Diseño de planta para el reciclaje de escombros (página 2)

Para corroborar la hipótesis se planteó como Objetivo General:

Diseñar el Esquema de Trituración para una planta de reciclaje capaz de procesar los componentes pétreos de los escombros disponibles en la ciudad de Santa Clara y de garantizar un producto final con precio y propiedades físico-mecánicas competitivas con los áridos tradicionales.

Como objetivos específicos:

1. Caracterizar los principales vertederos de escombros de la ciudad de Santa Clara.
2. Demostrar la aplicabilidad de los productos obtenidos mediante la trituración de los componentes pétreos de dichos escombros.
3. Diseñar el Esquema de Trituración para la planta, adecuado a las características de la materia prima y del producto a obtener.
4. Establecer la metodología y el procedimiento matemático para la selección de equipos y el balance de masa y energía de dicho esquema.
5. Desarrollar un análisis económico y financiero que permita obtener la o las producciones rentables de la futura planta, sobre la base de los costos, precios y tiempo de eliminación del residuo.

Novedades científicas del trabajo están dadas por:

• La determinación de las propiedades físicas y mecánicas tales como Densidad Unitaria y Coeficiente de Fricción con la goma y el acero de los áridos a reciclar en la ciudad de Santa Clara.
• El diseño del Esquema de Trituración de una planta móvil para el reciclaje de los componentes pétreos de los desechos de la construcción en función de las propiedades deseadas de los áridos a obtener.
• La determinación de las propiedades mecánicas de elementos construidos con áridos reciclados, así como la factibilidad de usar esos elementos de construcción.

Los resultados obtenidos en esta investigación, que constituyen aportes técnicos significativos son:

La metodología para el diseño de plantas de reciclaje de escombros, en función de las propiedades deseadas para los áridos, así como varias de las expresiones matemáticas utilizadas en dicha metodología.

El valor práctico de la presente investigación radica en las posibilidades de mejorar el impacto visual urbano, disminuir los focos de contaminación que constituyen los vertederos de la construcción y recuperar un material con alta potencialidad de uso, contribuyendo con ello a mantener la reserva de recursos naturales.

De hecho, los beneficios están dados por su introducción en la ciudad de Santa Clara y su posible extensión a todo el país.

CAPÍTULO I "Estado del Arte del Reciclaje de Desechos de la Construcción".

En el capítulo inicial se abordan los principales resultados de la revisión bibliográfica. El contenido se conformó sobre la base de tres aspectos: el material a procesar, la planta de trituración y los productos a obtener. Entre los principales resultados analizados están los siguientes:

1.1. Caracterización de los desechos de la construcción.

Según su fuente de origen, los Materiales de Desechos de la Construcción (MDC) pueden estar integrados por: escombros de albañilería y de concretos, maderas y sus derivados, metales, plásticos, tierras, etc. De todos ellos, son los componentes pétreos los que por su volumen y peso se consideran como difíciles de manipular y costosos de transportar, pero la propiedad de inertes, así como su valor comercial, los caracterizan como potencialmente recuperables.

1.2. Formas de evacuar los MDC.

Para deshacerse de estos desechos el hombre ha utilizado distintos métodos, pero de todos ellos es el reciclaje la única técnica capaz de minimizar las afectaciones medioambientales provocadas por sus componentes pétreos.

El auge vertiginoso de esta técnica se debe fundamentalmente a cuatro factores:

• La necesidad de resolver los problemas que ocasionan los MDC al medioambiente.
• El aumento en la demanda de la producción de áridos.
• La escasez de recursos naturales para la producción de áridos en algunos países.
• La posibilidad de propiciar un menor recorrido en la trasportación, garantizando con ello la disminución de los costos y de la contaminación atmosférica.

1.3. Reciclaje de materiales pétreos.

1.3.1. Características de la materia prima.

Por constituir la materia prima para las plantas de reciclaje, se hace imprescindible conocer las características de los componentes pétreos disponibles, principalmente su Resistencia a la Compresión y Dureza.

Los estudios sobre la dureza de los escombros son escasos y dirigidos a la caracterización de los concretos como materiales duros y los de albañilería como de dureza media [83]. En cuanto a la Resistencia a la Compresión, se les asignan magnitudes similares a las del producto original. Según la bibliografía [28], la Resistencia a la Compresión del concreto cubano oscila entre 10 y 60 MPa, mientras que en el ladrillo macizo (representa el mayor volumen de los escombros de albañilería) debe estar entre 6 y 14 MPa. La diferencia de dureza y Resistencia a la Compresión ha motivado que ambos desechos se procesen y estudien de forma independiente [2, 49, 129, 136].

1.3.2. Plantas de Reciclaje de materiales pétreos.

En la revisión bibliográfica se pudo comprobar la existencia de un gran número de centrales de reciclaje encargadas de procesar los materiales pétreos. Las concepciones de estas centrales son más simples o más complejas, según sea la disponibilidad y calidad de la materia prima utilizada, así como la variedad granulométrica y calidad del material a obtener. De acuerdo al grado de movilidad del sistema, las plantas de reciclaje son clasificadas como estacionarias o móviles. La definición, durante el diseño, de una unidad estacionaria o móvil depende, entre otros factores, del análisis financiero. Existen plantas estacionarias con varias operaciones [139] como: trituración primaria y secundaria, clasificación granulométrica, separación magnética y densimétrica, transportación del material, etc, pudiéndose encontrar otras con una sola etapa. La generalidad de las móviles cuentan con una etapa de trituración, garantizando con ello la simplicidad de la instalación. Un ejemplo lo constituye la Locotrack [97]. Este es un sistema autopropulsado por un motor Diesel y compuesto por una trituradora de Mandíbulas, una criba vibratoria, un separador magnético y transportadores de bandas.

Entre los principales equipos a utilizar en las plantas se encuentran las trituradoras de Mandíbulas, Conos y de Rotor; Cribas de Barras y Vibratorias; transportadores de Bandas; así como separadores Magnéticos y Densimétricos.

Entre las principales deficiencias referidas al tema se encuentran la no existencia de Esquemas de Trituración, ni de Diagramas de Flujo para el diseño de una planta de reciclaje para las condiciones de Cuba. Tampoco está definido el grado de movilidad requerido para dicha planta. No existe una metodología de cálculo que permita seleccionar los equipos acorde con las características particulares del proceso, la cantidad de materia prima disponible y las fracciones granulométricas del producto final.

1.3.5 Aplicaciones para los escombros reciclados

Es la aplicación como agregados en la preparación de hormigón, la de mayor interés para este trabajo. Por su influencia sobre la resistencia mecánica del hormigón y la adherencia con las pastas de cemento, son la Distribución Granulométrica, la Forma de las Partículas y el Porciento de Absorción de Agua, las propiedades de los áridos reciclados más estudiadas, estando las dos primeras muy vinculadas con los equipos empleados en la trituración.

La forma de la partícula tiene un profundo efecto sobre la facilidad de colocación de la mezcla. Una buena forma de la partícula contribuye a obtener una alta resistencia a la compresión, considerándose como buena forma la cúbica [28]. Sobre este tema Coutinho [32] concluyó que las partículas de áridos reciclados tienden a ser más redondeadas a medida que la resistencia del concreto original disminuye. Mientras que Bazuco [10] analizó el comportamiento de la forma con relación a la trituradora a emplear, concluyendo que las machacadoras de Mandíbulas, comparada con las de Conos, acentúan formas angulares. No se localizaron investigaciones referidas al comportamiento de la forma de las partículas cuando se emplean trituradoras de Rotor

No se encontraron estudios sobre la distribución granulométrica en los escombros con fracciones 10-5 y 5-1,15 mm (propuestas de aplicaciones en el presente trabajo), aunque sí experiencias sobre la relación de algunos elementos componentes y los tamaños característicos de partículas. Entre ellas se destacan las siguientes:

• Las fracciones de residuos pétreos con diámetros menores a 0,15 mm presentan mayores probabilidades de contener partículas no hidratadas de cemento, así como de componentes perjudiciales como calcio y silicio.
• La existencia de una mayor cantidad de partículas muy finas (menor a 0,074 mm), principalmente en los desechos clasificados como de albañilería.

No se encontraron referencias que aborden los temas de la forma del grano y del análisis granulométrico de los áridos reciclados cubanos. Tampoco se reportan valores para la Densidad Unitaria de estos escombros, ni de los Coeficientes de Fricción frente a la goma y al acero.

1.5. Conclusiones Parciales

1. Es el reciclaje la única técnica que se conoce en la actualidad capaz de minimizar las afectaciones al medioambiente provocadas por los componentes pétreos de los MDC. Las posibilidades de resolver, a la misma vez, los problemas generados por estos desechos y de minimizar el consumo de recursos no renovables, lo caracterizan como el método de evacuación de escombros con mayor perfil de crecimiento. Este método no sólo tiene ventajas medioambientales, sino también económicas y sociales al propiciar a la población nuevos puestos de trabajo y materiales alternativos para la construcción de bajo costo.
2. Los escombros de concreto y albañilería son los principales materiales utilizados como materia prima en las plantas de reciclajes de escombros. Son considerados estos, por su volumen y peso, como difíciles de manipular y relativamente costosos de transportar, pero la propiedad de inertes, así como su valor comercial, proporcional al de los materiales vírgenes, los caracterizan como potencialmente recuperables y reciclables. La diferencia de dureza y de Resistencia a la Compresión entre ambos ha constituido uno de los principales motivos en la decisión de reciclarlos de forma independiente, decisión que justifica, a su vez, la posibilidad de estudiar por separado sus características cualitativas.
3. Las diferencias reportadas entre las características cualitativas y cuantitativas de los escombros para los diferentes países y zonas, así como la importancia de dominar dichas características para la definición de la aplicación o no del proceso, del tipo, localización y productividad de la planta de reciclaje, implican la necesidad de caracterizar los residuos para la región donde se pretende instalar una planta de reciclaje. La falta de información sobre estos desechos en la ciudad de Santa Clara, impone la necesidad de desarrollar dicha caracterización.
4. De los tres elementos a tener en cuenta en el reciclaje (materia prima o escombro, planta de procesamiento y producto final), es el tema del diseño de la planta el que menos se ha divulgado. Sin embargo, una de las condiciones necesarias para que el producto terminado compita con los áridos tradicionales es que tengan la calidad y precio requerido, aspectos que pueden lograrse cuando el diseño de la planta y la tecnología seleccionada los garanticen. Entre las principales deficiencias se encuentran la no existencia de una metodología de cálculo que permita desarrollar la selección de los equipos acorde con las características particulares del proceso, la cantidad de materia prima disponible y la fracción granulométrica del producto a obtener. No existen aún propuestas de Esquema de Trituración, ni de Diagrama de Flujo para el diseño de una planta de reciclaje para la ciudad de Santa Clara, tampoco está definido el grado de movilidad que requiere dicha planta.
5. Las características de alta dureza y Resistencia a la Compresión del concreto a triturar, así como las necesidades de una granulometría no muy fina, son los principales argumentos utilizados en la selección de las trituradoras de Mandíbulas, Conos y/o de Rotores para el proceso de reciclaje. Uno de los inconvenientes detectados en la revisión bibliográfica es la no definición de cuál de las trituradoras posibles a usar, en la trituración secundaria, garantiza mejor distribución granulométrica y forma del grano, propiedades que ejercen influencias sobre otras como la Resistencia a la Compresión y trababilidad del hormigón endurecido y laborabilidad del hormigón fresco.
6. Según lo reportado por la bibliografía, existen varias aplicaciones para el escombro reciclado. Entre ellas se destacan las siguientes: como material de relleno en carreteras y vertederos controlados; en la producción de Clinker de cemento, en la remineralización de los suelos, como árido en la preparación de hormigón, etc. En todos los casos, pero fundamentalmente en el último, su aplicación va a depender de las propiedades físico-mecánicas del producto acabado. La distribución de los granos y forma de partícula son propiedades importantes para ello y van a estar relacionadas, en buena medida, con el proceso de producción. No se reportan valores de las propiedades ni de aplicaciones para el posible árido reciclado de la región central de Cuba.
7. Para desarrollar el proceso de cálculo y garantizar un diseño de planta adecuado, se hacen necesarios algunos datos de propiedades físicas y mecánicas de los áridos reciclados, como son los casos de la Densidad Unitaria y los Coeficientes de Fricción con la goma y el acero. La no existencia de estos datos para los áridos reciclados de la región central de Cuba implica la necesidad de su determinación experimental.

CAPÍTULO II. "Áridos reciclados. Análisis experimental"

2.1. Introducción.

El conocimiento de las magnitudes y comportamiento de las propiedades intrínsecas en los materiales por si solo, o unidos con las pastas de cemento, permiten al personal técnico la elección o no de un árido dado, para una determinada aplicación. El ingeniero mecánico, en su trabajo de selección tecnológica para el proceso de obtención de áridos, necesita aplicar los valores de distintas propiedades físico-mecánicas de dicho material. Por lo tanto, es el conocimiento de sus propiedades un factor importante en las soluciones técnicas a desarrollar

Como se podrá comprobar posteriormente, algunos datos de características físicas del material triturado, como son los casos de la Densidad Unitaria y el Coeficiente de Fricción con la goma (material a utilizar en la banda transportadora) y el acero (canales de desvío), son de imprescindible conocimiento para desarrollar las tareas de cálculo y diseño del Diagrama de Flujo y del Esquema de Trituración de una planta de reciclaje de escombros. El comportamiento granulométrico constituye un dato necesario en la determinación de la aceptación o no del producto final y por lo tanto de su aplicabilidad.

Como se destacó en las conclusiones parciales del capítulo anterior, la información sobre las propiedades del árido reciclado de la región central del país, así como de sus posibles aplicaciones, es nula. Tampoco aparece una definición sobre cuál de las trituradoras recomendadas para la trituración secundaria (Conos o Rotor) puede garantizar una mejor distribución granulométrica y/o forma del grano, aspectos de gran importancia cuando se pretenden obtener materiales competitivos con los áridos tradicionalmente utilizados en preparación del hormigón.

Tomando en consideración la solicitud de la Empresa de Materiales de la Construcción, referida al tamaño de partículas a obtener (ver epígrafe 3.1.3), los argumentos tratados en los dos párrafos anteriores, y teniendo en cuenta, además, que algunas de las propiedades físicas en los áridos experimentan cambios en sus magnitudes antes y después de triturados [5,12,119], se ha decidido desarrollar los siguientes experimentos:

1. Análisis granulométrico y forma del grano en los residuos de concreto y de albañilería, con fracciones granulométricas de 10-5 y 5-1,15 mm para cada material y procesados mediante trituradoras de Conos y de Rotor.
2. Determinación de la Densidad Unitaria para cada uno de los materiales y fracciones granulométricas planteadas en el punto uno.
3. Determinación del Coeficiente de Fricción Estático de ambos materiales con la goma y el acero.
4. Determinación de la Masa, Resistencia a la Compresión y Porcientos de Absorción de Agua en bloques de concreto elaborado con granito reciclado.

La decisión de estudiar de forma independiente los materiales nombrados en la primera propuesta está fundamentada, por una parte, en los resultados de la revisión bibliográfica, donde se argumenta la necesidad de realizar la trituración de ambos por separados y, por otro lado, en que los mayores volúmenes de MDC localizados en los principales vertederos de la ciudad de Santa Clara son precisamente los escombros de concreto y albañilería.

2.2. Análisis de la granulometría y forma del grano en el árido reciclado.

Una de las características físicas más importante a considerar en el árido empleado en la fabricación de hormigones y morteros, es su granulometría. La distribución adecuada en el tamaño de las partículas trae como consecuencia una mejor laborabilidad, compactación y adhesión del hormigón fresco, así como una mayor resistencia y durabilidad en el hormigón endurecido. La Norma Cubana 251:2005 [92] establece, de acuerdo a la distribución del tamaño de los granos, tres categorías o Clases de Calidad para los áridos a utilizar en la preparación del hormigón.

Con la finalidad de comprobar el comportamiento de la granulometría del árido reciclado propuesto, cuál es su calidad y en cuál de las trituradoras posibles a emplear en la etapa secundaria (de Conos o de Rotor) se obtiene una mejor distribución de granos, así como una mejor forma, se plantearon las siguientes experiencias:

• Trituración del desecho de concreto a una fracción granulométrica de 10-5 mm, utilizando indistintamente trituradoras de Rotor y de Conos.
• Trituración del mismo material, con iguales equipos pero a una fracción granulométrica menor a 5 mm.
• Trituración del desecho de albañilería a una fracción granulométrica de 10-5 mm, utilizando trituradoras de Rotor y de Conos.
• Trituración del desecho de albañilería a una fracción granulométrica 5-0,15 mm, utilizando las trituradoras antes nombradas.

2.2.1. Escombro de concreto. Fracción granulométrica de 10- 5 mm.

2.2.1.1. Trituradora de Conos.

Distribución granulométrica.

Preparación de las muestras y desarrollo del experimento

Para desarrollar la experiencia se demolieron piezas de prefabricado de concreto, acción que se realizó hasta alcanzar un tamaño máximo de 70 mm. El producto se hizo pasar por la trituradora de Conos del Laboratorio Provincial ECI #5, provincia de S. Spiritus, ajustada para un tamaño máximo de 10 mm. Del producto triturado se tomaron 30 muestras de 2500g cada una. El cuarteo y selección de las muestras se desarrollaron de acuerdo a las Normas Cubanas 054-29:84 [96] y 178:2002 [86], realizándose los procesos de tamizado para cada una de ellas. Este procedimiento fue realizado según la NC 178:2002. En la tabla 2.1 se presentan los resultados promedios de las 30 mediciones desarrolladas.

Tabla 2.1. Análisis granulométrico. Trituradora de Conos.

Validación y análisis preliminar de los resultados

Con la finalidad de validar los experimentos, se procesaron los resultados mediante el software STATGRAPHICS Plus 4.1. En la tabla 2.2 se muestra un resumen con los principales valores arrojados por el sistema. A la tabla se han agregado los valores Críticos y de Cálculo de la F de Fisher, así como del Coeficiente de Variación Teórico. El primero se determinó mediante la función "Inverso de la distribución de probabilidad F", implícita en el Microsoft Excel 2000, con 30 muestras y 95% de probabilidad; el segundo y el tercero mediante las expresiones 2.1 y 2.2 [126] respectivamente.

(2.1) (2.2)

Smax, Smin – Máximo y mínimo valor de las dispersiones obtenidas en cada uno de los tamices de un mismo proceso.

n- Número de muestras

e- Porciento de error.

Para el cálculo del Coeficiente de Variación se consideraron 30 muestras y un 4% de error.

Tabla 2.2 Principales resultados del análisis estadístico de la experiencia 1.

Como se puede apreciar en esta tabla 2.2, la magnitud del estadígrafo de la distribución F de Fisher de la muestra (Fcal= 1,491) es menor al valor crítico (Fcrít(95, n,n)= 1,8409) por lo tanto, no existen razones estadísticas suficientes para asegurar que las diferencias en la dispersión de las muestras sean significativa. Por otro lado se tiene que el Coeficiente de Variación para cada caso es inferior al Teórico (Vt= 11,17), lo que demuestra una buena reproducibilidad de los resultados en los experimentos.

Iguales herramientas y criterios seguirán siendo utilizados para comprobar la validez de los restantes experimentos.

Una comparación entre los distintos valores alcanzados por yi en cada uno de los tamices y los establecidos por la NC 205:2005 [92], arroja que la distribución granulométrica del árido obtenido se corresponde con la catalogada como "Conforme".

Porciento de finura.

Está demostrado que las partículas de material con tamaño inferior a los 0,074 mm pueden perjudicar las propiedades del hormigón (para hormigones de alta resistencia a la compresión), es por eso que la NC 251:2005 [92] establece la medición de su porciento como dato complementario para categorizar al árido. Tomando como guía de trabajo la NC 200:2002 [88], se desarrolló, en el laboratorio antes nombrado, el ensayo del porciento de finura en 30 muestras. Los resultados de las mediciones y de su análisis estadístico se muestran en la tabla 2.3.

Tabla 2.3 Resultados de los ensayos del % de finura y de partículas planas y alargadas.

El resultado de 1,51% de partículas con tamaño menor a 0,074 mm ligeramente superior al establecido por la NC 251:2005 para áridos gruesos (1%), aunque esta misma norma admite un 1,5 % cuando el árido grueso está esencialmente libre de arcilla o esquistos.

Porciento de partículas planas y alargadas

Teniendo en cuenta que las partículas planas y alargadas de los áridos afectan la calidad del hormigón y que la NC 251:2005 considera también esta característica física para categorizar dichos materiales, se decidió realizar las mediciones de la forma del grano. Los ensayos se desarrollaron en el mismo laboratorio y de acuerdo al procedimiento establecido por la NC 189:2002 [93]. Los resultados de las experiencias y del procesamiento estadístico se puede apreciar en las tabla 2.3. El promedio de 3,14% de partículas planas es muy inferior al máximo admito por la NC 251:2005.

Las Normas Cubanas NC 054-29:84; 178:2002; 189:2002 y la 251:2005 serán utilizadas como guía de trabajo y referencia en los restantes ensayos del análisis granulométrico.

2.2.1.2. Trituradora de Rotor.

Distribución granulométrica.

Tabla 2.4. Resultados de Trituración de concreto, fracción 10-5mm, trituradora de Rotor.

Utilizando los mismos procedimientos descritos anteriormente se realizaron las pruebas a 30 muestras de árido (5-10mm) obtenido por medio de una trituradora de Rotor ubicada en la Planta Piloto Azucarera ubicada en la Universidad Central de Las Villas. Los resultados de estas experiencias se resumen en la tabla 2.4. El análisis estadístico realizado abalan estos resultados.

Una comparación entre los distintos valores alcanzados por yi en cada uno de los tamices y los establecidos por la NC 205:2005 [92], arroja que la distribución granulométrica del árido obtenido se corresponde con la catalogada como "Conforme".

Porciento de finura y de partículas planas y alargadas.

Tomando nuevamente como guías de trabajo las NC 189:2002 [93] y 200:2002 [88], se desarrollaron los ensayos del porciento de finura y de partículas planas y alargadas en 30 muestras (cada uno). Los resultados de las mediciones se presentan en la tabla 2.4.

El 1,84% de partículas con tamaño menor a 0,074 mm es ligeramente superior al establecido por la NC 251:2005 para áridos gruesos (1%), aunque esta misma norma admite un 1,5 % cuando el árido grueso está esencialmente libre de arcilla o esquistos. Por su parte el 3,74% de promedio de partículas planas y alargadas es inferior al establecido por las normas.

Para comparar los resultados obtenidos por estas trituradoras se trazaron las gráficas que se muestran en las figuras 2.1 y 2.2. En la primera se comparan las cantidades de material retenido en cada tamiz. En la segunda, el porciento de partículas finas y las planas y alargadas. Como se aprecia en la figura 2.1, la cantidad de material que retiene el tamiz de 4,76 mm es superior cuando se utiliza una trituradora de Conos. Resultado que implican una mayor cantidad de árido con granulometría adecuada a la aplicación. En la figura 2.2 se observa que con el uso de la trituradora de Conos se acumulan menores cantidad de partículas finas y de granos con formas esféricas. Lo primero es considerado una característica positiva, lo segundo negativa, principalmente para concretos de alta calidad.

2.2.2. Escombro de albañilería. Fracción granulométrica de 10-5 mm.

Experiencias similares a las anteriores se desarrollaron con residuos de albañilería. Los resultados de las mediciones se resumen en la tabla 2.5. En ellos se puede observar que:

Las distribuciones granulométricas obtenidas haciendo uso indistintamente de trituradoras de Conos y de Rotor pueden ser catalogadas, según la NC 251:2005, como "conformes".

El porciento de partículas finas es algo superior a lo establecido por la norma, 1,98% en trituradora de Cono y 2,25 % en las de Rotor

Los porcientos de partículas planas y alargadas son inferiores, en ambos casos, a lo normado.

Un análisis comparativo de los resultados expuestos en la tabla 2.5 arroja una granulometría continua para ambos casos, con una mayor cantidad de tamaños de granos requeridos (granito 10-5 mm) cuando se utiliza la trituradora de Conos. Este mismo equipo garantiza una menor acumulación de partículas finas y de granos con formas esféricas.

Tabla 2.5. Resultados de la trituración de escombros de albañilería, fracción 10-5mm

2.2.3. Escombros de Concreto. Fracción granulométrica de 5-1,15 mm.

Para desarrollar estas nuevas experiencias se tomó parte del material "concreto", procesándolo con iguales tipos de trituradoras, pero ajustadas ahora a tamaño máximo de 5 mm.

Un resumen de los resultados de la experiencia se presenta en la tabla 2.6.

Tabla 2.6 Resumen de resultados. Escombros de concreto. Fracción 5-1,15mm

Una comparación de estos resultados con los establecidos por la NC 205:2005 arroja que:

Las distribuciones granulométrica obtenidas haciendo uso indistintamente de trituradoras de Conos y de Rotor pueden ser catalogadas como "conformes".

Los porcientos de partículas finas se encuentran dentro del rango establecido en la tabla 6 de la NC 205:2005. En este caso fueron de 1,75% en trituradora de Cono y 2,05 % en las de Rotor

Un análisis comparativo entre las trituradoras empleadas arroja una cantidad similar de material retenido en cada uno de los tamices, con ligeros incrementos en los tamices más finos cuando se tritura con Rotor. En las mediciones realizadas se reportaron porcientos superiores de partículas con tamaños no deseados (0,074 mm) con el empleo de este triturador.

2.2.4. Escombro de Albañilería. Fracción granulométrica 5-1,15 mm.

Un resumen de los resultados de la experiencia se presenta en la tabla 2.7.

Tabla 2.7 Resumen de resultados. Escombros de albañilería. Fracción 5-1,15mm

El análisis de los resultados de esta experiencia reporta que:

Las distribución granulométrica obtenida, haciendo uso de la trituradoras de Conos, muestra que en el último tamiz se alcanzó un resultado superior (12) a lo establecido por la NC 205:2005. Para este tamiz la norma establece un % pasado entre 2 y 10. Con el empleo de la trituradora de Rotor los resultados que no se corresponden con la norma se alcanzaron en los últimos dos tamices.

Aunque los porcientos de partículas finas se elevaron, los resultados se encuentran dentro de los establecidos por la tabla 6 de la NC 205:2005.

La comparación entre las trituradoras arroja una cantidad similar de material retenido en cada uno de los tamices, con ligeros incrementos en los tamices más finos cuando se tritura con Rotor. En los resultados obtenidos también se reportan porcientos superiores de partículas con tamaños no deseados (0,074 mm) cuando se utiliza este triturador.

3. Densidad Unitaria (ρu) de los desechos de concreto y albañilería.

La Densidad Unitaria del material es una de las propiedades más importante a conocer para la aplicación de las metodologías de cálculo y selección de trituradoras, cribas y transportadores. Su magnitud no está definida para los materiales objeto de estudio, motivo por el cual se decidió su determinación experimental.

El resultado logrado constituye una novedad del trabajo

El desarrollo de esta experiencia se ha planteado para los residuos de concreto y de albañilería, con fracciones granulométricas 10-5 y 5-1,15 mm, en cada caso.

2.3.1. Desechos de concreto. Fracción granulométrica de 10-5 mm

Inicialmente se tomaron distintas piezas de concreto como materia prima, las que fueron sometidas a un proceso de demolición, trituración y tamizado, este último con la finalidad de garantizar una fracción granulométrica de 10-5 mm. La toma de muestras y el procedimiento de cuarteo se desarrollaron siguiendo las indicaciones de la NC 054-29:84 [96]. Obtenidas las muestras, se realizaron los procedimientos establecidos por la NC 187:2002 [90] para la determinación del peso volumétrico en los áridos. El valor promediado en las mediciones (afectadas ya por el valor de la gravedad) es de 1,252 kg/dm3 y el Coeficiente de Variación de 0,91 (menor al teórico), lo que demuestra buena reproducibilidad de los resultados. Igual criterio se aplicó en los restantes resultados.

2.3.2. Desechos de concreto. Fracción granulométrica de 5-1,15 mm

Para desarrollar este experimento se tamizó el concreto a una fracción 5-1,15 mm, aplicándosele a cada muestra el procedimiento establecido por la NC 181:2002. El valor promedio de la Densidad Unitaria para este material y granulometría fue de 1.321 kg/dm3.

2.3.3. Desechos de albañilería. Fracción granulométrica de 10-5 mm

En esta experiencia se tomó como material de estudio al escombro de albañilería triturado y tamizado a una granulometría de 10-5 mm. El valor promedio de la Densidad Unitaria para este material y granulometría es de 1,07 kg/dm3.

2.3.4. Desechos de albañilería. Fracción granulométrica 5-1,15 mm

Utilizando como material de estudio al escombro de albañilería triturado y tamizado a una fracción de 5-1,15 mm se obtuvo una Densidad Unitaria promedio de 1,16 kg/dm3.

2.3.5. Análisis de los resultados.

De acuerdo a los resultados anteriores, los áridos obtenidos de los escombros de albañilería presentan una menor Densidad Unitaria que los de concreto y ambos menores que los tradicionales de la región (1,474 y 1,390 kg/dm3 en fracciones de 5-1,15 y 10-5 respectivamente), favoreciendo estos resultados la competitividad del material reciclado.

2.4. Coeficiente de fricción de los árido reciclados. Ángulo de inclinación máximo en los transportadores .

Al no encontrarse en la bibliografía consultada los coeficientes de fricción de los desechos de concreto y de albañilería, con la goma y el acero, se tomó la decisión de obtener sus valores de forma experimental. Los resultados alcanzados constituyen otra de las novedades del trabajo

2.4.1. Coeficientes de fricción con respecto a la goma y ángulo de inclinación máximo de los transportadores de bandas.

Para desarrollar estas mediciones, se fijó un tramo de banda de goma a la superficie de trabajo del "Plano Inclinado".Para la toma de muestras se seleccionó una cantidad aproximada de 2 dm3 de desechos de concreto triturado e igual volumen de desechos de albañilería. Ambas cantidades fueron subdivididas en 5 muestras cada una. Como técnica operatoria, se depositaron sobre la goma y de forma independiente, cada una de las muestras, elevándose el plano inclinado, suavemente y hasta la ruptura del reposo relativo, realizándose la lectura del ángulo marcado en la escala.

Tabla 2.8. Angulo de Fricción Estático del escombro reciclado frente a la goma.

Los valores obtenidos en cada una de las mediciones se representan en la tabla 2.8. De igual forma se muestran los resultados estadísticos.

Sustituyendo los valores promedios de  en la expresión 2.1 se obtiene que:

e=0,7: Coeficiente de fricción del desecho de concreto frente a la goma

e=0,625: Coeficiente de fricción del escombro de albañilería frente a la goma.

 – Ángulo de Fricción Estático.

e – Coeficiente de Fricción Estático

Determinación del ángulo máximo de inclinación del transportador de banda(max).

Para determinar el ángulo máximo de inclinación a alcanzar por los transportadores de bandas, la bibliografía establece la siguiente relación [104]:

Considerando c con valor de 10o [104], se obtuvo que:

max 25 o para desechos de concreto; max 22 o para desechos de albañilería.

Estos resultados no han sido reportados con anterioridad en la literatura especializada