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Construccion con materiales no convencionales
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Materiales y tecnologas constructivas no convencionales: uso en pases en vas de desarrollo
Jos Mara Monz BalbuenaInstituto de Ciencia y Tecnologa del Hormign Universitat Politcnica de Valncia (Espaa)
Valencia , 10 de mayo de 2012. Sala de Grados ETSII
21 Erradicar la pobreza extrema y el hambre
2 Alcanzar la educacin primaria universal
3 Promover la igualdad de gnero y dar poder de decisin a lasmujeres4 Reducir la mortalidad infantil
5 Mejorar la salud materna
6 Combatir el VHI/sida, la malaria y otras enfermedades
7 Garantizar la sostenibilidad del medio ambiente
8 Desarrollar una asociacin internacional para el desarrollo
Objetivos del desarrollo del milenio
3Objetivos del desarrollo del milenio
Objetivo 7Garantizar la sostenibilidad del medioambiente
Meta 11para el ao 2020 haber mejorado sustancialmente la vida de por lo menos 100 millones de habitantes de asentamientos precarios
4Objetivos del desarrollo del milenio
Los asentamientos precarios no pueden ser considerados como una consecuencia desafortunada de la pobreza urbana, deben ser tratados como un problema de primer orden.
2000 millones de personas viven actualmente en regiones urbanas del mundo en vas de desarrollo.
La mayora de estos nuevos habitantes urbanos probablemente ser pobre dando lugar a la urbanizacin de la pobreza
Un tercio de la poblacin urbana del mundo vive en asentamientos precarios. En los pases menos adelantados ms del 70%
5Objetivos del desarrollo del milenio
Un asentamiento precario es aqul que se caracteriza por tener vivienda y servicios bsicos inadecuados
La mejora de los asentamientos precarios se basa en cinco dimensiones fundamentales
1. Acceso al agua potable2. Acceso al saneamiento pblico3. Tenencia segura 4. Durabilidad de la vivienda 5. rea suficiente para vivir
6Objetivos del desarrollo del milenio
Durabilidad de la vivienda
Un vivienda se considera durable cuando se emplean materiales de construccin de calidad y stos se utilizan adecuadamente.
La durabilidad no est relacionada con la modernidad del material, podemos tener materiales modernos poco durables y materiales tradicionales durables
La durabilidad de los materiales de construccin depende en gran medida de las condiciones del lugar as como de una capacitacin adecuada de los constructores en el manejo y mantenimiento de los mismos
Introduccin
La promocin del sector de los materiales por parte del programa Habitatde NNUU ha sido una constante, que se inici en la Conferencia sobreasentamientos humanos celebrada en Vancouver en 1976.
El motivo de esta preocupacin por el sector de los materiales deconstruccin es doble:
A. Son parte fundamental en la construccin de infraestructuras esenciales(viviendas, escuelas, fbricas, aeropuertos, carreteras..). En viviendassociales pueden suponer hasta el 100% del coste total
B. Por otra parte son causantes de problemas de durabilidad, costeselevados, mantenimientos inadecuados, abandono de proyectosconstructivos, etc.
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En las viviendas de bajo coste, los materiales de construccin pueden suponer en algunos casos hasta el 100% del coste total de la vivienda en proyectos de autoconstruccin
Optimizacin del contenido de cemento en morteros y concretos mediante adiciones
Abaratamiento del coste econmico y ecolgico, y mejora de las propiedades
Elevado coste y suministro insuficiente
Dependencia de la importacin
Precio elevado para los segmentos de la poblacin con escasos recursos
Introduccin
8
Materiales convencionales: Ladrillos, hormign, acero, vidrioSon producidos anivel domstico a partir de materiales importados o bien importados como productosacabados. En muchas ocasiones se utilizan sin ser apropiados para el uso elegido. Sonmateriales populares. Coste elevado.
Materiales tradicionales: tierra, piedra, bamb y paja. Producidos a pequeaescala y con tecnologas rudimentarias. En ocasiones presentan bajas prestaciones.Son materiales impopulares
Materiales innovadores: bloques de tierra estabilizada, puzolanas, etc. Mejora delos materiales tradicionales mediante investigacin y desarrollo. Produccin a nivel delaboratorio o a pequea escala. Bajo impacto en el mercado de la construccin
Introduccin
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Clasificacin de los tipos de materiales:
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Construccin y desarrollo
La construccin es una actividad transversal presente en muchos proyectos de cooperacin al desarrollo.
Con frecuencia no se le presta la atencin necesaria
Proyectos
Aguas y saneamiento Escolarizacin Sanidad pblica Viviendas Comunicaciones Etc.
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La mayora de los gestores de proyectos de cooperacin al desarrollo necesitan, a lo largo de su carrera profesional, supervisar un proyecto constructivo
Calidad final de la construccin Durabilidad
PROYECTO, PROCESO CONSTRUCTIVO Y MATERIALES DE CONSTRUCCIN
Construccin y desarrollo
La construccin est ntimamente ligada al desarrollo, es unaherramienta cuando su objetivo es atender las demandas de losbeneficiarios.
CONSTRUCCIN MEDIO DESARROLLO
El objetivo de toda construccin es una funcionalidad, y no laconstruccin en si misma.
La seleccin de materiales y tecnologas apropiadas y laparticipacin de los beneficiarios durante la construccin pueden serfactores clave en la durabilidad y sostenibilidad de la infraestructura
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Construccin y desarrollo
Es posible realizar reparaciones y cambios con los medios locales? El material es socialmente aceptable? Es considerado de baja categora u ofende
alguna creencia religiosa? Es compatible con los materiales y las construcciones de edificaciones cercanas?
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Construccin y desarrollo
Materiales o tecnologas de construccin apropiadas
1. Una vivienda no puede ser construida sin contar con los conocimientosfundamentales de construccin y de los materiales
2. Los materiales y tecnologas de construccin apropiadas son consideradosdemasiado simples y se cree que pueden ser manejados por personas sinespecializacin ni entrenamiento
3. Algunos resultados deficientes han generalizado la creencia de que las tecnologasapropiadas son tecnologas inferiores
4. Los materiales de construccin que son producidos con tecnologas apropiadastienen que ser preparados y utilizados con el mismo conocimiento y cuidado que unproducto de alta tecnologa
.PIB Infraestructuras
Acceso a un vivienda digna. Ms de 1000 Millones de personas, deun total de 6100 Millones, viven en chabolas (UNHABITAT, 2003).
El acceso a una vivienda digna implica, de forma directa, unamejora de la salud, de la productividad del trabajo y del rendimientoescolar.
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Construccin y desarrollo
La industria de la construccin, adems de proveer las bases para el desarrollode otros campos, representa tambin uno de los mayores sectores de laeconoma por s misma
Los elementos prefabricados son aquellos que han sido elaborados enserie para facilitar el montaje o construccin en el lugar de destino.
Adobe Bloques de tierra prensados Ladrillos de hormign
Tejas de microhormign Piezas de ferrocemento
La eleccin de los materiales de construccin para elaborar elementosprefabricados se basar en los mismos puntos definidos anteriormentey adems se tendr en cuenta la capacidad de los beneficiarios
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Materiales de construccin prefabricados
La eleccin del material de construccin debe realizarse segn los siguientes puntos:
Utilizar los recursos naturales existentes en la zona por la poblacin local Comprar materiales que se produzcan localmente: se reduce el coste de
transporte, se crea riqueza en la zona. Utilizar materiales durables para reducir los costes de mantenimiento y los
residuos. Elegir materiales de bajo coste de mantenimiento: que necesiten poca pintura,
tratamientos, etc. Elegir los materiales que su mantenimiento produzca poco impacto
medioambiental. Elegir materiales de bajo coste energtico: que su produccin no requiera
demasiada energa. Utilizar materiales reciclados cuando sea posible: de esta manera se reducen
los problemas de residuo slidos (cenizas volantes). Evitar los materiales contaminantes
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Materiales de construccin prefabricados
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Adobe
Es uno de los materiales de construccin ms antiguos todava en uso De bajo coste y fcil accesibilidad Puede ser elaborado por las comunidades locales Sus estructuras son, generalmente autoconstruidas, ya que la tcnica
constructiva tradicional es sencilla y no requiere consumo adicional deenerga
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Adobe
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Adobe: Huanca Pucllana
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Adobe: Pachacamac
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Adobe: Chan Chan
Son ladrillos de tierra cruda con bajo contenido en agua, prensadosde forma mecnica para obtener formas regulares y mayor resistencia.
Diferencias con el adobe: El bloque de tierra prensada utiliza menos cantidad de agua y la
unin entre la arcilla y la arena se realiza por compresin. En eladobe es necesario en tiempo de curado del material.
La resistencia a compresin de los bloques de tierra prensada sedebe al proceso de prensado y no a las caractersticas de la tierra.
El bloque de tierra prensada se puede utilizar inmediatamentedespus de fabricado.
Bloques estabilizados. Incorpora cemento, necesitando un poco msde agua para la hidratacin de ste. Mejora la resistencia mecnica.
30 % arcilla6 % aguaEvitar la paja, races, ramas, etc.
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Bloques de tierra prensados
Composicin
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Bloques de tierra prensados
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Bloques de tierra prensados
Se obtienen mediante transformaciones fsico-qumicas de laarcilla mediante el calor (necesita coccin), con un moldeoprevio de la pasta arcillosa.
Es uno de los materiales ms antiguos que se utilizan tantoen pases en vas de desarrollo como en pases desarrollados.
Construccin de muros
Adoquines para pavimentacin (trfico no pesado)
Propiedades: Fsicas: Ligereza, porosidad, buen aislamiento trmico pero no acstico
Mecnicas : Buena resistencia a compresin y traccinBuena adherencia a los morteros
Qumicas Inalterabilidad a los agentes atmosfriccosDurabilidad
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Ladrillos cermicos
Propiedades
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Ladrillos cermicos
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Ladrillos cermicos
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Ladrillos cermicos
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Ladrillos cermicos
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Ladrillos cermicos
Elevada durabilidad Bajo coste de mantenimiento Baja inversin en su fabricacin (no necesita coccin)
Coste comparable a otros materiales de albailera Utilizacin de recursos naturales y residuos (ridos,
puzolanas,.) Utilizacin como elementos estructurales Descentralizacin de la produccin Oportunidades de negocio. Creacin de microempresas
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Ladrillos de hormign
Ventajas
Propiedades
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Ladrillos de hormign
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Ladrillos de hormign
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Ladrillos de hormign
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Ladrillos de cenizas volantes
ProduccinIndia y Pakistn: centrales trmicas de carbnProduccin de gran cantidad de cenizas volantes:contaminacin
Efectos positivos del uso de cenizas volantes en los materiales deconstruccin
Reduccin del contenido de cemento para reducir el coste
Conseguir resistencias elevadas a largo plazo
Reduccin del calor de hidratacin Reduccin de la permeabilidad y por lotanto aumentamos la durabilidad,imprescindible para un desarrolloeconmico y sostenible
Mejorar la trabajabilidad del hormign fresco
Imprescindible control de calidad de las cenizas volantes Fabricacin similar a los ladrillos de hormign Mezclado del cemento, ceniza volante, rido y agua ( baja cantidad) y
compactacin manual o mecnica
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Ladrillos de cenizas volantes
Cenizas volantes ( micrografias SEM)
Lo dio a conocer Pier Liugi Nervi en la dcada de los 40. Las estructuras de ferrocemento constan de una capa de malla
electrosoldada, tejida con una o varias capas de tela de gallinerorecubierta por una fina capa de mortero.
Las ventajas del ferrocemento se pueden resumir en: Bajo coste Obtencin de piezas y mdulos ligeros fciles de
transportar y factibles de prefabricar Permite la utilizacin de mano de obra no especializada,
aunque requiere una formacin bsica previa. Presenta una elevada resistencia a traccin y una
respuesta estructural buena frente a sismos.
La resistencia excepcional del ferrocemento se debe a que suarmadura est compuesta por varias capas de mallas de acero depoco espesor superpuestas y ligeramente desplazadas entre s.
La presencia de las mallas metlicas, no modifica la resistencia acompresin del mortero que forma la matriz.
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Piezas de ferrocemento
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Piezas de ferrocemento
Cpula
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Cpula
Piezas de ferrocemento
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Piezas de ferrocemento
Tanque de agua
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Tejas de microconcreto
Algunas instituciones como el Centro de Investigaciones enDesarrollo Internacional de Canad (IDRC), en la dcada de los80 desarroll varios proyectos que tenan como objetivo el uso depuzolanas en la construccin de viviendas para los sectores conmenores ingresos.
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Pas Ao Evento
Argentina 1985 Uso de escorias de alto horno en prefabricados
Guatemala 1985 Reduccin de los costes con puzolanas
Bolivia 1987 Desarrollo de cementos cal-puzolana
Ghana 1988 Mejora de la habitabilidad y durabilidad de viviendas
Uganda 1988 Utilizacin de puzolanas en la construccin de viviendas sociales con participacin comunitaria
Proyectos de Investigacin
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Proyectos de Investigacin
Algunas instituciones como la Agencia Espaola de CooperacinInternacional para el Desarrollo (AECID), el Gobierno Autonmico de laComunidad Valenciana en Espaa y el Programa Iberoamericano deCiencia y Tecnologa para el Desarrollo (CYTED) han apoyado proyectoscuyo objetivo es el uso de puzolanas en la construccin de viviendas paralos sectores con menores recursos
Utilizacin de puzolanas naturales en la elaboracin de prefabricadoscon base cementicia destinados a la construccin de viviendas de bajocoste A/8379/07 y A/016163/08. Cuanta 43.000 euros
Utilizacin de la ceniza de cscara de arroz en la elaboracin demateriales de construccin no convencionales para la construccin deviviendas de bajo coste econmico y ecolgico: asesoramiento ycapacitacin a microempresarios AP/035235/11. Cuanta 13.702 euros
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Proyectos de Investigacin
Utilizacin de la ceniza de cscara de arroz en la elaboracin demateriales de construccin no convencionales para la construccinde viviendas de bajo coste econmico y ecolgico: asesoramiento ycapacitacin a microempresarios AP/035235/11.
Objetivo general: mejorar la gestin ambiental de un residuoproducido en grandes volmenes, como la cscara de arroz, medianteuna combustin previa, utilizando la ceniza de cscara de arroz (CCA)obtenida en la elaboracin de materiales de construccin noconvencionales para uso en viviendas sociales, involucrando amicroempresarios del sector de la construccin mediante asesoramiento ycapacitacin
Estudio de viabilidad para solicitar una Accin integrada deFortalecimiento Cientfico e Institucional de tipo A-1
Objetivo general: fortalecer a la contraparte de la UNI para asumir elasesoramiento cientfico y tecnolgico a microempresarios del sector de laconstruccin ubicados en las zonas productoras de arroz
Son materiales inorgnicos (silceos o silicoaluminosos), ya seannaturales o artificiales, los cuales endurecen en agua al ser mezcladoscon hidrxido clcico o con materiales que puedan liberarlo, tales comoel cemento Prtland.
Cemento
SCH-ACH-SACH
Hidratacindel cemento
CalCa(OH)2 Reaccinpuzolnica
Puzolana
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Porqu la CCA tiene inters para la construccin?
Qu son las puzolanas?
Composicin qumica (SiO2/Al2O3) y mineralgica (compuestos vtreos). Elevados contenidos de compuestos vtreos junto con pequeas
cantidades de compuestos cristalinos inertes Cantidades intermedias de compuestos vtreos junto con una cantidad
significativa de compuestos cristalinos de tipo zeoltico u opalino.
Granulometra Por regla general se necesita de la molienda para aumentar la reactividad Los depsitos de la puzolanas naturales son bastante heterogneos La decisin de moler debe tomarse teniendo en cuenta la normativa
vigente y la relacin coste-beneficio del proceso de molienda
Superficie especfica Depende de la porosidad interna de las partculas de puzolana Est directamente relacionada con la velocidad de la reaccin puzolnica
Temperatura de curado. Cuando aumenta la temperatura aumenta la reactividad
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Reactividad de las puzolanas
La slice opalina se concentra en la epidermis externa y en el esclernquima, aunquetambin existe en la epidermis interna. Esta slice es tomada por la planta como cidomonosilcico, donde se concentra por evaporacin y polimeriza formando una membranacelulsica-silcea
BSE
C
O
Si
CIDO MONOSILCICO
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Comp. qumica de la cscara de arroz
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Cscara de arroz
Cscarade arroz(~20% del peso del grano)
T
Molienda
Ceniza de Cscarade arroz(~20% del peso de la cscara)
Ceniza de cscara de arroz (CCA): Residuo obtenido de la combustin de la cscara de arroz,que incinerado bajo condiciones controladas y molido finamente, representa un material de altareactividad puzolnica por su alto contenido en slice (>90%) y su estructura celular de gran reasuperficial (> 50m2/g).
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Combustin
50
Combustin
51
Combustin
52
Combustin
53
Combustin
Combustin
54
350C350C 600C
1000C
55
Combustin
DRX de las muestras de puzolanas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
2Theta (Grados)
I
N
T
E
N
S
I
D
A
D
(
U
n
i
d
a
d
e
s
A
r
b
i
t
r
a
r
i
a
s
)
CCAUNI
RHA-ArequipaRHA-UNI
PZ-TotorillaPZ-Tanturjo
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Composicin mineralgica
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
5
0,01 0,1 1 10 100 1000
%
v
o
l
u
m
e
n
m
Pz-tot origPz-tot crush
0
1
2
3
4
5
6
0,01 0,1 1 10 100 1000
%
v
o
l
u
m
e
n
m
Pz-tant orig
Pz-tant crus
01234567
0,01 1 100
%
v
o
l
u
m
e
n
m
RHA-Areq orig
RHA-Areq crush
0
1
2
3
4
5
6
7
0,01 1 100
%
v
o
l
u
m
e
n
m
RHA-UNI orig
RHA-UNI crush
El procedimiento de molienda es til en todos los casos y depende de la dureza Se observa una reduccin significativa del dimetro medio con el proceso de molienda
Muestra DM (m)PZ-Tot orig 146.35
PZ-Tot crush 62.27
PZ-Tant orig 186.10
PZ-Tant crush 100.10
RHA-Areq orig 397.64
RHA-Areq crush 70.86
RHA-UNI orig 484.42
RHA-UNI crush 70.0
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Molienda
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Conformado de las tejas
Dimensin efectiva mm 400 x 200Espesor mm 10Dimensiones en mm 500 x 250Altura de onda mm 40
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Ensayo de las tejas
Ensayo de impermeabilidad
Ensayo de impacto
Ensayo de flexin
El sector de los materiales y tecnologas constructivas no convencionales esfundamental para alcanzar mayores cotas de desarrollo
Hay que general un clima de confianza en el uso de los materialesinnovadores a gran escala, para ello es necesario un soporte cientfico ytecnolgico que se debe ofrecer desde las Universidades y Centros deInvestigacin del Per
Siendo el cemento portland un material insustituible hoy en da, este debeser utilizado en condiciones ptimas para usos que requieran de elevadasprestaciones
Los materiales puzolnicos en general y la ceniza de cscara de arroz enparticular, cuando presentan una calidad adecuada, son materiales que handemostrado un buen comportamiento en morteros y concretos de cementoportland
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Conclusiones
Debe realizarse un esfuerzo en incrementar el uso de los materiales ytecnologas constructivas no convencionales cuando sea posible paraello se recomienda:
Promocin internacional a travs de organizaciones de reconocidoprestigio
Adaptacin de la normativa a las distintas tipologas constructivas ydesarrollo de programas de capacitacin
Introduccin del uso de estos materiales y tecnologas en los proyectosgubernamentales de construccin de viviendas sociales
Control de calidad estricto de los materiales de construccin innovadores Incorporacin del estudio de estos materiales y tecnologas constructivas
no convencionales al curriculum acadmico de centros de formacinprofesional y universidades
Promover congresos y redes internacionales de investigacin Considerar los materiales y tecnologas constructivas no convencionales
como lnea prioritaria de investigacin, tanto en los pases en vas dedesarrollo como en los pases desarrollados
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Conclusiones
TALLER SOBRE MATERIALES Y TECNOLOGAS CONSTRUCTIVAS NO CONVENCIONALES UTILIZADAS EN PASES IBEROAMERICANOS
Patrocinan Organizan Colaboran
INSTITUTO DE TECNOLOGA DE MATERIALES
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Taller: Valencia 24-26 de marzo de 2009
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Taller: Valencia 24-26 de marzo de 2009
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Taller: Valencia 24-26 de marzo de 2009
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Taller: Valencia 24-26 de marzo de 2009
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Taller: Valencia 24-26 de marzo de 2009
TECNOLOGA Y VIVIENDA: CONCRETO, MORTERO Y RESIDUOS AGROINDUSTRIALES
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Curso: Lima 16 y 17 de abril de 2012
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Curso: Lima 16 y 17 de abril de 2012
69
Curso: Lima 16 y 17 de abril de 2012
Muchas tecnologas son instrumentos para eldesarrollo humano que permiten a laspersonas elevar sus ingresos, vivir con mejorsalud y disfrutar de una vida digna.
La tecnologa es como la educacin: permitea las personas salir de pobreza
Informe de Desarrollo Humano, 2001
70
Conclusin final
71
Agradecimientos