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Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.

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Tratemos Asuntos de Ingeniería - Llantas Usadas: Contaminación o uso inteligente

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Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.

  1. 1. Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.
  2. 2. ANTECEDENTES CASO AMBIENTAL CASO TÉCNICO • En Colombia entran en desuso miles de toneladas de llantas por año. En 2010 se usaron 2.642.938 llantas en Bogotá, D.C. • La mayoría son arrojadas a las calles o quemadas de manera ilegal y clandestina, unas para recuperar el refuerzo metálico y otras como combustible en hornos industriales. Se queman en manifestaciones y paros o en fiestas populares. • Las llantas tienen un período de biodegradación de aprox. 800 años. • El crecimiento de la economía implica un mayor flujo vehicular para el transporte de mercancías. • El aumento desmedido del flujo vehicular acelera el deterioro de la malla vial.
  3. 3. Caucho: Fuente Natural • Árbol del caucho – (Hevea Brasiliensis) por su fuente geográfica, Amazonía, Brasil • Las principales áreas de cultivo son: – Áreas lluviosas, tropicales: – Colombia, Perú, Brasil, Costa Rica, Guatemala. – Tailandia, Indonesia, Malasia. – Liberia, Nigeria, Costa de Marfil. • El caucho natural se usa en cientos de productos
  4. 4. Extracción • Latex – secreción lechosa blanquecina extraída de los árboles de caucho • Goteo – Cada 20 segundos aproximadamente en cada árbol – 450-650 árboles/día/persona
  5. 5. Extracción • Colección – Después del goteo – Se colecta en recipientes plásticos, frascos de vidrio, ollas de aluminio, o cáscaras de coco. – Aproximadamente el 20 a 40% de los recolectado es utilizable. • El látex debe colectarse antes que se coagule
  6. 6. Los obreros caucheros • Usualmente pobres, con escasa educación y baja calidad de vida. Usualmente mujeres y/o niños. • Salarios muy bajos. • Problemas sociales!!!
  7. 7. HUANSOCO • En Colombia se usa para la producción de balones y artículos de caucho de fabricación artesanal. • En la Amazonía se utiliza como ligante de arenas para la fabricación de adobes y el afirmado de pisos de viviendas rurales. • Se ha investigado su uso como modificador de asfaltos, con éxito • Se ha investigado su uso como ligante de pavimentos de tránsito peatonal Nombre dado por los indígenas en la Amazonía al látex de caucho natural
  8. 8. Transporte • El látex se colecta en tanques • Se transfiere en containers herméticos con amoniaco para permitir su enfriamiento y conservación. • Se mezcla y se extruye. El producto, con textura de goma, se enfría, se muele y se le da la forma deseada.
  9. 9. PROCESAMIENTO • Vulcanización 1. El caucho se mezcla con azufre, bisphenol, o peróxido 2. Se moldea or extruye con la forma deseada 3. Se calienta después que el caucho toma la forma final – Para mejorar la resiliencia y elasticidad, durabilidad y utilidad
  10. 10. CAUCHO SINTÉTICO • En 1930 se inventó el caucho sintético (SBR), en Alemania, y se impulsó en la segunda guerra mundial por Alemania y Estados Unidos. Ha venido reemplazando el caucho natural en la fabricación de toda clase de productos de caucho pero, principalmente, en la fabricación de llantas. • Se ha usado con éxito en la modificación de asfaltos en Colombia
  11. 11. MANUFACTURA Proceso esquemático de la producción de llantas
  12. 12. USOS • Llantas y neumáticos • Mangueras • Boquillas • Balones y bolas para deportes • Pisos • Pegantes • Tubos • Almohadillas y láminas para varios usos • Empaques • Borradores • Guantes • Condones • ……….
  13. 13. Disposición Final •
  14. 14. Métodos de disposición • Rellenos sanitarios y botaderos – Atrapan metano (Obliga a procesarlas) – Más fácil disposición procesadas • Rellenos ilegales – Riesgo de incendio – Animales – Mosquitos • Incineración • Reciclaje
  15. 15. Impacto Ambiental • Alergias al Látex • Polución (Aire y Agua) • Humos tóxicos en combustión (fenoles, plomo, clorhidratos, arsénico, zinc…) • Lluvia ácida. Mutaciones genéticas. Agentes cancerígenos. • Afecta capa de ozono. Calentamiento global!
  16. 16. SOLUCIÓN RECICLAJE
  17. 17. Road furniture Pistas de atletismo Sports stadia Pisos de instalaciones de juego Adoquines y losetas Artificial turf SOLUCIÓN RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA Q uickTim e™ and a G r aphic s decom pr es sor ar e needed t o see t his pict ur e. Gramas sintéticas Mobiliario de vías Membranas Artificiales
  18. 18. RECICLAJE • Mangueras Riego • Topes • Tejas • Resaltos
  19. 19. Reciclaje. Infraestructura
  20. 20. 20 Viruta suelta : Viruta de caucho suelta Viruta pegada Viruta compactada Rellenos aligerados (geotextil) Aislamiento de edificaciones RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA Drenaje y subdrenaje
  21. 21. RECICLAJE - INFRAESTRUCTURA
  22. 22. Muros de llantas
  23. 23. RECICLAJE. TERRAPLENES DE SUELO REFORZADO
  24. 24. TERRAPLENES EN SUELOS BLANDOS
  25. 25. 25 Materiales Componentes de caucho – en la llanta : tejidos, paredes, etc. Refuerzos y cinturones : capas de acero o sintéticos forradas en caucho Alambre y cuerdas: Cordones de acero de alta Resistencia que mantienen la forma de la llanta Carcaza: De metal, rayón, nylon. Y cordones de poliéster
  26. 26. Las llantas usadas en lugar de convertirse en un desecho o combustible altamente tóxico, se pueden procesar para obtener una materia prima (GCR) que provee interesantes propiedades al asfalto
  27. 27. ¿Qué es el asfalto-caucho? Grano caucho Asfalto Caucho Asfalto Base Consiste en una mezcla de asfalto caliente y grano de caucho reciclado (GCR) en condiciones de temperatura, tiempo y agitación específicos
  28. 28. Partícula de caucho reciclado ANTES Y DESPUÉS DE LA REACCIÓN
  29. 29. PROPIEDADES DEL LIGANTE ASFALTO- CAUCHO Se ven afectadas por: • Tipo de cemento asfáltico • Porcentaje de caucho • Porcentaje de caucho natural (Si se usa) • Porcentage de SBS (Si se usa) • Otros modificadores (Si se usan) • Tiempo de reacción • Temperatura de reacción • Tipo de mezclador •Agitación (Durante la modificación) • Agitación (Durante el mezclado)
  30. 30. PROPIEDADES DEL ASFALTO CAUCHO • Ductilidad • Resistencia a la fatiga • Resistencia al ahuellamiento • Durabilidad
  31. 31. TIPO DESCRIPCIÓN USOS y BENEFICICOS Membrana de absorción de esfuerzos (SAM) Rodadura resistente al reflejo Membrana intercapa (SAMI) Similar a la tipo SAM excepto que es seguida con la construcción de una capa adicional que podría consistir en una sobre capa de mezcla en caliente u otro tipo de superficie o acabado Ideal para rehabilitación de superficies de pavimentos que han experimentado diferentes tipos de problemas (baches, fisuras) Sello de penetración (Scrub Seal) Es similar a la aplicación tipo SAM pero la velocidad de aplicación es mas lenta y la mezcla del material de caucho penetra en las fisuras durante el proceso de aplicación Se recomienda en superficies con alto grado de fisuración Mezclas para rehabilitación de pavimentos rígidos (C&S) Rodadura resistente al reflejo de agrietamiento Pavimentos rígidos por recuperar, sobre infraestructura de buena calidad Mezclas en caliente asfalto-caucho (gradación discontinua) Su contenido y gradación son diferentes a las convencionales. El contenido de asfalto varía entre el 6,5 y el 8,5%. Proveen un pavimento más durable y flexible aumentando la resistencia a la fisuración, deformación y envejecimiento Mezclas abiertas en caliente con asfalto-caucho (Gradación abierta) La gradación abierta permite un contenido hasta del 10% en asfalto-caucho. La película mas gruesa de asfalto- caucho sobre el agregado da como resultado una mezcla en caliente con mayor durabilidad y resistencia a la humedad TIPOS DE APLICACIÓN DEL ASFALTO-CAUCHO
  32. 32. Tipos SAM Membrana de absorción de esfuerzos SAMI Membrana intercapa para absorción de esfuerzos ARC - DC Mezclas de asfalto caucho (Gradación densa) ARC - GG Mezcla de asfalto caucho (Gradación discontinua) ARC - OG Mezcla de asfalto caucho Gradación abierta
  33. 33. SAM – Membrana de absorción de esfuerzos Pavimento fisurado Tratamiento superficial
  34. 34. Tratamiento superficial SAMI
  35. 35. SAMI – Interfase de membrana de absorción de esfuerzos Pavimento fisurado Sobrecapa de AC o ARC
  36. 36. SAMI en un Sistema de tres capas Pavimento fisurado Sobrecapa de AC o ARC SAMI Capa de nivelación
  37. 37. Abierta discontinua densa Comparación de la gradación típica
  38. 38. SAM - Donde usarlo Agrietamiento de fatiga o envejecimiento •Escaso o inexistente •Sin hundimientos o asentamientos •IRI satisfactorio. Infraestructura en buen estado
  39. 39. SAM - Dónde usarlo Agrietamiento en bloque • espaciamiento < 15cm • grietas selladas y llenas • IRI satisfactorio.
  40. 40. SAMI – Dónde usarlo Agrietamiento de fatiga • Se require mejorar IRI • Se requiere mejoramiento estructural • Ahuellamiento moderadamente severo (Cuanto más severo se requiere mayor espesor de sobrecarpeta)
  41. 41. SAMI – Dónde usarlo: • Bases Estabilizadas - Mejora el IRI vs. SAM - Capacidad structural adicional • Suelos Expansivos - Reduce la variación de humedad - Ancho completo de la vía
  42. 42. SISTEMAS DE TRES CAPAS • Pavimentos rugosos y fallados • Esfuerzos de agrietamiento reflejo altos • Muy efectivo en sobrecapas sobre losas de concreto
  43. 43. AMC de gradación abierta • Capa de rodadura - Rehabilitación o Construcción nueva - Mejora la fricción - Sistemas de 2 o 3 capas - 2,5 to 5cm sobre pavimentos de concreto - Pavimentos asfálticos con bajo ahuellamiento pero descascarados o con exhudaciones
  44. 44. Recuperación de pavimentos rígidos CA Convencional y CA con GCR
  45. 45. AMC de gradación discontinua • Casi cualquier pavimentos fisurado o agrietado • Se requiere refuerzo estructural • Capas superficiales en sistemas de 2 o 3 capas • Capa inferior en sistemas de 3 capas
  46. 46. Sobrecapa de gradación discontinua
  47. 47. AMC de gradación densa • Construcción nueva • Cuando se require sobrecapa espesa
  48. 48. COMPARACIÓN DE LA DEFORMACION PLÁSTICA DE MEZCLAS ASFALTO CAUCHO Y CONVENCIONAL 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 Deformacion,(mm) Numero de Pasadas DEFORMACION Vs NUMERO DE PASADAS Gap-Graded GG-1 Probeta 2 Mezcla Densa MDC-2 Probeta 2
  49. 49. APARIENCIA DEL ASFALTO – CAUCHO PRODUCIDO
  50. 50. COLOCACION DE MEZCLA
  51. 51. TEMPERATURA DE LLEGADA DE LA MEZCLA DE GRADACIÓN DISCONTINUA A LA OBRA
  52. 52. COMPACTACION DE LA MEZCLA DISCONTINUA GG-1
  53. 53. TEMPERATURA DE COMPACTACION DE LA MEZCLA GG-1
  54. 54. TEXTURA SUPERFICIAL DE LA MEZCLA GAP GRADED GG-1
  55. 55. ASPECTO FINAL PAVIMENTO

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