Tesis:
Estudio y viabilidad del reciclaje de material procedente de pelotas de pádel/tenis para su empleo en productos a base de yeso
- Autor: RODRÍGUEZ AYBAR, Marta
- Título: Estudio y viabilidad del reciclaje de material procedente de pelotas de pádel/tenis para su empleo en productos a base de yeso
- Fecha: 2025
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE EDIFICACIÓN
- Departamentos: CONSTRUCCIONES ARQUITECTONICAS Y SU CONTROL
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/87571/
- Director/a 1º: PORRAS AMORES, César
- Director/a 2º: MORENO FERNÁNDEZ, Esther
- Resumen: This research aims to contribute to reducing the environmental impact associated with waste from paddle/tennis balls. To this end, it is proposed to incorporate these wastes into gypsum matrices, reducing the amount of raw material used and thus improving the sustainability of the material. A significant impact is to be expected considering that gypsum is one of the main binders used in the construction field.
A composite material has been manufactured by mixing the crushed ball waste with the gypsum binder and the viability of this new product for its use in construction has been studied. The physical and mechanical properties of the gypsum mixtures with different proportions of crushed balls waste and with different water/gypsum ratios have been determined to decide the optimal dosage that provides the best properties. Tests are carried out to determine the apparent density, thermal conductivity, mechanical resistance (flexion and compression), scanning microscopy (SEM), X-ray diffraction, fire resistance, and a statistical analysis has been carried out on the influence of the variables on the properties of the plaster/waste composite material. In parallel, computational models have been developed for the analysis of mechanical behavior (SAP2000) and annual energy behavior (Design Builder) in a theoretical 4-story building. Finally, the environmental impact of the manufacturing of the composite material has been evaluated using the Life Cycle Analysis tool.
An innovative gypsum-based material has been achieved with excellent properties, for application in construction and that, in addition, minimizes the amount of vulcanized natural rubber and felt waste with which padel tennis balls are manufactured.
The addition of the particles to the gypsum matrix decreases the flexural strength by around 40%, when the residue is only rubber or rubber + felt; but complying in any case with the minimum required by the standard, behavior that also corresponds to the compression resistance. With the felt residue added to the plaster, a material with a density of 0.72 g/cm3 is achieved, lighter than its reference without residue. On the other hand, thermal conductivity improves by 32% with larger amounts of waste and higher w/y ratios. The tested specimens have good fire resistance, being non-combustible and not presenting cracks or decomposition at high temperatures. Its behavior would be like plaster coatings that are currently universally used.
The environmental behavior of the product evaluated applying the LCA tool has shown that in the samples with 25% rubber waste + felt it represents a reduction in CO2 emissions and energy consumption.
RESUMEN
Esta investigación pretende contribuir a reducir el impacto ambiental asociado a los residuos procedentes de pelotas de pádel/tenis. Para ello, se propone incorporar estos residuos en matrices de yeso reduciendo la cantidad de materia prima utilizada y mejorando así la sostenibilidad del material. Es de esperar un impacto significativo teniendo en cuenta que el yeso es uno de los principales conglomerantes utilizados en el ámbito de la construcción.
Se ha fabricado un material compuesto mezclando los residuos de pelotas trituradas con el conglomerante yeso y se ha estudiado la viabilidad de este nuevo producto para su empleo en construcción. Se han determinado las propiedades físico-mecánicas de mezclas de yeso con diferentes proporciones de residuos triturados procedentes de las pelotas y con diferentes relaciones agua/yeso para determinar la dosificación óptima que aporte las mejores propiedades. Se realizan ensayos para determinar la densidad aparente, conductividad térmica, resistencias mecánicas (flexión y compresión), microscopía de barrido (SEM), difracción de rayos X, resistencia al fuego y se ha realizado un análisis estadístico sobre la influencia de las variables en las propiedades del material compuesto yeso/residuos. En paralelo, se han desarrollado modelos computacionales para el análisis del comportamiento mecánico (SAP2000) y el energético anual (Design Builder) en un edificio teórico de 4 plantas. Por último, se ha evaluado el impacto medioambiental de la fabricación del material compuesto empleando la herramienta Análisis de Ciclo de Vida.
Se ha conseguido un material innovador a base de yeso con excelentes propiedades, de aplicación en construcción y que, además, minimiza la cantidad de residuos de caucho natural vulcanizado y fieltro con los que se fabrican las pelotas de pádel tenis.
Las adiciones de las partículas en la matriz de yeso disminuyen entorno a un 40% la resistencia a flexión, cuando el residuo es sólo caucho o caucho + fieltro; pero cumpliendo en cualquier caso los mínimos exigidos por la norma, comportamiento que también se corresponde con la resistencia a compresión. Con el residuo de fieltro añadido al yeso, se consigue un material con densidad 0,72 g/cm3, más ligero que los de su referencia sin residuo. Por otro lado, la conductividad térmica mejora en un 32% con cantidades mayores de residuo y mayores relaciones w/y. Las probetas ensayadas presentan buena resistencia al fuego, siendo ignífugas y resistentes a altas temperaturas. Su comportamiento sería similar a los revestimientos de yeso/escayola que son utilizados en la actualidad.
El comportamiento medioambiental del producto evaluado aplicando la herramienta ACV ha puesto de manifiesto que en las muestras con un 25% de residuo de caucho + fieltro supone una disminución de emisiones de CO2 y del consumo energético.