo de este trabajo de investigación fue proponer alternativas para reemplazar las bovedillas tradicionales de barro cocido por mampuestos de tierra o de materiales reciclados en la fabricación de las placas y determinar su incidencia en la resistencia final del muro BENO, bajo la premisa de mantener el cumplimiento con la normativa CIRSOC501E (15). En este artículo se presentan los resultados obtenidos en cuatro tipos diferentes de muros BENO, el tradicional con bovedillas de barro cocido (llamadas simplemente bovedillas), y los sistemas alternativos con mampuestos de tierra estabilizada con cemento Portland (bovedilla-BTC); mampuestos de PET y cemento Portland (bovedilla-PET); y mampuestos de APR y cemento Portland (bovedilla-APR). Se estudiaron de manera individual las propiedades físicas y mecánicas de las diferentes alternativas de mampuestos, la tensión de adherencia entre los mampuestos y el mortero de unión, y el comportamiento mecánico de un módulo de muro BENO construidos con los dos tipos de placas con mampuestos alternativos.

En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos para la caracterización física de las bovedillas. El valor informado corresponde al promedio de 4 mediciones, el coeficiente de variación es menor al 5% en todos los casos por lo cual no fue informado.

Respecto del tamaño, fue en general homogéneo, excepto las bovedillas de barro cocido que resultaron un poco menores en su largo. El mayor problema se detectó en el espesor de la bovedilla-BTC, que resultó menor de lo esperado en 0,5 cm, y en cierta forma esta diferencia pudo haber incidido en el comportamiento mecánico del mampuesto. Como se mencionó anteriormente, uno de los factores a considerar es el peso del mampuesto para no incrementar de manera significativa el peso de la placa. En los mampuestos alternativos, la bovedilla-BTC tiene un peso específico un poco más elevado que la bovedilla de barro cocido, por lo cual la placa tendrá mayor peso, pero el incremento no sería significativo. Por el contrario, el uso de las bovedillas-PET y bovedillas-APR disminuye significativamente el peso total de la placa, lo cual resulta en una ventaja al usar estos dos tipos de mampuestos. Respecto del porcentaje de absorción de agua, a los fines del uso propuesto se puede considerar que los valores para las bovedillas alternativas son similares y no influirían en el comportamiento de la placa ni del muro BENO.

En la Tabla 2 se muestran los resultados de los ensayos mecánicos de resistencia a la compresión simple y tensión de adherencia con el mortero de unión para las diferentes bovedillas. Los valores informados corresponden al promedio de 4 determinaciones junto al desvío estándar (σ).

Se observa que las bovedilla-PET y la Bovedilla-BTC tienen valores inferiores de resistencia a la compresión que la bovedilla y bovedilla-APR. En el caso del mampuesto de tierra, es sabido que este tipo de materiales presenta generalmente menor resistencia que su homólogo de barro cocido. Sumado al hecho de un espesor menor que las demás bovedillas su baja resistencia es esperable. Respecto de la bovedilla-PET, es sabido que la resistencia del material es también baja, debido a la escasa cohesión entre el polietileno-tereftalato y el cemento. En este sentido, valores tan bajos como los encontrados responden al escaso espesor de la bovedilla, sumado al efecto que producen las dos cavidades de la morfología propia de la bovedilla-PET desarrollada, es posible que, al ser sometida al esfuerzo axial en la posición del ensayo, el mampuesto haya colapsado a valores muy bajos de carga.

Respecto de la tensión de adherencia, tanto la bovedilla-BTC como la bovedilla-PET presentaron valores significativamente inferiores. En el caso de la bovedilla-BTC, sería de esperar que los valores de tensión de adherencia observados sean consecuencia de la escasa cohesión entre la superficie de tierra y el cemento. Sin embargo, como se observa en la figura 6a, la rotura se produjo en el material de la bovedilla y no en la zona de unión, lo cual se fundamenta debido a que la resistencia a la tracción de la bovedilla es menor que la tensión de adherencia entre la bovedilla y el mortero de unión. En la bovedilla-PET también se observó un valor bajo de tensión de adherencia, sin embargo, en este caso la rotura se produjo en la interfaz de unión entre el mortero y el mampuesto, por lo cual la baja resistencia se explica por la escasa cohesión entre el cemento del mortero y el material polimérico de la bovedilla-PET, figura 6b.

Los valores de tensión de adherencia en la bovedilla y bovedilla-APR son mayores y están en línea con los valores esperados para estos materiales. En el caso de la bovedilla, el barro cocido presenta muy buena adherencia con el mortero de unión, y a su vez el material tiene muy buena resistencia a la tracción. En la figura 7a se puede ver como la falla se produjo en la zona de unión del mortero con el mampuesto, como era esperable. Lo mismo ocurre con la bovedilla-APR, en la cual la cohesión se produce entre el cemento del mortero de unión y la superficie del APR que es principalmente un material cementicio y poroso. En este caso, el desprendimiento también se produjo en la zona de unión, como se muestra en la figura 7b.

En la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a la compresión del muro BENO.

Como se explicó en la sección de método, se aplica la carga de a 500 kgf y se observa la formación de fisuras, evaluando el desempeño del muro desde la aparición de las primeras fisuras hasta el momento de la falla y el colapso de la carga. En el caso del muro con la bovedilla tradicional, a 1,55 MPa se observan pequeñas fisuras en el encadenado superior. Luego, a los 3,1 MPa se empieza a observar una profundización de las fisuras y a los 3,48 MPa se produce el colapso, mostrando una falla en el mortero de unión del encadenado, figura 8a. Los muros BENO-PET y BENO-APR, mostraron valores bastante similares de resistencia, por encima de los 3 MPa, como así también del tipo de falla en la zona del encadenado superior, lo cual se atribuye al comportamiento de la estructura y una buena contribución por parte de los mampuestos. El caso más relevante fue el del muro BENO-BTC, que mostró un valor significativamente menor a los demás. En este caso, a diferencia de los otros, la falla se produjo en las bovedillas de la segunda fila y no en el encadenado. Es posible que la combinación de factores como fueron la baja tensión de adherencia y un menor espesor de la bovedilla-BTC, hayan resultado en una menor cohesión con el mortero de unión. Luego, como consecuencia de la menor superficie de contacto, la baja adherencia y resistencia a la compresión de la bovedilla-BTC hayan resultado en una contribución escasa del mampuesto al muro, y como consecuencia la bovedilla-BTC colapsó a 1,61 MPa, figura 8b.

En consecuencia, los tres sistemas de muros BENO; BENO-PET y BENO-APR demostraron muy buen comportamiento a la compresión, no así el BENO-BTC que tiene una resistencia significativamente menor. Sin embargo, las cuatro alternativas mostraron valores por encima de lo exigido por la normativa de aplicación CIRSOC501E (15), que establece como tensión admisible 0,4 MPa para este tipo de muro.

Es posible reemplazar las bovedillas de barro cocido por las tres alternativas de mampuestos. Sin embargo, los muros construidos con las bovedillas-BTC presentaron valores bastante menores de resistencia, por lo cual solo se recomienda su uso en función de cerramientos que no se encuentren sometidos a esfuerzos portantes.

Por otro lado, sobre la base de estudios previos es posible inferir un mejor comportamiento higrotérmico en los muros con las bovedillas-PET y bovedilla-APR, ya que estos materiales presentan valores de conductividad térmica menores que el barro cocido. Una profundización mediante futuros estudios de simulación permitirá obtener datos más certeros sobre la ventaja del uso de estos mampuestos en la eficiencia energética de las edificaciones.

La alternativa más factible de implementar es el reemplazo de la bovedilla tradicional por la bovedilla-PET, ya que estos mampuestos podrían fabricarse de manera conjunta a la placa BENO. Este tipo de emprendimiento requiere de una inversión en infraestructura y equipamiento relativamente accesible y requiere de una capacitación básica para fabricar el mampuesto.

En base a los resultados obtenidos, se realizarán mayores ensayos físicos y mecánicos sobre las placas y los muros BENO, para ampliar el alcance del certificado de aptitud técnica de este sistema constructivo.