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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA Y MANUFACTURERA.
INFORME DE SUFICIENCIA PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO QUÍMICO
"GESTIÓN AMBIENTAL DE DESPERDICIOS DE NEUMATICOS
GENERADOS POR EL PARQUE AUTOMOTOR DE LA CIUDAD DE LIMA"
PRESENTADO POR:
BERNABE ANDRES MILLONES MAMANI
PROMOCIÓN 95-1
JUNIO DEL 2002
RESUMEN
El presente informe está orientado a presentar el problema creciente que
representa la acumulación de los neumáticos fuera de uso. Pasando primero a
conocer las partes del residuo a tratar, dando un panorama de la legislación
nacional existente referente a los neumáticos fuera de uso y mencionando el
avance en materia legal que se viene realizando en el ámbito internacional.
La miga de caucho vulcanizado, es uno de los principales productos de los
neumáticos fuera de uso que se comerciali�n a nivel mundial, es por eso que en
este informe se abarca en mayor amplitud los métodos de obtención de este
producto así como los diferentes usos que se le da a la miga de caucho
vulcanizada.
También se evalúa el impacto medio ambiental que generan los neumáticos
fuera de uso, dando énfasis al mayor medio de contaminación que estos
producen, como son los incendios no controlados de neumáticos.
Existen otras formas de aprovechamiento de los Neumáticos Fuera de Uso a
diferencia de la obtención de migas de caucho, aquí se mencionaran las otras
formas de aprovechamiento de este Residuo.
Finalmente, se comentará un plan de gestión para los neumáticos fuera de uso, el
cual trata de respetar los principios jerárquicos de tratamiento de los residuos,
para finalmente emitir una conclusión sobre todo lo tratado y la problemática
planteada.
3
ÍNDICE
I INTRODUCCIÓN.
11 DESARROLLO DE CONCEPTOS Y TECNICAS
2.1 TIPOS DE LLANTAS Y SU COMPOSICIÓN.
2.2 LEGISLACIÓN SOBRE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL PERÚ.
2.3 MIGAS DE NEUMA TICOS FUERA DE USO.
2.3.1 MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE MIGAS DE NEUMA TICOS
FUERA DE USO.
2.3.2 OBTENCIÓN DE OTROS SUBPRODUCTOS.
2.4 MÉTODOS DE REGENERACIÓN DE MIGAS DE LLANTAS FUERA
DE USO.
2.4. l PROCESO QUÍMICO-MECANICO.
2.4.2 REGENERACION POR ACCION CA T ALITICA DEL COBRE.
2.4.3 VAPOR SATURADO A BAJA PRESION.
111 DESARROLLO DEL TEMA
3.1 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA DE LOS NEUMATICOS FUERA DE
uso.
3.1.1 SITUACION ACTUAL EN EL MUNDO.
3.1.2 SITUACIÓN ACTUAL EN LIMA.
4
3.1.3 CANTIDAD DE NEUMÁTICOS USADOS GENERADOS.
3.2 IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE LOS NEUMATICOS FUERA DE
uso.
3.2.1 PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES GENERADOS POR LOS
NEUMA TICOS FUERA DE USO (NFU).
3.2.2 COMBUSTION DE NEUMATICOS FUERA DE USO.
3.3 EVALUACIÓN DEL ACOPIO DE NEUMA TICOS FUERA DE USO.
3.3.1 MERCADO DE LOS NEUMÁTICOS FUERA DE USO.
3.3.2 FORMAS DE ACOPIO DE LOS NEUMÁTICOS FUERA DE
uso.
3.3.3 PROBLEMAS PRESENTADOS EN EL ACOPIO DE
NEUMÁTICOS FUERA DE USO.
3.4 FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LOS NEUMA TICOS FUERA
DE USO.
3.4.1 REENCAUCHE.
3.4.2 USO ARTESANAL.
3.4.3 PRODUCCIÓN DE MIGAS DE NEUMÁTICOS.
3.4.4 OTRAS FORMAS DE APROVECHAMIENTO.
3.4.4.1 NEUMA TICOS FUERA DE USO COMO MUROS DE
CONTENCION.
3.4.4.2 NEUMATICOS FUERA DE USO COMO CONTENCIÓN
EN MUELLES.
3.4.4.3 ARRECIFES ARTIFICIALES DE NEUMÁTICOS FUERA
DE USO.
3.4.4.4 OTROS.
5
3.5 FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LAS MIGAS DE
NEUMÁTICOS.
3.5.1 MATERIA PRIMA PRODUCCIÓN DE PAVIMENTO ASFÁLTICO.
3.5.2 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO Y MATERIAS PRIMAS EN LA
INDUSTRIA DEL CEMENTO.
3.5.2.1 APROVECHAMIENTO ENERGETICO.
3.5.2.2 UTILIZACIÓN DE NEUMÁTICOS USADOS EN
CEMENTERAS.
3.5.3 OTRAS FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LAS MIGAS DE
CAUCHO VULCANIZADO.
3.5.4 USOS DEL REGENERADO DE LAS MIGAS DE NEUMÁTICOS
FUERA DE USO.
3.6 PLAN DE GESTION AMBIENTAL DE LOS NEUMATICOS FUERA
DE USO.
IV CONCLúSIONES Y RECOMENDACIONES
V BIBLIOGRAFÍA
VIANEXOS
1.- TRITURADORAS.
2.- PRODUCTOS QUÍMICOS UTILIZADOS EN LA REGENERACIÓN POR
"VAPOR SATURADO A BAJA PRESION".
3.- PLANTA DE REGENERACION DE CAUCHO QUE UTILIZA EL
METODO DE "VAPOR SATURADO A BAJA PRESION".
4.- NORMAS ASTM REFERENTE A LAS MIGAS DE CAUCHO.
5.- BASES FISICAS DE LA ABSORCION SONORA EN MATERIALES POROSOS.
6
I INTRODUCCIÓN
En el mundo cada vez es mayor el problema de la generación de neumáticos
fuera de uso, pues el parque automotor en cualquier país del mundo esta en
constante aumento y con él, la generación de un residuo constante como son
los neumáticos fuera de uso. Si bien la acumulación se realiza por diferentes
tipos de neumáticos, los que tienen un alto índice de generación son los
neumáticos de automóviles camionetas, camiones y buses.
En varios países la acumulación de este residuo es de tal magnitud que los
esfuerzos que actualmente se están realizando para la disposición final de
este, no logra disminuir su cantidad y en otros casos ni siquiera se logra
mantener el nivel que actualmente se tiene. Una forma inicial de manejo de
este residuo fue su acumulación en rellenos sanitarios o depósitos
acondicionados, pero la constante acumulación de los neumáticos en estos
lugares los convertía en una bomba de tiempo, una vez observados las
consecuencias que originan a la comunidad y al medio ambiente y los
diferentes incendios, ocurridos en diferentes lugares del planeta, se han
seguido planteando nuevos y mejores métodos de utilización de este residuo y
ya no se le mira como un residuo que origina un problema sino como una
fuente de recursos o materia prima para la elaboración de diversos productos,
que pueden servir a la comunidad.
Es por eso necesario en nuestro país conocer y aprovechar esta materia prima,
para su adecuado manejo en armonía con el medio ambiente y la obtención
de diversos productos que ayudaría a ofrecer nuevas oportunidades de
negocios y por consiguiente nuevas fuentes de trabajo.
7
11 DESARROLLO DE CONCEPTOS Y TECNICAS
2.1 TIPOS DE LLANTAS Y SU COMPOSICIÓN:
La tecnología en la fabricación de neumáticos, ha crecido tanto que existe
una variedad de productos, los cuales se puede clasificar de diferentes
manera de acuerdo a diferentes criterios, el que nosotros utilizaremos será:
-DE ACUERDO A SU FABRICACIÓN:
Convencionales.- Donde las lonas que componen la carcasa, van cruzadas
unos con otras con cierto ángulo, el valor de este ángulo determina las
cualidades del neumático. Si es pequeño, da buena estabilidad, pero una
dirección dura, si es grande, el neumático se hace flexible pero inestable
lateralmente
Radiales.- Donde las cuerdas corren paralelas y entre las capas y la cara se
encuentra una capa adicional de tela.
-DE ACUERDO A SU FUNCION: Existen neumáticos para automóviles,
para camiones, para tractores, maquinas agrícolas etc.
También existen diferencias entre los neumáticos con cámara de aire y las
sin cámaras, estas ultimas poseen recubrimiento interior de caucho butílico,
o uno con similares propiedades de ser impermeables al aire.
La composición de los neumáticos esta en función de las partes en que esta
compuesto, las cuales son:
- CARCASA DE LOS NEUMÁTICOS: Es el cuerpo del neumático, y en
la mayoría de automóviles tienen una o dos telas, los cuales están
compuestos de hilados de poliéster,_ nylon o rayón, estos cordones hacen
más resistentes al caucho de la carcasa por lo cual se minimiza la cantidad
requerida de caucho, aligerando el peso del neumático y disminuyendo la
8
acumulación de calor, lo cual impide la disgregación de los compuestos del
caucho.
-EL CINTURÓN: Se coloca en la parte superior de la carcasa, su función
es brindar estabilidad a la banda de rodamiento del neumático, mejorando
el manejo, la tracción y disminuyendo el desgaste. El material más
empleado para los cinturones es el acero, por que brinda resistencia y
estabilidad a la banda sin aumentar el peso neumático, dos telas de
alambres de aceros ubicadas en diagonal conforman el cinturón.
-BANDA DE RODAMIENTO: Se coloca sobre el cinturón, contiene 2
compuesto de caucho:
El Compuesto de la Base.-Se adhiere al cinturón cuando se vulcaniza el
neumático; Es mas frío durante el rodaje, mejorando la durabilidad y
estabilidad del área bajo la banda de rodamiento.
La Parte Exterior de la Banda de Rodamiento.- Fabricada con un
compuesto resistente a la abrasión y de mayor adherencia al piso, actúa
junto a la base y el dibujo para brindar tracción y kilometraje, hecho en
gran porcentaje de caucho natural por su buena resistencia a la abrasión.
Fig. Nº 2.1: Llanta Radial de Nylon
9
Fig. Nº 2.2: Llanta Convencional de Nylon-Camion.
unnm RADIAL DE riOERO · onm1ón
lonas de cima de acero
Lona5 de· carcasa de acero
T«lon
, .. ,
Rodante
\
. \ � 'R�vestlmiento· de ni/ ,
interk•r ( btdyl )
Hombros
Fig. Nº 2.3: Llanta Radial de Acero-Camion
10
COSTADO.- El costado de un nuemático no esta somentido al desgaste
por abrasión como la banda de rodadura por lo cual se llega a utilizar a un
porcentaje de caucho regenerado en esta parte del neumático, y su
composicion esta dirigido a resistir cortes desgarro, que sufre
frecuentemente en carretera como las nuestras, tienen un buen porcentaje
de caucho sintetico.
La durabilidad de los neumáticos depende de una serie de factores como
calidad de fabricación, estado general del vehículo, presión de aire,
velocidad de circulación y estado de las rutas entre otros. Se estima que la
vida media esta en el orden de los 50,000 a 80,000 kilómetros.
2.2 LEGISLACIÓN SOBRE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL PERÚ:
El neumático es un desecho sólido por lo cual empezaremos analizando la
problemática de este residuo en general. En nuestro país la normatividad
respecto a los residuos de sólidos, esta dada por la Ley Nº 27314,
publicada el 21/06/00, y en el Art. Nºl 5 de esta norma se procede a
realizar una clasificación de los residuos sólidos, clasificándolos en
residuos industriales, urbanos etc.
Los neumáticos fuera de uso, son un residuo especial que tiene
características que lo podrían clasificar como tanto residuo urbano o
industrial, esto debido a que generalmente son residuos producidos por
los habitantes de las zonas urbanas y por lo tanto son recogidos por los
vehículos de las municipalidades que se encargan de recoger los residuos
sólidos urbanos, debemos manifestar que los residuos urbanos según la
ley mencionada, está dentro del ámbito municipal, siendo las
Municipalidades Provinciales (Art. 9) responsables de la gestión de estos
residuos sólidos, así como también son competentes para imponer
sanciones de acuerdo a lo mencionado en el Art. 49 de dicha ley.
11
Existen residuos de neumáticos que no son producidos en lugares urbanos
como son los neumáticos de grandes maquinarias industriales, de
vehículos especiales o de carga, también existen neumáticos con falla de
fabricación que son producidas por las empresas nacionales productoras
de este articulo, todos estos residuos tienen las características de residuos
industriales.
En el mundo existe diferente consideración respecto a la clasificación de
este residuo, en algunos países se le considera como un residuo industrial
y en otros como residuos urbano o especiales, en nuestro país no existe un
normatividad especifica para este tipo de residuo.
En el articulo 14 de la Ley de Residuos Sólidos se da una secuencia de
operaciones o procesos a seguir para el manejo de los residuos sólidos en
general.
Actualmente la cobertura de recolección, promedio a nivel del Perú es de
75%, lo cual podría considerarse una cobertura medianamente
satisfactoria.
En las ciudades del Perú, no existe recolección selectiva, es decir se
recolectan en un mismo vehículo los distintos tipos de residuos sólidos
(residuos sólidos, residuos de establecimiento de salud, etc.)
Respecto a la disposición final, podemos decir que es una etapa poco
atendida en el país, solo Lima y Cajamarca cuentan con rellenos
sanitarios y en la mayoría de las ciudades predominan los botaderos
controlados o a cielo abierto que muchas veces constituyen un punto
critico para el medio ambiente, también podemos decir que nuestro país
no cuenta con rellenos de seguridad.
En el ámbito internacional existen diferentes marcos regulatorios, a
continuación se presenta una síntesis de los mismos:
12
En Québec - Canadá, desde octubre de 1999 rige un impuesto de 3 U$S
(Canadienses) aplicable a cada neumático en el momento de la venta. Este
impuesto tiene por objeto el sustento de un programa de gestión integral
de neumáticos usados donde se prioriza la recuperación de los mismos.
En Estados Unidos podemos afirmar que en la mayoría de los estados
existen programas de gestión de neumáticos usados que incluyen:
-Regulación en el almacenamiento, procesamiento y transporte.
-Prohibición de disposición en rellenos sanitarios de neumáticos enteros.
-Cobro de un impuesto de disposición que va de 0.25 a 4 U$S por
neumático o hasta un 2 % del valor del mismo.
En la Unión Europea debemos mencionar la Directiva 1999/31/CE del 26
de abril de 1999, la cual es relativa al vertido de residuos y en la cual se
hace la siguiente mención con relación a los neumáticos usados: "Los
Estados miembros adoptarán medidas para que los neumáticos enteros no
sean admitidos en los vertederos luego del 2003 y en forma de tiras luego
del 2006".
Brasil dispone de una Resolución de la CONAMA de fecha 26/8/99, en la
cual se menciona que las empresas fabricantes e importadoras quedan
obligadas a la recolección y disposición final ambientalmente adecuada
de los neumáticos usados existentes en el territorio nacional.
Dicha resolución establece, en forma escalonada, la cantidad de
neumáticos que los fabricantes o importadores están obligados a proceder
a la disposición final, por neumático introducido en la plaza nacional. En
un plazo de cinco años se pasa de la obligación de disposición de un
neumático usado por cada cuatro fabricados o importados, a la
disposición de cinco usados por cada cuatro fabricados o importados.
13
Los fabricantes o importadores podrán proceder a la disposición final en
forma ambientalmente adecuada en instalaciones propias o mediante los
servicios de terceros, para lo cual deberán contar con la licencia ambiental
correspondiente. Asimismo podrán contar con centrales de recepción que
cumplan con las normas correspondientes.
2.3 MIGAS DE NEUMATICOS DE FUERA DE USO:
2.3.1 MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE MIGAS DE NEUMATICOS
FUERA DE USO.- Actualmente existen diferentes métodos para la
obtención de migas de neumáticos fuera de uso, esto debido a los
diferentes usos que tiene este producto, entre los métodos más
utilizados están:
METODO MECÁNICO: Este método se inicia pasando el neumático
a través de unos molinos trituradores, Las llantas de autos son
alimentadas enteras dentro de estos molinos, las llantas de ómnibuses
y camiones que son demasiadas grandes para ser alimentadas,
previamente son acondicionadas en una maquina trozadora, la cual
hace rotar las llantas contra unos cuchillos fijos en la carcasa de la
máquina, cortando en dos mitades a la llanta.
Los· molinos trituradores consisten en, dos rodillos de acero de
superficie corrugada fundidos en coquiJla, colocados horizontalmente
y sostenidas por dos bancadas de acero fundido. Estos rodillos
desgarran y cortan la llanta hasta obtener trozos del tamaño de una
pulgada. En las plantas de gran capacidad se utilizan varios de estos
rodillos rompedores, los cuales se encuentran montados en un eje
común y son movidos por un motor sincrónico de miles de caballos
de fuerza.
14
Una información detallada sobre los diferentes tipos de eqmpos
mecánicos se presenta en el Anexo Nº l.
Después de esta acción de rompimiento y corte, los trozos obtenidos
son llevados por medio de una faja transportadora a un vibrador de
malla que consiste de una superficie cuadrada que forma el tamiz, el
cual tiene un movimiento vibratorio debido a una polea excéntrica,
debajo de este tamiz y apoyados sobre otra superficie se encuentran
unas bolas de jebe que sirven para una eficaz limpieza del tamiz.
La acción de clasificación en este tamiz es rápido y eficiente. El
material ingresa y se pone en contacto con cada pulgada cuadrada de
la superficie del tamiz y debido a la acción giratoria de éste, junto
con la I impieza por impacto que proporcionan las bolas de jebe
permite el pesaje de material a través de la superficie tamizante, los
metales contenidos en el neumático y desprendidos mediante el
proceso de desgarro y corte descrito, son separados por medio de una
polea magnética del transportador. Del tamiz vibratorio, las partículas
pasan para obtener una mayor reducción, al molino desintegrador
(que es un molino de martillos), el cual consiste en un motor
colocado verticalmente que tiene en la parte inferior de su eje y
dispuestos en forma alternada y alrededor de este, una serie de
martillos que son los que se encargan de reducir por impacto a las
partículas de caucho, haciendo pasar a través de la malla que se
encuentra en forma concéntrica al eje del motor.
Las partículas que no logran pasar el tamiz, regresan por transporte
neumático al molino desintegrador, en cambio las partículas que sí lo
hacen son enviadas mediante transporte neumático al separador por
aire el cual por fuerza centrifuga separa las fibras y el caucho.
15
En este separador, el material ingresa por la parte alta del separador a
través de un chute y cae sobre el centro de un plato que gira y
distribuye el material, el cual prácticamente es lanzado formando una
película fina, horizontal y circularmente atomizada.
El ventilador superior gira, arremolina y succiona el material de fibra
hacia arriba a través de una abertura que se encuentra en la parte alta
del casco interior, mientras que el ventilador secundario que se
encuentra mas abajo y girando mas cerca de la abertura, arremolina el
material que entra, lanzando centrífugamente el material de caucho
lejos de esta abertura golpeándolo posteriormente, con la finalidad de
impedir que el material de caucho pueda pasar sobre y fuera de la
unidad.
Tanto la fibra como el caucho caen por canales especiales.
Para la exacta regulación y control de la fuerza centrífuga y
corrientes de aire (una contrarrestando o equilibrando y la otra sobre
balanceando) solo se necesitan simples ajustes, los cuales permiten la
selección de caucho y fibra.
El caucho con un mínimo de fibras es llevado a una mesa de
clasificación ( o separador de gravedad especifica) de superficie
porosa, la superficie de clasificación deberá estar ligeramente
inclinada. Debajo de esta, se encuentra el equipo que envía un flujo
de aire controlado a través de la superficie, clasificando las partículas
de acuerdo a su peso. Las partículas pesadas de caucho permanecen
en contacto con la superficie vibradora y son enviadas al borde más
alto. Las partículas de fibra suspendidas por la corriente de atre
fluyen por gravedad hacia el borde más bajo de la mesa.
El producto intermedio formado por las partículas de caucho y fibra
de vez en cuando u ocasionalmente tienen contacto con la superficie
16
y son descargadas por un punto intermedio para ser reprocesados a
través del molino desintegrador y del separador de aire. Las fibrasresultantes se unen con las fibras procedentes del separador de aire. Las partículas de caucho finalmente pasan a un pulverizador, el cualreduce aun más el tamaño de las migas de caucho, debido a quetrabaja mediante discos de fricción a fin de obtener el tamañodeseado. De estas manera se puede obtener migas de caucho libre defibras y metales y de una variedad de tamaños de acuerdo a lanecesidad del mercado.
Finalmente debemos decir que, las partículas de migas producidas eneste proceso de granulación tienen generalmente una forma de lasuperficie del corte, áspera en textura, con dimensiones similares enlos bordes del corte.
METODO CRIOGÉNICO.- Para utilizar este método previamentehay que someter al neumático a una reducción, lo cual se puedeconseguir por medio de un proceso mecánico indicado en la primeraetapa del método anterior (es decir por medio de molinos trozadores),esto debido a que en este método se necesita tener una reducciónprevia de los neumáticos a un tamaño aproximado de 1 cm2
•
Cuando se obtiene el tamaño promedio mencionado en los trozos deneumáticos, se procede a enfriar estos trozos en una cámarahermética y acondicionada para poder inyectar gases criogénicos ydicha cámara debe estar totalmente cubierta con un aislante de calor,el objetivo de esta operación es bajar la temperatura de los trozos decaucho hasta el punto en el cual es caucho alcanza su estado vítreo, locual facilitara la conminución y limpieza de las impurezas contenidasen toda la masa del caucho.
l·
17
El material criogénico más uti1izado, tanto por su menor costo, como
por las medidas de seguridad que representa con respecto a otros
similares es el nitrógeno.
El nitrógeno es inyectado en la cámara de enfriamiento criogénico
( donde se encuentran los trozos de neumáticos) tanto en su estado
liquido como gaseoso, esta mezcla permitirá una rápida disminución
de la temperatura en el interior de la cámara; como mencionamos
anteriormente la temperatura a llegar en una mezcla de cauchos
estará determinada por el polímero que necesite la más baja
temperatura para lograr llegar a su estado vítreo, pero por lo general
la mayoría de las industrias que actualmente utilizan este método,
utilizan como parámetros de operación, la presión atmosférica y
temperaturas en el rango de -50ºC a -IO0ºC, al llegar el caucho o la
mezcla al estado vítreo deseado, seguidamente son expuestos a una
molienda para reducir su tamaño, lo cual se puede realizar con un
molino de bolas o de rodillos (los rodillos tienen una superficie
corrugada o estriada que permite un fácil rompimiento de los trozos
de neumáticos), una vez molidos los trozos se procede a realizar una
clasificación del producto obtenido con ayuda de tamices, los que no
pasan el tamiz Nº 40, vuelve a repetir el proceso para reducción al
tamaño deseado, y los que pasan el tamiz van a un proceso de
separación de las impurezas de fibras textiles que contenga la masa
de caucho. Lo cual se realiza por medio de tamices de diferentes
numero de malla cada vez menor, como malla Nº 60 a 80.
Con este método se puede obtener una separación de las fibras
debido a que el zarandeo de las fibras textiles, tiende a aglomerarlas,
lo cual facilita su separación.
18
Las partículas de metal que se obtuvieron al cortar el neumático y
luego durante su molienda son separadas de toda la masa por medio
de unos cilindros magnéticos que las atrapan y luego son limpiadas
por una cuchi11a de neopreno pegado al rodillo, obteniendo una masa
de caucho limpia de impurezas. En esta etapa se hace una ultima
clasificación mediante tamices de toda la masa obtenida, para
obtener migas de caucho de un tamaño uniforme, estos materiales se
procede a guardarlos en silos seleccionados de acuerdo a su tamaño.
El diagrama de flujo del proceso mencionado se puede apreciar en el
figura Nº 2.4 •.
Desechos Metal
�s¡ __ I �:!�-,--® -: ®® . LH· u H&IU$O ---. ---� ___ _,_ _ _ _ _ �7
Miaas de �ucho
Vul�do
Transportador Trirura.dores Clasifica.cián Camarade R.ednccion de de Nentaticos de los t=os Enfriamiento Tanwb
Silo de Transporle Alniacenamiento N euna.tico
Clasificacio11 Fiml con Mallas
�m�- ·o¡- .. �
M-------f ; ::3 .11•1�·1··11°1�,1 1.-.. . .- ·- -··
nn Sepaiador de Fíbw
Cribado Sepa?ador
Magnetico
L.¡ Alcolectorde pol� '1
Sepai-ador Mag:ietico Secador
B -•-,1 ._., ....... 1 1
;a, .... , .. __ 1 1 º™
Mf.tal
Fig. Nº 2.4: descripción de la producción de Miga de Caucho
mediante el método Criogénico.
• Proceso propuesto por AGA
19
El tamaño deseado de las partículas de caucho es muy variado y
básicamente depende de los requerimientos técnicos que tenga el
producto final u operación donde se utilizara este material, esto se
debe a que la miga de caucho vulcanizado no es un producto final
sino un producto intermedio que tiene distintas aplicaciones tal como
lo detallaremos en los próximos capítulos 3.4.3 y 3.5.
El tamaño promedio producido actualmente pasa por un numero de
malla Nº 80 (según la norma USA para el tamaño de tamiz), pero se
obtiene tamaños con Nº de malla 325 (0.043 mm de abertura, según
la norma USA para el tamaño de tamiz) o malla Nº 50 (0.295 de
abertura, según la norma USA para el tamaña de tamiz).
La variedad de tamaños obtenidos solo depende del número de
moliendas al que se someten los trozos de neumáticos esto debido a
que cada nueva molienda significa producir partículas más pequeñas.
Como datos operativos de referencia, pondremos la planta puesta en
Suiza por AGA para ELUDE S.A., la cual tiene como principales
procesos: El triturado de neumáticos, la reducción de la temperatura
mediante la cámara de Enfriamiento, La reducción de tamaño y la
separación Multietapas de las partículas:
Capacidad de la Planta: 1,400 Kg/h
Consumo del insumo De-Link: <0.5 Kg/Kg tire.
Potencia Consumida: 90 Kw.
Producción de Miga de Caucho: 62%
Numero de Operarios: 3 por tumo.
Finalmente, debemos precisar que el material que resulta de este
proceso, tiene una apariencia brillante, las superficies limpias,
20
fracturadas y bajo contenido de la fibra y el acero, debido a las
roturas limpias entre la fibra, el acero, y el caucho.
2.3.2 OBTENCIÓN DE OTROS SUBPRODUCTOS.- Si bien es cierto
que la miga de caucho vulcanizada es el principal producto obtenido,
tanto en cantidad como en valor, existen otros subproductos que se
obtienen, independientemente del tipo de tratamiento descrito
anteriormente, estos subproductos son:
-La fibra de rayón, nylon 66 o Terylene (fibra poliéster):
Subproductos que se obtienen de la trituración del neumático (ya sea
por el método mecánico o criogénico) y tiene excelentes aplicaciones
en la propia industria del caucho pudiendo mezclarse estas fibras con
el caucho y demás rellenos a fin de obtener artículos resistentes a la
abrasión y con un alto módulo de elasticidad. Su uso se ha venido
ampliando últimamente con más intensidad. Para poder tener idea de
las posibles aplicaciones de este subproducto obtenido, en la Tabla
Nº 2.1 adjunto, mostramos las principales propiedades de este:
TABLANº 2.1: Propiedades de la Materia Textil
18-22 10-Dic
Resistencia en s 0.85 1
Punto de Fusión, ºF 460 460
Tenacidad 9 8
1.14 1.38
21
-Los alambres son también otro subproducto obtenido del proceso de
elaboración de las migas de neumáticos, en el método criogénico se
obtiene este producto en forma menos recortado, este material es un
producto acerado de alta tensión y resistente a la torsión, y por sus
excelentes propiedades mecánicas pueden volver a utilizarse, además
encuentran aplicación en la reparación de pestañas en las
reencauchadoras.
Para saber cuanto se puede obtener de cada uno de los subproductos
mencionado, pasaremos a mostrar la cantidad de estos materiales que
están presentes en promedio en la estructura de un neumático,
aclararemos que el siguiente cuadro es una lista referencia, debido a
la creciente tecnología y características requeridas de este producto se
puede inferir que la composición de sus ingredientes va a depender
mucho de las condiciones que deba soportar el neumático así como la
dimensión que tenga.
A continuación se pasara a mostrar la Tabla Nº 2.2, la cual nos dará
una referencia de la cantidad de subproducto a obtener por cada
unidad de neumático:
TABLANº 2.2
Composición de un Neumático en
Relación a su Masa Total
fiMlf3'}v.;.il[fí'tf)l'�-"1�w�t�mh}!�';'i;';1i·:,, 'f?fiiJ\l¡¡t!'I� 1tiJf!.'./J\itV:, · ''W.:4J�{'í' t"' ·-:1):fi! 1�iIJ,�\l�i i.i ",zt.:�JJJMW.1L.t!.'..-S�..s\. __ �·iill!'.'rif.;}¡/ R1Jih l;!�.<f 1�:i,)�":,·.tUt 1.:L�-Z.�!ttl Caucho Natural o Sintético 48%
Negro de Humo 23%
Cable de Acero/ Steél Cable 18%
Bandas Textiles 3%
Otros Productos Químicos 8%
22
2.4 MÉTODOS DE REGENERACIÓN DE MIGAS DE LLANTAS
FUERA DE USO:
Las migas de neumáticos cuyo proceso de obtención se describe en el ítem
2.3, pueden ser regeneradas, para darle a este producto propiedades
similares a ]a de] caucho virgen y de esta forma ser usadas nuevamente en
el proceso productivo que normalmente se da con el caucho natural o
sintético, la regeneración se puede lograr mediante diferentes métodos, en
este informe describiremos los más importantes:
2.4.1 PROCESO QUÍMICO-MECANICO.- El proceso más reciente en su
utilización consiste en agregar a las migas de caucho vulcanizado (de
un tamaño promedio que pasa malla Nº 30) un reactante químico, el
cual produce rompimiento del enlace cruzado azufre-azufre presente
en la miga vulcanizada, sin producir un serio rompimiento en la
cadena del polímero principal.
Este reactante es una mezcla química patentada, que consiste en una
mezcla de comunes productos químicos utilizados en la industria del
caucho (incluye una mezcla de los más rápidos acelerantes de la
vulcanización del caucho, tales como el mercapto-benzotiazol, tiuram
y sus derivados etc.).
Este reactante al ser mezclado con la miga de caucho a una
temperatura de 70ºC, en un molino abierto de cizallamiento, produce
una apertura de los enlaces cruzados de azufre-azufre, lo cual se
realiza por medio del mecanismo de intercambio de protones, tal
como se aprecia en la figura Nº 2.5, obteniéndose un producto
desvulcanizado, el cual puede ser ingresado a un molde definido y
23
luego ser calentado a l 50ºC por 15 minutos y obtener un producto
vulcanizado.
Debemos tener en cuenta que el grado de regeneración obtenido, esta
en función del tamaño de miga de caucho vulcanizada a utilizar, es
decir, cuando más pequeño es el tamaño de la miga mayor es el área
de la superficie de contacto con el reactante, lo cual favorece una
mejor reacción de este, la superficie irregular de la miga también
favorece al proceso.
CAUCHO VlJLCa\NJ,r;ADO REACTANTE QUJMICO CON .UUFJIE
�---sx�� + DELINK R
ROMPIMIENTO
.NH;¡jl/Ttz7
<70°
C
CCIW'llE S'IOFINAL
DESVllLCANIZADO
�Sx-•+ s .. �
1 He. at 15 min. f @i50 ° C
NUEVA VULCANIZACIONPARA CBfENER NUEVOSPROOUCTOS
�SX-H �.
Fig. Nº 2.5 :De vulcanización mediante Rompimiento Mecánico de los
Enlaces Cruzados de Azufre
En general podemos decir que la calidad del producto desvulcanizado
a obtener depende de:
-Tamaño de la miga y la distribución del tamaño de las migas
vulcanizadas.
-El área de la superficie de las migas de caucho.
-La actividad específica de la superficie de la miga, es decir el tipo de
curado a que fue sometido en el proceso de vulcanización.
-La cantidad de reactante utilizado en el proceso de desvulcanización.
24
El proceso de desvulcanizado se realiza en un molino abierto de dos
rodillos con alto esfuerzo cortante y mejor en un molino refinador (la
diferencia entre los dos equipos se aprecia en el Anexo Nº 1).
La miga de caucho normalmente utilizadas tiene en promedio un
tamaño de 30 mm de diámetro.
La cantidad de reactante De-Link utilizado varia entre 2 y 6 partes en
peso, esto depende del costo, del tiempo de desenlace tolerado, la
resistencia a la tracción y tiempo de curado que tendrá el producto una
vez vulcanizado.
El uso de un auxiliar para el mejoramiento del procesado, mejora la
dispersión del reactante en la masa de la miga vulcanizada y también
reduce el grado de dureza (mooney) del vulcanizado a obtener. Un
producto normalmente usado es el Struktol A60 o un equivalente con
punto de fusión entre 60 y 80ºC.
También se usa caucho virgen masticado en proporción de 6 a 9 partes
en peso respecto a la mezcla, lo cual mejora el manejo y le da cuerpo a
la mezcla de miga con reactante.
2.4.2 REGENERACION POR ACCION CATALITICA DEL COBRE.
Este método considera la acción catalítica del Cobre, la cual acelera
la degradación oxidativa del caucho vulcanizado que puede ser
ocasionada por el oxígeno atmosférico. Dicha degradación modifica
las propiedades físico químicas del caucho, provocando que pase de
un estado elástico a uno plástico para que pueda ser reutilizado en la
manufactura de un determinado producto
Para poder apreciar la acción catalítica del metal en la degradación
del caucho crudo, pasaremos a describir una prueba a nivel de
25
laboratorio•, en esta prueba de regeneración permite mostrar la
reducción de la viscosidad del caucho. Esta prueba consiste en la
disolución de l O g de caucho en 100 g de Tetracloruro de Carbono,
en presencia de 20 g de cobre, la cual es agitada en un pequeño
reactor a 70ºC.
La reducción de la viscosidad con el tiempo de agitación se visualiza
en la figura Nº 2.6:
-- ·------- - -·-. ·-·--------------· -----·---
DEGRADACION DEL CAUCHO
o 50 100 150
TIEMPO (min)
Fig Nº 2.6: Viscosidad vs Tiempo
Luego se debilita la estructura del caucho vulcanizado, para poder
lograr este objetivo procedemos al hinchamiento de las migas de
caucho vulcanizado, esto se realizará utilizando un solvente orgánico
como agente hínchante, se pueden utilizar solventes de las siguientes
clases: Eteres, esteres, cetonas, aminas,· hidrocarburos etc., en este
caso se puede utilizar 1 litro de este solvente orgánico, en el cual se
agregara de 32 a 150 g de miga de caucho para un litro de solvente
aproximadamente y se dejará en reposo por un período de tiempo de
48 horas. El hinchamiento de la miga de neumático también ayuda a
• Realizado el año 2001 en el laboratorio Nº 21 de la FIQM de la UNI.
26
reducir el tiempo de regeneración debido a que facilita la acción del
agente de regeneración.
Una vez obtenido el tamaño adecuado con ayuda del agente
hínchante, se procederá a la recuperación del solvente empleado
mediante la operación unitaria de destilación, luego se procede a
introducir la miga de caucho hinchada a un molino de bolas
adicionandol.5 gr. Difenil-guanidina (como agente de regeneración)
y/o 50 mi de cloruro de cobre 1 N ( como agente deteriorante y/o
catalizador) Procediendo a realizar la molienda por espacio de 20
horas. Una vez transcurrido el tiempo de Molienda, se procederá al
lavado de la muestra para retirar el remanente de los agentes
deteriorantes y de vulcanizantes y luego se seca la mezcla, con lo
cual se obtiene una miga de caucho regenerada.
2.4.3 VAPOR SATURADO A BAJA PRESION.- Se explicará este método
debido a que es uno de los mas adecuado para el procesamiento de
las migas de caucho vulcanizado obtenido en el punto anterior, dado
que la miga ya esta libre de impurezas tales como las fibras textiles y
alambres acerados, lo cual permite un ahorro de energía necesaria
para la regeneración con respecto al otro método de "Proceso de
Vapor Saturado de Alta Presión", este ultimo, utilizado cuando las
partículas de caucho contienen impurezas textiles.
El Proceso de Vapor Saturado a Baja Presión empieza mezclando las
migas de caucho vulcanizado con los agentes hinchantes (Solvenol
#2), agente de pegajosidad o adherencia (Nevindene LX-509-6),
agente lubricante (Cyclolube 4053) y el agente regenerante (Renacit
IV), en la Tabla Nº 2.3.
27
TABLANº
2.3: FORMULA DEL REGENERADO
1 Miga de Caucho 100.0
2 Solvenol #2 2.5
3 Nevindene LX-509-6 2.5
4 C clolube 4053 4.0
5 Renacit IV 1.0
TOTAL EN PESO (Kg) 110.0
Las características Químicas de los agentes mencionados
anteriormente son mostrados en el Anexo Nº 2.
Estos productos se mezclan en un tambor rotatorio, el cual tiene
como función homogenizar la mezcla, una vez obtenida una mezcla
uniforme se vierte esta en bandejas de plancha de hierro, teniendo
especial cuidado que la capa no tenga más de 2 a 3 cm de altura con
el fin que el oxigeno esté en contacto con la mezcla. Las bandejas
cargadas son colocadas en un carro especial e introducidos en el
autoclave.
Una vez cerrado el autoclave se inyecta aire a 3 atm, luego se cierra
la válvula de aire y se inyecta vapor a 145 psi durante 45 minutos.
Al termino de este periodo de tiempo el material se descarga caliente
y deberá ser enfriado simplemente extendiéndolo en capas de poca
altura.
En el Anexo Nº 3, se desarrolla una información cuantificada de este
proceso.
Refinado Preliminar.- El trabajo necesario de refinado del regenerado
es el más caro de todo el proceso, tanto por la inversión del capital en
máquinas como por el consumo de fuerza eléctrica y mantenimiento.
Para refinar hay que pasar el regenerado por refinadores de rodillos
pesados y de gran velocidad con una fricción de 1 :2.5 y con los
rodillos bien juntos hasta obtener una plasticidad que permita pasarlo
28
a través del colador que es la operación siguiente. La alta fricción se
obtiene dando a los rodillos diferentes diámetros. En los modernos
refinadores el rodillo lento es mas caliente y esta colocado algo mas
alto que el rodillo rápido, de esta manera se obtiene un refinado del
material más fácil y un mayor enfriamiento.
La piel de regenerado se saca del rodillo rápido. Durante el
funcionamiento del refinador, los rodillos deben ser enfriados. La
temperatura del regenerado refinado es de mas o menos 100 º C. Los
mejores valores mecánicos se obtienen en el regenerado después de
tres o cuatro pases, número que se recomienda por motivos
económicos.
En el refinado preliminar se obtendrá del regenerado una lamina de
0.1 mm de espesor completamente libre de nudos, pues los que se
presentan se van pasando a los cantos de los rodillos en donde
pueden ser cortados después de la última pasada y nuevamente
refinados; esto se presenta sobretodo cuando el regenerado es mezcla
de caucho natural y SBR (Caucho sintetico compuesto de estireno y
butadieno).
Del refinador preliminar el regenerado pasa al colador. Aquí se libera
al producto de las ultimas partículas extrañas y se plastifica aun más.
Un colador viene a ser en principio un extruder o entubadora con un
gusano que gira rápido y con una cabeza coladora que permite colar
el regenerado. Para contrarrestar la presión del gusano contra la
cabeza coladora, esta estará apoyada en una plancha gruesa
agujereada con huecos cónicos de 10 mm a 12 mm de diámetro. La
malla coladora tiene aberturas de 2-2.5 mm. de diámetro. A través de
estos huecos sale el regenerado formando un paquete de hilos finos.
Comúnmente las cabezas coladoras tienen adaptadas cuchillas
especiales para poder cortar la infinidad de hileras. Las cabezas
29
coladoras deberán ser limpiadas cuando se termine de pasar el
regenerado.
Refinado final.- El material colado se pasa finalmente a otro
refinador del que se obtendrá una piel de 0.05 mm de espesor, la que
será enrollada y talqueada para almacenamiento final.
Este refinado final deberá ser llevado con los rodillos absolutamente
fríos, pues si el regenerado esta caliente la piel será muy blanda; la
presión entre los rodillos será bajísima con el fin de que los nudos
que eventualmente tengan sean llevados a los cantos de los rodillos y
sean cortados mas fácilmente de los rollos.
30
111 DESARROLLO DEL TEMA
3.1 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA DE LOS NEUMATICOS FUERA DE
uso.
3.1.lSITUACION ACTUAL EN EL MUNDO.- Hacia fines del siglo
pasado, Michellin en Francia, Dunlop en Inglaterra y Goodrich en
USA fabricaron las primeras ruedas para los automóviles. Un siglo
después, podemos afirmar que la fabricación de este producto a
crecido en forma exponencial y sigue creciendo a un fuerte ritmo,
según datos validos para el año 1997, tenemos el siguiente reporte de
ventas de neumáticos (en el Tabla Nº 3.1) realizadas por las
principales compañías productoras en el mundo:
TABLA Nº
3.1
V EN TA 5 A NIVEL MU N DIAL
�Jfñ ';. --;\!���:�¡_ ,; ÍÍ:���1 �i� r�11�: :�1,, �¡- J:; j; ·-: f��. ¡::r lo;; {J2:ll�!�lfv-tin: !�ír-���{'�401
:rai:1.'...!Sf_�5::;.-ttib��� l-5&.t�J� �l���i:W:1 1&��¿1t;Jt\·� .. �l��ll±'i��s� 1ti:r( i.�11 Bridgestone 12,900 Michelin 12,700 GoodYear 11,900 Continental 4,400 SumItuyo Rubber 3,900 Pirelli 3,000 (*) Ventas expresadas en millones US$
Por lo expresado, podemos decir que la masiva fabricación de
neumáticos y las dificultades para su manejo una vez usados,
constituyen uno de los mas graves problemas Medioambientales de
los últimos años en todo el mundo.
31
Seguidamente pasaremos a examinar la situación de algunos países
respecto a este problema y su forma de enfrentarlo:
-En Colombia, específicamente en Bogota, se generan mas de 18,000
TM de llantas al año, según el Departamento Técnico Administrativo
del Medio Ambiente de ese país.
Para hacer frente a este problema planteado, se desarrollo el proyecto
"Diagnostico Ambiental sobre el Manejo Actual de llantas y
Neumáticos Generados en Santa Fe de Bogota". Para lo cual se han
unido las empresas: Ocade Ltda. Control Ambiental y Desarrollo
Empresarial de Colombia, Saniplan de Brasil y Ambiental S.A. de
Argentina, todo esto con el fin de cumplir el compromiso adquirido
con el programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo.
Este Diagnostico Ambiental Involucro la evaluación de la
problemática de) Residuo y de los actores implicados y la
investigación sobre posibles aplicaciones de acuerdo con las
experiencias internacionales.
-En Canadá, la asociación para el reciclaje de automóviles de British
Columbia, decidió promover una gestión respetuosa con el medio
ambiente y trabajar activamente con el gobierno para establecer unos
estándares ambientales más adecuados. Para lograr estos objetivos,
EEC empresa medioambiental El-Rayes (Consultora
Medioambiental) propuso para la prevención de la polución,
desarrollar los documentos técnicos: "Buenas Practicas de Gestión",
"Guía para la Prevención de la Polución" y "Código de Practicas".
El proyecto comenzó en septiembre de 1994 y finalizó en noviembre
de 1996, EEC completó satisfactoriamente el programa de
32
capacitación para los operarios y los trabajadores de las plantas, B
CAR firmó un convenio con el ministerio del Medio Ambiente para
la incorporar el "Código de Practicas" a los Reglamentos
Provinciales, que empezó a aplicarse a partir de septiembre de 1998.
-En Italia se recuperaron 300,000 Tn. de neumáticos Usados (según
la revista Reciclado y Plástico editado en Diciembre de 1998), en este
país el consorcio ARGO, viene desarrollando un "Sistema de
Recuperación de Neumático para Producir Materia Prima Secundaria
y Combustible Alternativo", mediante un proceso básicamente
mecánico, consistente en un método que se puede dividir en tres
etapas: trituración, granulación y pulverización.
-No existe actualmente en España, un sistema de gestión de
neumáticos fuera de uso (NFUs), único o generalizado, pero algunas
comunidades autónomas han tomado ciertas iniciativas al respecto.
Tampoco existe, por ahora, una normativa específica que regule este
residuo, aunque es de plena aplicación la Ley 10/1998, de Residuos.
Puede decirse que la gran mayoría de los NFUs originados en España
se gestiona hoy día de la siguiente manera:
· Una gran parte son recogidos por los servicios municipales o
transportados directamente por los talleres, a los vertederos públicos
locales, en donde son depositados directamente o previa una
molienda. A veces los talleres los depositan en vertederos privados
de inertes.
· Algunos de estos vertederos son incontrolados o ilegales.
· Pequeñas cantidades de Neumáticos Fuera de Uso, recogidos por los
talleres son reencauchados.
33
· En algunos casos los chatarreros recogen gratuitamente en los
grandes talleres y mayoristas, cantidades significativas de NFUs, con
vistas a la separación de los recuperables para reencaucharlos y los
reutilizables para venderlos directamente en mercados de segunda
mano, depositándose el resto en vertederos incontrolados o ilegales.
La mayoría de desguazadores venden los neumáticos de segunda que
son aprovechables para su reutilización por compradores de bajo
poder adquisitivo y lo demás lo envían con el resto del vehículo a la
fragmentadora.
En resumen podemos decir que en España la gestión actual deja
bastante que desear, ya que un 80 % aproximadamente se vierten, se
recicla poco más del 1 % y se valoriza energéticamente algo más de
un 3 % en las cinco plantas cementeras autorizadas.
En la Tabla Nº 3.2: figuran las estimaciones disponibles del volumen
de NFUs generados en los países de la Unión Europea. Algunas de
estas cifras son el resultado de aplicar la ratio de 1
NFU/habitante/año y un peso medio de 6,5 kilogramos/NFU a la
población de cada país.
En cuanto a la distribución territorial de los NFUs generados hay que
decir que no se dispone de muchos datos estadísticos contrastados.
·,
34
TABLANº
3.2
Evolución de la Generación de Neumáticos Usados en la UE ·(datos en tm/año)
40.00 41.00 41.00
70 65.00 70.00 70.00
26 38.00 38.50 38.50
139 115.00 ** 241 330.00
30.00 30.00 30.00
Francia 326 480.00 380.00 370 380.00
Grecia 27 58.00 58.00 58.00
Holanda 65 65.00 65.00 65.00 Irlanda 19 7.64 7.64 7.64
Luxembu o 4 2.00 2.00 2.00
Portu al 30 52.00 Reino Unido 292 468 435.00
Observaciones:
* Datos estimados para el año 2000 ... Según NEDES (Asociación para el Aprovechamiento de los
Neumáticos Desechables) esta cantidad fue en 1998 de 243.595 tm y en 1999 de más de 244.000 tm.
Fuentes:
(1) DG XI, Unión Europea.
(2) ETRA, European Tyre Recycling Associatión.
(3) OPA, Desarrollo Protección Ambiental, Sociedad Umitada.
(4) BLIC, Bureau de Liaison des Industries du Caourchoutde l'UE.
En la Tabla Nº 3.3, se indican los destinos y usos que se dan en la
Unión Europea a los NFUs, de acuerdo a esta se observa que, en su
mayoría, se vienen depositando en vertedero o valorizando
energéticamente.
Hay que tener en cuenta, además, que se estima entre tres y cinco
millones de toneladas las existencias de NFUs acumulados y
almacenados, Stock histórico que tendrán que gestionar en los años
venideros.
35
TABLANº 3.3Destinos de los materiales procedentes de NFU en España (En
Tn y%)
Exportación como neumático de segunda 3,63 Recauchutado 35,36
Reciclaje 1,00
Valorización energética 8,00
Vertido 195,00
* Incluye la exportación como neumático de segunda.
Fuente: NEDES.
1,50
14,60 26,50 11, 10
0,40 (*) 3,50 1,50
3,30 11,00 4,60
80,20 198,00 82,80
En la Tabla Nº 3.4 figura la composición media de los neumáticos
usados generados en la Unión Europea, desglosados en neumáticos
para turismos y para vehículos pesados.
TABLANº 3.4
Composición media de neumáticos usados en la UE
( datos de composición en % )
Turismos
Vehículos pesados 43 21 27 o
Fuente: Pírelli Neumáticos, S. A.
9
En la Tabla Nº 3.5 se indican los pesos medios de los neumáticos
utilizados en la Unión Europea. Las posibilidades de prevención en la
generación de NFUs, aunque limitadas, existen tanto para el
fabricante (alargando la vida media de los neumáticos), como para
los usuarios (mejorando la calidad de la conducción y el
mantenimiento del neumático, en particular controlando su presión).
36
TABLANº
3.5
Peso medio de los neumáticos utilizados en la UE (datos en
eros
Vehículos semi-ligeros
Camiones
Grandes trailers: Mínimo 55 Grandes trailers: Máximo 55-80
rícola 100
100
En la propuesta del Grupo de Trabajo sobre gestión de NFUs de la
Comisión de la Unión Europea de 1994, se consideraba factible
aumentar en un 5 % la vida útil de los neumáticos antes de finales del
año 2000. De hecho, las mejoras tecnológicas introducidas por los
fabricantes han permitido pasar de 100,000 kilómetros de
rendimiento kilométrico medio de un neumático (en 1965) a 250,000
kilómetros en 1996, aumento especialmente destacable en el período
1994-1996 en que fue del 4 7 %.
El reencauchado y el recanalado (sólo en neumáticos de camión) es
una posibilidad técnica en ciertos casos, aunque reqmere una
cuidadosa separación de los NFUs en función de su grado de
deterioro.
Países como Italia o Dinamarca reencauchan alrededor de un 22 % de
los NFUs que generan; otros países, como Holanda, reencauchan
porcentajes del orden del 2 %. La media podría estar alrededor del 17
%, según la ETRA.
En España se reencaucha un porcentaje muy alto de los NFUs de
camión; por término medio un mismo neumático es reencauchado
37
unas dos veces, lo que hace que pueda tener unos tres ciclos de vida.
Se estima que en España se reencaucha un 14 %, aproximadamente.
El volumen total reencauchado es superior, debido a las
importaciones; el año 1998 se reencaucharon en España 9,200
toneladas de NFUs en las tres empresas del sector existentes, de las
cuales unas 6,300 toneladas eran de procedencia nacional.
En la actualidad se están poniendo en marcha los Reglamentos de
Homologación de Reencauchado (R 108 para neumáticos de turismos
y R 109 para los de camión), que garantizarán la calidad técnica de
las instalaciones y de los procesos. En el caso de los vehículos
industriales cabe, incluso, el recalanado del neumático.
En resumen y como conclusión de los datos anteriores, la cifra media
de NFUs recauchutados, expresada en kilogramos, podría ser en la
actualidad del orden del 1 O%.
Las posibilidades de reciclaje de los NFUs, es decir el
aprovechamiento de sus componentes materiales para otros usos
distintos de la valorización energética, ha experimentado en los
últimos tiempos un importante aumento. No obstante, al día de hoy,
el porcentaje de NFUs que son reciclados es aun muy bajo. Si bien no
se dispone de datos recientes, en este punto quizá la situación no ha
variado mucho en los últimos años.
En las Tablas Nº 3.6 y 3.7 figuran los datos disponibles en el ámbito
europeo del tratamiento de los NFUs, de los que se deduce que
existen claras posibilidades de aumentar el reciclaje de los NFUs.
38
TABLANº 3.6
Destinos de los materiales procedentes de la NFU en la UE ( datos en % y también tm para 1998)
¡ . 1
Exportación como neumático de se unda Recauchutado
Recidaje Valorización energética
Vertido
T,o,tal
Fuente: ETRA
TABLANº 3.7
277,49
6 454,0,7
18 504,53
56 50 40 1 009.05
100 100 100 2 522,64
Destinos de los materiales reciclados procedentes
de NFU en la UE año 1999
Superficies deportivas y pa-.,;mentos de 181,30 39,00 Productos de consumo 97,62 21,00
Construcción 88,32 19,00
Asfaltos cauchutados 32,54 7,00
Vías de tren/ tranvía 23,24 5,00
Otros usos 41,83 9,00
Total 464,87 100,00
Fuente: ETRA
De las propuestas realizadas sobre gestión de NFUs, podemos
destacar las recomendaciones del Grupo de Trabajo de la Unión
Europea sobre NFUs, presentadas en 1994, la Directiva de Consejo
99/31/CE relativa al vertido de residuos, la Directiva 2000/53/CE
relativa a los vehículos al final de su vida útil (VFUs) y la Directiva
2000/76/CE relativa a la incineración de residuos.
39
Entre las conclusiones y propuestas del citado grupo de trabajo,
recogidas en el documento Recomendación sobre la prevención,
recuperación y eliminación de neumáticos fuera de uso, se
planteaban los siguientes objetivos ecológicos:
· Alargamiento en un 5 % de la vida útil de los neumáticos entre 1990
y 2000.
· Recojo controlado del 100 % de los neumáticos fuera de uso para el
año 2000.
· Reencauchado (al menos) del 25 % de los neumáticos fuera de uso
para el año 2000.
· Abandono de la eliminación final de los neumáticos fuera de uso,
por vertido o incineración sin recuperación energética, en el año
2000.
-Respecto a la DIRECTIVA SOBRE VERTIDO DE RESIDUOS, se
trata de una ambiciosa Directiva que tiene algunas menciones
explícitas de los NFUs y ciertas consecuencias indirectas que
afectarán a su gestión en el futuro.
En su artículo 5 esta Directiva establece la prohibición del vertido de
NFUs enteros a partir del tercer año de su entrada en vigor y la
prohibición del vertido de los neumáticos troceados a partir del sexto
año. Por lo que, de hecho, la entrada en. vigor de estas prohibiciones
tendrá lugar los días 16 de julio de 2003 y 16 de julio 2006.
-En lo que respecta a la DIRECTIVA SOBRE INCINERACIÓN DE
RESIDUOS, ésta aunque admite la co-incineración en plantas
energéticas y de producción, les impone los mismos niveles de
emisión de gases contaminantes que a las plantas incineradoras.
40
Esta exigencia podría significar la imposibilidad técnica de valorizar
energéticamente los NFUs en las cementeras que utilicen hornos
rotatorios de vía húmeda, en los que actualmente se valoriza el 20 %
aproximadamente de los NFUs españoles (unas 112,000
toneladas/año).
-Por otra parte, la puesta en práctica de la DIRECTIVA 2000/53/CE,
relativa a la GESTION AMBIENTAL DE VEHÍCULOS AL FINAL
DE SU VIDA UTIL, conllevaría un aumento significativo del
número de neumaticos a gestionar ( del orden de 300,000
toneladas/año).
Por último, en el marco de la Convención de Basilea (UNEP) se
aprobaron en octubre de 1999, unas "Directrices Técnicas sobre
Identificación y Gestión de Neumáticos Usados".
Es evidente que todo esto obligará a los Estados Miembros de la
Unión Europea, a recuperar y valorizar el 100 % de los NFUs.
En Estados Unidos se generaron (en I 998) 275 millones de unidades
de neumáticos fuera de uso cuya gestión es indicada en la Tabla Nº
3.8.
En este país se ha pasado de valorizar el 1 f,% de los NFUs en 1990,
al 90 % en la actualidad. Se han incrementado todas las formas de
gestión excepto la Pirolisis.
En Japón se generaron (en 1997) 1,008 millones de toneladas de
neumáticos fuera de uso, de los cuales el 51 % se valorizó
energéticamente y un 40 % se recicló.
41
TABLA 3.8 Valorización de NFU en USA. Datos en%
Combustible derivado de neumático:
Hornos cementeros 22.5 23.2 23.3
Pa eleras 17.3 16.2 15.7
Centrales térmicas convencionales 14.6 14 145
Plantas eléctricas 100 % NFU 7.4 6.6 40
Calderas industriales 10.1 10.1 60 Otros mercados ener éticos:
Incineradoras de residuos urbanos 3 3.5 40
Hornos de cal 0.5 0.9 1.2
Fundiciones de cobre o 0.4 4
Fundiciones de hierro siderurgia o 0.4 16
Productos:
Goma ranulada 6.2 6.6 7.2
Productos C/S/P 1 4 3.5 3.2
Obra civil 5 6.1 7.2
Pirólisis o
1.2 1.1 1 E ortación 7.4 6.6 6
Usos varios 0.7 0.7 0.6
(*) Estimación.
(1) Productos C/S/P: Cut, Stamped & Punched Rubber Products.
Fuente: Scrap Tire Management Council. April 1997.
3.1.2SITUACIÓN ACTUAL EN LIMA.- la situación en Lima no es de las
mejores, pues como mencionamos en _el ítem 2.2 · solo existe un
marco general en el ámbito de normas para el tratamiento de residuos
sólidos, y por ende no hay ninguna reglamentación, ni estrategia
especifica para el tratamiento del neumático fuera de uso, por lo cual,
este tipo de residuo se trata de igual forma que cualquier residuo
sólido urbano, es decir es recogido por vehículos recogedores de
basura municipales de cada jurisdicción, y son puesto juntos con los
42
otros residuos sólidos, dentro de uno de los cinco rellenos sanitario
que tiene nuestra capital, lo cual provocará problemas
medioambientales como los descritos en el ítem 3.2.
Si bien es cierto que los artesanos son agentes que ayudan en darle un
valor agregado a los neumáticos fuera de uso, con métodos que no
afectan el medio ambiente, también debemos ser claros en afirmar
que (lamentablemente) esto se circunscribe UNICAMENTE a
neumáticos que no tienen en su estructura un cinturón de acero.
3.1.3CANTIDAD DE NEUMÁTICOS USADOS GENERADOS.- La
cantidad de neumáticos se obtiene de diferentes maneras y en
cualquiera de ellas es una cantidad referencial.
A continuación mencionaremos uno de los posibles métodos a usar
para este cálculo:
Se calcula la cantidad de vehículos existentes en el parque automotor
en estudio ( clasificándolos de acuerdo a los tipos que hay) y al
multiplicarlo por la cantidad de neumáticos que cada uno de ellos
utiliza, se obtiene la cantidad de neumáticos que circulan en el parque
automotor analizado. Seguidamente se realiza una encuesta entre las
personas que conducen estas unidades a fin de conocer la frecuencia
con la cual cambia sus neumáticos. Finalmente con la cantidad de
neumáticos en circulación y la periodicidad de cambio encontrada se
obtiene la cantidad de neumáticos que ·se generan en el parque
automotor en un periodo determinado.
Nosotros lo calculamos, analizando la demanda anual producida por
el parque automotor en estudio (Tabla Nº 3.13). Para lo cual
calcularemos la cantidad de neumáticos importados por el país
anualmente (Tabla Nº 3.12), a lo cual sumaremos la cantidad anual
de neumáticos producidos en el país(Tabla Nº 3.11) que se
43
destinaron al mercado interno, esto ultimo se calculará: restando a la
cantidad anual de neumáticos fabricados en el país (Tabla Nº 3.9), la
cantidad anual de neumáticos fabricados en el país (Tabla Nº 3.10)
que han sido exportados.
Se realizará un análisis de la demanda existente en nuestro país
durante un periodo de 5 años, tomamos esta cantidad de años para
poder obtener una mejor proyección de la demanda histórica que
existe de neumáticos en nuestro país y al dividirla entre 365 días,
obtener una demanda promedio diario de neumáticos que el mercado
nacional consume (Tabla Nº 3.14) lo cual es similar a la cantidad
diaria de neumáticos que se desechan.
Si bien es cierto que el tipo y la cantidad de caucho existente en un
neumático es muy variado debido a que existen diferentes clases y
medidas de neumáticos, en el análisis anteriormente mencionado se
utilizó como unidad de medida el kilogramo en vez de la unidad de
neumáticos a fin de uniformizar la medición realizada.
También debemos especificar que el análisis de las importaciones se
centra en aquellas Subpartidas Nacionales que concentran los
neumáticos de auto, camionetas, buses o camiones. Tanto nuevas
usadas o reencauchadas.
En lo referente al análisis de las exportaciones, solo se tomaron las
partidas correspondientes a neumáticos nuevos, debido a que las dos
partidas mencionadas en la Tabla Nº 3.1 O, son las únicas que se han
exportado durante el periodo de análisis.
Los resultados cuantificados se pueden apreciar en las Tablas
siguientes:
TABLANº 3.9: Produccion Nacional Total de Neumaticos (1)
6,838,920
44
TABLA Nº 3.1 O: Exportaciones Nacionales de Neumaticos (2)
4011200000
4011200000 3.11 +3.1 17,214,360
4012100000 3.12 LLANTA REENCAUCHADA
4012200000 3.12 NEUMATICOS USADOS 2,293,015
-- - - ---- --
21,146,371 23,939,689
494 126,757 305,928
621 4,638 332
25,662,347
909,091
20,268
. _J �I..A Nº 3.14: PRQMEQIO DIARIQ DE LA DEMANDA DE NEUMATICO _A NIVEL NACIONAL:_ -�
,;
FUENTE:
(1): INEI Instituto Nacional Estadistica e lnfonnatica
(2): Aduanas, estadística de las partidas arancelarias Nº 4011100000, 4011200000, 4012100000 y 4012200000
De acuerdo a la analizados, podemos decir que la producción promedio de
neumáticos fuera de uso en los 5· años analizado es anualmente de
38,270,834 Kg Neumático/año y en forma diaria el promedio es de
104,851 Kg neumático/día.
·'
45
3.2 IMPACTO MEDIO AMBIENTAL DE LOS NEUMATICOS FUERA
DE USO:
3.2.lPROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES GENERADOS POR LOS
NEUMATICOS FUERA DE USO.- Si bien los neumáticos usados
no se consideran residuos peligrosos, su acopio y disposición
representan un riesgo tanto para la salud como para el medio
ambiente, lo cual se va agravando con el paso del tiempo.
El neumático se caracteriza por ser un desperdicio no biodegradable,
además de ser difícil su posterior disposición. Entre los problemas
medioambientales que produce los Neumático Fuera de Uso podemos
mencionar:
- La acumulación o almacenaje en vertederos controlados, lo cual no
resulta en modo alguno la solución a la gran cantidad de residuos de
neumáticos que se generan. Por otra parte, paradójicamente, los
problemas derivados de la acumulación de miles de neumáticos en
un lugar determinado pueden ser más graves, si se tiene en cuenta
que la acumulación de neumáticos en vert�deros puede llegar a dar
problemas de estabilidad mecánica debido a la degradación química
parcial que éstos sufren, lo que trae problemas de seguridad en el
vertedero.
-La forma curvada del neumático facHita la retención de agua de
lluvia, constituyendo un excelente medio para la proliferación de
mosquitos y roedores. Por otra parte, las montañas de neumáticos
forman arrecifes donde la proliferación de los animales
mencionados es mucho mayor. Como ejemplo mencionaremos que:
los mosquitos Aedes iaponicus, con frecuencia se crían en los
neumáticos desechados y han sido relacionados con el virus Nilo
Occidental en el Estado de Nueva York.
46
El mosquito Aedes aegypti es el "transportador" del virus del
dengue y de la Fiebre Amarilla urbana, la hembra utiliza recipientes
con agua limpia para depositar sus huevos. Por ello, los principales
"criaderos" suelen ser, entre otros los neumáticos.
Para finalizar podemos decir que la reproducción de ciertos
mosquitos, que transmiten por picadura fiebres y encefalitis, llega a
ser 4,000 veces mayor en el agua estancada de un neumático que en
la naturaleza.
- La dificultad de compactación representa un problema adicional
frente a la disposición en rellenos sanitarios
Un problema mayor son los incendios de vertederos de neumáticos,
La capacidad de retener calor facilita su ignición. Cuando la cantidad
almacenada es importante se pueden formar incendios dificiles de
controlar, a modo de ejemplo citaremos algunos siniestros ocurridos
en el mundo:
- Hagerville (Canadá), donde el siniestro duró 8 meses y la población
hubo de ser evacuada, siendo el coste de la extinción, que duró 17
días, superior al millón de dólares.
- Winchester (EEUU), donde hicieron falta 9 meses para que se
apagaran completamente las brasas.
- Saint-Amable (Canadá), donde 2 millones de litros de aceite
pirolíticos alcanzaron a contaminar las capas subterráneas.
-Knighton-Powis (Gran Bretaña) donde después de cinco meses de
ignición las cenizas tenían una profundidad de entre 15 y 20m.
Debido a la importancia de este ultimo tipo de contaminación, a
continuación detallaremos mas este tema, para lo cual empezaremos
mencionando que existe principalmente dos tipos de combustión de
NFU combustión no controlada y combustión controlada.
47
Fig. N° 3.1: Combustión de NFU.
3.3.2 COMBUSTION DE NEUMATICOS FUERA DE USO.-
a) COMBUSTIÓN NO CONTROLADA.- Las fuentes no controladas
son incendios de llantas a cielo abierto, los cuales producen
compuestos insolubles llamados "productos de combustión
incompleta" (PICs) que se liberan directamente a la atmósfera.
Las emisiones provenientes de la quema de llantas a cielo abierto
incluyen: contaminantes, tales como partículas de: monóxido de
carbono (CO), bióxido de azufre (SOx), óxido de nitrógeno (NOx) y
compuestos orgánicos volátiles (COVs). Estos también incluyen
contaminantes peligrosos, tales como hidrocarburos aromáticos
polinucleares (P AHs ), dióxinas, furanos, cloruro de hidrógeno,
benceno, bifenilos policlorados (PCBs); y metales tales como
arsénico, cadmio, níquel, zinc, mercurio, cromo y vanadio.
Estas formas de emisión de un incendio de llantas a cielo abierto
pueden representar peligros agudos (a corto plazo) y crónicos (a largo
plazo) para la salud de los bomberos y los residentes cercanos.
Dependiendo de la duración y grado de exposición, los efectos a la
salud podrían incluir irritación a la piel, ojos y membranas mucosas,
48
trastornos a las vías respiratorias, sistema nervioso central, depresión
y cáncer.
Los hombres y trabajadores que se desempeñan cercanos a un
incendio grande de llantas se deberían equipar con equipo de
protección personal, tales como respiradores especiales y protectores
para la piel. La exposición sin protección al penacho (pluma) de
humos visibles se debería evitar.
Se ha estimado que las emisiones de las quemas de llantas a cielo
abierto son 16 veces más mutagénicas que la combustión de madera
residencial (leña) en las chimeneas caseras y 13,000 veces más
mutagénicas que las emisiones de carbón mineral en un equipo
eficiente de combustión con controles anticontaminantes.
Otros impactos que provienen de la quema de llantas a cielo abierto
son que generan cantidades significantes de líquidos y sólidos con
contenidos químicos dañinos derivados de la fundición de llantas.
Estos productos pueden contaminar el suelo, la superficie del agua y
los mantos acuíferos.
b) COMBUSTIÓN CONTROLADA.- Las fuentes de combustión
controladas se dan en equipos acondicionados para el uso de estos
combustibles, llamados los combustores e incluyen calderas y
hornos.
Las pruebas realizadas a 22 industrias que han usado "combustible
derivado del neumático"-TDF (3 hornos y 19 calderas) y donde todas
las fuentes tenían algún tipo de control de partículas, arrojan como
resultados que, las cámaras de combustión de combustibles sólidos
propiamente diseñadas pueden suplir sus combustibles normales, los
cuales son de madera, carbón, choque y varias combinaciones entre
49
sí, con el 10% a 20% TDF y todavía permiten satisfacer los límites de emisiones al ambiente. Además se conoce de resultados que provienen de una fuente donde queman nada mas que TDF ( 100% TDF) que indican que, es posible tener emisiones mucho menor de las que emiten las calderas existentes que queman combustible sólido, cuando la fuente esta bien diseñada y controlada. Dependiendo del diseño de los equipos de combustión, en ocasiones es necesario dar otro procesamiento a los NFU antes de ser utilizados como combustible.
El procesamiento incluye el desalambrado y trituración y/o algunas otras técnicas para ajustar el tamaño, como las mencionadas en el ítem 2.3.2. Se ha utilizado TDF exitosamente en combustores bien diseñados con buen control de combustión y equipos anti-contaminantes apropiados, particularmente controles para partículas, tales como precipitadores electrostáticos o filtros de mangas. Las emisiones resultantes normalmente pueden satisfacer los límites ambientales vigentes aun cuando el TDF representa hasta 10% a 20% de los requisitos caloríficos. Se considera que 20% de TDF es el límite tope en la mayor parte de las calderas existentes, por limitaciones en las características del combustible o rendimiento.
c) PRODUCTOS ORGANICOS E INORGÁNICOS EMITIDOS ENLA QUEMA DE NEUMÁTICOS FUERA DE USO.- Para poder analizar la cantidad de productos orgánicos e inorgánicos que se emiten en la quema de neumáticos fuera de uso, describiremos el programa de muestras basada en la simulación controlada de una quema de neumáticos a cielo abierto, conducida por la EPA en año 1,989.
50
CONDICIONES DE LA PRUEBA.- En esta prueba se quemaron
pequeñas cantidades ( 4.5 a 9 kg) de trocitos por debajo de dos
condiciones controladas en una "Choza de Incendios" equipada con
un sistema de ventilación y monitores que media 2.4 x 2.4 x 2.4 m.
Se quemaron 2 tamaños de material de NFU: "trozos" de tamaño
entre 1/6 a 1/4 de una llanta entera y ''tira" donde los pedazos
medianos eran de 5 x 5 cm, se utilizó el HAZARDOUS AIR
POLLUTANTS MOBILE LABORATORY de la EPA para monitorear
los gases de combustión.
Se tomaron muestras de gases orgánicos utilizando el tren de
muestreo para Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) y otro tren
de muestreo para Compuestos Semi-orgánicos utilizando la resina
XAD-2 y filtros para partículas.
Se tomaron muestras de partículas para evaluar las concentraciones
de metal y para cuantificar la cantidad de partículas menores a 1 O
micras en diámetro aerodinámico (PM-1 O). También se analizaron
los componentes orgánicos utilizando cromatografía de
gas/espectroscopía de masa (GC/MS), cromatografía de gas/detector
ionizador de flama y cromatografía líquida de alta presión (HPLC).
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS.- A continuación se presentan
los resultados de estas pruebas:
En la Tabla Nº 3.15, se presentan dos promedios de tres muestras
cada uno, uno para "trozos" y el otro para "tiras". De la tabla se
desprende que se emitieron grandes cantidades de benceno bajo
ambas condiciones. La mayoría de las emisiones de COVs
pertenecen a compuestos aromáticos alifáticos, olefinicos o
acetilnicos-sustituidos. Se detectó la presencia de compuestos
cíclicos como alean os, alquenos, dienos y el butadieno ( componente
del proceso de fabricación de neumáticos).
51
TABLA 3.15.- EMISIONES DE LA QUEMA A CIELO ABIERTO:
COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES a,b (SIMULACION DE LABORATORIO)
¡}J' a "": . ,í �· ji' .. . � .,. .... l :, ' ,fi�· ':··�
Benzaldehido 0.260 299.2 0.598 0.215 330.0 0.660
Benceno 1.910 2 156.3 4.313 1.400 2 205.0 4.410
Benzodiazine 0.017 13.7 0.027 0.014 17.4 0.035
Benzofurano 0.049 25.1 0.050 NO NO NO
Benzotiofeno 0.014 26.3 0.053 0.011 14.7 0.029
1,3-Butadieno 0.152 308.4 0.617 0.096 160.0 0.320
Ciclo entadieno 0.081 48.6 0.097 NO NO NO
Dihidroindeno 0.013 40.6 0.081 0.021 42.8 0.086
Oimetil benceno 0.413 779.7 1.559 0.629 1 078.0 2.156
Dimetil hexadieno 0.008 28.3 0.057 0.049 90.9 0.182
Dimetil metil propil benceno NO NO NO 0.008 14.9 0.298
Dimetil dihidroindeno 0.007 22.0 0.044 0.008 17.7 0.035
Etilen benceno 0.678 941.8 1.880 0.395 611.4 1.223
Etilen ciclohexano 0.006 26.2 0.052 0.060 107.6 0.215
Etilen dimentil benceno 0.014 7.2 0.014 0.014 23.7 0.047
Etilen metil benceno 0.016 14.1 0.028 0.014 19.5 0.039
Etilen dimetil cyclohexano ND NO NO 0.193 350.4 0.701
Etilen metil benceno 0.129 221.6 0.443 0.028 40.9 0.082
Etil benceno 0.182 460.8 0.922 0.164 295.1 0.590
Etil mentil benceno 0.120 334.5 0.669 0.262 475.8 0.952
Etilen benceno 0.322 190.0 0.380 0.110 131.5 0.263
Etilen mentil benceno 0.562 530.6 1.061 0.226 258.7 0.517
lsocianobenceno 0.341 348.0 0.696 0.191 290.0 0.580
Metil benceno 0.976 1 606.0 3.210 0.714 1 129.0 2.260
Metil ciclohexano 0.005 21.1 0.420 0.023 40.1 0.080
Metil hexadieno 0.021 71.3 0.143 0.068 127.0 0.254
Metí! indeno 0.138 316.0 0.632 0.087 140.0 0.280
Heptadieno 0.009 25.4 0.051 0.028 51.4 0.103
Metil naftaleno 0.287 312.0 0.624 0.135 197.0 0.394
Metil tiofeno 0.006 5.5 0.011 0.007 12.6 0.025
Metil etilen benceno 0.027 55.7 0.111 0.045 76.6 0.153
Metil metiletilen benceno 0.046 98.0 0.196 0.373 683.0 1.370
Metil metiletil benceno 0.041 111.0 0.222 0.165 283.0 0.566
Metil metiletil ciclohexano NO NO .NO 0.086 170.0 0.340
Metil propil benceno NO NO NO 0.020 41.6 0.083
Metilen indeno 0.038 48.5 0.097 0.022 34.4 0.069
Metiletil benceno 0.045 135.0 0.270 0.092 169.0 0.338
Naftaleno 1.290 1 130.0 2.260 0.607 824.0 1.650
Pentadieno 0.077 164.0 0.388 0.680 1 163.0 2.330
Fenol 0.002 0.5 0.001 0.016 14.3 0.029
Propill benceno 0.026 72.4 0.145 0.046 84.2 0.168
Tetrametil benceno NO NO 0.130 256.0 0.512
Tiofeno 54.6 0.109 0.021 27.9 0.056
Triclorofluorometano 57.6 0.115 NO NO NO Trimetil benceno 46.9 0.094 0.042 74.9 0.150
a. Concentración determinada usando un Sistema de respuesta del Tolueno.
NO: NO detectado Prueba conducida por la EPA el año 1,989.
52
En la Tabla Nº 3.16, se muestran datos de emisiones de Compuesto
Orgánicos Semi-volátiles (Semi-COVs), en la cual se observa que los
Mono-poliaromáticos sustituidos y Poliaromáticos, son los productos
de combustiones incompletas predominantes, esos datos representan
un promedio de 3 muestras tomadas en el curso de 1 día de muestreo.
TABLA 3.16. MSIONES DE LA QUEMA A CIELO ABIERTO:
COMPUESTOS ORGANICOS SEMI-VOLATILES
1-Metil naftaleno 0.292 330.7 0.661 227.6 0.455
11, 1 'Bifenil, metil 0.013 11.1 0.022 ND ND
1Hfluoroeno 0.187 210.3 0.421 0.183 308.4 0.617
2-Metil naftaleno 0.314 350.7 0.701 0.255 429.2 0.858
Benzaldehido 0.218 244.1 0.448 0.180 333.9 0.668
Benzotiazol ND ND ND 0.094 173.9 0.348
Benzotiofeno 0.050 44.2 0.088 ND ND ND
Bifenil 0.186 209.5 0.419 0.193 330.1 0.660
Cianobenceno 0.199 223.7 0.447 0.300 516.8 1.034
Dimetil benceno 0.254 305.0 0.610 0.544 935.1 1.870
Dimetil-naftaleno 0.034 41.1 0.082 0.096 178.1 0.356
Etil benceno 0.181 205.2 0.410 0.197 337.6 0.675
Etil dirnetil benceno ND ND ND 0.158 272.4 0.545
Etilen benceno 0.254 275.8 0.552 0.112 187.4 0.375
Hexahidro-azo inone 0.062 75.1 0.150 0.445 748.5 1.497
lndeno 0.462 503.4 1.007 0.201 339.2 0.678
lsociano-naftaleno 0.011 9.4 0.019 ND ND ND
Limoneno 0.047 56.1 0.112 1.361 2 345.50 4.691
Metil benzaldehido ND ND ND 0.047 86.6 0.173
Metil benceno 1.105 1 212.2 2.424 0.816 1 390.1 2.780
Metil indeno 0.093 111.8 0.024 0.234 400.7 0.801
Metil metiletil benceno 0.107 127.9 0.256 0.821 1 426.1 2.852
Metiletil benceno 0.040 48.3 0.097 0.133 229.1 0.458
Naftaleno 1.578 1 697.9 3.396 0.671 1 130.7 2.261
0.173 183.7 0.367 0.119 187.0 0.374
0.330 365.9 0.732 0.412 700.2 1.400
nil naftaleno 0.027 23.5 0.047 ND ND ND
il metil benceno ND ND NO 0.282 523.6 1.047
nil benceno ND NO NO 0.127 219.6 0.439
Estireno 0.605 659.9 1.320 0.380 645.5 1.291
Tetrametil benceno ND ND 0.049 91.9 0.184
Trimetil benceno 0.446 1.502
0.185 0.632
ND: NO detectado Prueba conducida por la EPA el año 1,989.
53
En la Tabla Nº 3.17, se presenta un resumen de las em1s10nes
orgánicas producidas en estas pruebas•.
TABLA Nº 3.17: QUEMA A CIELO ABIERTO:
RESUMEN DE EMISIONES DE ORGANICOS TOTALES
En la Tabla Nº 3.18, se muestran los datos de emisiones de
Compuestos Orgánicos Policíclicos. De los 16 mostrados existen
algunos que son comprobados como compuestos carcinógenos, en
particular la presencia y magnitud de Benzopireno es de mayor
preocupación ..
TABLA Nº 3.18: QUEMA A CIELO ABIERTO:
EMISIONES DE COMPUESTOS POLICICLICOS ORGANICOS (PAH)
(SIMULACION DE LABORA TORIO)
¡ :Y!íflilfd "\;],. Naftaleno 0.786 815.9 1.632 0.289 486.0 0.972
Fluoroeno 0.243 260.5 0.521 0.112 186.8 0.374
Fenantreno 0.225 237.5 0.475 0.149 252.5 0.505
Antraceno 0.053 56.3 0.113 0.029 49.6 0.099
Fluoroantreno 0.324 338.7 0.677 0.273 458.0 0.916
Pirina 0.030 33.8 0.068 0.090 151.7 0.303
Benzoantraceno 0.076 82.2 0.164 0.062 102.4 0.205
Benzofluoroantreno 0.064 69.4 0.139 0.053 88.4 0.177
Benzofluoroantreno 0.069 74.3 0.149 0.059 99.4 0.199
Benzo irina 0.080 84.8 0.170 0.068 113.9 0.228
Dibenzoantraceno 0.001 1.1 0.002 NO NO NO
Benzo erileno 0.060 66.0 0.319
0.049 ·51.6 0.171
Prueba conducida por la EPA el año 1,989.
•ronencia patrocinada por la "Air and Waste Management Association" en Lemieux and Ryan, 1993.
54
En la Tabla Nº 3.19, se muestran los datos que produjeron las
muestras de partículas tomadas en 3 sistemas de muestreo diferentes:
un Sistema Semi-COVs, Colección de Partículas de Metales en el
aire y un Monitor para PM-1 O ambiental de volumen mediano
ubicado dentro de una Choza de quema" ( operado a 0.11 mA3/min),
los autores de esta prueba �escubrieron que el flujo de emisiones
disminuía a la par con la disminución en el flujo de quema y que se
emiten casi 100 g de partículas por cada kilogramo de llanta
quemada.
TABLA Nº 3.19: QUEMA A CIELO ABIERTO:
EMISIONES DE PARTICULAS (SIMULACION DE LABORATORIO)
Filtro de
Partículas 93 97,100 1940 10.6 43.75 73,400 147 19.65
Particulas 111.55 105,000 210 N/A 37.9 64,500 129 N/A
PM-1 O Filler 444.14 113,500 227 N/A 92.85 149,000 298 N/A
N/A= No analizado. Prueba conducida por EPA el año 1,989.
El filtro del muestreo del PM-10 se cargó pesadamente durante la parte inicial de cada corrida.
Se analizaron 17 metales que se hallaban en los residuos de cenizas
que dejaron las llantas, mostrándose los resultados en la Tabla Nº
3.20. De esta tabla podemos ver que los únicos metales significativos
( en comparación a los filtros testigo) eran el plomo y zinc, los
autores de esta prueba concluyeron que tanto la concentración media
como las emisiones estimadas para zinc aumenta cuando se aumenta
el flujo de quema.
55
TABLA Nº 3.20: EMISIONES DE LA QUEMA A CIELO ABIERTO - COMPUESTOS
ORGANICOS VOLATILES (SIMULACION DE LABORATORIO)
Aluminium NO NO NO NO NO NO
Antimony NO NO NO NO NO NO
Arsenic NO NO NO NO NO NO
Barium NO NO NO NO NO NO
Calcium 0.0079 8.54 0.0171 0.0028 4.80 0.00960
Chromium NO NO NO NO NO NO
Copper NO NO NO NO NO NO
lron NO NO NO NO NO NO
Lead 0.0004 0.47 0.0094 0.0001 0.10 0.00020
Magnesium 0.0012 1.26 0.0025 0.0005 0.75 0.0015
Nickel NO NO NO NO NO ND
Selenium ND NO NO ND NO ND
Sodium 0.0084 9.51 0.0190 0.0035 5.80 0.0116
Titanium ND NO NO NO ND NO
Vandium ND NO ND ND ND ND
Zinc 0.0409 31.17 0.0623 0.0146 24.35 0.04870
MUTAGENICIDAD DE EMISIONES DE INCENDIOS DE
LLANTAS.- para hablar sobre este tema, empezaremos definiendo a
un compuesto mutagénico, como aquella sustancia que causa
mutaciones, la cual es un cambio en el material genético (ADN) de
una célula del cuerpo humano.
Estas mutaciones pueden encaminarse en defectos al nacer, abortos
espontáneos o cáncer. Los compuesto mutagénicos preocupan debido
a que "la inducción de daños genéticos podría causar un incremento
en la incidencia de enfermedades genéticas en las generaciones
futuras y contribuir a enfermedades somáticas de células, inclusive
cáncer, en la generación actual".
56
La técnica experimental "Bioassay-Directed Fractionation" en
combinación de análisis adicionales de cromatografía de
gas/espectroscopía de masa (GC/MS), se utilizan para evaluar la
cantidad y potencia de compuestos mutagénicos provenientes de los
productos incompletos de combustión (PICs) emitidos durante la
quema de llantas 'a cielo abierto.
De las pruebas realizadas mediante esta técnica se concluyo que: El
factor de mutagenicidad para las emisiones de la quema de llantas a
cielo abierto es mayor de cualquier otro tipo de combustión
(previamente estudiado), Por ejemplo, es 3-4 grados de magnitud
más grande que los factores de mutagenicidad para la combustión de
petróleo, carbón, o leña en las calderas de centrales térmicas.
3.3 EVALUACIÓN DEL ACOPIO DE NEUMATICOS FUERA DE USO:
3.3.lMERCADO DE LOS NEUMÁTICOS FUERA DE USO.- De la
investigación realizada podemos afirmar que, no existe un mercado
formal de neumáticos fuera de uso, tanto en el Lima como en todo el
país, esto se debe a que los compradores de este residuo básicamente
son los artesanos (diseminados por todo el país) que se dedican a
compra y venta de este producto.
Detallaremos. este último punto, expresando que los principales
vendedores de este producto son: las compañías de transporte urbano
e interprovincial, las compañías de transporte de carga, las compañías
mmeras y aquellas empresas que tienen vehículos grandes para
trabajos especiales etc. Las dos últimas son las más solicitadas
debido a que, cuando más grande es el neumático, mayor es su
57
demanda. Esto se debe a que en los neumáticos más grandes se
obtienen una mayor variedad de productos (los productos fabricados
se detallan en el ítem 3.4.2) y económicamente se obtiene una mayor
utilidad.
La compra de estos residuos es realizada casi totalmente por los
artesanos encargados de trabajar estos residuos ( que en nuestro país
principalmente esta conformado por habitantes andinos) los cuales se
encarga de ejercer este oficio de manera informal, es decir sin estar
registrados por la Administración Tributaria, por lo cual no se puede
encontrar estadística o datos del movimiento de este sector comercial.
Dejaremos en claro que el mercado de neumáticos fuera de uso en
nuestro país se limita a aquellos neumáticos que pueden ser
comprados por los artesanos mencionados, excluyéndose
básicamente a los neumáticos de automóviles, motos, camionetas y
en general a todo neumático que tiene en su estructura un cinturón de
acero, lo cual sigue siendo un problema latente en nuestro país.
Finalmente, de acuerdo a todo lo expresado, concluimos que
actualmente esta virgen el mercado peruano, para la instalación de
una empresa que se dediquen a la utilización de este residuo, tanto
para la producción de migas de caucho, en la modificación de asfalto
o cualquiera de los usos que se mencionan en los capítulos siguientes.
3.3.2FORMAS DE ACOPIO DE LOS NEUMÁTICOS FUERA DE USO.
La forma de acopio de los neumáticos fuera de uso se da
principalmente, por la acumulación de estos residuos de parte de las
empresas lo generan, es decir las empresas de transporte publico
urbano e interprovincial, los transportes de cargas, las compañías
58
mineras etc. las cuales son visitados periódicamente por los artesanos
que compran este material y una vez que se ha juntado una cantidad
regular se procede a comprar el lote.
Los neumáticos de automóviles camionetas, furgonetas etc.,
generalmente son vendidos por los propietarios particulares a los
acopiadores informales llamados ''tricicleros o cachineros", los
cuales lo venden en los mercados informales que existen en nuestra
capital como neumáticos de repuesto.
3.3.3PROBLEMAS PRESENTADOS EN EL ACOPIO DE
NEUMÁTICOS FUERA DE USO.- Si bien se puede decir que los
neumáticos fuera de uso con valor comercial, tienen una forma de
acopio y recolección asegurada, esto no ocurre con los demás
neumáticos fuera de uso que no tienen un valor comercial debido a
que no hay forma que asegurar su acopio. Debemos manifestar que
no existe una reglamentación ni estrategia a seguir respecto a la
disposición final de este residuo, por lo cual, los dueños- de estos
residuos no tienen la obligación de dejarlos en los centros de
reparación de neumáticos, reencauchadoras, talleres etc. y muchas
veces son dejados en las vías publicas o cualquier lugar con lo cual se
dificultan el acopio y recolección de estos.
3.4 FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LOS NEUMATICOS
FUERA DE USO:
3.4.lREENCAUCHE.- Es la renovación de la banda de rodamiento de una
llanta, recuperando las características iniciales, tanto de seguridad
como de presentación. Cuando una llanta ha perdido el labrado,
59
solamente a consumido el 30% de sus componentes físicos. El 70%
restante puede seguir trabajando si rueda en condiciones normales.
Una llanta lisa es más susceptible a pinchazos, cortaduras, roturas,
representando un mayor riesgo para el conductor y el vehículo.
Existen dos procesos para la renovación de llantas, el proceso de
precurado o frío y el proceso de moldeado o caliente. En el proceso
de renovación de la banda, las llantas deben cumplir seis pasos
diferentes para ambos procesos los cuales primeros la describiremos
gráficamente y luego pasaremos a describir cada etapa:
inspección Inicial
Enbandado N
Raspado
Curado
3.2: Proceso de Reencauche
Reparaciones
Inspección Final
60
Inspección Inicial: Es la primera etapa en el proceso de
reencauchado del neumático, en la cual, los cascos o carcazas de los
neumáticos son inspeccionadas cuidadosamente para garantizar que
cumplen con condiciones adecuadas para reencauchar. Se buscan
cada corte, penetración, grietas, así como cualquier otra herida al
cuerpo de la llanta. Las reparaciones se realizan empleando
materiales de reparación, de alta resistencia y flexibilidad.
Raspado: El raspado remueve el desgastado diseño anterior,
mejorando la circunferencia de la carcaza con alta precisión. Esto
significa un recorrido más suave para comodidad de los conductores
y reducir el mantenimiento del vehículo. Aquí empieza la diferencia
entre los métodos de reencauche, en el reencauche en frió se realiza
un raspado plano de la carcaza, preparándola para aplicarle una
banda de caucho pre-vulcanizada, y en el reencauche caliente se
realiza un raspado en forma redonda.
Inspección No Destructiva:_ En algunos procesos se utiliza el
Analizador de Cascos NDI, el cual realiza una inspección por
ultrasonido para localizar daños ocultos a simple vista.
Reparaciones: Antes de la aplicación de la banda, se realiza una
reparación integral de problemas tales como: hoyo de clavo, heridas
en la corona y en el costado etc., Esto prolonga la vida de los
cascos.
Embandado: Primero se aplica la goma cojín (la capa adhesiva), la
cual se aplica al reverso de la banda de rodamiento, Banda y cojín
son aplicados a la carcaza mientras la llanta está inflada en su
configuración normal de operación. El cojín se adhiere tanto al
casco como a la banda, esta adherencia se convierte en una de las
partes más fuertes de la llanta. En el reencauche en frió, se aplica
61
una banda que ya tiene la configuración final, la cual se obtuvo en
un pre-vulcanizado anterior y en el reencauche en caliente, se aplica
una banda cruda, utilizando una maquina extrusora-embandadora la
cual se programa de acuerdo a la dimensión de la llanta y a la
matriz que se utilizara en la vulcanizaron.
Curado: En el reencauche en frió se vulcaniza la nueva banda de
rodamiento a la carcaza empleando bajas temperaturas. Su llanta es
envuelta en un cobertor elástico y colocado en una cámara de
presión para prevenir distorsiones. En el reencauche en caliente se
utilizan matrices que se tienen como objetivo dar la forma final a la
banda, al vulcanizarlo a una temperatura de 150 ºC, presiones 150 -
180 P.S.I y tiempo de 1-2 ½ horas.
Inspección Final: Cada reencauche que se produce, debe ser
cuidadosamente inspeccionado antes de dejar la planta.
3.4.2USO ARTESANAL.- En el Perú, el uso artesanal esta difundido
específicamente para los neumáticos qu� no tienen un recubrimiento
metálico ( cinturón de acero), y dentro de esta clase, sobre neumáticos
utilizados en los vehículos de carga, de transporte publico, los
utilizados en los complejos mmeros o sector extractivo (Ej. Para
grandes excavadoras), podemos afirmar que aumenta la cantidad de
productos obtenidos (tanto en cantidad como en variedad), así como
la preferencia del comprador, conforme aumenta el tamaño del
neumático, de acuerdo a estos, los neumáticos más grandes son los
mas solicitados.
Pasaremos a explicar los productos que actualmente se fabrican (y
por ende se comercializan) en la mayor parte del Perú:
-ARTICULOS PARA LA LINEA DEL CALZADO: En este rubro
de obtiene los tacos de zapatos ( obtenido de la parte de la banda del
62
neumático), las "media suelas" que se ponen en el calzado de vestir
(obtenido de la parte superficial del costado del neumático), las
plantillas que se utilizan para la fabricación de sandalias y por ultimo
. las Hojotas ( calzado echo totalmente de partes del neumático) el cual
se utiliza principalmente al interior del país y se fabrica de todos los
tamaños, tanto para hombres como mujeres. Debemos mencionar que
todos los productos mencionados, compiten en el mercado debido a
su reconocida resistencia y durabilidad.
-PISOS PARA CARROS: Existen diferentes tipos de pisos, tanto los
compactos, que son hechos de una sola capa extraído de la carcasa
del neumático (hechos ·para la tolva de camionetas), así como los
tejidos en forma de damero, hecho a partir de tiras delgada y largas,
obtenidas principalmente de la lona de refuerzo del neumático (Ej.
empleadas en los pasadizos de los vehículos de transporte públicos).
-AUTOPARTES Y ACCESORIOS PARA VEHÍCULOS: La
cantidad de productos en esta linea es variada, mencionaremos como
principales a los soportes de motor para todo tipo de vehículos (en un
momento se estuvo exportando a Bolivia), tapabarros, forro para los
pedales de freno, embrague o acelerador, este tipo de producto es
obtenido principalmente de neumáticos de los vehículos más grandes.
-PROTECTORES DE NEUMATICOS: Los cuales se obtienen
retirando la banda del neumático (hasta un nivel de dos "lonas" o
pliegues de tela que cubre la carcasa del neumático), la parte
superficial de los costados (generalmente hasta el mismo nivel que la
extraída en la banda) y las dos pestañas. Este producto se utiliza
como protección interior para aquellos neumáticos que tienen cortes
considerables en la banda o costado, aquellos que tienen
"reparaciones" grandes o en los que se aprecia la lona en la banda de
63
rodadura, se ubican entre la parte interior del neumático y la cámara.
Se produce estos protectores de acuerdo al tamaño del neumático.
-LA V A TORIOS: También hay una variedad de tamaño, los
clasificaremos en dos: aquellos caracterizados por tener en su
abertura una de las pestañas del neumático como refuerzo, que son
generalmente utilizados en varios lugares del país como pequeño
lavatorio de aseo personal o para alimentar y dar de beber a los
animales, se caracteriza por no tener mucha profundidad
(aproximadamente 30 cm de alto).
Y los lavatorios hechos de un protector entero sin picaduras el cual
simplemente es "volteado" para darle la forma, los cuales se
diferencian de los anteriores en que tienen mayor profundidad y son
utilizados principalmente como depósitos de agua, o de otros objetos
(recientemente las compañías cerveceras compraron este tipo, para el
transporte y conservación de sus cervezas en estado fría ( colocando
las cervezas, agua y hielo) en los eventos sociales que se realizaban.
-OTROS PRODUCTOS: Al respecto mencionaremos las tiras para
amarrar ganado, usados en la sierra del país, obtenida de la parte del
neumático que tiene "lona" y constituida por capas de lonas y
caucho, bandas para las ruedas metálicas de las carretas. Los
alambres que se obtienen de quemar las pestañas se utilizan en la
fabricación de las escobas hechas de paja. De los grandes neumáticos
se obtienen partes de fajas transportadoras, las cuales se vulcanizan a
otras fajas.
Actualmente, el uso que dan los artesanos a los desechos, que ellos
mismo producen al trabajar los neumáticos, es entregarlos en forma
directa o indirecta a las ladrilleras o aquellas personas y/o empresas
que los quieren utilizar como combustibles.
64
3.4.3PRODUCCIÓN DE MIGAS DE NEUMÁTICOS.- Debemos
mencionar que en nuestro país no se produce ni comercializa migas
de neumáticos por lo cual podemos afirmar que este mercado esta
virgen actualmente, por esta razón pasaremos a mencionar las
experiencias y situación de otros países del mundo que tienen esta
experiencia.
Empezaremos diciendo que la miga de neumático es el principal
producto producido de los neumáticos y comercializado en el ámbito
mundial.
Desde el punto de vista de la ingeniería, la miga de caucho, tiene un
número de características termomecánicas y químico físicas
especiales. La miga de caucho, es hecha destrozando los neumáticos
fuera de uso y esta libre de la fibra y del acero que contenía.
En Estados Unidos existe un mercado maduro respecto a este
producto y podemos mencionar que la miga de caucho se encuentra
comercialmente disponible en bolsas a granel de 50 a 2000 libras. El
tamaño de las partículas de las migas es variado. El más fino puede
ser tan pequeño, como cerca de 0.2mm (malla # 80) y más abajo
inclusive, la medida usada comúnmente en el pavimento recubierto
de miga de caucho, está entre 2,0 a 0,5 milímetros (entre malla #10 y
# 40). En el mercado internacional se comercializan migas de caucho
de un tamaño de partícula que pasan mallas Nº 80, 60, 40, 20, 1 O, de
colores negro o blanco, limpios de la parte textil o no, los precios
varían según las características mencionadas del producto y
actualmente oscilan entre 0.07 y 12 US$/lb (en ww\.v.recycle.net, se
puede obtener precios en línea, en el ámbito internacional de miga de
caucho).
65
La miga de caucho es ligera en peso y durable, puede durar por un
período del tiempo largo en un ambiente natural. En el aspecto de
seguridad, la miga de caucho es un material no tóxico e inerte.
El principal consumidor de este producto en este país, es la industria
que fabrica asfalto modificado con miga de caucho.
A continuación se muestran en la Tabla Nº 3.21, los mercados que
están utilizando la miga de caucho en USA:
TABLA Nº 3.21
Mercados De la Miga de Caucho en USA
Modifícnción del Asfalto
Productos Moldeados
Tires/ A utomolive
(incluye otrns piezas m,101110101 rices)
Superficies Depo1tivas
Mezclas De caucho/ lusticos
Construcción
Superficies M odificnda/Reciclad
Lecho Animal
200millones lbs.
190millones lbs.
70millones lbs.
60 millones lbs,
20 millones lbs.
17millones lbs.
25 millones lbs,
25 millones lbs.
encima de 97 millones de libros en 1995.Fuerte potencial de crecimiento
encimo de 14 millones de lb/alfo en 1995. Debido n los avances en los equipos.
el 11% de la miga consumida anualmente. Los fabricnntes utilizan hasta el 5% y es tan probando compuestos con 10%,
o 1nus de caucho reciclado.
9,8% de la miga de caucho consmnida anualmente.
el 4% de lu miga consumida anualmcntc. se incluyen, defensas del carro del oll: lo ,es etc.
incluye productos de techos, para el aislmniento, materiales de cons!nu.:ción absorción <le ruido.
incluye cantidades importadas.
nuevos usos y métodos de producción continun,
En el mercado también se puede encontrar las maquinas que trozan
los neumáticos enteros y lo dejan listo para un ultimo procedimiento
de pulverización para la obtención final de la miga de caucho en sus
diferentes tamaños, e,stas maquinas son comercialmente llamadas
desfibradoras y una de las compañías que los produce es Garbalizer,
la cual fabrica los equipos desfibradores estacionarios y los móviles,
66
se tiene equipos desde una capacidad procesamiento de 1,000 a 5,000
neumáticos por hora, y con potencias entre 200 a 1000 cv.
El costo aproximado de producir trozos de neumáticos (según la
información del fabricante "Garbalizer" en USA) es de 18 a 20
US$/tn, lo cual incluye mano obra, mantenimiento, servicio de la
deuda y gastos indirectos, calculo que realizó, para una operación de
8 horas diarias por 260 días al año.
Si bien es cierto que los estándares de ASTM se desarrollan
voluntariamente y llegan a ser solamente legalmente obligatorios
cuando un cuerpo del gobierno los hace tal o se ponen en un contrato,
es indiscutible su uso en el ámbito mundial y las múltiples
aplicaciones que tiene, y respecto al producto que es materia de este
informe, debemos mencionar que actualmente hay dos clasificaciones
estándar:
Clasificación estándar D5603-96, realizada para e_l producto
"Partículas recicladas de caucho vulcanizado" ( comercialmente
llamada: miga de caucho), este producto se obtiene cuando el caucho
vulcanizado a sido procesado por algún medio para obtener una
distribución de tamaño de partícula deseada. Y el método estándar de
prueba Nº D5644-96, el cual cubre la determinación de la
distribución de tamaño de partícula de las migas de caucho
vulcanizado.
Los métodos mencionados se aprecian en el Anexo Nº 4.
67
3.4.4 OTRAS FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LOS
NEUMA TICOS FUERA DE USO.-
3.4.4.1 NEUMATICOS FUERA DE USO COMO MUROS DE
CONTENCION: Esta obra se puede utilizar en el control de cursos
de aguas secundarias (generalmente temporales) tales como arroyos,
quebradas y en la contención de bases de taludes y laderas con
erosión lineal de canalículos o zanjas incipientes.
Normalmente se utilizan neumáticos usados ( aro 13 -15) rellenos con
tierra. En la construcción de contención de taludes y laderas, primero
se debe emparejarse el talud y la base, luego rellenar con tierra y
compactar.
En la primera corrida de neumáticos o "línea de base", se deben
alambrar a un poste horizontal que se entierran y en la 2da o 3ra
corrida de neumáticos, estos deben fijarse por estacas de 60 a 70 cm.
El largo de esta obra es variable, pero la altura no debe sobrepasar los
1,5 metros si la pendiente del talud corresponde a 1 :0,4. Para reforzar
biológicamente la obra se deberá sembrar semillas de especies
herbáceas en la superficie rellena de los neumáticos.
Como dato cuantificable podemos decir que en Chile, el costo
promedio de este tipo de muro utilizado en el área forestal, fue ( en el
año 2,001) valorizado en 9.92 US$/m2 (el cual no incluye costo de
asesoría profesional).
En Brasil, con apoyo financiero del Centro Internacional de
Investigaciones, se construyó un muro de neumáticos fuera de uso
como primera prueba en un área aislada y empotrando en ella
instrumentos de medición para comprobar su comportamiento. Se
utilizó una sierra especialmente diseñada para hacer cortes en los
neumáticos, y se ataron los neumáticos utilizando soga de
68
polipropileno, de manera que formaran un patrón hexagonal (tal
como se muestra en el figura Nº 3.3) y los rellenaron con tierra
compacta. Los muros de prueba se instalaron en capas de hasta seis
metros de alto.
Fig. Nº 3.3: Disposición de los Neumáticos Fuera de Uso
en la construcción de Muros de Contención
El trabajo contó con participación del personal de los departamentos
de Ingeniería Civil y Trabajo Social de la Pontificia Universidad
Católica (PUC) de Río de Janeiro. Como prueba de la solidez de este
muro podemos decir que al llegar las lluvias, hicieron que varios
muros de concreto se derrumbaran, pero las estructuras de neumático
construidas en las "Favelas" de Rió de Janeiro, se mantuvieron en
pie.
Se tienen que observar y aplicar los principios de ingeniería para
garantizar un diseño seguro. Respecto a las limitaciones de este muro
podemos decir: No se sabe todavía cuál es la altura máxima con la
que se pueden construir los muros, o qué grado de solidez
conservarán a largo plazo cuando se construyan en terreno muy
pantanoso o compresible.
69
3.4.4.2 NEUMA TICOS FUERA DE USO COMO
CONTENCIÓN EN MUELLES.- Una vez construidos los
muelles o embarcaderos, se requieren varios componentes
mecánicos menores para que el refugio pueda funcionar con
eficacia y seguridad.
Estos componentes se pueden dividir en tres grupos principales,
según sea su función dentro del puerto, estos son: dispositivos
de amarre, instalaciones de tierra, ayudas a la navegación.
Entre los dispositivos de amarre se encuentran los paragolpes de
neumáticos. Siempre que sea posible, se deberán fijar
parachoques al elemento de recubrimiento de un muelle duro a
fin de evitar ocasionar daños a buques pesqueros, para fijar los
paragolpes al muelle se necesitan pernos de anclaje.
Los neumáticos fuera de uso son la forma más económica de
proporcionar simples paragolpes.
Para impedir que la cadena de suspensión del neumático rasque
contra el costado de la embarcación se deberá fabricar una percha con
una barra de acero de 20 mm de diámetro, que se insertará a través de
un orificio realizado en la superficie superior del neumático colgado.
El neumático paragolpes presentará así una superficie limpia de
fricción cuando sea comprimido contra el costado de la embarcación,
tal como se aprecia en el figura Nº 3.4.
70
Soldadura de punto��
� Barra de acero / , de20rnm
, Orificio en la parle inferior para drenar el agua acumulada
Fig Nº 3.4: Fabricación de Parachoques
3.4.4.3 ARRECIFES ARTIFICIALES DE NEUMÁTICOS FUERA
DE USO.- Los Arrecifes Marinos Artificiales son estructuras creadas
por el hombre e instaladas en el fondo del mar para promover el
incremento de la productividad pesquera. Comparados a otros
materiales, los neumáticos presentan los costos más pequeños de
instalación y tiempo de vida prácticamente indefinido.
Entre las varias ventajas del uso de neumáticos en arrecifes
artificiales, la principal es que este material está disponible a bajo
costo en las grandes ciudades y se hace necesario darle un destino
adecuado y definitivo. La hipótesis de contaminación del mar a partir
de los neumáticos es descartada por diversos investigadores en el
mundo.
La degradación de neumáticos lleva docenas de años, mientras que la
cobertura de los mismos por los organismos incrustantes ocurre
mucho más rápidamente. Después de la instalación de las estructuras
en el fondo del mar, los neumáticos empiezan a ser cubiertos por
corales y algas, resultando una cobertura cada vez más espesa y
rígida.
71
En Brasil de 1994 al 2001, fueron instalados más de 30 arrecifes
artificiales en diferentes Municipios costeros del Estado de Ceará.
Comparados con datos anteriores a la instalación de los arrecifes, los
resultados indican un incremento en la productividad de pescado de
alrededor de 5 a 8%. En términos de aumento de la diversidad, los
resultados del acompañamiento de la colonización de los arrecifes en
"Praia da Baleia" (Itapipoca) indican un incremento de 4 para 27 en
la ocurrencia de especies, en un período de apenas 19 meses.
Fig Nº 3.5: Arrecife Artificial de Neumáticos
En Bahrein (vecino de Qatar y Arabia Saudita) sé esta hundiendo
los neumáticos fuera de uso rellenos de cemento, para construir
arrecifes artificiales, esto se da, debido a que los neumáticos son
una buena base para la construcción de estos puesto que no se
desintegran. En este país, se tiene la experiencia de haber
construido arrecifes artificiales de neumáticos a principios de los
años 80 y ahora son una importante colonia de vida.
72
A continuación se muestra un diseño esquemático de 2 arrecifes
artificiales de neumáticos construidos en Brasil por Gera
Labomar/UFC, a medida que van siendo instalados en el fondo del
mar, los módulos forman una gran estructura geométrica compuesta
de 512 neumáticos.
r
,
; . �.,-- - _.,.,
Fig Nº 3.6: Diseño de un Arrecife Artificial
3.4.4.4 OTROS.- Si bien es cierto que existen diversos usos para el
neumático fuera de uso, debemos precisar que la mayoría de ellos
no consumen actualmente una cantidad considerable de neumáticos,
a continuación mencionaremos algunos de estos:
- En el deporte de Carrera, normalmente se utiliza como Muro de
Contención o Protección en circuitos cerrados de carrera tales como
la Formula 1, esto se da debido al poder de absorción de impactos
que tienen los neumáticos. también es usado como puntos de
delimitación en zonas de competencia en circuitos abiertos, carreras
de bicicross etc.
- En centros de Recreación se utiliza como columbios para niños,
túneles de neumáticos, etc.
73
3.5 FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LAS MIGAS DE
NEUMÁTICOS:
3.5.1 MATERIA PRIMA PRODUCCIÓN DE PAVIMENTO ASFÁLTICO.
-CARRETERAS CONSTRUIDAS CON ASFALTO
MODIFICADO CON MIGAS DE CAUCHO (CRAM).- El agregar
miga de caucho al asfalto que se utiliza para pavimentar, empieza
en los años 40 en USA, cuando Rubber Reclaiming Company
empezó la comercialización del producto de goma reciclado,
llamado Ramflex (TM), como añadido seco a la mezcla para
pavimentar. A mediados de 1960, Charles McDonald comenzó a
desarrollar una carpeta de asfalto modificada usando el caucho de la
miga.
En los años 60, dos compañías suecas comenzaron a desarrollar un
asfalto que resistiría el desgaste del neumático. La mezcla incluyó
una cantidad pequeña de miga de caucho como agregado y fue
nombrada Rubit (TM), en los años 70, este producto fue introducido
y patentado en USA como PlusRiden (TM). Se desarrolló en una
serie de proyectos de Alaska y otros estados a partir el 1979 a 1985.
En Bruselas-Bélgica (en 1981) se realizó un estudio para medir la
reducción del nivel del ruido en el asfalto hecho con miga de
caucho, llamado "Drainasphalt". El estudio demostró una reducción
dramática en los niveles de ruidos del tráfico.
En 1984, una investigación fue hecha por el francés para determinar
la presión hidrostática en y debajo de Drainasphalt en la calle de la
ciudad a lo largo del río de la jábega. Sus resultados demostraron
una reducción de 3 a 5 decibeles sin los carros, y una reducción de 2
a 3 decibeles con los carros.
74
En Canadá 1994-1995, se comenzó con el uso del asfalto recubierto
de miga.
-FORMAS DE PRODUCCION DEL ASFALTO MODIFICADO
CON MIGAS DE CAUCHO.- Las mezclas asfálticas que
componen los pavimentos están formadas por betunes que actúan de
ligantes en los áridos. La incorporación de la miga de caucho se
puede realizar en las dos fracciones, según distintos tratamientos.
Para obtener asfaltos de más larga duración, en ocasiones, los
ligantes o betunes se modifican con polímeros químicos. Estos
pueden ser sustituidos por miga de caucho. También se puede
añadir trozos de neumático de pequeño calibre junto con el árido.
Este tipo de trabajo se realiza por tres métodos diferentes: vía
húmeda, seca y mixta.
Vía Húmeda.- También llamado "Mezcla Asfalto-Caucho", de
acuerdo a las definiciones del ASTM D 8-88 (Definición estándar
de términos referente a los materiales para caminos y pavimentos),
podemos definir este proceso como "una mezcla del cemento del
asfalto, del caucho reciclado del neumático, y de ciertos añadidos,
en los cuales el componente de goma es por lo menos el 15% en
peso de la mezcla total y ha reaccionado de manera suficiente con el
cemento caliente del asfalto para causar la hinchazón de las
partículas de goma".
Hay distintas formulaciones dentro de las mezclas del Asfalto
Caucho, dependiendo de uso y de zonas climáticas. La fabricación
del Asfalto-Caucho consiste en la introducción del caucho
reciclado, con el líquido de pavimentando, grado asfalto ( en una
unidad especialmente acondicionada para la mezcla) y esta mezcla
es calentada aumentando su temperatura entre 375° a 400º F, con lo
cual se produce una carpeta gruesa y fluida. La carpeta se bombea
75
del mezclador hacia un equipo distribuidor donde hay un taladro y
se genera calor, en ese momento ocurre la "reacción". El Asfalto
Caucho reaccionado se bombea directamente al molino mezclador
en donde se mezcla con el agregado o árido.
Los inhibidores ultravioletas, los antioxidante y otros productos
químicos que se encuentra en la miga de caucho, se transfieren al
asfalto, dando al Asfalto-Caucho reaccionado una mayor resistencia
al envejecimiento y agrietamiento, lo cual contribuye a una vida
más larga del pavimento.
En el proceso caliente de la planta, el material se conoce como
"mezcla caliente del Asfalto-Caucho" (ARHM). El ARHM se
coloca como una capa superficial con el equipo convencional para
pavimentar.
La "membrana aplicada por aerosol", puede en el proceso de uso,
reciclar el equivalente a 700 neumáticos por milla del carril (una
sección de pavimento de 12'x 5,280'). Un espesor de una pulgada
del proceso caliente de la mezcla de Asfalto-Caucho (ARHM)
utiliza el equivalente a 1,250 neumáticos reciclados por milla del
carril.
En este proceso normalmente se modifica el asfalto añadiendo en
promedio de 5 a 25% en peso de miga de caucho, que son las que
optimizan el resultado final.
Vía Seca.- Por esta vía se emplea el polvo de caucho como un árido,
formando parte de una mezcla en la que representa entre un 0.5% y
un 3%. Este proceso proporciona una manera de mezclar la miga de
caucho con el asfalto y el agregado sin el uso del equipo especial,
necesitado en el proceso húmedo.
El grado de asfalto para pavimentar es igual que para las mezclas
convencionales. Sin embargo, las temperaturas de mezclas son más
76
altas (generalmente entre 320° y 370° F) y también se requieren
temperaturas más altas de compactación (300° a 320° F). No se
requiere ningún equipo especializado o modificaciones
significativas de la planta para la fabricación o uso del material. A
diferencia del proceso anterior, casi no ocurre reacción entre el
caucho y las partículas del asfalto. La carencia de esta, no permite
que los inhibidores ultravioletas y los antioxidante contenidos en la
miga de caucho actúen.
Los pavimentos modificados con miga de caucho producidos en el
proceso "seco", se han utilizado generalmente como recubrimientos
y en superficies que están en uso. Estos se han promocionados
como un producto que tiene buena característica antideslizante y de
descongelamiénto. Por estas razones se tiene interés por este
proceso en regiones frías. El estado de Alaska solicitó a FHWA
(agencia de la USA), para quitar PlusRide de la categoría de "en
estado experimental" en los años noventa, pero la petición fue
negada por la carencia de suficientes datos de apoyo.
Por último, el tercer método, el Proceso Mixto.- Combina la vía
húmeda y la seca. Es un sistema en vía de desarrollo que se basa en
emplear el betún o cemento modificado con caucho y una pequeña
cantidad de caucho triturado en forma de áridos.
Ventajas de los 3 Métodos.- Estas ventajas son varias. Por un lado,
representan un beneficio medioambiental en tanto que es capaz de
reciclar un residuo bastante problemático hoy en día.
Aproximadamente, en la construcción de un kilómetro de
pavimento asfáltico podrían emplearse 2,000 neumáticos usados. En
cuanto a la calidad del pavimento, resulta uno de mayor duración,
resistencia y seguridad, todo ello sin realizar grandes inversiones,
77
ya que únicamente hay que integrar la operación de triturado de
neumáticos en las líneas convencionales de producción. Ninguna de
las vías de asimilación de neumáticos precisa grandes
modificaciones en las actuales instalaciones.
En_ lo referente a la vía húmeda, la sustitución de los polímeros por
caucho, nos proporciona unas mezclas de mayor calidad y duración
y a un menor costo. Por otro lado estos asfaltos modificados con
caucho son más estables al transporte y almacenamiento y se
pueden fabricar en las actuales plantas de asfaltos modificados, todo
ello respondiendo a las nuevas exigencias de la circulación por
carretera, como son el aumento de tráfico, la construcción de
mezcla asfáltica de menor espesor, etc.
En el procedimiento de la vía seca, la principal ventaja radica en la
gran cantidad de neumáticos que pueden ser eliminados. Por otro
lado, los estudios determinan que las mezclas de árido por vía seca
aportan mejor adherencia de los neumáticos, disminuyen el ruido al
circular, aumenta la resistencia a las deformaciones plásticas,
fatigas, fisuras, deformaciones por altas y bajas temperaturas y
eliminan las posibles placas de hielo de forma más rápida.
3.5.2 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO Y MATERIAS PRIMAS EN LA
INDUSTRIA DEL CEMENTO.-
3.5.2.1 APROVECHAMIENTO ENERGETICO.- El proceso de
termólisis consiste en someter al material, a un calentamiento en
ausencia del oxígeno ( atmósfera inerte), provocando así una rotura
de los enlaces químicos (craqueo) dando lugar a la aparición de
cadenas cortas, medias y largas de hidrocarburos, que constituirán
las fases gaseosa y sólida. Para llevar a cabo este proceso es
78
necesario disponer de un termolizador, constituido básicamente por
un tambor calefactado eléctricamente, en el que se mantiene una
ligera depresión gracias a una bomba de aspiración.
Características Principales.-
-Ausencia de combustión o quema directa en el material base.
-Aprovechamiento integral del Neumático: Una de las ventajas es la
separación de metales a baja temperatura antes de entrar en la
caldera, conservando éstos sus propiedades originales con las
ventajas que ello conlleva.
-Mayor rendimiento energético global: puesto que la termólisis,
permite la transformación de los componentes principales del
neumático en carbón y gas (combustibles convencionales).
-Rápida amortización, debido al bajo coste de la instalación.
-La capacidad de cada planta es de 10,000 ó 20,000 Toneladas /
año, consiguiendo una producción eléctrica de 2,5 ó 5 MW
respectivamente.
-Versatilidad: puesto que puede ser reciclados otro tipo de
materiales industriales sin modificación alguna en la planta de
termólisis
Descripción de una Planta de Termólisis: La planta completa de
eliminación y aprovechamiento de los neumáticos usados mediante
termólisis consta fundamentalmente de cuatro fases o etapas:
• Preparación de neumáticos para su tratamiento.
• Termólisis
• Aprovechamiento de los materiales obtenidos.
• Producción energía eléctrica.
Aprovechamiento de los Productos de la Termólisis.- Mediante el
proceso de termólisis se produce una recuperación integral de todos
79
los compuestos originales del neumático, lo que supone un 100% de
aprovechamiento de todos sus componentes originales.
Los productos obtenidos de la aplicación de la termólisis a los
neumáticos usados son tres: hidrocarburos gaseosos, los carbones y
los metales. Las posibilidades de aprovechamiento más eficaz de
estos productos consisten en:
Hidrocarburos: Al ser combustible de alto poder calorífico, pueden
ser introducidos en una caldera de vapor para el aprovechamiento
energético mediante turbina.
Carbón: Debido a las cualidades que poseen se convierten en
combustibles de alto poder calorífico y se podrán introducir, al igual
que los anteriores, en la caldera de combustión.
Las cemzas obtenidas en la combustión de los carbones, son
depuradas mediante un sencillo tratamiento que permite su empleo
en la fabricación de hormigones y otros materiales de construcción
homologados.
Metales: Al no sufrir alteración química alguna durante el proceso
de termolización, pueden ser destinados a la venta directa tras su
extracción del proceso mediante un desferrador tipo Over Band.
Generación de Energía Eléctrica: Los neumáticos usados
constituyen la energía potencial que en la planta se transformará en
energía eléctrica. Después de la recolección y preparación del
residuo, siguiendo los procesos anteriormente descritos, éste se
conduce a la caldera donde, se realiza su combustión y mediante
intercambio calorífico entre el calor liberado en la combustión y el
agua de la caldera, se produce en ésta vapor a alta presión y
temperatura. El vapor generado en la caldera se conduce a la turbina
de vapor donde dicho vapor se expansiona accionando la turbina.
La rotación de la turbina provoca la del alternador a ella acoplado,
81
clinkerización puede incinerar anualmente entre 0.5 y 3 millones de
neumáticos.
La valorización energética de neumáticos usados no genera nuevos
residuos, ya que las cenizas residuales se incorporan directamente al
clinker. Ahora bien, por las chimeneas de los hornos y unidades de
refrigeración se emiten gases acompañados de partículas sólidas,
tanto si se queman neumáticos como si no.
La Tabla Nº 3.22 recoge los diferentes contaminantes (partículas
sólidas, metales, gases y compuestos orgánicos) emitíos a la
atmósfera durante la fabricación de cemento.
Partículas
sólidas
Metales
Monóxido de
La mayor parte de las partículas sólida (PS) quedan retenidas mediante el uso de ciclones, electrofiltros y filtros de mangas, aunque ine1.1tablemente una pequeña fracción es en1.1ada a la atmósfera.
Se encuentran fundamentalmente adheridos a las partículas sólidas. Pro1.1enen de las materias primas y del combustible. Metales analizados: Fe, Al, Zn, Mn, Cr, Cu, Pb y Hg.
carbono La presencia de este indica que ha faltado oxígeno durante la combustión.
Dióxido Aunque no es considerado un contaminante propiamente dicho, su presencia en grandes
de cantidades es nociva por la influencia que tiene sobre el calentamiento global de la Tierra. carbono
Dióxido de La cantidad producida depende de la proporción de azufre presente en las materias primas y azufre en el combustible.
xidos de Se generan a partir del nitrógeno contenido tanto en el aire como en el combustible, que se nitró eno oxida en el ambiente de alta temperatura que reina en el horno. Cloruro de Se forma como consecuencia de la presencia de cloro en las materias primas y en el hidró eno combustible.
Compuestos Se trata de moléculas orgánicas parcialmente oxidadas: hidrocarburos aromáticos orgánicos policíclicos, clorobenceno, naftaleno, policlorodibenzodioxinas y policlorodibenzofuranos,
Ha de tenerse en cuenta que una propiedad intrínseca del proceso de
fabricación de cemento es que,- la materia que se encuentra en el
horno tiene carácter alcalino. Por esta razón, se neutraliza una
fracción de los gases potencialmente ácidos (HCl, S02, Nox), con lo
82
que se reducen las emisiones de estos gases. Esta particularidad del
proceso es de vital importancia, ya que consigue disminuir de
sobremanera las lluvias ácidas.
Puesto que las cenizas provenientes de la combustión de neumáticos
pasan a formar parte del clínker, no puede utilizarse cualquier
proporción, ya que si no, la composición del cemento obtenido no
fuese correcta. Por esta razón, la cantidad de neumáticos no debe
superar el 20% del combustible total alimentado al horno.
Ha de tenerse en cuenta que las cementeras desean asegurarse, antes
de iniciar cualquier paso para instalar el sistema de valorización
energética de neumáticos, que su suministro es estable y continuo,
por lo cual se necesita un sistema de recuperación eficaz.
La valorización energética de neumáticos usados en las fábricas de
cemento presenta importantes ventajas, tanto económicas como
medioambientales, tal como puede observarse en la Tabla 3.23.
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::��1i������}(�:�fgh�0¿,,,���� -��-"·�nt-�±�iT rr1rfuJ��Yi��fil1�� =
Preservociál de Se cxntrib.rye a la cxrsen.aciál de recusas energéticos no rero�es caro sm el carbón y el gas natual.
recursos naturales Canbustille y Los reurráticos, aparte de ejerrer su fi.rciál cooiJustitje, cxntienen rreterias de irterés en la fabicaciál del
materia prima cerranto, tales caro el lierro ¡resente en la carcasa de los rrisrro,
Prima Existe Lna rwu:ciál de costes de fabicaciál del cerranto ya q..e, en algu,os países, los reurráticos usados ro
gutanamental sao sm gratLitos siro que se r.eraoo Lna prima gt.i:>emarental por hacerse cargo de la gestiál de los rrisrro,. Merrás, se poduce Ul irrportante aharo de ccrtx.Jstitje comencimal.
Costes de Los costes de adaptadál de Lna fáaica de cerranto ca, el fin de que pLeda qi.arar los ra.rráticos usados
ada¡:iociál crnjUll:arrente ca, el cootiustitje comencimal sm inferiaes a los que ocasimaría la coostn.roál de Lna ITTda:l
a::eJiables de irdreradón apa-te.
INO se proaucen l'-b se poducen residuos de residúkls, ya 1que las cenizas resutartes de la cootiustiál de los neumáticos es nue\Os residuos
irro¡uan al dírker. lcñl;nnc
Se el.itan catástrofes Los neumáticos usados se gesticnan de farra segura y ro se acum..dan en la natualeza, ca, lo que se Ell.ita que se
medioambientales querren de farra incxntrolooa.
83
EMISIÓN DE CONTAMINANTES A LA ATMÓSFERA: Se
presenta el estudio realizado en una cementera que produce
aproximadamente un millón de toneladas de cemento al año. Posee
cuatro hornos de clinkerización con sus correspondientes unidades
de refrigeración de clínker. Por consiguiente, se emiten efluentes
por ocho chimeneas.
En el momento del estudio se operó con carbón en un horno y con
una mezcla de carbón / neumáticos en la proporción 80/20 en los
otros tres. Esto correspondió a 1. 7 millones de neumáticos anuales.
En el caso de operar los cuatro hornos con la mezcla carbón /
neumáticos, se podrían valorizar anualmente 2.3 millones de
neumáticos usados.
Debido a la diferente naturaleza química del carbón y los
neumáticos, variará el caudal de concentración de los contaminantes
al sustituir parcialmente carbón por neumáticos usados.
La Tabla Nº 3.24 recoge los resultados experimentales
correspondientes a los efluentes emitidos por las chimeneas de los
hornos de clinkerización y de las unidades de refrigeración de
clínker para los dos modos de operación: sólo carbón o con
valorización energética de neumáticos usados.
Ha de tenerse en cuenta que las partículas sólidas y metales se
emiten por las ocho chimeneas, mientras que los gases y
compuestos orgánicos tan sólo se emiten por las chimeneas de los
hornos de clinkerización.
84
TABLA Nº 3. 24. CARACERÍSTICAS DE LOS EFLUENTES GASEOSOS
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Velocidad (m/s) 4.15 8.99 4.14 10.61
Temperatura (K) 565.00 366.00 546.00 357.00
Caudal (m3 /s) ( *) 16.95 18.30 ( *) 20.22 22.18
( 1 atm y 25º C) (*) 20.16 (**) 20.32
(***) (***)
CONTAMINANTES:
PS (mg/m3) 99.20 56.20 106.50 64.90
Metales (µg/m3)
Fe 873.00 850.70 1.862.4 993,7
Al 745.20 924.30 1.284,0 898,7
Zn 185.10 59.50 1,700.10 65.30
Pb 120.80 14.10 334.80 18.30
Cr 48.00 14.30 315.50 16.10
Hg 55.10 0.55 37.70 0.90
Mn 27.50 25.60 87.30 27.70
Cu 3.93 3.84 11. 20 3.07
Gases (µg/m3 ) Nox 1754.40 -- 1483.90 --
SO2 696.80 -- 905.20 --
co 155.40 -- 228.00 --
HCl 9.58 -- 15.80 --
c. orgánicos (µg/m3)
HAP 83.50 -- 68. 40 --
Naftaleno 76. 30 -- 68.30 --
Clorobenzeno l. 72 -- 0.88 --
Dioxinas/Furanos 0.001 -- 0.0004 --
La Tabla Nº 3.25, muestra la cantidad de contaminante emitido por
tonelada de clínker producido para los dos modos de operación: con
y sin valorización de neumáticos usados. Los cálculos se han
llevado a cabo considerando una operación continua durante ocho
meses por año ( el período no operativo corresponde a paros
forzosos y al mantenimiento de las instalaciones).
85
Tabla Nº 3.25: Masa de contaminantes emitida a la atmósfera
por tonelada de clinker
Contaminantes:
PS (g/t): 166.4 86.5 252.9 177.4 112. 4 289.8
Metales (mg/t):
Fe 1,464.6 1,309.20 2,773.8 2,741.3 1,717.4 4,458.7
Al 1,205.2 1,422.50 672.7 1,950.1 1,612.8 3,562.2
Zn 310.5 91.60 430.1 2,245.8 114.2 2,360.0 Pb 202.7 21.70 224.4 477.6 31.0 508.7 Cr 80.5 22.00 102.5 422.5 28.0 450.5 Hg 92.4 0.85 93.3 71.2 1.5 72.7 Mn 46.7 39.40 85.5 122.9 48.6 171.5 Cu 6.6 5.90 12.5 15.9 5.8 21.7
Gases (g/t):
Nox 2,943.4 -- 2,943.4 2,628.3 -- 2,626.3 SO2 1,169.0 -- 1,169.0 1,446.7 -- 1,446.7 co 260.4 -- 260.7 356.0 -- 356.0
HCl 16.4 -- 16.4 24.41 -- 24.4 c. Orgánicos (mg/t):
HAP 143.0 -- 143.0 123.6 -- 123.6
Naftaleno 130.7 -- 130. 7 120.4 -- 120.4
Clorobenzeno 2.9 -- 2.9 l. 9 -- l. 9
Dioxinas/furanos 0.002 -- 0.0017 0.00094 -- 0.0009
La normativa, en el país en donde está emplazada la cementera
(Canadá), sobre emisión de partículas sólidas es de 500 g/ton de
clínker en los hornos de clinkerización y de 350 g/ton en las
unidades de refrigeración de clínker. En consecuencia, la
valorización de neumáticos, aunque implica un aumento de la tasa
de partículas sólidas, no supone ninguna violación de la ley
medioambiental.
Globalmente hablando, la tasa de emisión de partículas sólidas pasa
de 253 a 290 g/ton de clínker, al valorizar neumáticos usados. Esto
supone un incremento del 15%. La emisión total anual de metales
86
(Fe, Al, Zn, Pb, Cr, Mn, Cu y Hg) pasa de 6,4 a 11,6 g/ton de
clínker (incremento del 82%).La emisión de óxidos de nitrógeno
pasa de 2.943 a 2.628 g/ton (decremento del 11 %), la del dióxido de
azufre de 1.169 a 1.44 7 g/ton (incremento del 24% ), la del
monóxido de carbono de 261 a 356 g/ton (incremento del 37%) y la
del cloruro de hidrógeno de 16 a 24 g/ton (incremento del 49%).
Los compuestos orgánicos se emiten en cantidades mucho menores.
La emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos pasa de 143 a
124 mg/ton de clínker (disminución del 14%), la de naftaleno de
131 a 120 mg/ton ( disminución del 8% ), la de clorobenceno de 2,9
a 1,9 mg/ton ( disminución del 34 % ) y la de dioxinas/furanos de 1. 7
a 0.94 µg/ton (decremento del 45%).
Así pues, tal como ilustra la Figura Nº 3.7, al incorporar neumáticos
como combustible aumenta la emisión de partículas sólidas,
metales, monóxido de carbono, dióxido de azufre y cloruro de
hidrógeno, disminuyendo la de, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos
aromáticos policíclicos, naftaleno, clorobenceno y dioxinas/furanos.
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Contaminantes
·----------------- ·--···-·- -----
Fig. Nº 3.7: Efecto de la incorporación de Neumáticos como
Combustible sobre la Tasa de Emisión
87
Vale la pena resaltar que las emisiones de hierro y cinc aumentan
considerablemente al incorporar neumáticos usados, debido a la
presencia de éstos en la masa de neumático ( el hierro se encuentra
en la carcasa de acero y el cinc proviene del óxido de cinc,
auxiliares del proceso de vulcanización).
DISPERSIÓN ATMOSFÉRICA DE LOS CONTAMINANTES: A
pesar de que se ha puesto en relieve que la utilización de
neumáticos usados como combustible provoca un incremento de
ciertos contaminantes, su dispersión en la atmósfera a través de
chimeneas consigue una importante dilución, de tal manera que en
ningún caso se sobrepasan los límites establecidos por las normas
medioambientales de concentraciones a nivel del suelo de dichos
contaminantes, como se verá mas adelante.
El cálculo de las concentraciones á nivel del suelo se ha llevado a
cabo mediante el programa de simulación ISC2-ST (Industrial
Source Complex, Version 2, Short Term), desarrollado por la EPA
(Environmental Protection Agency) de los Estados Unidos. Las
concentraciones calculadas son concentraciones medias en un
período de tiempo determinado. Por ejemplo, la concentración
diaria es la media de 24 concentraciones horarias y la concentración
anual es la media de 8760 (Ej. 365 x 24) concentraciones horarias.
El dato que más interesa conocer es la concentración máxima y su
emplazamiento, con el fin de saber si se cumple la normativa
vigente y de determinar si tal punto se encuentra dentro de los
dominios de la compañía cementera o bien, si ha alcanzado el
núcleo urbano circundante.
88
De acuerdo a lo mencionado podemos afirmar que se ha puesto de
manifiesto el interés de utilizar neumáticos usados como
combustible de sustitución en la fabricación de cemento por
diversas razones, entre ellas podemos mencionar: Ahorro de
combustibles convencionales, correcta gestión de residuos mediante
valorización energética e incentivo económico a través de primas
gubernamentales ( en algunos países como Canadá). Se ha
demostrado que, aunque la tasa de emisión a la atmósfera de ciertos
contaminantes aumenta (partículas sólidas, metales, dióxido de
azufre, monóxido de carbono y cloruro de hidrógeno), su dispersión
en la atmósfera a través de chimeneas conduce a concentraciones
máximas a nivel del suelo inferiores a los valores legalmente
permitidos. Por consiguiente, el impacto medioambiental de la
utilización de neumáticos usados no supone ningún problema.
Por lo cual la tecnología de utilización de neumáticos como
combustible en la industria cementera no sólo es aceptable, sino que
se trata de una tecnología de tratamiento de residuos totalmente
válida y adecuada.
3.5.3 OTRAS FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LAS MIGAS DE
CAUCHO VULCANIZADO.-
-EN LA FABRICACIÓN DE PANELES ABSORBENTES DE
RUIDO:
Contaminación del Ruido.- la contaminación del ruido es la
presencia de los sonidos intrusos e indeseados que pueden afectar
seriamente salud física y psicológica. Algunos ejemplos de los
efectos de la contaminación del ruido incluyen la pérdida auditiva el
oído, la ansiedad, el insomnio, el aumento de la agresión en ritmo
89
cardíaco, y la tensión. El ruido es medido por los decibelios (DBA)
que son una función logarítmica del cociente de la presión sana
ajustada sobre la presión de referencia ajustada. Los niveles del
ruido pueden extenderse de muy débil a doloroso y a peligroso.
Ejemplo, la respiración humana tiene un DBA de 1 O que se
considere muy débil, las actividades de la oficina tiene un DBA
medio de 50, que se considera moderado, y un motor de jet en los
75ft tiene un DBA de 140 que se considere doloroso o peligroso. Es
por todo esto que en algunos países se estableció los umbrales del
ruido, más allá de los cuales la disminución del ruido del tráfico
debe ser consideradas.
Cómo se genera el ruido del tráfico y las implicaciones del
Asfalto modificado con Miga de Caucho.- Cuando un vehículo
esta en movimiento, se produce una fricción entre el cuerpo del
vehículo y el aire que toca el vehículo, esto genera un gradiente en
el campo de presión del aire, el cual genera el ruido. Además el
contacto de los neumáticos con la superficie del pavimento que
ocurre a altas velocidades, también se genera por las operaciones
del motor y los dispositivos de escape, a todo esto se llaman ruido
del trafico, puesto que es originado por el movimiento del vehículo.
La mayoría del espectro acústico del ruido del trafico cae dentro de
la frecuencia de 250 a 4000 hertz, el ruido dentro de esta gama de
frecuencia es detectado fácilmente por el oído humano y puede
causar gran malestar.
Para controlar la propagación de este ruido del trafico, normalmente
se construyen barreras contra el ruido a lo largo de las carreteras, de
modo que el ruido es contenido y absorbido dentro de la barrera y
de esta manera no se propaga a una distancia significativa.
90
Pero la mayoría de barreras se construyen con block de concreto o
concreto pre-fabricado, los estudios demuestran que estas barreras
tienen reflectividad acústica muy alta ( +95%) y por el contrario una
absorción sana muy baja, para la banda de frecuencia del ruido de
carretera (250 a 4000 hertz) por lo cual, la eficacia de las barreras
de concreto, con respecto a la absorción del ruido del vehículo esta
lejos de ser satisfactorio.
Con el aumento drástico en el trafico de las carreteras, se han
intensificado en varios países los esfuerzos por desarrollar nuevas y
mejores barreras para la reducción del ruido tanto en las carreteras
como en los aeropuertos y otros usos, algunos esfuerzos que se han
realizado es este sentido son:
- en 1996 se construyó una sección de la pared contra ruido, cerca
del parque de la cuidad de Culver, los Angeles-California. la cual
fue desarrollada por Quite Internacional y hecha con Policarbonato
de Lexan. La cual a su vez fue producida por General Electric.
- en 1997 se instalo un abrigo a prueba del motor de un jet usando
plástico Policarbonato de Lexan.
Los paneles tradicionales para barreras del ruido tienen una
superficie plana, ahora los nuevos diseños se experimentan con las
texturas superficiales no-planas.
Tenemos que mencionar que para la construcción de barreras contra
el ruido, la reducción del nivel del ruido no es el único criterio.
Otros criterios que se toman en cuentan son:
1 . Rentabilidad
2. Madurez de la tecnología.
3. Durabilidad.
4. Bajo costo y conveniencia en la instalación.
5. Bajo costo y conveniencia en mantenimiento y reparación.
6. Estética
91
Las barreras de concreto convencionales, resuelven estos criterios
en forma favorable, sobre este aspecto mencionaremos que, el costo
medio para construir 1 pie de barrera de concreto ( el cual consta de
6 a 8 · pies de alto normalmente) es cerca de US$20 por pie. El
plástico de policarbonato o las barreras compuestas contra el ruido
es muy costosa y mucho menos competitivas en estos criterios en
comparación al concreto.
Pero también debemos mencionar que pantallas acústicas contra el
ruido, construidas a base de materiales reflectantes (Ej. las barreras
de concreto). Cumplen perfectamente su cometido en situaciones
donde las zonas habitadas están localizadas únicamente a un lado de
la vía de tráfico. En el momento que aparece la necesidad de
proteger a ambos lados de la carretera, la colocación de barreras
absorbentes se hace necesaria. En caso contrario, la instalación de
barreras reflectantes a ambos lados, provoca continuas reflexiones
del ruido de tráfico sobre ellas, aumentando el nivel sonoro en la vía
y disminuyendo así la eficacia de las mismas. Es importante por
tanto contar en estos casos con dispositivos que sean capaces de
absorber el ruido de tráfico. Idénticas situaciones se producen a lo
largo de las vías de ferrocarril. La ventaja de utilizar material de
neumático fuera de uso es:
1. Este tipo de producto, constituye una excelente alternativa frente
a los materiales actuales, lanas y fibras minerales, empleados en
pantallas absorbentes.
2. Es un material granular cuya composición interna puede
modificarse buscando las necesidades de absorción necesarias en
distintas situaciones. En primer lugar se pretende conseguir un
92
material acústico un espectro de absorción coincidente con el
espectro del ruido del tráfico.
3. Además de constituir un excelente material absorbente acústico,
proporciona la ventaja añadida de tratarse de un producto
elástico y constituir un elemento protector frente a posibles
colisiones. Por ello, presenta grandes ventajas frente a las
actuales pantallas de hormigón o metálicas.
4. La gran elasticidad del caucho poroso conformado podría
emplearse además como material de recubrimiento a los actuales
guardarrieles metálicos, causantes de innumerables lesiones
especialmente en los usuarios de motocicletas.
Se puede utilizar este material, dentro de la industria de la
edificación, como amortiguador de impactos: capas amortiguadoras
en forjados, mejorador de aislamiento en tabiques, etc.
En el proyecto europeo LIFE-RUENUV (1997-1998), se trabajó
sobre probetas de tamaño reducido, comprobándose la influencia de
los diferentes tamaños de grano en la absorción del conjunto. Todo
ello estuvo acompañado del desarrollo de modelos matemáticos de
previsión del comportamiento acústico, se construyó un prototipo
de pantalla a tamaño real y se efectuaron los correspondientes
ensayos de absorción acústica en cámara reverberante siguiendo las
normas internacionales ISO 354 (EN UNE 20354), concluyendo
con resultados muy satisfactorios.
Con posterioridad se han finalizado la fabricación de dos prototipos
de pantalla autoportante de 40x40 cm2 de tamaño. Fueron
conformadas aglomerando la miga de caucho con productos
apropiados y dotando al conjunto de diferentes geometrías
superficiales. También en este caso se han obtenidos buenos
resultados acústicos.
93
En la actualidad, se profundiza en el estudio de este tipo de caucho
como material elástico, tanto como elemento amortiguador ante
posibles colisiones en vías de tráfico como producto amortiguador
de ruido y vibraciones en la industria de la edificación.
TECNOLOGIAS UTILIZADAS EN SU FABRICACION.- Como
hemos descrito, vemos que la miga de caucho es un material
adecuado para ser usado en barreras contra el ruido, por lo cual
pasaremos a describir las tecnologías usadas en la fabricación de
barreras a partir de miga de caucho. Dos tecnologías de fabricación
se pueden utilizar para esta construcción:
Tecnología del Moldeado: en la cual la miga de caucho se coloca en
un molde mezclado con un agente de vinculación ( este ultimo da la
firmeza y unión necesaria a la barrera), una vez en la matriz se
aplica presión y se aumenta la temperatura del molde para agregar
calor a la mezcla. En poco tiempo la consolidación de la mezcla se
producirá y el material sólido moldeado será retirada. El método de
moldeado en la fabricación de barreras contra el ruido es una
tecnología madura. Sin embargo, no es conveniente para este uso,
debido a las siguientes razones:
-Las barreras contra ruido hechas por la tecnología de moldeado
están producidas generalmente con una superficie plana y para
lograr una mejor característica de absorción sana, una superficie
plana no es la mejor opción. Es por eso que los diseños recientes de
barreras contra el ruido tienden a tener una contextura superficial
contorneada y el moldeo no puede resolver fácilmente un requisito
tan ondulado del contorno.
-La fabricación de moldes desperdicia tiempo y es costosa, hacer un
molde no-plano requiere aun más tiempo y es más costoso, el
94
desarrollo de diseño de superficies contorneadas contra el ruido esta
en una etapa de evolución y muchos nuevos patrones del diseño
contorno faltan por probar.
-Las barreras moldeadas se hacen generalmente en un estado sólido,
con porosidad baja por que el proceso de moldeado requiere el
esfuerzo de alta presión. Las partes moldeadas típicas con una
buena calidad pueden tener no más de algunos cientos de vacíos de
aire y para el propósito de reducción del nivel de ruido, una
porosidad alta es preferible.
Tecnología el Aerosol: Esta tecnología se refiere a como usar un
dispositivo del aerosol o del arenado de modo que pueda presurizar
o dispersar la mezcla de las partículas de la miga con el agente de
vinculación sobre un sustrato. Un panel se puede formar después de
rociar bastante volumen de la mezcla en el sustrato y la
solidificación ocurre mientras que el agente que enlaza llegue a
secarse y una fuerza de vinculación se desarrolla entre el agente de
vinculación y las migas de caucho, por lo cual se puede ver este
proceso como una operación de capas. Las ventajas de esta
tecnología son:
-Fácil control en el tamaño y el grueso del panel
-Fácil puesta en práctica de los diseños de la superficie
textura/contorno del panel
- Facilidad de llevar el dispositivo del aerosol o del arenado a las
carreteras y poder rociar a las barreras contra ruido ya existentes
-Fácil dirección de grandes volúmenes de capa.
-Reparación y mantenimiento fácil de las barreras rociadas
Cuatro tipos de sistemas del Aerosol se prueban en la fabricación de
paneles basados en miga de caucho. El primero es el sistema del
arma de Binks, el cual es un dispositivo tradicional del aerosol, los
95
sistemas del aerosol de Binks se disefüm para la pintura de rnciado
o un liquido con las partículas muy finas, las pruebas realizadas con
este equipo demuestran que se puede utilizar solamente con miga de
caucho de malla Nº 40, el rociado de la mezcla con partículas de
migas más grandes, causara un problema de atascado, esto debido a
que el inyector del Binks es muy pequeífo. Por lo cual, las armas de
Binks se pueden usar mejor si se modifica el inyector.
Otro sistema es el tablero de Wal, es un tipo de tolva de arma de
aerosol, la característica de este dispositivo es que tiene una
extremidad grande del aerosol, así que las partículas gruesas de
caucho se pueden empujar fácilmente a través del inyector, de las
pruebas que se han realizado con este equipo se puede decir que, se
puede trabt\jar con la mezcla de migas de caucho de hasta 4 mm en
un ambiente de laboratorio. La mayoría de estos dispositivos del
aerosol tienen una capacidad pequeíla y sé esta tratando de
desarrollar un dispositivo que pueda manqjar un volumen grande de
la mezcla .
Otro dispositivo del aerosol probado es la tecnología llamada
"Convergent Spray Technology", esta tecnología fue desarrnllada
para la NASA, la característica de este dispositivo del aerosol es
que la miga ele caucho y el agente de vinculación se mezclan
cuando se rocían, es decir es una mezcla no premezclacla, los
dispositivos convencionales del aerosol requieren que el liquido o la
mezcla sea previamente mezclada, entonces fluyen dentro del
sistema del aerosol durante la rociadura, como tal el parfünetro de
viscosidad del liquido o de la mezcla se introduce y se mide para
cerciorarse de que la fluidez es adecuada. Una mezcla demasiada
densa o de alta viscosidad hará que el proceso de aerosol sea no-
96
realizable, pero para tecnología mencionada este no es un problema,
y la consecuencia es que el cociente de miga de caucho puede ser
aumentado, llegándose a utilizar un cociente 1 a 1 en peso entre la
miga de caucho y el agente de vinculación, obteniendo una buena
calidad.
DISEÑO DEL ENLACE DEL AGENTE Y DÉ LA MEZCLA.
Respecto al agente de vinculación debemos mencionar que este
debe ser de la familia del caucho con respecto a su composición
química, se seleccionan dos compuesto con esta características uno
es el acrílico y el otro el Alkid, se seleccionan por que el acrílico y
el Alkid pertenecen a la familia del caucho químicamente y son
comercialmente disponibles, el compuesto acrílico es soluble en
agua y el compuesto Alkid esta hecho a base de aceite. Al realizar
una mezcla de un compuesto acrílico con caucho se puede observar
que se desarrolla un fuerte enlace entre el compuesto y el caucho
acrílico de la miga, al realizar la mezcla con un compuesto alkid, se
puede decir en comparación a la fuerza de vinculación de la mezcla
anterior, que un enlace mas fuerte entre las partículas del compuesto
y el caucho de alkid se observa, por eso desde el punto de vista de
la vinculación, el compuesto alkid es preferible. Pero la desventaja
es que el dispositivo de aerosol se llena de residuo (partículas de
goma pegada) después del uso, con el compuesto basado en aceite
como el alkid y es problemático con respecto a la limpieza, que
requerirá el uso de una gran cantidad de diluyentes químicos,
además de tomar mas tiempo. Por lo cual resulta costosa en tiempo
y dinero para mantener limpio los dispositivos de aerosol que se
dispersan con compuesto de Alkid. Por otro lado solamente se
necesita agua, para lavar el dispositivo del aerosol después que se
utilice en la dispersión del compuesto soluble basado en acrílico y
97
por ultimo mencionaremos que el compuesto basado en acrílico son
menos costosos que los basados en Alkid.
Por lo expuesto, diremos que se debe seleccionar los agentes de
vinculación basados en acrílico, pero se debe rociar una pequeña
capa del polímetro Alkid como la capa más externa a la mezcla
miga de caucho y el agente basado en acrílico, el cual dará color al
panel y proporcionara una capa protectora que aumentara la
durabilidad del panel (la pintura basado en acrílico dura 1 O a 15
años, pero uno basado en Alkid puede durar 15 a 20 años o más).
También debemos decir que el aumento del cociente de miga en la
mezcla aumenta la capacidad acústica de la absorción sana, sin
embargo, demasiadas partículas de migas de caucho en la mezcla la
harán pegajosa o seca, y por consiguiente la fluidez de la mezcla
será reducida de modo que el proceso de rociado no llegue a ser no
operable. Por lo cual se necesita un cociente equilibrado, de acuerdo
a las pruebas que se han realizado en este sentido, se puede decir
que el porcentaje de miga de caucho puede variar de 50% a 80% en
peso para cada 100% del agente de vinculación en peso. También se
debe mencionar que la selección del cociente depende del tamaño
de la miga de caucho, esto debido a que el agente de vinculación
"cubre" las partículas de miga, cuando se utilizan partículas de miga
grandes, poca cantidad de agente es necesario para cubrir esas
partículas, así un cociente mas alto de miga puede ser usado
utilizando migas de tamaño más grande. El tamaño de miga
normalmente usado es de 0.25 a 4 mm.
ABSORCION ACUSTICA.- El parámetro más crítico para
caracterizar la capacidad de un material para absorber el sonido o el
98
ruido se llama Coeficiente Acústico de Absorción (AAC), una onda
lleva cierta cantidad de la energía llamada energía sana, cuando una
onda acústica golpeó un material, la porción de la energía sana será
reflejada, desde el punto de vista de la reducción del nivel de ruido,
la poca energía sana que es despedida detrás, un valor ACC=0
significa que la energía sana es reflejada totalmente y un valor
ACC=l, significa que toda la energía sana es absorbida por el
material, que es la mejor reducción del nivel del ruido, la ASTM
publico un estándar para conducir la prueba del Coeficiente
Acústico de la Absorción, el estándar es ASTM C423-90ª.
Se han realizado pruebas tomando este estándar, para lo cual se
fabricó el material de prueba, el diseño de la mezcla fue en una
proporción de 0.8 miga de caucho a 1 agente de vinculación, la
dimensión de la materia de prueba consiste en cuatro paneles y cada
panel es de 48x48 pulgadas y 1 pulgada de espesor, el material con
estas características se envió a los Laboratorios Acústicos de
Riverbank (LAR), en Ginebra-Illinois. La prueba se realizó en
septiembre de 1999, el resultado de la prueba del coeficiente
acústico de la absorción contra la frecuencia, comparándolo con el
coeficiente para el concreto, mostró una superioridad de la miga de
caucho en la absorción acústica.
3.5.4 USOS DEL REGENERADO DE LAS MIGAS DE NEUMÁTICOS
FUERA DE USO.- Si bien la miga de caucho regenerada puede
tener la mayoría de los usos que tiene el caucho virgen, la principal
utilización que este tiene es como reemplazante (solo en cierto
porcentaje) de una parte del caucho virgen utilizado en la
formulación de compuesto de caucho. Es por eso que a
99
continuación se describirá el porcentaje de caucho virgen que ha
sido reemplazado por las migas de caucho regenerados, en las
formulaciones de diferentes compuesto:
TABLANº 3.26: COMPUESTO
PARA COSTADOS DE
Caucho Ahumado de 2da
Re enerado 30.0 Negro de Humo, MPC 30.0 Aceite de Pino 2.0 Parafina 1.5 Noozone D 1.5 Acido Esteárico 2.0 Oxido de Cinc 3.0 MBTS 1.0 Azufre 2.5
TABLANº 3.27: Propiedades del Compuesto para Costado
de Automovil
30' 500 850 2,700 610 50
45' 550 930 2 800 --�--
600 60
60' 570 1000 2.,750_ 590 60
90' 550 950 2,650 580 60
7 Horas de Envejecimiento Rápido en Bomba Aire (80 lb/pulg2 de aire y chaqueta de vapor a 250lf"):
90º -- -T30- OU- 290 -
Compuesto para Fricción y Cubierta de Fajas Transportadoras.
Estos compuestos son usados cuando el precio del caucho natural es
atractivo en comparación con el caucho sintético. Ellos dan fajas de
calidad intermedia donde el costo es de importante consideración.
El caucho regenerado es usado para bajar el costo por volumen y
dar buenas propiedades de proceso.
100
TABLA Nº
3.28: COMPUESTOS PARA FRICCION Y
CUBIERTA DE FAJAS TRANSPORTADORAS
Mezcla de Caucho Natural y Regenerado
FRICCION CUBIERTA
Compuesto: E-36 B-37Caucho Ahumado de 2da. 65.0 80.0Regenerado 70.0 40.0Caucho Mineral 15.0 6.0 Aceite de Pino 2.5 3.0 Negro de Humo, MPC - 25.0Negro de Humo, SRF 2.5 25.0Arcilla, dura - 40.0Carbonato de Calcio 70.0 -
Antioxidante 1.0 1.0 Acido Estearico 2.0 2.0 Oxido de Cinc 4.5 3.5 Mercaptobenzotiazol 0.6 0.8 Azufre 3.0 3.0 ['"'ITT""1,tl2i"'��-f¡H'!e''"'""� 1 rrr.;=·�,�r���:w� 1� ,t�1�df �\S�¿j�¿�� { ! __ -· .�:t?�Í\i��j � l:1f��Jf� ��r:&;! ,-��
TABLANº 3.29: Propiedades del Compuesto descrito en la
Tabla Nº 3.28.
20' 850 380 62 1600 400
Compuesto para Tubo de Mangueras de Jardín.- La adición de
una pequeña cantidad de caucho nuevo al caucho regenerado, a
menudo mejora el proceso, particularmente en el tubo de
mangueras. La dispersión de las cargas es entonces mejorada. El
antioxidante es el Neozone D.
101
TABLA Nº 3.30: COMPUESTO PARA
TUBO DE MANGUERAS DE JARDIN
Caucho Ahumado de 2da 25.0
Re enerado 150.0
Caucho Mineral · 30.0
Aceite ligero de petroleo 10.0
Parafina 10.0
Ne o de Humo, SFR 25.0
Arcilla Dura 80.0
Anti oxidante 1.0
Acido Estearico 2.0
Oxido de Cinc 2.5
MBTS 1.0
Azufre 3.5
Cura a 40' /287º
F:
Resistencia a la tensión, lb/pulg 2 850 Alargamiento a la rotura, % 280 Dureza, Shore A 70
Artículos Moldeados de Automóvil.- El caucho regenerado es
beneficioso para artículos moldeados de automóvil, porque reduce
el tiempo de mezclado cuando sustituye al caucho natural. Al
mismo tiempo imparte mayor flujo de moldeado que cuando se usa
100% caucho nuevo.
102
TABLANº 3.31: PARAARTICULOS
MOLDEADOS DE AUTOMOVIL
Mezcla de Caucho Natural o Estireno-Butadieno,
Caucho Regenerado
Com uesto
Caucho Ahumado, 2da
Piloflex 1006 60.0
Re enerado 80.0
Negro de Humo, MPC
Negro de Humo, HAF 45.0
Negro de Humo, MT
Neozone D 1.0
Parafina
Diol - 40 - Esso 15.0
Acido Estearico 1.0
Oxido de Cinc 5.0
MBTS 1.0
Thionex
DPG 0.5
Azufre 2.2
Cura: 10'/307ºF:
Alargamiento a la rotura,% 320
Resistencia a la tensión,lb/pulg2 1950
Dureza, Shore A 70
3.6 PLAN DE GESTION AMBIENTAL DE LOS NEUMATICOS FUERA
DE USO: A continuación pasaremos a detallar el posible plan de gestión
Ambiental que se puede ejecutar en nuestra capital:
ACOPIO Y RECOLECCION.- La primera etapa en un Plan de Gestión
Ambiental es definir los puntos de acopio y recolección de los residuos que
103
deseamos tratar, en nuestro caso los puntos de recolección se deberán
diferenciar dependiendo de la fuente de generación de residuos:
En el caso de los residuos generados por vehículos de uso particular y de
aquellas empresas o instituciones que no tengan una gran generación de
estos residuos, se debe realizar la recolección de los neumáticos fuera de
Uso en los talleres de reparación de carros, en las llanterías (centro de
reparación de neumáticos), reencauchadoras.
En el caso de aquellas instituciones o personas que tienen una generación
frecuente de este residuo, tales como las compañías de taxis, las empresas o
asociaciones de transportes Publico (Ej. Aquellas que cuentan con micros,
combis o custer), empresas transportistas de carga, etc.: En este caso se
debe realizar un tipo de acuerdo comercial con ellas, para poder
garantizarles un recojo periódico (cuando se ha generado una cantidad
suficiente que permita el transporte de estos a un bajo costo) y constante,
también debemos destacar que a diferencia de los artesanos que los visitan
periódicamente, se le recogería todos residuos generados por ellos si hacer
ningún tipo de distinción.
Por ultimo debemos manifestar que también se debe considerar como un
lugar de acopio los centro en donde los artesanos realizan el trabajo con los
neumáticos, pues si bien es cierto que ellos generan menores cantidades
respecto a las empresas mencionadas en el párrafo anterior, podemos
afirmar que el residuo que ellos producen son pequeños trozos de
neumáticos ( el tamaño promedio de los residuos generados por ellos es de
20 cm2). Estos se puede considerar debido a que la mayoría de artesanos
trabajan juntos o en lugares muy cercanos unos de otros.
Si bien el primer paso en un plan de gestión ambiental de neumáticos fuera
de uso pasa por un establecimiento de la forma de acopio y recolección
debido a que esta es la misma independientemente de las opciones a elegir
104
en el tratamiento de este residuo. Para las siguientes etapas de este plan se
respetara el llamado Principio de Jerarquía, por lo se seguirá el siguiente
orden en la utilización de neumáticos:
PREVENCION: En esta etapa debemos tener en cuenta la colaboración de
todos los actores involucrados en la generación de este residuo:
-Por el lado de los Generadores de este Residuo: Se debe realizar campañas
para sensibilizar a los generadores de estos residuos, en los problemas
medio ambientales que traen consigo la generación de neumáticos fuera de
uso (tal como se especifico en ítem 3.2) y mostrándole la forma en que
ellos pueden colaborar en la menor generación de este residuo, por
ejemplo: Comprando neumáticos que aseguren un mayor kilometraje, lo
cual pasa por la no compra de aquellos neumáticos ( que abundan en
nuestra capital) importados que vienen con fallas de fabricación
("Neumáticos Blend") o aquellos neumáticos importados usados que por
tener menos tiempo de vida útil, provocan la generación de mayor cantidad
de residuos en un periodo dado. O aquellos neumáticos importados nuevos
que no aseguran un buen tiempo de vida útil, ni la posibilidad de poder
reencauchar los (generalmente son los provenientes del Sudeste Asiático).
Verificando periódicamente que los neumáticos de su auto, tenga la
presión adecuada según las especificaciones técnicas, lo cual permitirá que
el neumático tenga una vida útil más larga, así como la educación en la
adecuada conducción de un vehículo, lo cual evitara un desgaste acelerado
del neumático. Que contemplen la posibilidad del reencauchado de sus
neumáticos, lo cual puede alargar uno o dos veces su vida útil.
-Por el lado de los Productores: Se le debe pedir la posibilidad de
producción de neumáticos con mas kilometraje de duración, o la
investigación de la producción de neumáticos que sean menos agresivos
105
con el medio ambiente. Debemos mencionar que en este aspecto hay
avances tal como se menciono en el ítem 3.1.1.
Por el lado del estado: Si bien es cierto que en nuestro país esta prohibida
la importación de neumáticos usados (lo cual se debe solo a medidas
sanitarias), también se debería elaborar unas características técnicas
mínimas que deben reunir los neumáticos que se importan actualmente, a
fin de impedir que nuestro parque automotor se llene de neumáticos nuevos
de baja calidad, con fallas de fabricación o aquellos que no posibilitan el
reencauche, debido a que todo esto, hace aumentar la cantidad de
neumáticos fuera de uso que se generarían en el parque automotor de Lima.
Una posibilidad que el consumidor compre neumáticos de mayor
rendimiento y genere menos residuos puede ser la generación, por parte de
las Autoridades, de una tasa que se aplicaría a los poseedores de estos
residuos, que se utilizaría para la gestión final de estos residuos.
REUTILIZACIÓN: En este aspecto se debe tratar de reutilizar los
Residuos ya generados, lo cual, en el caso de los Neumáticos Fuera de uso,
pasa por la promoción del reencauche de los neumáticos, lo cual le daría
otra vida útil al neumático que sé esta desechando, normalmente se puede
reencauchar una vez el neumático de automóvil, dos veces los neumáticos
para camionetas y de 3 a 6 veces los neumáticos para camiones o buses.
Actualmente en el parque automotor de lima principalmente se
reencauchan los neumáticos grandes, y el problema de los neumáticos de
automóviles (aro Nº 13, 14) es que el valor del reencauche esta cercano al
valor de los neumáticos nuevos.
Otra forma de reutilización de estos residuos es dándole un regrabado a la
parte de la banda que todavía se puede, y de esta manera utilizarlo como
neumático de repuesto, también se puede reutilizar los neumáticos dándole
106
otro uso menos exigente para el que fue fabricado, por ejemplo el uso en la
agricultura etc.
RECICLAR: En esta etapa se reciclaran aquellos neumáticos fuera de uso
que no pudieron quedarse en las etapas anteriores:
Las diferentes alternativas de aprovechamiento de los neumáticos fuera de
uso (Especificados en los ítems 2.3.2, 3.4.5, 3.5.2) pueden ser utilizadas,
pero se tendría que realizar un estudio de costos, de cada una de las
tecnologías planteadas a fin de poder analizar cual es la más adecuada
desde el punto de vista económico, también debemos tener en cuenta el
impacto ambiental que cada uno de ellas genera, así como la posibilidad de
generar mas fuente de trabajo para nuestro país. Tomando en consideración
todos estos factores a continuación mencionaremos las posible técnicas a
usar en orden de prioridad ( a criterio del que elabora el presente informe),
pasando a detallar las razones de la elección:
1.- Como mencionamos anteriormente a criterio propio, recomiendo que el
primer método a utilizar debería ser la utilización del neumático fuera de
Uso como mat�ria prima para la producción de diferentes productos, como
los descritos en el ítem 3.4.2, lo cual actualmente esta siendo realizado por
artesanos en los diferentes lugares del País, este método de reciclaje se
diferencia de los demás, debido a que es una gran fuente· generadora de
trabajo, esto se debe a que el proceso productivo necesita en la mayoría de
los pasos una aplicación manual por lo cual se dice que es una técnica con
un uso intensivo de mano de obra, y el único tipo de contaminante que
genera este método de reciclaje son los propios residuos de neumáticos, y
de acuerdo a las visitas que he realizado a estos centros de producción
puede decir que en promedio se utiliza el 80-90 % en peso del neumático
107
trabajado y los residuos que periódicamente se vayan acumulando se
pueden utilizar en los siguientes proceso de reciclado que mencionaremos.
Si bien existe este tipo de reciclado, debemos precisar que falta una ayuda
a estos artesanos para la formalización de sus negocios, ayuda técnica para
mejorar la forma de trabajo existente, para uniformizar los productos que
se elaboran, la ampliación de estos y el aumento de la calidad de los
mismos, la posibilidad de tener un mercado constante, y la promoción de
estos, en lo referente al mercado los gobiernos pueden tener en cuenta los
productos derivados del neumático dentro de su plan anual de
adquisiciones, lo cual fomentaría el mercado de estos productos.
2. - El siguiente método a considerar es la Producción de Migas de cauchos
de diferente numero de malla, esta es una técnica ampliamente utilizada en
el mundo y de fácil instalación en el país (mencionado en el ítem 3.4.3),
Las maquinas desfribadoras se venden en el mercado internacional en
diferentes versiones, móviles o fijos, y con una capacidad de producción
que van de 5 a 1 O Tn caucho/hora (www.garb-oil.com) obteniéndose trozos
de neumáticos de una tamaño aproximado de 2 pulgada.
Con lo cual se obtendría una producción diaria aproximada (tomando dos
tumos de producción de 8 horas diarias) de:
5 Tn/hr x l 6hr/dia = 80 Tn/día
tomando en promedio 26 días de producción al mes:
80 Tn/dia x 26dias/mes = 2,080 Tn/mes x 12meses/año = 24,960 Tn/año.
De acuerdo a lo mencionado se podría obtener una producción anual de
24,960 Tn de trozos de neumáticos de un tamafio promedio de 2" lo cual
consumiría el 65% de los NFU generados (ítem 3.1.3) por el automotor
nacional y por lo tanto podría cubrir la necesidad del parque automotor de
Lima.
108
Estos trozos tendrían que pasar a la etapa de trituración y molienda
expuesto en el ítem 2.3.2, para obtener los tamaños deseados, de acuerdo al
mercado al que va dirigido. 38,270,834 Kg Neumático/año.
Para la instalación de una planta de estas características se tiene que
realizar una evaluación de costo para obtener el valor del producto a
comercializar, teniendo en cuenta que el valor de las migas de caucho en el
ámbito internacional fluctúa entre 0.07 y 12 US$/lb ( dependiendo del
tamaño de la miga) y el valor en el mercado local de un neumático de
camión o bus esta en el orden de S/. 7.00 la unidad.
Finalmente diremos que una ventaja de este método es que ambientalmente
es adecuado, debido a que no emite ningún compuesto peligroso al
ambiente.
Podemos mencionar que la tecnología relacionada con el "asfalto
modificado con miga de caucho" es una buena opción debido a que nuestro
país tiene un déficit de pistas asfaltadas y en las cuales se puede utilizar
este tipo de asfalto, que seria mas barato que reemplazar las pistas ya
construidas con asfalto convencional (problema al que se enfrentan los
países desarrollados que ya tienen gran parte de su red vial construidas).
Otra opción viable es la producción de miga de caucho para utilizarlo en la
producción de artículos de caucho.
V ALORIZACION ENERGÉTICA: En lo referente a la valorización
energética podemos decir que la principal opción es la utilización por parte
de las compañías cementeras como combustible en la producción de
clinker, esto debido a que en nuestro país cuenta con varias empresas
cementeras tal corno se muestra en la Tabla Nº 3.32.
De considerar esta opción es importante que la cantidad de residuo
producido, asegure un suministro constante a las cernenteras, esto debido a
109
que este tipo de compañía consume gran cantidad de energía tal como se
menciono en el ítem 3.5.2.
Tabla Nº 3.32: Empresas Productoras de Cemento en el Peru.
Cementos Lima S.A. Lima Cemento portland y portland puzolánico
Cementos Pacasmayo S.A.A Libertad Cemento portland y portland puzolánico
Cemento Andino S.A. Junín. Cemento portland y portland puzolánico
cementos sur S.A. Puno Cemento portland
Cementos Yura S.A. Arequipa Cemento portland y portland puzolánico
cementos Selva San Mart1n Cemento portland
Fuente. MITINCI/OGIER
De acuerdo a la Tabla Nº 3.32, vemos que en Lima metropolitana
actualmente se encuentra ubicada la empresa Cementos Lima S.A.,
empresa que es la mayor productora de cementos en el país, ocupando un
44% en la participación en el mercado nacional, esta empresa tiene 2 líneas
de calcinación, las cuales cuentan con un horno cada una, en las que
actualmente se utiliza petróleo residual Nº 6 y Carbón, y tienen una
capacidad de 4,000 y 7,500 Tn de clinkler diarios respectivamente, y
actualmente importa carbón bituminoso de Colombia.
Para cubrir la necesidad energética de ambos hornos se necesita
suministrar:
Total de producción de ambos hornos:
4,000 Tn clinkler/dia + 7,5000 Tn clinkler/dia = 11,500 Tn clinkler/dia
La energía necesaria será:
11,500 Tn clinkler/dia x 3,000 MJ/Tn clinkler = 34,500,000 MJ/dia
Sabemos que la máxima sustitución del combustible convencional por el de
la miga de caucho es 20%, por las razones expuestas en el ítem 3.5.2, la
cantidad utilizada por Cementos Lima dependerá de la cantidad de
neumáticos suministrado.
·-
11 O
De acuerdo al cuadro mostrado en el ítem 3.1.3, podemos ver que la
cantidad suministrada es de 104,851 Kg de neumático/día, y el poder
calorífico suministrado por los neumáticos es del orden de 35 MJ/kg, por lo
cual tendremos:
104,851 Kg de neumáticos / día x 35 MJ/kg = 3,669,785 MJ/día
Por lo cual la cantidad de energía que podría proporcionar toda la cantidad
de neumático suministrado representaría el 10.64 % de la cantidad
requerida por la empresa, tal como se muestra a continuación:
Cantidad a Proporcionar = 3,669,785 MJ/día = 10.64 %
Cantidad Requerida 34,500,000 MJ/día
111
IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Como conclusión de lo expresado en este informe podemos decir que a diferencia de
otros países, en donde a pesar de la cantidad de tecnologías utilizadas en la gestión de
este residuo, no se puede reducir considerablemente la cantidad generada de
neumáticos. En nuestro país, debido a la cantidad de neumáticos fuera de uso
generados, es posible que la utilización de cualquiera de las tecnologías mencionadas,
posibilite la total gestión de estos residuos, pero es algo que se debe empezar a
realizar, pues de no tomar ninguna acción al respecto podría, en un futuro, llegarse a
tener una cantidad de neumáticos fuera de uso que hará difícil la gestión adecuada de
este residuo para lo cual las autoridades deben dar el marco legal que impulse un
mercado dedicado a la explotación de este recurso, tal como lo vienen haciendo
diferentes países. También se debe asesorar técnicamente a los artesanos que obtiene
productos de estos residuos, debido a que estas actividades generan fuentes de
trabajo.
Se debe realizar campañas para que la población se sensibilice con respecto a la
quema de neumáticos en forma no controlada, por los diferentes contaminantes que
se emiten y como hemos detallado, por lo peligroso que son, tanto para la comunidad
como para el medio ambiente.
112
V BIBLIOGRAFÍA:
1.- Siew S; "The De-Link Process". Folleto Tecnico-1996. Sti-K Polymers SON
BHD. BeijingPrc 4-7 Julio 1996.
2.- "Diagnóstico ambiental sobre el manejo actual de llantas y neumáticos usadas
generadas por el parque automotor de Bogotá". Publicado por el Departamento Técnico
Administrativo del Medio Ambiente en http://200.74. l44.59/publnew/plaz/p1az5.htm.
3.- "Plan Nacional de Neumáticos Fuera de Uso 2001-2006" publicado por la
Secretaria del Medio Ambiente. Ayuntamiento de Granada - España. Octubre del
2001, en www.gi·anada.org/ordenanz.nsf/novedades/5166.
4.- "Reporte de Riesgo de Mercados". Revistas Caser. Perú Diciembre del 2000 Pág.
74-79.
5.- "Estadística Nacional de los Neumáticos Importados y Exportados por Subpartida
Nacional" elaborado por gerencia de Estadística de Aduanas y publicado por la misma
institución en www .aduanet.gob.pe/aduanas/infonnae/serppais l .htm.
6.- "Emisiones al Aire de la Combustión de Llantas usadas" publicado por la EPA
(Agencia de Protección del Medio Ambiente - ubicada en Estados Unidos) en
,vww .epa.gov/ttn/catc/dir 1 /tire esp.pdt�
7.- "Proceso de Reencauche"publicado en www.bandean.com/process/home.html.
8.- Equipos Trituradores de Neumáticos "Desfibradoras de Garbalier" elaborado por GARB
OIL & POWER CORPORATION. Publicado en www.garb-oil.com/garbalizer.
9.- Dr. Garga V; Dr. Medeiros L. "Reciclado de Neumáticos Fuera de Uso para Construir
Muros de Contención para Detener los Deslizamientos de tierra". Brasil Abril de 1999.
Publicado por Keane J. Shore en www.idrc.ca/books/reports/l 999/17-01 s.html.
10.- Sciortino J. "Construcción y mantenimiento de puertos y desembarcaderos para buques
pesqueros". Publicado por la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura
y la Alimentación) en www.fao.org/DOCREPí003/V5270S/V5270S06.htm.
11.- Nonato de Lima R. "Arrecifes Artificiales Marinos". Brasil, publicado en
www.biotecnologia.eom.br/bio/6 b.htm.
113
12.- 'Reportes en línea evaluaciones de Asfalto Modificado con Miga de Caucho' publicado
por la Asociación de Pavimento de Caucho en www.rubberpavements.org/library.
13.- Dr. Amirkhanian S. "Experiencia en la utilización de Migas de Caucho en Mezcla de
asfalto en Carolina del Sur" Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Clemson.
Publicado en enero del año 2,002 en www.ces.clemson.edu/arts/CRM.SC.Exper.pm.pdf.
14.- Cabrera E. "Tratamiento Pirolítico de Eliminación y Valorización de Residuos
Domiciliarios, Industriales y Hospitalarios por Termólisis al Vació". Buenos Aires 1996.
Publicado en www.cepis.ops-oms.org.
15.- Escobar, A; Muramatsu, K. "Recuperación de Desechos Plásticos" AMCRESPAC.
México D.F. 1991. Pág. 7-10.
16.- "Recuperación Integral de Neumáticos Usados" elaborado por la empresa RMD ubicada
en la provincia de León-España, publicado en http://www.rmdsa.com/castellano.htm.
17.- Arteche F. "La Gestión de los Residuos Especiales". Revista Ingeniería Química Nº 369.
Editora Alción. España Junio del 2000. Pág. 159-160. Publicado en www.alcion.es.
18.- Gilisagasti N. "Cemento", España 17 de mayo del 2001. Publicado en
\VWw.sc.ehu.es/iawfemat!archivos/materia/industrial/libro-7a.PDF.
19.- Bredin N; Carrasco F; Gningue Y; Heitz M. "Neumáticos usados como fuente energética
en la fabricación de cemento". Revista Ingeniería Química Nº 343. Editora Alción. España
Febrero de 1998.
20.- Pfretzschner J. "Proyecto sobre Pantallas Acústica hechos con Migas de Caucho
Vulcanizado". elaborado por el Instituto de Acústica - CSIC (www.ia.csic.es). Publicado en
\VWW. han nover2000. net/ expo2000 ha nno ver/ es/tecno I ogia/proyectos/pantal las acusti cas.
21.- Pfretzschner J; Simón F; Moreno A; Rodríguez R. "Pantallas Acústicas Absorbentes
Realizadas con Granza de Goma". Revista de Acústica 1996. TECNIACÚSTICA 96.
Barcelona 23-25 Octubre 1996. Pág. 259-262.
114
VI ANEXOS
115
ANEXO Nº 1
TRITURADORAS
a) TRITURADORAS.- El régimen versátil de la trituradora ha favorecido su uso en un gran
número de campos de trabajo, destacando su gran importancia dentro del reciclaje. Las
trituradoras se presentan de diversas formas y tamaños, pero pueden ser clasificadas en dos
categorías fundamentales: las trituradoras de alta velocidad con un bajo momento de torsión y
las de baja velocidad con un fuerte par de torsión. La selección del tipo de trituradora se
realiza teniendo en cuenta los siguientes factores:
- Tamaño del producto: Las trituradoras de la primera categoría permiten una gran capacidad
de producción, las de la segunda una mayor reducción de volumen.
- Número de ejes incorporados en la trituradora y su velocidad: Las trituradoras de la primera
categoría incorporan un eje único con cuchillas fijas u oscilantes, que giran a velocidades
comprendidas entre 1 .000 y 3.500 r.p.m .. Las trituradoras de la segunda categoría emplean
dos o más ejes con dientes fijos sobre tambor o cuchillas a una velocidad de 15 a 30 r.p.m.
- Aprovechamiento del área de corte: Las trituradoras de la primera categoría tienen una
menor área de corte con lo que los esfuerzos realizados por la máquina son más violentos y se
necesita una mayor potencia de giro.
-Potencia del motor: Las trituradoras de la primera categoría necesitan motores con potencias
superiores a 50 CV. Los que son caros y con costos operativos más elevados.
- Materiales implicados en la producción: La existencia de acero implica el riesgo de
incendios por chispa en un ambiente con mucho polvo para las trituradoras de la primera
categoría. El riesgo de atascos debido a dicho material también ha sido un factor de elección
importante, ya que este tipo de trituradora no permite incorporar desconectadores ni circuitos
de marcha atrás, pudiéndose llegar a la rotura del eje.
-Tipos de corte: En las trituradoras de la primera categoría el corte se produce entre la
cuchilla del monorrotor y las cuchillas fijas u oscilantes del estator, de una forma
prácticamente instantánea. En los procesos de las trituradoras de la segunda categoría el
proceso de corte se produce en dos fases independientes. En primer lugar, se produce un corte
por cizalla de impacto, al incidir la cuchilla sobre el material entrante. Posteriormente, se
produce un arrastre de dicho material entre los dos rotores y comienza un segundo corte por
116
desgaste entre las paredes de los mismos. La descomposición de los cortes en el tiempo
permite el análisis de la herramienta y su optimización.
-Incorporación de una rejilla inferior: Las rejillas montadas en la parte inferior de la máquina,
inmediatamente debajo de las cuchillas, permiten la regulación de los productos obtenidos al
recircular aquellos que tengan dimensiones superiores. Al mismo tiempo, se produce una
tercera sección de corte entre la cuchilla y la rejilla con un efecto de cizalla entre ambas. En
las trituradoras de la primera categoría no es posible la colocación de estas rejillas
- Nivel de contaminación acústica y aérea: La segunda categoría funciona con niveles de
ruido inferiores a los 80 DB., por debajo de los niveles industriales. Su alta torsión y baja
velocidad también eliminan enormes cantidades de polvo, reduciendo al mismo tiempo la
posibilidad de una combustión espontánea.
HOJA TECNICA DE LA DESFIBRADORA GARBALIZER
MODELO S52-l l-Inmóvil
Produce de 8 a 1 O toneladas de trozos de neumáticos de 2 pulgadas, teniendo como materia
prima los neumáticos del automóvil, todo dependiendo del índice de la alimentación y de la
condición de los neumáticos.
MECANISMO: Peso - aproximadamente 42.00 libras.
Dimensiones bajas - 6'x 18'.
Fundación - concreto reforzado, 1 O'x22'xl '.
Abertura del producto del alimentador - 3'x 4'.
Altura - 14 pies.
Motor 500 Caballos de fuerza. 1750 RPM. 460 voltios.3 fase. 60 hertzios.
Diámetro del eje - 1 O adentro.
Diámetro del rotor - 31 adentro.
Rotor - 11 bladeholders de acero sólidos - 2 láminas cada uno.
Velocidad del rotor- 37 RPM.
117
b).- RODILLOS MEZCLADORES.- Estas máquinas están constituidas esencialmente
por dos cilindros horizontales, huecos, de fundición templada. Los ejes de los cilindros se
pueden encontrar en el mismo plano horizontal.
De los muñones de los cilindros se prolongan dos "paliers" yuxtapuestos, generalmente lisos,
alojados en dos armazones muy robustos, de fundición de alta resistencia o de acero colado,
unidos por dos tirantes. Los cilindros giran en sentido inverso el uno al· otro. El rodillo que
está cerca del operador se llama" rodillo anterior o frontal", opera generalmente con una
velocidad superficial comprendida entre 60 a 130 pies por minuto.
Los mezcladores son de mando recíproco de los cilindros. El cilindro posterior recibe su
movimiento del árbol general por un tren de engranajes cuyo piñón ataca a una gran rueda
calada en el muñón del cilindro. Transmite sus movimientos al cilindro anterior por medio de
un juego de piñones montado en el muñón opuesto al engranaje de ataque. El rodillo
posterior es 1 O a 25% más veloz que el anterior, lo que provee una relación de fricción. Guías
laterales de fundición o de acero encajan en la parte superior de los cilindros; éstas son fijas o ..
móviles. Tienen por fin limitar las fugas laterales de materia pulverulenta o reducir, si es
necesario, la superficie de trabajo. El agua de refrigeración es conducida a una presión de 1 O
a 40 lb/pulg2 al interior de cada cilindro por una tubería con prensa estopa. Cae por la otra
extremidad en un embudo unido a la red general de evacuación de agua. Los cilindros pueden
ser igualmente alimentados con vapor a presión para ser calentados, principalmente al
principio de la puesta en marcha durante la estación fría.
Los bastidores de los mezcladores deben estar unidos a una línea especial de toma de tierra
para facilitar la descarga de electricidad estática.
El mando de los mezcladores está asegurado por motores asíncronos de alta velocidad
conectados por par elástico al eje de alta velocidad de la unidad reductora y ésta a su vez, con
el piñón de ataque.
Unos pocos molinos especiales han sido equipados con un impulsor individual para cada
rodillo, comúnmente, son adaptados varios piñones de ataque de varios a una unidad
individual en grupo de 2-4 a 5, dependiendo del uso de los molinos y del plano de la planta.
Estos mezcladores de rodillos son una de las máquinas de proceso del caucho más vieja,
fueron usados originalmente para mezclar caucho natural con materiales secos. Rodillos
mezcladores que han sido desplazados por el más eficiente mezclador de Bambury. Sin
118
embargo, los rodillos mezcladores son usados corrientemente hoy día en el largo proceso de
la industria del caucho y prácticamente utilizados en la preparación de compuestos de caucho
de buena calidad y materiales termoplásticos. En la Figura Nº 6.1 y 6.2 se muestra este tipo
de equipo:
......
. ."·· ·. ·-� �-· . �
2 .,
. ':-·· :�:.�:::����: : .
.. , ·_:;�
Fig. Nº 6.1: Plastificacion del Caucho crudo en un Molino de Rodillos.
Fig. Nº 6.2: Mezcla de los Insumos para la Obtener el Compuesto a Vulcanizar,
119
AJUSTE DE RODILLOS.- Los molinos son equipados con un tomillo de ajuste para cambiar
la posición del rodillo frontal o cambiar el espacio comprendido entre el rodillo frontal y el
posterior. Los espaciamientos son del rango de 0.25" a 0.75". Las vueltas del tomillo pueden
ser dadas por medio de una barra. En algunos casos donde la abertura de los rodillos es
cambiada frecuentemente el ajuste es motorizado.
USOS DE LOS RODILLOS.- La acción de molienda de los rodillos sobre el compuesto
produce calor, por lo que hace necesario disiparlo con agua fría para prevenir la pre
vulcanización. Para su uso con materiales termoplásticos, indudablemente se hace necesario
calentar los rodillos con vapor para mantener el material en estado plástico.
Sin embargo, otros diferentes usos son dados a los rodillos mezcladores:
1. Para "breakdown" de cauchos, para conferirle la plasticidad deseada que anteceda
al subsiguiente compuesto.
2. Mezcla de elastómeros plásticos u otros materiales con varios ingredientes para el
preparado del compuesto de trabajo.
3. Mezcla de varios compuestos previamente mezclados.
4. Calentamiento de compuestos que han sido previamente mezclados.
5. Alimentadores de materiales calentados para calandreado y extrusionado de
materiales.
e) RODILLOS, ROMPEDORES Y LA V ADORES.- Los rodillos rompedores son
similares a los rodillos mezcladores excepto que los rodillos son corrugados tanto que
ellos cortarán y desgarrarán el material antes de la comprensión. La relación de
fricción entre rodillos es alta (1 :3) tanto que dos piñones especiales están acoplados a
la "gran rueda calada" a causa de esto. Los rompedores son comúnmente usados en
las plantas de regenerar caucho para desmenuzar llantas anteriormente al tratamiento
químico. Ellos algunas veces son usados en el primer paso en la molienda de
compuestos.
Los lavadores son similares a los rompedores excepto que ellos están proveídos de
inundación de agua. Son usados para lavar los cauchos que están contaminados con
materiales extraños.
120
d) RODILLOS REFINADORES.- Los rodillos refinadores tienen la misma
apariencia general que los rodillos mezcladores. La relación de fricción entre rodillos,
sin embargo, es alrededor del mismo como para los "rompedores". Además las
refinadoras son diseñadas para operar varias clases de calibres o aberturas de rodillos
que proveen hojas de material de 0.003pulg a O.O 1 Opulg de calibre, mientras, que los
rodillos mezcladores operan con calibres de alrededor de 0.25" a 0.75" entre rodillos.
Algunas refinadoras son equipadas con mandril externo para enrollar las láminas
réfinadoras. Las refinadoras son usadas principalmente en las plantas de regenerar
caucho y para remover los materiales extraños del caucho.
121
ANEXO Nº 2 PRODUCTOS QUÍMICOS UTILIZADOS EN LA REGENERACIÓN POR
"VAPOR SATURADO A BAJA PRESION"
Comoosición: Fabricante:
Mezcla de hidrocarburos monocíclicos con cantidades menores de alcoholes y cetonas terpenicas. Hercules Powder Co., lnc. ··
Propiedades: Líquido claro incoloro, olor a limón.
Gr. Esp. a 15.6°C 0.852
destilación: 5-95%: 176-182°C
Punto inflamación 54°C
Punto de anilina:
Viscosidad a 25ºC
Peso:
Funciones:
Precio:
menor de 40ºC
1.0 cps.
7.15 lbs/galón.
Mezclado con migas de caucho, hincha y penetra en el interior de estas acelerando la despolimerización, debido a su poder hinchante ofrece mayor superficie a la trasmisión de calor.
0.42 dólar / galón USA.
Composición Resina de cumarona-indeno Fabricante Neville Chemical Co. Propiedades Sólido de color amarillo pálido casi blanco.
Funciones: Su principal uso: agente que proporciona adherencia y pegajosidad a las partículas de caucho que forman el regenerado, asimismo trabaja como plastificante y ablandador.
Precio: 0.165 dólar/ galón USA.
Gr. Esp.: 1.15 us1on:
Composición Fabricante:
Viscosidad a 25°C
Indice refracción
Funciones:
Precio:
Mezcla de hidrocarburos en los que predominan los parafinos en una proporción de 65-75%
Golden Bear Oil Co. Líquido claro, ligeramente coloreado
0.89-0.91 200-300 c s.NO 25 1.493
Conferir al regenerado excelentes propiedades de extrusión, calandrado y facilitar la incorporación de cargas al regenerado. Es un aceite que tiene la propiedad de no exudar, no mancha ni decolora, reduce la dureza y el modulo, e incrementa la elongación
0.2 dólar/ ga on SA.
122
Composición: Sal de zinc del pentaclorotiofenol.
Fabricante Ba er.
Propiedad
Gr. Esp.:
Punto fusión:
Solubilidad
Funciones
Precio:
Polvo blanco grisáceo, inodoro incluso en la elaboración a alta temperatura.
2.33
340°C
insoluble en los disoh.entes corriente, en los plastificantes y en el agua
Regenerar los wlcanizados de caucho natural, copolimerados de butadieno-estireno,
mezclas de ambos. Reduce el tiempo de regeneración y mejora la calidad del regenerado
2. 15 dólar/ galón USA.
así como
123
ANEXO Nº 3
PLANTA DE REGENERACCION DE CAUCHO QUE UTILIZA EL
METODO DE "VAPOR SATURADO A BAJA PRESION"
A continuación mencionaremos las características especificas que tiene una planta de
regeneración de migas de caucho vulcanizado que utiliza el método de "Vapor
Saturado a Baja Presión".
DA TOS DE OPERACIÓN Y LA PRODUCCIÓN PROMEDIO: Primero caracterizaremos
a la planta en mención, especificando una capacidad de producción y otros datos
operativos de una planta típica:
Producción promedio anual: 330.000 Lbs. (base húmeda).
Servicio: 1 tumo de 8hr./día, 48 hr. Semanales y 15 días de vacaciones.
Días laborables por año: 300
Producción promedio diario: 1100 Lbs.
Producción promedia por hora: 137.5 Lbs.
DATOS DE LABORATORIO Y PLANTA
a) DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL TIEMPO DE DESPOLIMERIZACIÓN .
Debido a la complejidad de las reacciones de despolimerización de los cauchos vulcanizados,
se hace necesario la determinación experimental del tiempo de tratamiento o
despolimerización a usar, por lo cual pasaremos describir los equipos y la prueba que se
realizan para esta determinación:
1 a) DATOS DEL EQUIPO EMPLEADO: -Autoclave de laboratorio de doble pared: (Cámara Interna de 8"D.l.x20"L. y Chaqueta
de 14"D.E.x23"L.E)
-Material del Autoclave, acero liso, según especificación A-285, grado C (Casco de
7 /16" de espesor y Cabezales de 3/8" de espesor)
-Regulador de Presión, Tylor
-Válvula con motor de diafragma, Tylor 15-S-2, A-866.
124
-Una válvula de globo de 3/8", Crans.
-Termómetro industrial, rango 20-400ºF, Tylor.
-Manómetro con válvula de seguridad, rango 0-160 psig. JAS-P.
-Una válvula de globo de 1 ", Crans.
-Filtro de vapor, Yarway.
-Trampa de Impulsos, Yarway Nº60.
-Aislamiento del Autoclave: Cemento aislante de¾" de espesor.
-Molino de laboratorio de: 6"xl3", Farrel, modelo G-491-AC.
-Una caja de fierro negro de 3/64" de 4x5xl0 pulgadas.
2a) CONDICIONES DEL VAPOR & MATERIALES:
-Vapor saturado de 100 psig. (338 ºF):Entalpía 1189.6 BTU/Lb
----------
Calor Latente de Vaporización __ 880 BTU/Lb
Volumen Específico ______ 3.9 Ft3/Lb
-Composición de la mezcla a utilizar "M-1 ":Polvo del Reencauche (preparado) -----1,926 Lb
Aceite Regenerante (petróleo Flushing Oil) _ 231 Lb
Aceite de Pino 29Lb ------------
Agua ---------------
_l.2Lb
2,205 Lb
87.34
10.48
1.31
0.87
100.00
3a) ESPECIFICACION DE LA PRUEBA.- En un primer tanteo se colocó en la
cámara interna del autoclave de laboratorio de doble pared una bandeja de fierro
negro de 4 x 5 x 1 O pulgadas que contenía 2,205 lb. de la mezcla a regenerar "M
I" y luego tratada con vapor saturado a una presión constante de 100 psig.
(338ºF) por 5 horas con resultados negativos a la "Prueba del molino".
La prueba del molino consiste: "En probar si los desperdicios de caucho tratado
con vapor directo por un tiempo determinado formando una banda de
consistencia y homogenidad deseada, al ser pasado a través de dos rodillos
125
paralelos muy próximos que giran desiguales y en direcciones opuestas. Se
continuó con las pruebas, dándole cada vez, media hora más de tratamiento a
cargas nuevas de "M-1" de 2.205 lb; los resultados de las pruebas realizadas se
pueden observar en la Tabla Nº 6.5.
TABLA Nº 6.5 Prueba Horas de Tratamiento con Vapor Prueba del Molino
Nº Directo de 100 Psig.
1 5.0 Banda Pobre
2 5.5 Banda Medianamente Pobre
3 6.0 Banda Medianamente Pobre
4 6.5 Banda Medianamente Regular
5 7.0 Banda Medianamente Regular
6 7.5 Banda Buena ( buena)
7 8.0 Banda Buena ( buena)
8 8.5 Banda Buena (medianamente alta).
Finalmente debemos decir que la prueba Nº 6 ( que fue tratado por 7 horas y media
consecutivas con vapor saturado de 100 psig) Pasó la prueba del molino, pues a criterio
del técnico que ejecuto la prueba, estaba "desvulcanizado".
a) ESPECIFICACIONES PROMEDIO DE LAS MATERIAS PRIMAS:
Polvo del Reencauchado: Humedad máxima 0.5%, cenizas máximo 8%,
Aceite Regenerante del Petróleo: Nombre comercial "Flush-Ing. Oil-Esso", 25
A.P.I. 110 viscosidad Saybolt a I00ºF, punto de inflamación mínimo 135ºC,
temperatura de ignición 143ºC.
Aceite de Pino: Densidad 1.05-1.07 a 15.5ºC, humedad (destilación con tolueno)
1 .5% máxima, primera gota 80ºC mínimo, 10% acumulado 200ºC, 30%
acumulado 250ºC, 80% acumulado 350ºC.
Agua : Del servicio público.
126
Vapor saturado de 100 Pisg. (Psig. 114.7 a 338ºF):
Entalpía ________ 1189.6 BTU/Lb
Calor Latente de Vaporización __ 880 BTU/Lb
Volumen Específico 3.9 Ft3./Lb. ------
b) ESPECIFICACIONES GENERALES DEL PRODUCTONombre : Caucho Regenerado
Tipo del Regenerado: Según clasificación de la Asociación de Regenerados del
caucho, "Pool" proceso neutro.
Aspecto y color: Láminas formadas por estratos muy delgados de caucho
regenerado, de color negro.
c) PROPIEDADES FÍSICAS PROMEDIO DEL PRODUCTO:Gravedad Específica, aproximada___ l. 15
Resistencia a la Tensión, Lb,/Pulg2_ 750
Alargamiento a la Rotura ______ 350
e) ANÁLISIS QUÍMICO PROMEDIO DEL PRODUCTO
Hidrocarburo de caucho (RHC),
por diferencia ___________ 48.50
Negro de Humo 24.00
Extracto Acetónico 19.50
Cenizas 7.00
Humedad 1.00 --------------
100.00
Las propiedades físicas del producto han sido determinadas según fórmula de la
Asociación de Regeneradores del caucho (Designación D297 del A.S.T.M.).
127
· kNExoNº4.
� ni� Designation: O 5644 - 96
AME�ICAN soc1eTY FOR Tl:STING ANO :<.IATEillAI.S 100 Qa,r Hartl<lr Or .• Wnt�.._ ?A 1�28
Aeptriled lrom 11M Mnual SOCI<. "'AS TM s __ Cc,pyrtglll ASTM
Standard Test Method for
Rubber Compounding iv.at�rials-Determination of Particle Size Distribution of Recycléd Vulcanizate Particulate Rubber1
Thi:< ,1;u1dMd is i.s.suc d undcr thc 11:ccd dcsigNtion O .564�; lhc number immcdia1�y íoltowing thc dcsigna1ion indic.tCcs 1hc year o( oriitin.,I Adoplion or. in lhc c.uc of rcvision. thc ycar oí IMt rcvision. A numbcr !a ¡:,::,.-.::ithcscs indicalcs thc yar o( tast rcapproval. A supc�cnpt cpsilon u) indicatcs an editorial changc sincc thc � rcvision or rca:;,prov.aL
l. Scopc1. 1 This ICSl nil!lhod covers· t!Í.c: dc:términation of the particle
sizc distribulion of recycled vulcanizate particulate rubber products.
1.2 The values stated in SI units are to be regardcd as the standard. TI1e valucs in parentheses are for infonnation only.
1.3 This S((Jlldurd does 1101 purport 'º address all of the sa_fé(v co11cerns. {( a11y. associuted wit!t ils use. It is the respo11sibili!y of the 11,er of this standard to establisft appropriate so.fe(\' aud healtlr practices a11d detenniue tire applicability of regulatory limitatio11s prior to 11se.
2. Reforcncc<l Documents2.1 ASTM Sta11dards:D 1566 Tcrminology Relating to RubberD 5603 Classification for Rubber Compounding
Materials-Recycled Vulcanizate Particulate Rubber. E l l Specification for Wire-Cloth Sieves for Testing Pur
poscs·' E l 05 Praclil.:e for Probability Sampling of Materials3
,.,. J. Terminology 3.1 Defi11itio11.r: 3. 1.1 pare11r compormd. 11-original compound used in the
product. 3. 1.2 recycled v11lca11izate partic11late rubber. n-recyclablc
vulcani7_.1cc rubbcr lhat has becn processcd to give particulates or other fonns of diCfcrcnt shapes, sizes, and size distributions.
3. 1.2.1 Discussion-The words "vulcanizate" and "vulcanized .. are intcrchangeable. Additional tenninology associated with this classification can be found in Tcrminology D 1566.
4. Signiticancc and Use4.1 The particuh1tc size distribution of vulcanizatc particu
late rubber is used for llle purpose o f assigning a product mesh size designation.
4.2 Thc product dcsignation for mesh size is based on the sizc designation screcn which allows a range for the upper limit
1 Thi.1 lcst rnc1hoc1 t� undcr 1hc jurisdiclion oí ASTM Corm1i1tec 0-11 on Rubber a.nd is lhc: dircct rcs¡,<111sibili1y oí Subcorm1i1tcc O 11.26 on Rc:cyc:lcd Rubbcr.
CutTcnl editlon approvcd Nov. 10, 1996. Publishcd January 1997. ··
1 Annttol BaoJ: o/ ASTM Slandarrú. Vol 09.01. J An1111a/ BooJ: o/ .�STM Slandonú, Vol 14.02.
retaiocd ofmaximum 5 % for up to &.ro,·µm (20 mesh) particles and maximum I O % for finer than 850 µm. No rubber particles shall be rctained on the top (zero) screen (see 6.3, 6.4, and Note1 ).
. .
S. Appar-atus5.1 Mecl1a11ical Si<:ve Shakd'-This is a mechanically
operatcd sicve shakcr that imparts a uni fonn rotary and tapping motion to a stack o f 200-mm (8-in.) sieves in accordance with 5.2. The sicve shaker should be a"djustcd to accommodatc a stack of s:�1cs, rcceiver pan, and covcr plale. Thc bottom stops should be adjusted to give a clear.mce of 1.5 mm (0.06 in.) bctween the bottom plate and the screcns so that the screens v.;11 be free to rotal.e. TI1e sieve shaker machine shall be powered with an electric motor operating 28.75 to 29.17 Hz (1725 to 1750 rpm). This will produce 2.33 lo 2.60 Hz and 280 to 320 rotary motions/min. TI1e cover plate shall he fitted with a cork stopper that shall extend fi-om 3.00 to 9.00 mm (0.118 to 0.354 in.) above thc metal reccss. Al no lime shall a rubber, wood. or othcr material other than cork be permitted.
5.2 Standard Sieves, stainless steel or brass, 200 mm (7.9 in.) in diameter confonniog to Specificatioa E l l. The sieve set should includc a lid and a bottom pan •.
5.3 Balance, with a sensitivity·of 0.1 g. 5.4 Bruslr. 5.4. l A Tylcr Modcl 1778-S0 son br�s�. wire brush for
clcaning sievcs I 00 mesh and coarser. S .4.2 A nylon bristle brush for cleaning si e ves finer than l 00
mesh. 5.5 Jar. cap.icity of 500 cm3 {l pint) ·with large opening. 5.6 Rubóer Oalls, s with a diametcr trom 25 mm (1 in.) to 50
mm (2 in.). Enough balls are nceded to have two balls p�r sievc.
5. 7 Talcunr Powders, usually sorne mixture of magnesiumsilic.tte, sii:ca, magnesium oxide, magnesium-aluminum silicate witb at least 90 % of the particles bcing less than 40 pm (approxirnately 400 mesh) in size.
4 The R.o-T.ap Sic:vo Sh.'\lccr mc:cts the spec:il\ed conditions and has bc:cn íound
sati.1fsdory !"cr lhi.1 pur¡,ose. Md is availablc: 11-om many scic:ntific labontory
supplicrs. , Av:úl.abk: :i-om vnrious sic:vc maru(3cturing supplicrs.
6. Proccdure... · 6.1 Sdcct test screens áppropriate to the particle size distribution ar the product bcing tcsted. A set of two to six sicves ami a receivcr pan are nomially used. The actual number or sieves is to be agreed u pon by vendar and customer.
6.2 Clean each scrcen with brush (see 5.4), making sure ali particlcs are removed from bolh sidcs of scrccn.
6.3 Stack test screcns in arder of incrcasing mesh sizc with smallest number 011 top (coarsest) and highest number on bottom (finest). Fnr products of 425 µm (40 mesh) or finer, add two ruhber halls pcr sicve. For products coarscr than 425 µm (40 mesh), the use <,r rubbcr balls is optional.
6.4 J\d<l boltnm ·rcceiver pan to stack. 6.5 Obtain approximately 150 to 200 g of vulcanizate
partjcúlate ruhber from the lot (re fer to Practice E 105). Í.6 Prepare a 1 00-g specimen as follows: 6.6 . I Weigh 100 g of specimen to the nearcst gram. 6 .6.2 Weigh tale according to product gradation
designation. For prociucts <lesignatcd coarscr than 300 µm (SO mesh). wcigh 5.0 g nt"talc. For·proclucts clesignatcd 30011111 (50 mesh) or finer. wci!_l,h 15.0 g ·01;talc.
6.6.3 /\cid t:tlc l<1 spccimen. 6.6.4 Mix t(l(lroughly by placing tale and sample in a
500-cm' ( 1-pint) jar anci shake thc jar for a mínimum of I min,until agglomerates a1·c broken ami ta1c is uniformly mixcd.
6. 7 Place the spccimcn on thc top sicvc and place a cover onthe stack.
6.8 Place the st;ick in thc shakcr. 6.9 Activa te tlH� shaker for I O min far products dcsignatcd
coarser thcn 300 11m (SO mesh). For products dcsignatcd 300 µm (50 mesh) or fincr, activatc thc shaker for 20 min.
6.1 O Aftcr the shaker completes the appropriate cyclc, remove the stack.
6.11 Starting with thc top sicvc, removc the screcncd fraction by gcntly tapping its contcnts to onc side and pouring the contcnts on thc balance and rccording its mass to the nearcst 0.1 g. Record any mass lcss than 0.1 g as trace.
6.12 ílmsh any mntcri;i( adhering to the bottom of the screcn onto thc ncxt finer scrccn.
6.13 Zero thc balance in prcparation for wcighing thc retained contents of the ncxt scrcen.
6.14 Repeat 6.11 to 6.12 until ali sicves in the stack and the bottom pan have been emptied, weighed, and recorded. TI1is gives percent ret.:incd on each screen.
7. Cakulation7.1 The sum of the masses of cach fraction from the sieves
128
and the bottom pan sha 11 not be lcss than the original mass of the specimen plus mass of tale less 2 g, or grcater than the original mass ofthc s;implc plus 100 % oftalc adrled. Rcpeat test i f either of thesc conditions occurs.
7.2 To adjust for thc addition of tale to thc spccimen, thc mass of thc contcnts of thc bottom piln is adjustecl by thc following cnlculation:
X = y - (z - 100) (!)
whcrc: x = mass of mbbcr in bottom pan, y tota 1 mass oí contents in bottom pan, ancl z = total mass of contcnts of ali six sicvcs plus bottom pan.
7.3 Thc top scrccn (zero screcn) selectcd shall be onc in which no rubbcr ¡,.irticlcs are reta inccl. This "zcro pcrccnl rctaincd screen" is designatcd in Classiñcation D 5603 Table 1 (sec Note 1 ).
7.4 The sccond scrccn in thc sicvc cleck is for pmcluct dcsignation and can contain a m:iximum 5 % rnnbcr particlcs for up to R50 �1111 (20 mesh) :inda maxirnum I O¾ for íincr than R50 µm (20 mesh) (scc Note I ).
Norn 1-An c:<:unp!c of 7.3 and 7.4 is if :in 850-pm (20 mesh) sievc conrains zcro rubbcr panicles :md a 600-¡im (30-mcsn) sicve contains 3 ¾ n,hbcr particlcs, lhcn rhc propcr proclucl dc.�ig.n.-ilion for this material is 600-¡un (30-mc.�h) pru-ticulatc n1bbcr product.
8. Rcport
8.1 Rcport thc following information:8.1.1 Date o f test,8.1.2 Propcr idcntification of samplcs,8.1.3 Tdcntification of cach sieve used,8.1.4 Thc residue rnass on cach sicvc,8.1.5 The mass on thc bottom pan .ind its adjustcd mass, and8.1.6 Thc procluct mesh sizc clctcm1ined íor thc samplc.
9. Prccision and Ilia.�
9.1 Round-robin tcsting will be conducted and precision andbias statcments will be ballotcd for inclusion whcn tcsting is complctcd.
10. Kcywords
10.1 particle size distribution; recyclcd vulcanizatcparticulat� rubber
TheAmerlcan Society for Tesllng snd Materlsls /skos no posi/lon respecllng /he valldily of any patent rlghts sssertod In connsclion with any ile m men/ioned in lhis standard. Use� of thls standsrd aro exprossly advised /ha/ determino/Ion of /he val/di/y of any sucll pa/e11/ rlghls. and lhs rlsk of infrlngsmont of such rlghts, ore entlrely lhoir own rssponslb/nty.
Thís standard is subjoct to revfslon st any //ms by ths responstbls lechnlcal a:,mmlltee snd mu st be revfewed eve,y five yi,ars an<I lf no/ revised. eilher reapproved or wllhdrswn. Your a:,mments ere lnvf/ed eilhs r for revfslon of lhis standsrd or /or additlonsl slandsrds and should ba t1ddressed lo AS TM Heedqusrt11rs. Your ccmmonls wln rece/vi, car11ful conslderslfon al e m11etlng of lhs responsíble leclinlcal ccmmlltee. which you mey eltond. lf you fes/ lhel your comme nt s heve no/ rece/ved a falr hearfng you shoutd maki, you r vlews known to /he ASTM Commlltee on Stenderds. 100 Berr Hstbor Orive, West Conshohocken. PA 19428.
2
129
�hlb Designation: D 5603 - 96AMERICAN SOCIETY F'OR TESTING ANO MATERIAlS
100 8#1' M'N"b(Y' Of .. Wul Cl)n'thohocJit-.n, PA 10"4?a Rop,nltd hOn\ 17\t .Annual 6ool< o1 ASTM Slandatds. CooyrlQhl ASTU
Standard Cla.ssification for Rubber Compounding Materials-Recycled Vulcanizate Particulate Rubber1
Thi< s1:1nd:1rrl is issuc<I unrlcr thc 1\:<crl clc.<ign.,tion D 560): thc numhcr iinrncrlia1cly ío\lowin;¡ thc dc.sign.,lion inrlicalcs 1h<: }'CM oí ori¡til'Lil ;\ttn1,1inn or. in lhc C':\.t.C oí rcvision.. thc ycAr o( la.-.t rcvision. A munhcr in f'):\tcnlhc,::cs indic;11cs thc yc:v o( l.:uc rc:1í)J)rov:\I. A supcrscripl cpsilon ro inclic:1tcs M crlilorfal chon¡¡c sincc lhc las\ rcvi,ion or rcapprov.il.
'\,___
l. ScopeJ. i This classificalion covcrs 1hc compounding 111,1\erial
commcrcia lly knnwn :is rccyclcd vulcani;,_,11e particula\c rubhcr. Recyclecl vulc:inizatc pa11icul.ilc ntbbcr is lite produc\ !ha\ rcsults when vulc:ini7.ate rubhcr has hcen proccsscd by some means 10 obtain a clcsirccl particlc si7.e distribulion.
1.2 This sta11dard does 1101 prirport ro addre.rs ali o.f f/,c .rafeo• cnnccrn.r. if """· as.wdatcd with it.r 11.re. lt is thc n:.rp;m.ril,ility a/ ,i,e 11s�r (�/' this standard fo establisfr appropriarc .<1!fct.r 011tl hcalt/, prartin:.r a/1/I dclcrmin c rhc a¡;pli<:a /,i/ity af rcg11latory· /i111ifafio11.1· prior In 11.rc.
2. Rt·ft·rencccl J)ocumcnl.s2.1 ASTM Stundord.r:1) 2 9 7 Test i\-lcthods li,r R uh her Prod11cls-Chcm ica 1
Analysis�O 14 IR Practicc l"or Rubbcr and Ruhber Latices-
Nc,mcnclal\lrc� D 1509 Test Mclhods for C1rbon l31ack-!-lcati11g Loss2
D 1566 Tcrmi11ol0gy Rclatíng to Rubber D 1900 Practice for Carbc,n íll.ick-Sampling Bulk Ship
ments2
D 4483 Praclice for Dctcrmíning Precision far Test Method S1,rndards in the Rubber ancl Carbon Black lnduslrics2
D 5644 Test Method íor Rubbcr Compoun<ling MaterialsDetemiination of Particle Si7.c Distribution of Recycled Vulcani7,ale Particulate Rubber2 :
E I l Spccific111io11 for Wire-Cloth Sicvcs for Testing 'Pur-...
poscs3 ·, E 105 Prnctice for· Prohahili\y Sampling of Mntcrialsl
E 122 rrnclíce for Choice oí S.imple Si7.e to Estimntc a Measure of Qunlily for II Lol or Process3
3. Tcrminology3.1 Di:fi11itio11s:3.1. I rcci·cled \•11/cu11iwti: partic11late r11bbe1: 11-recyclable
vulcanizate· rubbcr 1hat has heen processed to' givc particulatcs or other fonns or di {foren\ sbapes, sizcs, anc\ size distributions.
1 This cla&�ilicaric>n is undcr thc j11risclic1k,n of Commítrcc D·l l on Rubbcr >ncl is rhc rlirccl res¡,on.�ibilily oí $ubcomrnillcc D 11.26 on Rubbcr Rccycling.
Curren! edil ion appro,·crl Nov. 1 O. 1996. Puhlishcd Jamwy 1997.
',lnnunl llook of ASTM Stnndnnl,. Vol 09.01. ',lnmurl llnok of AS1'M S1r111dnrd,, Vol 14 .02.
3.1.1.1 Disc::ssion-The words "vulcani7,1lc" and "vulcanizcd" are intcrchangcable. Adclitional terminology associ.iled wilh this classilication can be fornid in Tcrminology 1) 1566.
3. l .2 p aren/ c:nmpound, 11-'-original compouncl \l�l"rl in theproducl.
4. Signilicancc :ind tJsc4.1 Recyc!cd vulcnni7,alc pM\iculnte ruhhcr is imp('lrl:int in
nihhcr compounding. 1\ allc1ws \he ruhbcr compom1der to ;idd a ccrt;iín pcrccntage oí mhbcr filler b.ick inlo ils paren! or simil.ir compounds or to use !he 11\.ilcrinl .is suhstitulc or stancl alon<: compound. lts use mny l('lwer compn1111d cc1sts or improve performance char;iclerislics. or bolh.
4.2 Many lypc:; or recyclcd vulcani7.ale particulate rubber are av;iilahlc. wilh the number c1f lypcs ofvulcani7.;itc pa11iculalc rubber limilecl only by the· number of p:irenl compounds.
4.3 Use oí rccycled rubbcr has a posilivc environmental impacl.
S. Classificalion of Rccyclccl Vulcani7.:tlc P:trticulatcIluhl;cr
5. I Sevcr;il grades of rccyclcd vulc:1ni7.alc particulnlc mbber exist. Their classificalion is based on two major charncter· islics: partic!e si7.e clistribulion and the polymcr lypc found in the p:irenl rubber from which lhe rccycled vulcani1,1tc particulatc rl.lbber was dcrivcd.
5.2 Particle Sizc fJistrilmtio11-·-maximum particlc si7.e. (f-or product mesh size dcsignations, see 5.5.)
5.2.1 Coarse rubber powdcrs are products wilh dcsignations of 425 pm (40 mesh) or largcr. Thcsc m.ilerfals typically riingc in narticle sizcs from 2000 µm (to mesh) to 425 pm (40 mesh) rcgarc!lcss of polymer typc or mcthod oí pmcessing.
5.2.2 f-ine rubbcr powders are products with dcsignalions smallcr (íincr) than 425 µm (40 mesh).· These materials typically rangc in p;ir!icle si7.es from lcss lhan �00 11m (50 mesh) lo lcss than 75 ¡tm (200 mesh) regardlcss of polymer typc or metho<l of proccssing.
5.3 Classification by Parenf Compmmds: 5.3.1 Based on polymer/compound type alonc, !he thrcc
,,.;ost common gr:icles (Grades 1, 2, an<I 3) used in n1hbcr compounding and thrc� other grades are shown as follows:
5.3.1.1 Grade /-Wholc tire recycled vulcani7.-1te particulale rubber is prepare(\ from passengcr car, tn1ck, and bus tires from which the fiher ami met;il have becn rcrnovccl. TI1c rubhcr is then processed lo thc desircd particlc si7.e.
130
�ffin D 5603
5.).1.2 Grad,· 2---Car, truck, atl<I bus trcad rccyclcd vulcani'l..atc particulatc n1bbcr is prcpnrcd from car, bus, and truck trcad only. ¡,rocC$scd to lhc clcsircd particlc sizc. This material is cornmonly rcl"crrcd to as "pccl" rubber.
5.:1.1.J (;rudc 3-Trca<l rccyclcd vulcani7.,1le particulale nibbcr pn:p;1n:cl by ulili7.ing tire rclrcacl buílings tmly. This material is g.cncratcd from car, tn1ck, and bus tire rclrcading whcrc thc proccssing (buffing) of thc tire ineludes the trcad and tire shouldcr arca oqly. This material is then processed to the dcsircd particlc sizes. The vuleani7.ate particulate rubber produced from this material is usually ehar.1clerized by sorne clongatecl rubhcr particles in the vulcanizate ¡,;:rticulate rubber with mesh si:t.c dcsignations e<'larscr than 600 µm (30 mesh). \Vhen lincr mesh sizes are produced, thc clongatcd nature of thc pilrticlcs is no longcr prcsenl.
5.3. l .4 Grade 4-WllOlc tire rccyclcd vulcani7.atc pilrliculatc rubber ¡,repare<! by utilizing tire rctrcad buffings only. This material is gc11crnted from car, truck. and bus tire retreading whcre thc ¡,rnccssing (buffing) oíthe tire includcs thc trec1d, tire shoulclcr are.,. ;111cl thc sidewalls. This material is then proccssccl 10 1hc dc::ired ¡,artide sizcs. TI1c vulcani7,1tc párticulale rubbcr ¡,roclncccl from this material is usually charnclerized by clc,ngatecl ruhbcr ¡,articlcs in thc vulcani-,;atc particulale nibbcr with mesh ::izc clcsig11atio11 coarser than 600 pm ()O mesh). Whc11 fin�r mcsh si7.cs are pro<luccd, lhc clongatcd nature of 1111: p;irticlcs is 110 longer prcsci1l.
5.3.15 (;rae/e 5----Recyclccl vukani7..ate particulate rubbcr prepare<! from off road tires, large equipment tires, inclu�trial tires. íorklili tires. fann implemcnl tires, and othcrs. TI1is <loes not incluclc car, bus, anci truck tires.
5.3.1.6 r.·radc 6-Rccyclcd vulcanizate particuh1te rubbers are prcparcd írom ruhber vulcani7.,1tes írom non-tire rubber ¡,roducts. This is not to imply that i'lll polymcr types can be uscd interchm1gcably. Actual classi"licalion i'lccording to polymcr ty¡,cs sha II he agreed 11po11 bctween vcndor ancl eustomer.
5.4 Classiji<:atio11 b1• l'articlc Sizc: 5.4.1 Thc ¡,articlc s·i-,;e designi'ltion ¡,ortion·of lhe classifica
tion is basccl on physieal charaeterislics (that is. particle distribuli�ins using dry materia I sievc tesling). Test Mcthocl D 5644 is uscd lo dctcnninc tifo particle size distribution. The. product sizc designatíon is the' mesh size bascd on lhc size clcsignalion sicve-scrccn which allows a rangc íor the uppcr limit rctaincd of zcro to somc maximum value depending on lhc i1omi11al mesh sir.e designation (see Table!). Each product will also dcsignale a sicve on which no producl is relained. TI1is sievc (zero screen) will have a larger nomina I opcning 1han the product si7.e designation scrcen. Additional sieves can
be spccilicd ;is agrcecl upon bctwcen the vendor and thc customer to obtain a particular si7.e distribution.
5.5 Ovcrafl Clas.rificatio11 Designations: 5.5.1 Thc ovcrall classificalion ofrecyclcd vulcani7,ate par
ticulalc rubbcr producls is bascd on two designations: Particlc Sizc Distribulion ancl Origin oí the Rubhcr (Grades 1 through 6).
5.5.2 Table l lists thc st.,ndard particle size designations for rccycled vulcanizatc particula!e rubber. Other product si7.e éesignations not listcd in Table 1 may be agrecd upon bct\vecn the vendor an<l customer following the ASTM guidclines in this classification.
6. Sampling6.1 Test portions for the testing as outlined in Section 7 will
be takcn on approximalcly each 1000 to 1250 kg or as agrcecl upon between vcndor a:1d customer.
6.2 Test portions for sieve testing on products that ar,· coarscr than 800 pm (20 mesh) are selccted in accordance with Pr.1cliccs F. 105 and E 122 .
7. Cnm¡,osilion and I'rnpcrlics7.1 Table 2 shows lhc lypical chemical ¡,ropcrties ofall th,
tire grnclc pnrticulatc mbhcr in Grnclcs 1, 2. ), and 4. Pro¡,ertic of particulatc ruhber othcr than !hose in Grades 1, 2, 3, and .· slrnll be as ngreccl upon betwecn supplicr and customcr.
7.2 The proclucl dcsignntions portien ofthis clnssiñcation i: based on physical cl1.1racteristics (lhM is, p;irticle distributions·i Rcícr to 5.4 ;incl T;iblc 1.
7.J Material to be $Ubstantially free of olher íorcign 1:rn,tamimrnls including. hut not limiled to, wood and wood chip papcr, metal, sand, dirt, and glass.
7.3.1 Visuai1y examine the material for foreign contam nants. Nonc of thesc should be present.
7.3.2 To check for íron contcnt, wcigh a 100-g specimen, rccyclcd V\tlcaniwte parlieulatc ruhbcr nnd pince on ;i íl
11onm.1gnetic surface. P;iss a small horscshoe magnct ovcr a1· through thc spccimen for 60 s. Remove ali metal fragmrn from thc magnet. Weigh the iron frngmé:nts in grnms ancl rccn· the mass as thc percentage o r free iron.
7.4 í-'iber content of material may be agrced upon 1 supplier and customcr.
7.4. l Thc general liber conlcnt of Grades 1. 4, 5, ancl should cont,1 in no more than lhal specified in Ta ble 2.
7.4.2 Grades 2 and J are prcparcd from tread mbbcr on ancl should contain 110 fiber.
7.4.3 Thc mcthod to check íor fibcr content is as follow· '
TABLE 1 Recyclcd Rubber Product Oosignation
Example ClasslClcallon ?arconl R.,lalned Sita Ootslgnallon Maxlmum PP.tC'?r··
Nominal Prodvcl Oeslgnallon O 5603 Oostgnallon" Zero Screen. 11m on Zero Screen Screen, 1,1m Relalnod on
Oeslgnallon Scrc�
10 Mesh Class 10-X 2360 (8 Mesh) o 2000 (10 Mesh) 5
20 Mesh Class 20-X 1180 {16 Mesh) o 850 (20 Mesh) 5
JO Mesh Class 30-X 850 (20 Mesh) o 600 (30 Mesh) 10 40 Mesh Class 40-X 600 (30 Mesh) o 425 (AO Mesh) 10
60 Mesh Cfass 60-X 300 (SO Mesh) o 250 (60 Mesh) 10
80 Mesh Class 80-X 250 (60 Mesh) o 180 (80 Mesh) 10
100 Mesh Class 100-X 180 (80 Mesh) o 1S0 (100 Mesh) 10
"Whon sp&eilying malerlals. reptace lha X w"h lhe propar paronl material grada designalion coda. For axample, Class 30-2 wovld lndicale a 600 11m (30 mesh) pre· rnada trom Gtade 2 malorial, car. lruck, and bus tread rubber. Cless 100-6 would lndlcalq a 150 11m (100 mesh) prodvd made lrom Grade 6 malerfal, non-lira rut
131
�i D 5603
TABLE 2 Properties for Recycfed Rubber (Grades 1-6)
Property Percenl Test Melhod
(a) G,ades 1-4 Acotone extracl:,blos 8-22 O 297. Sectlons 17. 18. 19 Ash. max 8 O 287. Sectlons 34. 35.
36.37 Cart>on black 26-38 O 297. Sectlons 38. 39 Loss on healing. max 1 O 1508 Natural rubber 10-35 O 297. Sectlons 52. 53 Rubber hydrocarbon content 42 O 297. Sectlon 11
(RHC). min (b) Grades 1....;
Metal content. max 0.1 sea 7.3.2 í-iber contenl. max (Grades 0.5 S88 7.4
,. 4. 5. 6) l'iber content. max_(Grades nil see 7.4
2. 3)
7.4.3.1 Pcrfonn a nom1al sicve analysis procedure in accordance w:th Test Mclhod D 5644.
7.4.3.2 As thc test screens are disassembled, there may be
free fabric in the fom1 of "fabric balls" which can be removed from each screen leve!.
7.4.3.3 Accumulate the "fabric halls" as the screens are disassemblcd.
7.4.3.4 Weigh the "fobric halls" in grams an<l record their mass as the pcrcentage of free fabric.
7.4.3.5 The "fabric balls" may have a tendency to entrnp very small particles of rubber. It is pennissible to attempt to dislodge these par.icles by shaking the "fabric balls" or dropping them on a clean surface. Weighing the "fabric halls" with the entTapped rubber will tend to distort the fabric content to the high side.
8. Kcywords
8.1 recycled vulcani7.ate particulate rubbcr
The American Soclety for Testlng and Materlels takes no posltlon respectlng the v:,ticfi/y of any p:,fent rlghls esserled In conneclion with any ilem mentloned In thls stendi,rd. Users of thls standard ere expressty advised :.�al de/ennlnetlon of the valldity of any such p:itent rights. and the risk of lnfrlngement of such rlghls, Rre tmllrely thelr .cwn respons!billty.
This standard is sub/ect to revlslon al any time by the responsible tochnical commitree and must be reviewed every five years and if no/ revised. either reap proved or w//hdrawn. Your commenls are invited el/her for revision of this standard or for additional slandards anq shoutd be addressed to ASTM Headquarlers. Your comments will rece/ve careful ccnsideratlon al e meeting of /he responsible technical commi//ee, whlch you may sltend. /f you feel lhat your comments have not rece/ved a falr hesring you should make your views known lo /he ASTM Commlltee on Stendards, 100 Barr Harbor Orive, West Conshohocken, PA 19428.
3
132
ANEXO N° 5
BASES FISICAS DE LA ABSORCION SONORA EN MATERIALES
POROSOS
El estudio teórico de un modelo de comportamiento del material conformado a partir
de miga de caucho es altamente complicado. Se trata de un sistema poroso, saturado
de aire, con los tamaños de migas variables dentro de rangos importantes, aún en el
caso de selección previa, y que por otra parte presenta una estructura no rígida en
donde los contactos entre las partículas componentes pueden tener una contribución a
la disipación acústica altamente impredecible.
Efectivamente, para el caso de materiales rígidos porosos, las fórmulas clásicas
parten de asumir microestructuras uniformes de poros alineados según la propagación
del sonido, que se extendieron posteriormente a estructuras dispares introduciendo
modificaciones que tienen en cuenta la naturaleza tortuosa de los poros y sus formas
arbitrarias. Mas recientemente se introducen modificaciones del modelo teórico para
tener en cuenta la distribución del tamaño de los poros o la variación de su sección
recta a lo largo de su longitud.
La variable más importante en el proceso de absorción es la resistencia especifica al
flujo del aire. Se ha encontrado una dependencia empírica entre la resistencia al flujo
y la densidad volumétrica combinada y el tamaño de los poros resultantes. Para
valores análogos de la densidad la resistencia es mayor al disminuir el tamaño del
poro. Por ejemplo en un símil con migas en forma rigurosa de esferas la resistencia al
flujo es inversamente proporcional al radio de las esferas. De ahí la. importancia del
tamaño de las migas y del interés en mantener este tamaño lo mas controlado posible
y con poca dispersión.
El modelo empírico mas sencillo, el de Delany y Bazley, se basa en este "único"
parámetro y resulta de una linealización del modelo de Rayghleight en el rango
l O� (//a)� 600, siendo f la frecuencia en hercios y a la resistencia al flujo del
aire, en unidades cgs. Fuera de este rango los valores reales se apartan
progresivamente de las predicciones de este modelo empírico.
133
· A lo largo de los últimos años se han desarrollado diversos modelos con un número
variable de parámetros entre los que se incluyen la forma constitutiva de los poros.
Attenborugh asegura que la influencia de la forma del poro en un material poroso con
determinadas resistencia al flujo, tortuosidad, y porosidad, puede considerarse
despreciable en el margen de frecuencias de interés ( espectro medio y bajo de
audiofrecuencia). Sin embargo, en el modelo a desarrollar para el material en estudio
se debe tener en cuenta la relación entre una función de densidad ( que debería tener
forma compleja) y que representará los efectos de la viscosidad y la función completa
de la comprensibilidad que englobará a su vez los efectos térmicos en los poros.
Dentro de esta aproximación el modelo utilizado contempla una capa de material de
determinadas características físicas, (porosidad n, tortuosidad Q, resistencia al flujo
de aire a , densidad compleja p( ,1,) y comprensibilidad compleja c( ,1, ), siendo ,1, un
parámetro sin dimensiones que es función de la frecuencia de la densidad del aire y
de Q y n . A partir de estos parámetros pueden calcularse la impedancia
características y la constante de propagación del material y por tanto el coeficiente de
absorción a del material en función de la frecue�cia como variable de interés mas
generalizado en las aplicaciones de ingeniería.
Aún manteniéndonos en la hipótesis de materiales porosos rígidos, el modelo puede
complicarse ad infinitum, si en la microestructura del material se considera que los
poros tienen ramificaciones laterales lo que llevaría a la consideración de una
tortuosidad dinámica que podría expresarse a través de una longitud característica y
de la variación del tamaño de los poros a lo largo de su longitud.
Puede suceder además que la parte sólida ("estructura") participe de manera
importante en la propagación acústica en forma de una onda independiente de la que
se propaga por vía aérea y con la que se acopla en mayor o menor grado. El resultado
es una modificación del comportamiento absorbente resultante, modificación tanto
mas importante cuanto mayor sea la presencia de esta onda en vía sólida.
134
· La consecución de un modelo adecuado, permitirá establecer un algoritmo de
predicción del comportamiento del material que estudiamos, así como las pautas
necesarias para su conveniente modificación, y los rangos de modificación variable,
en función de las propiedades acústicas deseadas.
ENSAYOS Y RESULTADOS La validez de un determinado modelo debe contrastarse a través de ensayos acústicos
de precisión que establezcan su grado de correlación.
En el caso que nos ocupa, se está interesado en la realización de dispositivos
absorbentes, con una espectro de absorción adecuado ante el principal agente
contaminante acústico medioambiental que es el ruido de tráfico.
Dos son las vías de acción para este tipo de ensayos. La primera se realiza en el tubo
de Kundt, que si bien tiene el inconveniente de arrojar valores del grado de absorción
de un dispositivo solo para incidencia normal ( a depende del ángulo de incidencia)
sin embargo presenta la gran ventaja de la preparación de pequeñas muestras fáciles
de construir y de manejar.
El segundo procedimiento consiste en ensayar el modelo a escala real en cámara
reverberante. Los resultados se aproximan mas a situaciones reales encontradas en la
practica tanto desde el punto de vista de las caracterí$ticas del campo sonoro como de
la configuración estricta del absorbente. Por otra parte este tipo de materiales de
reacción local existe una relación entre ambos coeficientes, claro está que con las
consiguientes tolerancias.
A estos fines conformamos unos prototipos de absorbentes a partir de migas de los
neumáticos desechados en vehículo, para diferentes tamaños de migas. Este nuevo
material conformado puede presentar una buena alternativa para la absorción del
ruido, como veremos en lo que sigue.
En la Figura 6.3 aparecen los coeficientes de absorción de una capa de 5 cm. de
espesor sobre fondo rígido, con tamaño de granza 117. medios en tubo de Kundt (rK)
y en cámara reverberante ( cR).
135
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0,2
125 250 500 1K
Frecuencta ( Hz·)
2K
Fig Nº 6.3: Absorción Sonora de una Capa de 5 cm.
La figura 6.4 corresponde a un espesor de 9 cm. En estas figuras se han superpuestos
los valores teóricos calculados mediante el modelo de Delany y Bazley (mD&B) y
mediante un modelo de Attenborough de cuatro parámetros (mA4P) en donde se
aprecia la deficiente aproximación del primero y la muy buena del segundo cuando se
comparan con los resultados experimentales particularmente los encontrados en tubo
de ondas estacionarias.
Los valores del índice global D 1a, de absorción y clasificación, según la norma
europea resultan de 5.35 para el espesor de 5 cm. y 8.49 para 9 cm. lo que las califica
de absorbente y altamente absorbente respectivamente en la norma alemana
correspondiente.
1 - - .. - ..... .
0.4
0.2
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136
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,2eí 250 600 fl(
F,ecuencia ( Hz )
Figura 6.2. Absorción Sonora de una Capa de 9 cm.
Hay que resaltar que aunque los materiales porosos son absorbentes predominantes
de frecuencias altas. Las curvas de absorción obtenidas para espesores del orden de
1 O cm. ya cubren bien el espectro del ruido de tráfico ponderado A.
La integración en pantallas anti ruido requiere finalmente cuantificar la influencia de
los elementos de panelación en la absorción del producto resultante.
4K
