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I.T.S.

-INGENIERIA EN MATERIALES-

DESARROLLO DE EMPRENDEDORES

PROYECTO FINAL

JOSE ROBERTO DAVILA VIELMA.

LIC. REYNALDO ARIAS.

RECICLADO DE NEUMTICOS PARA LA FABRICACIN DE LMINASIMPERMEABILIZANTES EN LA CONSTRUCCIN

OBJETIVOComo es bien sabido, los procesos de fabricacin de algunos productos para laconstruccin generan residuos que, bien por razones prcticas de la produccin,falta de inters de la industria o dificultades tcnicas en el reciclado, se desechan.Solo cuando se garantiza la amortizacin de los costes y la rentabilidad de losproductos obtenidos a partir de residuos reciclados, se puede justificar la inversinnecesaria para poner en marcha el sistema de aprovechamiento de estos residuos.El trabajo desarrollado contempla utilizar productos reciclados de otros usos, comoel polvo de neumticos reciclados, como aditivo de la masa asfltica preparada para la fabricacin de lminas asflticas.El objetivo, en todo caso tiene dos vertientes: una, abaratar los costes de produccin sin disminuir las prestaciones del producto, y otra reducir los residuos de la produccin propia y los de otros sectores de la produccin que se puedanaprovechar por sus propiedades o los beneficios que puedan aportar al producto.

INTRODUCCIONLos residuos generados por la fabricacin de productos para la construccinson relevantes, aunque no es un dato que resulte fcilmente asequible,dependiendo de muchos y diversos factores, por lo que cabe suponer quetienen una incidencia negativa en la produccin, salvo que se aprovechenreutilizndolos en los diferentes procesos, tanto por obligacin para elcumplimiento con la ley de residuos, como por la posible rentabilidad que sepudiera derivar de su reciclado y posterior utilizacin.Una variante clara, lo constituyen aquellos productos de construccin queutilizan los residuos de la produccin propios del sector o de otra actividad,para incorporarlos a los procesos productivos de nuevos materiales o paramejorar las prestaciones de los ya conocidos.Por tanto, en la actividad productiva de los fabricantes de materiales deconstruccin se generan residuos que no siempre se aprovechan osimplemente se desechan por no ser factible su reutilizacin o por no serrentable desde el punto de vista econmico, limitndose entonces lasactuaciones a cumplir simplemente con la legislacin vigente en la materia.Aunque en muchos casos si se reutilizan. An ms: se reutilizan residuos deotros sectores de actividad, como los neumticos fuera de uso.Precisamente es en este terreno donde se enmarca el objetivo de este trabajode investigacin.

DESCRIPCION DE UN MATERIAL IMPERMEABILIZANTEEn la actualidad, son un complemento de los productos prefabricadosque son los que soportan la parte ms importante del consumo deproductos bituminosos en impermeabilizacin. Los principales productos elaborados que se utilizan en impermeabilizacin son:

- Emulsiones asflticas.- Pinturas de imprimacin.- Pinturas de proteccin.- Pegamentos.- Materiales para sellado de juntas.

No entraremos a analizarlos en detalle, desde el punto de vista de sunaturaleza, composicin y caractersticas, dado que, como se indicanteriormente, suelen utilizarse como materiales complementarios, perosi citaremos sus aplicaciones.

Las emulsiones asflticas se utilizan algunas en carreteras, otras comoimprimadores para preparacin de superficies o para realizarrecubrimientos impermeables multicapas a base de intercalar capas deemulsin con armaduras resistentes.

Las pinturas de imprimacin se utilizan para mejorar la adherencia delmaterial impermeabilizante al soporte.Las pinturas de proteccin, suelen utilizarse sobre impermeabilizacin enedificacin y como material acabado.

Los pegamentos bituminosos se emplean como adhesivos para unirproductos prefabricados entre si, o con la base previamente preparada.Los materiales para el sellado de juntas, se utilizan para lograr la estanquidad de las mismas.Estn formados por tres componentes fundamentales:1 - Mstico bituminoso.2 - Armadura3 - Material de terminacin

FIGURA1 Seccin de lmina impermeabilizante bituminosa

El mstico bituminoso.

Es el componente verdaderamente impermeabilizante. De la destilacin del petrleo se obtiene: el betn asfltico de penetracin, materia prima bsica de la que se obtienen todos los msticos asflticos.Para poder laminarlo, se tienen que realizar ciertas modificaciones, quedan lugar bsicamente a tres tipos de msticos:

OXIASFALTOOXIASFALTO MODIFICADOBETUN MODIFICADO

A continuacin, la tabla comparativa de caractersticas bsicas:

La armadura

Tiene como finalidad, servir como soporte y le da resistencia mecnica al material impermeabilizante. La resistencia al punzonamiento la obtenemos con las armaduras de polister (figura 2) y la estabilidad dimensional con la fibra de vidrio. Existen lminas con doble armadura (figura 3), que ofrecen ambas propiedades.Hay tambin lminas con armadura de polietileno, que se caracteriza porsu elongacin y las hay sin armadura, como es el caso de algunas lminas autoprotegidas con hoja metlica, empleadas como lmina de terminacin.

FIGURA 2 Armadura malla FP FIGURA 3 Armadura VV y malla FV

Materiales de Terminacin.

Se trata de los materiales con los que seacaban superficialmente las lminas bituminosas, y pueden ser de dos tipos: de proteccin y antiadherentes.Materiales de Proteccin. Protegen la superficie externa de las lminasbituminosas que se van a colocar expuestas a la intemperie, y puedenser de dos tipos:

Autoproteccin Mineral: Pizarra o grnulos cermicos coloreados.

Autoproteccin Metlica: Esencialmente aluminio gofrado, biensea en su color natural o coloreado, o cobre gofrado.Material antiadherente. Impiden que el material se adhiera durante sualmacenamiento y transporte, y pueden ser de plstico o arena finaLas lminas ms utilizadas en impermeabilizacin son las de betnmodificado, que son productos prefabricados laminares, constituidos poruna sola o varias armaduras, recubiertas con mstico a base de betnmodificado, material antiadherente plstico, y eventualmente unaproteccin.ANTECEDENTESEn el reciclado de este tipo de neumticos se produce un polvo que seviene utilizando en la construccin de los firmes de carreteras en pasescomo Estados Unidos de Norte Amrica.Tambin en Espaa se emplea como materia prima en la construccinde firmes bituminosos, ya que aporta a la mezcla asfltica una mayorflexibilidad y resistencia a las deformaciones plsticas debido al aumentodel punto de reblandecimiento que origina sobre el ligante.Esas propiedades hacen que se puedan mejorar las prestaciones de laslminas impermeabilizantes fabricadas con mezclas bituminosas modificadas con polmeros aadiendo un cierto porcentaje de polvo de neumticos reciclados, eliminando estos residuos y abaratando el coste de produccin en fbrica. En este trabajo se han desarrollado lminas bituminosas a las que se ha incorporado en el proceso de fabricacin polvo de neumtico reciclado (SBR).El conocimiento de la composicin de los neumticos y el tratamiento alque son sometidos en los distintos procesos de reciclado, as como elpanorama del sector desde el punto de vista del medio ambiente y comoproveedores de materia prima, son aspectos que ha sido necesarioinvestigar previamente, incorporndose aqu la informacin obtenida.

MEDIO AMBIENTELa masiva fabricacin de neumticos y las dificultades para hacerlosdesaparecer, una vez usados, constituye uno de los ms gravesproblemas medioambientales de los ltimos aos en todo el mundo.Deshacerse de forma limpia de los neumticos inservibles no es nadafcil. La quema directa de este tipo de residuos, por ejemplo, provoca laemisin a la atmsfera de gases y partculas nocivas. Y como lacombustin en hornos de alta calidad que garanticen un mnimo deemisiones resulta muy cara, ao tras ao, toneladas de neumticos hanacabado sus das abandonados en campos y cunetas o almacenados envertederos.

MATERIAS PRIMAS

Las materias primas que se utilizan para fabricar un neumtico son: elcaucho, el negro de humo, el metal (acero), el textil, el oxido de zinc y elazufre, adems de otro aditivos.El caucho se mezcla con el negro de humo para que este adquieramayor consistencia, luego se le agregan aditivos que le dan unaresistencia mayor y un olor ms agradable, y por ltimo se mezcla con elxido de zinc y azufre que le dan la moldeabilidad necesaria.El caucho puede ser natural o artificial. El caucho natural es unasustancia que se extrae de rboles de zonas tropicales, mientras que elcaucho artificial se obtiene en su mayora del petrleo bruto. Hasta ahorael ms empleado es el SBR o Bruna S a base de estireno y butadieno.El SBR es el que ms se ha vendido emplendose para la banda derodadura de los neumticos, con un 30 % ms de duracin que elcaucho natural.

PARTES DEL NEUMTICO1 -Recubrimiento interior: se utiliza un compuesto de caucho comosello de aire dentro del neumtico. La capa representada por elrecubrimiento interior no tiene telas de refuerzo y tiene una funcin similar ala de una cmara.2 -Cuerda: hebras textiles o no textiles usadas en varios componentesdel neumtico.Se denominan Telas al conjunto de cuerdas, recubiertas de goma.3 -Taln: los talones fijan el neumtico a la llanta. Son alambres de acerotrenzado que adoptan la forma de un cable o una cinta. Las telas de lacarcasa se envuelven alrededor de los talones mantenindolos en su lugar.Se incorpora un compuesto de caucho en el perfil del taln como relleno,extendindose hasta la zona de la banda lateral.4 -Pestaa: conjunto de alambres de acero recubiertos con caucho, quepermiten al neumtico adherirse al aro del vehculo formando un solocuerpo evitando que se desmonten.5 -Banda lateral: se utiliza un compuesto de caucho especial en lasbandas del neumtico, que le otorga flexibilidad y resistencia a los agentesatmosfricos.6 -Breaker (Neumtico convencional): tela intermedia entre la carcasa yla banda de rodamiento.7 -Carcasa: la carcasa es el cuerpo del neumtico. La mayor parte de lascarcasas de neumticos para automviles tienen una o dos telas. Incorporacordones de hilado de polister, nylon o rayn dentro del compuesto decaucho de la carcasa. Estos cordones hacen ms resistente el caucho de lacarcasa.

FABRICACIN DE LMINAS ASFLTICAS

Las lminas asflticas tienen tres componentes principales: armadura, msticoy material de terminacin. El proceso de fabricacin de lminas asflticas sebasa en el conocido como mtodo de arrastre, segn el cual el componentedenominado armadura entra en forma de bobina en la cabecera de la mquinay es arrastrado en la lnea de fabricacin recibiendo el resto de loscomponentes durante el proceso hasta salir el producto terminado al final de lamquina.La temperatura de trabajo va de 135 a 220 C, saliendo el producto terminadoen forma de rollos a unos 25 o 30 C de temperatura.El mstico es el betn que se utiliza para fabricar las lminas y por naturalezaes un producto impermeable. Se utiliza el betn de destilacin que procede derefineras y que es una fraccin de la destilacin del petrleo.Se utiliza un betn que se somete a un proceso de oxidacin para mejorar elcomportamiento a altas temperaturas, elevando su punto de reblandecimientohasta los 90 o 100C. Otro tipo de mstico es el betn que, sin oxidar, semezcla directamente con polmeros (caucho sinttico) para mejorar suelasticidad y resistencia a bajas temperaturas.Las armaduras aportan resistencia mecnica a las lminas y se utilizanbsicamente tres tipos: film de polietileno (PE), fieltro de fibra de vidrio (FV) yfieltro de polister (FP), incluso de diferentes tipos y en diversascombinaciones.El film de polietileno tiene buenas propiedades de elongacin pero es sensibleal calor. Superado su lmite elstico el material no se recupera y presenta unadeformacin permanente. No resiste bien los daos mecnicos.La fibra de vidrio es incombustible, por lo que presenta un buencomportamiento al calor pero tiene una baja resistencia a traccin ypunzonamiento.El fieltro de polister es la armadura ms sufrida, presentando muy buencomportamiento a traccin, desgarro y punzonamiento, por lo que es la msrecomendable en caso de que la lmina vaya a estar sometida a altassolicitaciones mecnicas.El material de terminacin tiene dos funciones: antiadherente y autoproteccin.Como material antiadherente de terminacin se usa film de polietileno muy finoque se funde con el soplete cuando se coloca la lmina en obra, facilitando laadherencia al soporte. A veces se usa arena muy fina si se utiliza asfaltofundido en caliente como elemento de unin en obra.Como material de autoproteccin, en la cara superior de las lminas que van aquedar vistas a la intemperie colocadas en obra, se utiliza hoja metlica(aluminio o cobre liso o gofrado) o grnulos minerales de pizarra (natural ocoloreados).En el caso de este trabajo se ha utilizado el polvo de neumticos reciclados(SBR) como aditivo para mejorar la elasticidad y abaratar el coste deproduccin de las lminas asflticas.En el laboratorio de DANOSA hemos realizado ensayos de las materias primasy productos semielaborados (mstico, armaduras y material de terminacin) ascomo del producto terminado (lminas).Se hacen tres tipos de ensayos: trmicos, mecnicos y de envejecimiento,adems de ensayos de composicin cuantitativa para determinar la naturalezade las mezclas, y otros varios.PREPARACION MASAS Y LMINAS EN FABRICACIONCondiciones de mezclado:Tiempo de cargaTemperatura de mezcladoVelocidad del agitadorTiempo de mezcladoFillerizacinCaractersticas masas:Punto Reblandecimiento anillo-bolaPenetracin a 25C, 40C y 60CContenido en cenizasRecuperacin elsticaPlegabilidadEnvejecimiento trmico a 80C durante 28 das

Envejecimiento trmico a 70C durante seis mesesViscosidad

Caractersticas Lminas:Masa mediaEspesor medioFluencia a 100CPrdida por calentamientoPlegabilidadResistencia a la traccinAlargamiento a la roturaEstabilidad dimensionalResistencia al desgarro tipo clavoAbsorcin de aguaComposicin cuantitativaEnvejecimiento trmico a 70C durante seis mesesResistencia al punzonamiento estticoResistencia al impactoResistencia al pelado de los solapesResistencia a la cizalla de los solapesResistencia al pelado sobre superficiesEstanqueidad al agua a bajas presionesANALISIS DE RESULTADOS

La granza de SBR utilizada en esta investigacin es un caucho de estirenobutadienoprocedente de los neumticos usados de los coches, camiones ytractores.Esta granza se ha obtenido tras el proceso de reciclado de los neumticos y suadecuada seleccin en funcin de las caractersticas del producto a fabricarcon su incorporacin.

Por regla general la Composicin Qumica de un neumtico la vemos en lasiguiente tabla:

RESULTADOSEn esta fase el primer inconveniente con el que nos encontramos es el muchotiempo (el doble de lo normal) que tarda el mstico bituminoso desde elfillerizador hasta el depsito de la lnea de fabricacin.Con el mstico fillerizado se fabricaron las siguientes lminas:LBM 40 FP (nombre comercial ESTERDAN 40 P ELASTMERO)LBM 40 G/FV (nombre comercial GLASDAN 40/ GP ELASTMEROBLANCO)La fabricacin de estas lminas se hizo a las temperaturas y a las velocidadesnormales, y no present ningn inconveniente.En esta fase el olor fue mucho menor que en el caso de la fabricacin delmstico y se concentraba principalmente en la zona de la balsa del mstico.Todos los resultados son buenos y vemos que en algunos el resultado va enfuncin de la armadura como es el caso de la resistencia a la traccin,Alargamiento a rotura, Estabilidad dimensional, Punzonamiento esttico,Resistencia al impacto y la estanqueidad al agua.

CONCLUSIONESSe puede utilizar la granza de caucho recuperado de neumticopara hacer lminas impermeabilizantes bituminosas, sustituyendoparte del elastmero por el SBR.El origen de la granza, criognico mecnico, no influye apenas enlas caractersticas finales del producto.

- El producto obtenido tiene mejor comportamiento a la luz UV ymejor envejecimiento que las lminas impermeabilizantesbituminosas de betn-SBS.Dependiendo de la instalacin de la que se disponga, se puedeutilizar una formulacin con un mayor menor contenido en SBR.

- Cuanto mayor es el contenido de SBR mejor es la susceptibilidadtrmica de la masa obtenida.

- El manejo y almacenamiento de la granza de SBR procedente deneumticos viejos debe ser muy cuidadoso debido al alto podercalorfico que tiene.