ANÁLISIS DEL PROCESO DE RECUPERACIÓN DE ÁRIDOS DEL HORMIGÓN FRESCO DE DESCARTE Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL

1.- Introducción

Factores tales como la escasez de recursos naturales, la necesidad creciente de materia prima y la preservación del medio ambiente hacen que resulte indispensable la búsqueda de distintas opciones de reciclaje en el campo de la Ingeniería Civil. En función de esto, el empleo de residuos de diferente índole en la elaboración de hormigón se presenta como una alternativa potencialmente sustentable, no solo en materia ambiental sino también desde un enfoque técnico y económico.

La industria de la construcción consume cerca del 50% de los recursos naturales, alrededor del 40% de la energía mundial en sus actividades y aporta cerca del 20% de los gases de efecto invernadero. Con lo cual no pueden obviarse estas cifras que, en su gran mayoría, están relacionadas con la construcción de estructuras de hormigón teniendo en cuenta que es un material utilizado en infraestructuras de todo tipo (energéticas, de transporte, edificación, tecnológicas, etc.) a lo largo de todo el planeta.

A esto se agrega que el hormigón es el segundo material más empleado por el hombre después del agua y muy por arriba de la suma del consumo de petróleo y alimentos. Además, todas las materias primas del hormigón provienen de la naturaleza por lo que tiene un fuerte impacto ambiental asociado.

En el caso de estructuras con requerimientos especiales o cuando no se dispone de agregados de buena calidad en las proximidades de la obra, resulta necesario emplear materiales que se encuentran distantes. En el caso de Argentina, que presenta una extensión de 3.700 km de norte a sur y de 1.400 km de este a oeste; implica que en algunos casos las distancias entre los centros urbanos y las fuentes de agregados naturales (canteras) generan un alto costo de transporte de los agregados, a la vez que incrementan la emisión del CO2 producido por este.

Habitualmente, cada proveedor de hormigón elaborado cuenta con una flota de motohormigoneras que a diario devuelve muchos metros cúbicos de restos de hormigón. Por otra parte, las plantas de mezclado por lotes se enfrentan también de forma regular a cantidades importantes de restos de hormigón, como consecuencia de una elevada producción.

El método aceptado para tratar este residuo, ha sido simplemente arrojar la mezcla sobrante en vertederos en las plantas hormigoneras y retirar el material seco más tarde para usarlo como relleno de tierra. Las plantas de reciclaje de hormigón aceptan todas las sobras diarias, pero a un costo económico alto ya que los productores deben descargar el hormigón restante, dejarlo endurecer para luego triturarlo y venderlo como material base y este proceso cuesta dinero.

Lo que antes se veía como un residuo, se puede recuperar ya que existe una opción sencilla para transformar los residuos directamente en productos valiosos y tiene que ver con la recuperación de agregados del hormigón fresco de descarte y la reutilización del agua residual, proceso del cual se puede lograr un residuo “0”.

El reciclaje del hormigón supone un importante reto medioambiental, ya que como se mencionó es el segundo material más usado en el mundo, después del agua. Como ventajas principales del reciclaje del hormigón se sitúan el ahorro de los costes en transporte, el ahorro de espacios en vertederos y la disminución de la huella medioambiental al reducirse la contaminación provocada por los desechos, además de la disminución de la demanda de la extracción de agregados nuevos en cantera.

2.- Objetivos

El objetivo es comprender el impacto que la industria de la construcción genera en el medio ambiente y en la sociedad, cómo las actividades humanas pueden dañar el entorno y como desde el rol de Ingenieros, en las distintas etapas de un proyecto, se tiene la responsabilidad de intervenir en estas prácticas para lograr una disminución del impacto asociado.

Lo que se propone es investigar y analizar la utilización de equipos de recuperación de agregados, práctica que, si bien no es de mucha difusión en Argentina, en muchos países del mundo, sobre todo en Europa es muy utilizada y genera muy buenos resultados. Para esto se analizará el proceso de recuperación de agregados del hormigón fresco de descarte y la reutilización del agua residual y cómo la aplicación de estos equipos en las plantas hormigoneras pueden disminuir el impacto ambiental que genera no solo la producción de nuevos hormigones sino también el vertido de hormigón sobrante, a la vez que genera ahorros para las empresas que lo apliquen.

3.- El hormigón elaborado

Se denomina hormigón elaborado a aquel hormigón que no es fabricado en obra, sino en una planta fija, y que es entregado listo para usarse donde el cliente lo requiera. Es más que un producto, es un paquete completo de servicios con beneficios al usuario, sea contratista, gerente de proyecto o propietario de la obra. Pero no es un producto terminado, ya que debe ser moldeado por el constructor o cliente, quien le da a este material en estado plástico su forma final en la construcción.

Gracias a los avances tecnológicos, existen plantas que no solo proporcionan cálculos indicando la cantidad exacta de cada componente, sino que también controlan la maquinaria automática que hace que la mezcla sea homogénea asegurando una alta calidad y consistencia del producto. Es decir, el hormigón elaborado es un material a entregarse en un sitio determinado que debe llegar con la frecuencia estipulada a su destino y con la calidad adecuada. Es el resultado de la logística propia del proveedor.

La ventaja más sobresaliente en el empleo de hormigón elaborado es la garantía de su producción en cuanto a las propiedades mecánicas del material, avalada no sólo por un riguroso control mediante continuas pruebas realizadas sobre el producto final, sino que además se realizan diferentes controles de los componentes, a través de un tratamiento estadístico de los mismos y la capacitación permanente del personal involucrado en dichas tareas.

Una obra realizada con hormigón elaborado brinda eficiencia en los tiempos de su elaboración y colocación, permitiendo así que el material alcance altos valores de resistencia y calidad, tal como lo requieren las actuales condiciones de las construcciones modernas. Además, al reducir sensiblemente los tiempos de hormigonado, se aminoran los costos de construcción y las molestias que ocasionan a la comunidad, al tránsito y a los vecinos cercanos a la obra. Evita los trastornos que se suscitarían en el tránsito vehicular, con el abastecimiento de arena, cemento y piedra, que se tendrían que entregar en las obras para elaborar el hormigón “in situ”. Se logra una mayor limpieza en la obra, evitando multas por invadir frecuentemente la vía pública con los materiales ya que no se requiere espacio de almacenamiento para agregados y cemento en la obra. Así también, regula el enorme impacto ambiental que provoca la alternativa del hormigón realizado en obra, que alcanza altos niveles contaminantes.

Lo que deberían buscar las empresas hormigoneras es tener el menor impacto ambiental posible, adoptando medidas que permitan, por ejemplo, reducir su huella de carbono, una opción es contar en las plantas con equipos de recuperación de áridos del hormigón fresco, como se demostrará más adelante.

La tecnología en la construcción logra procesos más dinámicos y eficientes que generan velocidad, calidad, disminución de costos, mayor efectividad, innovación, contribuye a la mejora ambiental y muchos más factores que hacen que la construcción moderna solicite Hormigón Elaborado. La calidad del hormigón se mide, se mejora y no tiene precio.

Los expertos en tecnología del hormigón pueden modificar las propiedades del hormigón mediante el uso de innovadoras mezclas químicas, combinadas con las proporciones correctas de los diversos elementos que constituyen el hormigón. Por ejemplo, dependiendo del tipo de aplicación y los requerimientos de la obra, se pueden diseñar hormigones más fluidos, resistentes, que desarrollen resistencia de manera más rápida y que además retengan su trabajabilidad más tiempo. A través del desarrollo de dosificaciones adecuadas, se han diseñado hormigones especiales que satisfacen los requerimientos de desempeño cada vez más exigentes de la industria de la construcción. Por ejemplo, el hormigón de ultra-rápido endurecimiento, resistente a agrietamiento, autocompactante, arquitectónico, permeable y muchos más.

Por último, cabe mencionar, que el reglamento CIRSOC 201:05 establece dos modos de producción y control del hormigón elaborado. El Modo 1 tiene un sistema de aseguramiento de la calidad. En Argentina, la mayoría de las plantas producen en Modo 2, sin ninguna certificación externa de calidad. En Olavarría no hay ninguna planta que trabaje con el Modo 1. Un 8% cumple con certificación ISO 9001:15 y un 21% elaboran bajo estándares de calidad y servicio aceptable, y el 71% restante no cumplen y no califican con los estándares de calidad en la producción.

4.- Impacto en la industria de la construcción en Argentina

Pero ¿Qué volumen de Hormigón Elaborado se genera en Argentina?

La Figura 1 muestra los datos aportados por la Asociación Argentina de Hormigón Elaborado, donde se observa que para el 2022 la producción anual fue de 11.447.000 m3.

Para poder visualizar cuánto representa este número es conveniente relacionarlo con la capacidad aproximada de una motohormigonera (10-14 m3), con lo cual esta cifra representaría alrededor de 1.144.700 motohormigoneras resultando una cifra muy elevada.

Los Ingenieros deben estar enfocados en construir un mejor futuro con hormigón, ya que, es un componente esencial de la construcción.

La producción de hormigón elaborado es una actividad industrial fundamental para la implantación de proyectos de construcción en general, y como tal, está vinculada al crecimiento económico del país. Sin embargo, cuando esta actividad no cuenta con una gestión ambiental bien concebida y eficazmente llevada a la práctica, se ocasionan impactos significativos al ambiente debido al uso intensivo de energía y materia prima (minerales y agua), generando desechos, emisiones y efluentes contaminantes. En efecto, las plantas de hormigón se encuentran entre las obras, cuyo establecimiento inevitablemente genera alteraciones del ambiente donde se localizan.

Desde el punto de vista empresarial, el sector industrial ha percibido que los aspectos ambientales bien administrados pueden generar valor económico corporativo, bien sea por la reducción del riesgo, la reducción de los costos totales de producción, el aumento de los ingresos y la buena imagen pública de la empresa. En este sentido, la creciente preocupación de la opinión pública por los problemas ambientales ha obligado a muchas empresas a adoptar procedimientos de mejora en sus procesos de producción y a buscar soluciones a los problemas generados por sus actividades empresariales. Estas soluciones se han manifestado a través de diversas líneas de acción, entre las que destacan: el establecimiento de controles operativos, el desarrollo de políticas públicas y legislaciones en materia ambiental que buscan resguardar el ambiente mundial a través de la difusión de campañas formativas e informativas, el establecimiento de programas de educación ambiental y la adopción de herramientas de gestión ambiental por parte de las empresas.

5.- Sostenibilidad

Teniendo en cuenta que la industria de la construcción genera tantos impactos ambientales se deben reforzar algunos conceptos básicos de sostenibilidad para poder relacionarlos con la construcción y más específicamente con el hormigón, o sea dimensionar cual es la magnitud del tema en este campo para concientizar de que hay muchas posibilidades de intervenir en las edificaciones y los proyectos desde el rol de Ingenieros.

La Organización de las Naciones Unidas la define de la siguiente manera:

“Sostenibilidad es satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones de cumplir sus necesidades”, siendo esta definición una de las más aceptadas a nivel mundial. Es decir, cómo se utilizan de manera responsable y consiente bienes y recursos, como el agua y la energía, para que las generaciones posteriores también tengan acceso a satisfacer esas necesidades.

Y en este mismo sentido se define a la construcción sostenible; que debería ser la base de todas las políticas socio-económicas de todos los países, con la finalidad de garantizar el desarrollo social y económico de un país, pero sin agotar los recursos naturales y protegiendo al medio ambiente; de la siguiente manera:

“La construcción sostenible constituye una manera de satisfacer las necesidades de vivienda e infraestructura de la sociedad actual sin comprometer el futuro de próximas generaciones”. En definitiva, las prácticas para lograr una construcción sostenible deben reducir al mínimo el impacto ambiental que generan, deben tratar de controlar la generación de residuos, prevenir la contaminación y utilizar los recursos naturales en forma eficiente, sin olvidar los aspectos socio-económicos y los aspectos culturales.

En la industria de la construcción se tienen tres retos fundamentales, que siempre se deben tener presentes en cualquier área que ella implique (diseño estructural, diseño arquitectónico, ingeniería de materiales, fabricante de materiales, supervisión de obra, gerenciamiento de obra) que son construir edificios funcionales que sean más respetuosos del medio ambiente, socialmente aceptables y económicamente beneficiosos.

‘’ Los diseñadores y constructores continúan utilizando los materiales que les han servido bien durante muchos, muchos años. Pero la forma en que se fabrican y se incorporan esos materiales en sus proyectos cambiarán a medida que se esfuerzan para tener un entorno construido más sostenible".

Todos los materiales tienen beneficios sostenibles, pero también tienen deficiencias y el hormigón no es la excepción. Por eso es importante que tengamos en cuenta cómo producimos el material, pero no solo el material per se, sino como los fabricamos e incorporamos en nuestros proyectos.

6.- Reciclaje de hormigón residual como fundamento para reducir las emisiones de CO2

Una manera de valorizar el impacto ambiental es a través de la Huella de Carbono y una forma de reducir las emisiones de CO2 en las plantas hormigoneras es incluir en la producción del hormigón el reciclaje de algunos componentes del hormigón residual.

La energía es un bien valioso, esto queda plasmado por los elevados precios del crudo y de los carburantes. Por eso la energía se debe utilizar de la forma más eficiente posible, también para reducir las emisiones de CO2 que se generan en la combustión de recursos y combustibles fósiles.

Ante esta situación se plantea la cuestión de qué puede aportar el uso de una planta de reciclaje de hormigón residual en las fábricas de hormigón elaborado y de prefabricados. Para analizar la eficacia de una planta de reciclaje de hormigón residual desde el punto de vista sostenible ecológico no es suficiente con observar el propio proceso de reciclaje. Bajo un balance ecológico de este tipo se entiende un análisis sistemático del impacto ambiental de los productos durante toda su vida útil. Aquí se incluyen todos los efectos ambientales durante la producción, la fase de utilización y la evacuación del producto.

Entre los efectos ambientales se encuentra todo lo que se toma del medio ambiente (por ejemplo, la extracción de arena y grava de las canteras) así como todas las emisiones que se expulsan al medio ambiente (por ejemplo, las emisiones de dióxido de carbono durante el funcionamiento de las máquinas de la construcción).

El ahorro ecológico que se obtiene gracias al funcionamiento de una planta de reciclaje de hormigón residual se calcula a partir de la diferencia entre el ahorro y el consumo.

El ahorro resulta de la reutilización del material recuperado en el proceso de reciclaje y porque las máquinas de la construcción no generan emisiones adicionales como sería el caso con la extracción de materias primas. Asimismo, se eliminan los transportes desde la cantera hasta la fábrica de hormigón, así como los costes de evacuación del hormigón fraguado desde la fábrica de hormigón hasta un vertedero. Para poder hacer que funcione una planta de reciclaje es necesario utilizar energía. Desde el punto de vista del ahorro ecológico esto se considera un consumo.

Se toma un ejemplo concreto de consumos y ahorros reales conforme a la ISO 14040 en una fábrica de hormigón con una producción anual de 100.000 m³ de un artículo de prensa en la revista PHI edición 5 / 2008 de la empresa BIBKO.

Ahorro 1. Ahorro de material

Producción de hormigón → 100.000 m³/ año

Porcentaje de hormigón residual → 3 % (media residuo europeo)

Cantidad de hormigón residual → 3.000 m³/ año

Considerando una densidad promedio de 2,4 t/ m3 → Peso 7.200 t / año

Composición del hormigón (residual)

Cantidad de agua 600 t/ año → 8 %

Cantidad de cemento 855 t/ año → 12 %

Arena / grava 5.700 t/año → 80 %

Ahorro de arena / grava 5.700 t/año

2. Ahorro de transporte

Para calcular este ahorro con respecto a las emisiones de CO2 se tienen en cuenta los transportes que se eliminan con la reutilización del material recuperado. Aquí se cuenta el transporte del material desde la cantera hasta la fábrica de hormigón, pero también el transporte del hormigón residual fraguado de retorno desde la fábrica de hormigón hasta un vertedero. La distancia que se considera es la correspondiente a un radio de 30 km. Para el transporte del material se cuenta con un volquete con un peso total admisible de 35 t.

Con el ahorro de material arriba indicado, que no tiene que retirarse ni transportarse ni evacuarse, se obtiene el siguiente ahorro en las emisiones de CO2.

Reducción de las emisiones de CO2 por ahorro de material →229,4 t CO2 / año

92,1 t equivalente de crudo

Reducción de las emisiones de CO2 por transporte → 10,5 t CO2 / año

3,8 t equivalente de crudo

El término empleado del equivalente de crudo significa qué cantidad de crudo presenta el mismo contenido de energía y origina las mismas emisiones en la combustión.

Consumo

1. Consumo de electricidad

Para calcular el consumo de electricidad, además de los propios ciclos de lavado y reciclaje, también se deben considerar los ciclos de reposo de la planta de reciclaje (por ejemplo, las noches o los fines de semana). Para una planta de reciclaje estándar del tipo ComTec 20 de BIBKO, con un transportador helicoidal como descarga de material, un equipo agitador, una bomba de soporte de barrido para llenar y aclarar los camiones hormigonera, así como una bomba para pasar el agua residual desde el depósito del agitador hasta la planta de hormigón, se estima un consumo de electricidad de 61.100 kWh/ año.

Este consumo de electricidad implica las siguientes emisiones de CO2 que se generan con la producción de electricidad.

Emisiones de CO2 al generar electricidad → 39,6 t CO2/ año

14,7 t equivalente de crudo

Resultado

La comparación entre el consumo y el ahorro en el funcionamiento de una planta de reciclaje da como resultado el ahorro ecológico. Este expresa qué cantidad de CO2 menos se emite al medio ambiente. El empleo de un sistema de reciclaje contribuye activamente a reducir estas emisiones adicionales de CO2. En el ejemplo citado anteriormente se obtiene el siguiente ahorro ecológico de emisiones de CO2:

Ahorro ecológico → 200 t CO2/ año

81 t equivalente de crudo

Este valor se hace aún más significativo cuando se compara la cantidad de petróleo o de kilómetros rodados que implicarían las mismas emisiones:

- Aprox. 3 camiones cisterna de petróleo de 26 t de carga útil al año

- 1,7 millones de km con una media de 120 g de CO2 por km

Con el funcionamiento de una planta de reciclaje se evitan estas emisiones. De modo que el funcionamiento de una planta de reciclaje supone una contribución activa para proteger el medio ambiente y para cuidar los recursos naturales.

Con este proceso de recuperación, el hormigón llega a la planta de reciclaje y se separa en los materiales que lo componen; áridos, cemento y agua, consiguiendo así cerrar el circuito de materiales y generar un residuo "0". Gracias al reciclaje de todos los materiales componentes se economiza no sólo material sino igualmente agua.

Es en este sentido que se plantea la utilización de equipos de recuperación de áridos del hormigón fresco de descarte y la reutilización del agua residual.

7.- Proceso de recuperación de áridos y reutilización de agua residual

Como se ha mencionado, el hormigón es uno de los materiales más importantes de la construcción civil, su valor como material sostenible se determina por su durabilidad, poco mantenimiento y reciclaje o recuperación.

La industria de la construcción es la mayor consumidora de recursos naturales a nivel mundial, entre ellos, el consumo de áridos utilizados como agregados en la preparación de hormigón para diversos fines. De esta manera, la generación de residuos y escombros reviste un nivel de gravedad considerable.

La producción de hormigón elaborado, siendo uno de los materiales básicos en la industria de la construcción hoy en día, no se encuentra exento de problemas asociados al medio ambiente.

En la actualidad, con el aumento de la capacidad humana para transformar el entorno natural, se ha originado un desequilibrio entre los deterioros ocasionados y la capacidad de recuperación del medio frente a los mismos. Pero, a la vez, no se puede prescindir de la minería porque es la actividad básica dedicada a la obtención de los geo-recursos para abastecer a la sociedad con las materias primas necesarias para mejorar su calidad de vida, su progreso y su destino.

La creciente demanda de agregados naturales resultante de una gran expansión de la urbanización, comprende una distribución no balanceada de los depósitos y una declinación seria en la disponibilidad cerca de las áreas urbanas cuando más se las necesita. La optimización del empleo de recursos naturales disponibles requiere una estrategia de utilización global basada en variados criterios, los mismos involucran claramente un uso selectivo y eficiente de los agregados naturales tradicionales.

Otro problema medioambiental que genera el hormigón residual es que debido a las características físico-químicas que adquiere el agua luego de ser utilizada, puede contaminar el medio circundante si no se la gestiona de manera adecuada. Esto es, luego de las tareas de hormigonado, las motohormigoneras requieren un pronto lavado para impedir que los restos de hormigón almacenados en su interior, endurezcan y causen daños a los vehículos y dificulten las tareas de limpieza posteriores. El hormigón una vez endurecido es un material inerte, no así el hormigón en estado plástico y el agua residual producto del lavado de las motohormigoneras.

Debido al empleo de minerales calcáreos en la fabricación de hormigón, las aguas residuales que se generan son aguas cáusticas con valores de pH elevados que rondan entre 10 y 13. De infiltrarse el efluente a través del suelo, su elevado pH puede alterar la química de este, inhibir el crecimiento de las plantas y contaminar el agua subterránea, a su vez, puede acrecentar la toxicidad de otras sustancias presentes en el suelo (19). El pH del suelo tiene una influencia decisiva en la asimilabilidad de los nutrientes por parte de las plantas y en el desarrollo de la actividad microbiana. La mayoría de los suelos tiene un pH entre 4 y 8, por lo que, si se supera un valor de 8,5 podría afectar la disponibilidad de nutrientes esenciales para el crecimiento de la vegetación.

Por lo expuesto, una forma de producir hormigones sustentables es contar en las plantas de hormigón elaborado con plantas de recuperación de agua y agregados, que reducen la explotación y el consumo de recursos naturales no renovables (Figura 2).

La finalidad de los sistemas de reciclaje de hormigón residual es proteger el medio ambiente y su entorno ecológico. Su propósito principal debe ser rescatar el 100 % del hormigón sobrante de las bombas, motohormigoneras y plantas de hormigón logrando que todos los residuos, líquidos y sólidos, sean recuperados destacando las siguientes ventajas:

Ventajas para el medio ambiente:

• Recupera los residuos de hormigón que proceden tanto de los sobrantes provenientes de obras como de la limpieza de las motohormigoneras.

• La instalación de reciclaje se encarga de recuperar el cien por cien de los áridos y el agua empleada en dichos procesos.

• Eliminación de vertidos de residuos en lugares no adecuados.

Ventajas para la empresa:

• Recuperación total del agua utilizada, pudiendo emplearse para la producción de nuevos hormigones.

• Ausencia de residuos sólidos y líquidos en la central de producción de hormigón rechazado o sobrante.

• Recuperación total de los agregados del hormigón rechazado o sobrante.

• Importante ahorro de costes en comparación con otras alternativas.

El origen de los desechos generados en una planta hormigonera puede ser:

• Excedentes de hormigón, constituidos por hormigón fresco (sin fraguar) que sobra o es rechazado después de su distribución y es enviado nuevamente a la planta. Las cantidades de estos materiales son muy variables y difíciles de cuantificar. Si estos no pueden ser arreglados para otro despacho, significa una pérdida total a menos que se plantee alguna forma de reutilización o reciclaje.

• Hormigón residual, que contiene hormigón fresco u otros restos procedentes de la limpieza de las motohormigoneras al finalizar la jornada. El hormigón residual comprende aquellos residuos procedentes del lavado de las motohormigoneras y bombas de hormigón.

• Otros residuos, comprenden hormigón fresco procedente del ensayo de consistencia, y hormigón endurecido en forma de probetas de control de calidad.

Puede tratarse de pequeñas cantidades de sobras de hormigón en el fondo del tambor de la motohormigonera, o cantidades más importantes que no fueron utilizadas por el cliente en el sitio de la construcción. Por lo general, la cantidad de hormigón de desecho generado por motohormigoneras representa entre el 0,50 % y 2,00 % del total de la producción. No obstante, en las temporadas altas, cuando la demanda aumenta, el desecho puede alcanzar entre el 5 % y 9 % de la producción.

Teniendo en cuenta, que en el 2019 la producción anual de hormigón en Argentina fue de 11.447.000 m3 y considerando que, el volumen de desecho representa entre el 5 y 9%, esto se traduce aproximadamente a un volumen de 801.290 m3 de “residuos”. Y a su vez, el 80 % del volumen de hormigón es ocupado por el agregado, de esta manera se debe tomar conciencia de la cantidad de materias primas, como agregados y agua, que se desperdician cuando no se somete al sobrante de hormigón fresco a ningún proceso de recuperación.

Estos equipos ayudan a reducir el impacto ambiental de las empresas hormigoneras, al reducir la explotación de canteras para la extracción de áridos utilizados como agregados y a su vez representa un ahorro en costos para la misma, que recupera y reutiliza los agregados y el agua.

8.- Descripción del proceso de reciclado del hormigón fresco y agua residual

El objetivo de los sistemas de reciclado de hormigón es separar en los hormigones en estado plástico, los agregados gruesos de los materiales finos y ultra-finos. Como resultado de este proceso, quedan los agregados gruesos separados del agua residual, que es una mezcla de agua, cemento y finos de granulometría máxima de aproximadamente 0,20- 0,25 mm, dependiendo del corte de separación de cada equipo.

El proceso en líneas generales para lograr este objetivo es el siguiente: el hormigón residual es descargado en la tolva para luego ingresar en la cámara de lavado del equipo reciclador. A través del mecanismo que realiza el proceso de transporte, los materiales > 0,20- 0,25 mm son lavados en un baño de agua. El resultado de un lavado óptimo provee un corte de separación de < 0,20-0,25 mm, para lo cual es esencial tener un gran volumen de agua en la cámara de lavado. El agua con finos < 0,20- 0,25 mm es conducida a los depósitos de agua reciclada. Los materiales con una granulometría mayor de 0,20- 0,25 mm son llevados por el transportador especial fuera del equipo y conducidos hasta un sitio para su posterior recolección y reutilización en la producción del hormigón.

Para esto, el conductor de la motohormigonera debe realizar sólo tres pasos:

1. Conducir el camión hasta la tubería de lavado.

2. Apretar el botón del controlador lógico programable (PLC) del equipo para proveer de agua de lavado a la motohormigonera e iniciar un nuevo ciclo de lavado. Los camiones con hormigón sobrante se sitúan en el reciclador y, mediante el sistema de ducha de este, aportan el agua para el lavado de la cuba, con el fin de reducir así la consistencia del hormigón sobrante y convertirlo en hormigón fluido.

3. Descargar el hormigón residual y el agua de lavado en la tolva del equipo reciclador. El hormigón fluido y el agua aportada se descargan en la tolva del reciclador y se lavan dentro de este, separando las partículas de cemento y arena fina del resto. Las partículas de cemento y arena, junto con el agua sobrante, se desaguan a los depósitos de agua residual.

El agua residual es bombeada desde los depósitos a la central de hormigón para la elaboración de nuevos hormigones, pudiendo controlar la densidad de la misma con la instalación de un densímetro y ajustar así el aporte de agua limpia necesario para regular la densidad del agua en los depósitos.

El posicionamiento estratégico de la planta de reciclaje de hormigón permite que toda el agua superficial local en el sitio sea recolectada y reinsertada en el proceso. Se puede plantear un sistema en el cual se recolecte agua de lluvia para agregar en los depósitos cuando la densidad no es la adecuada. El tratamiento inteligente del agua utiliza recursos valiosos con moderación, logrando así un beneficio económico y la protección del medio ambiente.

Para alcanzar resultados económicos óptimos es necesario reutilizar el 100,00 % del agua gris que se encuentra en los depósitos de agua reciclada, como se mencionó anteriormente. Para esto, es necesaria la instalación de agitadores para mantener los finos en suspensión, los cuales trabajan en forma independiente al equipo reciclador y son comandados por el PLC central. Para la reutilización del agua gris es necesaria una bomba dentro de los depósitos para enviar el agua junto con los finos hacia la báscula en el punto de producción de hormigón. Para mantener la densidad de esta agua gris bajo el límite deseado se instala un sistema que regula dicha densidad automáticamente.

El lavado de las motohormigoneras es realizado con agua reciclada. Para prevenir obstrucciones de las bombas, estas se accionan automáticamente un segundo cada 30 minutos. Al alcanzarse un nivel mínimo de agua reciclada en el depósito, debido a un gran consumo de la misma en producción, el sensor ultrasónico envía una señal a la unidad de control electrónico para permitir el ingreso de agua fresca al sistema a través del equipo para evitar que las bombas se rompan.

8.1.- Distintos tipos de tecnologías en los equipos de reciclaje y recuperación

Para llevar a cabo el proceso de recuperación de áridos y la reutilización del agua residual hay distintos tipos de tecnologías desarrolladas por los fabricantes.

• Cilindro de rotación con mallas seleccionadoras de áridos: lava con agua a presión y separa en arena gruesa y grava en un mismo proceso (Foto 1).

Un ejemplo de este tipo de equipos es el CCR- 60 de Henry Equipment (Foto 2).

• Tambor tipo batea (o mixer) con paletas de arrastre: lava y entrega un árido integral (mezcla) al final del proceso (Foto 3). Es posible adicionarle un sistema seleccionador de áridos (sistema vibratorio).

Un ejemplo de este tipo de equipos es el ECOTROM 20 de Frumecar (Foto 4).

• Tornillo sinfín: lava y arrastra los áridos y los entrega en forma integral (mezcla) (Foto 5). Se le puede adicionar también un sistema seleccionador de áridos.

Un ejemplo de este tipo de equipos es el RWS de la empresa BIBKO Systems (Foto 6).

En el mercado encontramos disponibles también equipos que combinan los sistemas y tecnologías mencionados anteriormente.

El equipo X-F 100 de Truseen, por ejemplo, combina el sistema de separación mediante cribado en espiral (Foto 7) y rodillo de separación (Foto 8). El diseño especial para la dirección de movimiento en espiral y un cierto ángulo del sistema de cribado hace que el material gire y se lave completamente con la corriente del chorro de agua durante el proceso de cribado.

Los áridos ya separados se envían a sus correspondientes salidas, a la salida de arena y a la salida de piedra respectivamente (Foto 9-10).

8.2.- Sistemas abiertos y sistemas cerrados

Debemos tener en cuenta que no es lo mismo la recuperación de hormigón fresco, que representa un sistema abierto, que el reciclado del mismo, que representa un sistema cerrado. Solo en el último caso se logra un reciclado del 100,00 % del residuo sólido y el agua. Entonces se puede hacer una subdivisión de los recicladores que es solo una variante en la parte final del proceso.

Sistema abierto: solo se reutilizan los agregados gruesos: gravas, arena gruesa y media mayores a 0,20-0,25 mm. El agua residual llega a los depósitos y se realiza un proceso de decantación. Presenta la ventaja del ahorro de agua, se puede reutilizar el agua decantada para el lavado del tambor de las motohormigoneras, para mojar el agregado en zonas de elevada temperatura o para el mismo reciclador. La desventaja es que, debido a la sedimentación, queda un lodo depositado en el fondo de las piletas de decantación, que no tienen un uso definido, que no es una solución completa de reciclado. Además, se debe tener precaución en mantener bajo el caudal de agua, porque mientras mayor es este caudal, mayor es la velocidad de paso del agua de un depósito a otro, lo que hace mayor la cantidad de finos en el último depósito, un agua “menos limpia” y un mayor número de limpiezas necesarias.

En este caso se dejan decantar en piletas de sedimentación las partículas finas presentes en el agua las cuales luego son extraídas mediante palas mecánicas, por ejemplo. El agua se recircula mediante bombas y una parte se utiliza para el lavado de las motohrmigoneras y otra se envía a la planta dosificadora para la generación de hormigón fresco. Los finos decantados y sedimentados en la primera pileta deben retirarse y desecharse, por ello denominamos a este sistema como sistema de recuperación (Figura 3).

Sistema cerrado: Se reutilizan los agregados gruesos y también arenas finas y finos. Es cuando se cuenta con un agitador en los depósitos donde llega el agua residual. Se mantiene a las partículas (menores a 0,20- 0,25 mm) en suspensión para prevenir la sedimentación y se obtiene una densidad homogénea del agua residual dentro de los depósitos. De esta manera no hay generación de lodos y se logra un sistema cerrado que representa un sistema de reciclado (Figura 4).

Las ventajas que presenta este sistema son:

• Ahorro de espacio para vertido de productos de desecho, no se deben transportar los materiales sólidos para su depósito en vertederos.

• La reutilización del agua residual es interesante en hormigones en que se utiliza arena con bajo contenido de ultra finos. Hace al hormigón más bombeable, aumenta la trabajabilidad en hormigones pobres, y disminuye los vacíos.

• Ahorro de agua, el agua mantenida en suspensión de densidad controlada se puede reutilizar en un 100,00 % para la producción de nuevo hormigón, verificando siempre que cumpla con las normas exigidas por cada país dependiendo del tipo de hormigón a elaborar. En el caso de Argentina se deben respetar los límites establecidos por la Norma IRAM 1601: 2012 y el Reglamento CIRSOC 201/ 05.

Se debe tener en cuenta, además, que estos sistemas pueden “combinarse” es decir, podemos realizar la instalación de la planta de reciclaje tanto con piletas de sedimentación como con piletas con agitadores. La organización e instalación de la planta de reciclaje siempre va a depender de las necesidades y requerimientos del cliente. Un ejemplo de este tipo de instalación lo da como opción la empresa Truseen para su equipo X-F 100 (Figura 5).

El agua desbordada fluye hacia una pileta de barros donde se encuentran los agitadores. La finalidad es mantener los finos de cemento y arena en suspensión evitando que sedimenten para lograr una mezcla más homogénea y un agua recuperada más limpia. El sistema agitador funciona intermitentemente. La intermitencia es regulable, pero se aconseja que funcione durante 1 minuto cada 5 minutos.

Desde la pileta de barros parte del agua es enviada directamente a la planta dosificadora para producir nuevos hormigones y otra parte se envía a piletas de sedimentación para lograr obtener un agua más clarificada.

Debido a la sedimentación, queda un lodo depositado en el fondo de las piletas, que no tienen un uso definido. Los finos decantados y sedimentados en la primera pileta deben retirarse y desecharse.

El agua se recircula mediante bombas, que se encuentran dentro de las piletas de sedimentación. Envían una parte del agua junto con los finos hacia las duchas de lavado para la limpieza de nuevas motohormigoneras y otra parte hacia la tolva de alimentación. Después de tres sedimentaciones, el agua se puede reutilizar.

Entonces, dependiendo del tipo de tecnología del equipo y de lo que el cliente requiera, se puede obtener:

• Agregado y agua residual. Por ejemplo, el equipo ECOTROM 20 de la empresa Frumecar (Figura 6)

• Arena, grava y agua residual. Por ejemplo, el equipo X-F 100 de la empresa Truseen (Figura 7).

• Arenas de distintas granulometrías, grava y agua residual. Por ejemplo, el equipo Agg Recover de la empresa Terex (Figura 8).

El mayor nivel de separación de los agregados dependerá de las necesidades de cada cliente, lo cual está relacionado con la curva granulométrica exigida en la norma de cada país.

8.3.- Estaciones de proceso

Por lo expuesto, se materializa el proceso en dos estaciones, la estación de proceso 1 y la estación de proceso 2.

Estación de proceso 1:

Esta estación está diseñada para el lavado de la totalidad del hormigón residual, con el fin de conseguir preparar los agregados, grava y arena > 0,20- 0,25 mm (libres de cemento visible) para su recuperación y reutilización posterior en la producción.

El hormigón residual y el agua de lavado de las motohormigoneras se introduce en la máquina por vía de una tolva alimentadora. Bajo un control totalmente automático agua limpia, decantada y/o proveniente de los depósitos es introducida en la máquina la cual va a separar las fracciones de grava, arena y finos de cemento. Debido a que el agua es el elemento que más se utiliza y además el que se pretende reciclar, en un primer momento se decanta a la estación de proceso 2. Mientras que la arena y los agregados son transportados al exterior de la máquina por medio de un transportador especial (Figura 9).

Los depósitos de agua clarificada están provistos de un nivel regulador de prevención contra el exceso de llenado y contra el riesgo de vaciarse. Esto sirve de salvaguarda para que las bombas no trabajen en seco. El agua clarificada de reserva se recicla completamente pues se utiliza tanto en la producción de hormigón como en la limpieza de las motohormigoneras.

En principio las motohormigoneras se limpian con agua clarificada de la reserva, ello asegura que se establezca un ciclo y que se estabilice el consumo de agua. Cuando debido a un elevado consumo de agua gris en producción baja el nivel de los depósitos, se produce una señalización en el cuadro por medio de los sensores de nivel, y automáticamente entra agua limpia proveniente de la red al interior de la máquina para luego fluir hacia los depósitos. De este modo el agua se mantiene en los niveles deseados y la máquina se lava internamente.

Entendemos también como agua limpia, al agua decantada de una pileta a otra o agua de lluvia que puede incluirse también al proceso productivo por medio de un mecanismo de control. De este modo, el consumo de agua se puede reducir al mínimo. Los finos decantados y sedimentados en la primera pileta deben retirarse y desecharse.

Dependiendo de la producción total de hormigón que presente la planta será la frecuencia con la que deben retirarse los lodos, esto puede hacerse utilizando una pala mecánica.

Por esta razón, es opcional una estación de procesos 2.

Estación de Proceso 2 (procesamiento del agua gris con equipos):

Sobre el tanque para la reserva de agua, se monta un sistema agitador que cumple la función de mantener los finos de cemento y de arena en suspensión permanente, con el fin de prevenir que estos precipiten y se apelmacen en el fondo de la cisterna, lo que produciría que la reserva de agua se convirtiese en un lodo (Figura 10).

El sistema agitador funciona intermitentemente. La intermitencia es regulable, pero se aconseja que funcione durante 1 minuto cada 5 minutos. Una bomba sumergida en el depósito, bombea el agua con finos a través de un tubo hasta llegar a la báscula de la planta de hormigón. De esta manera el agua gris con densidad regulada por el sistema regulador asociado, y no mayor a 1,05 kg/l con finos < 0,20 mm se utiliza para producir hormigón nuevamente. Una segunda bomba, menos potente, bombea agua gris al tubo de lavado, para efectuar el proceso de lavado de las motohormigoneras.

La experiencia en un gran número de plantas de hormigón ha mostrado que la utilización total del agua gris con finos y de densidad controlada, no afecta a la calidad del hormigón. Para casos donde se tengan restos de finos, una solución para obtener masas de finos casi libres de humedad, es el uso de un Filtro Prensa, así se puede clarificar agua con finos para su reutilización.

Si bien la empresa BIBKO Systems, que es una de las mayores representantes de estos equipos a nivel mundial, asegura que el agua mantenida en suspensión de densidad controlada se puede reutilizar en un 100,00 % para la producción de nuevo hormigón, igual se deben realizar ensayos de aceptación del agua recuperada para nuevas producciones.

Realizando un estudio técnico se debe verificar que la lechada sea apta para la producción de hormigón y que esta cumpla los parámetros de calidad estipulados por la empresa y por las distintas normas. Para esto deberían realizarse una serie de ensayos donde se reemplace en diferentes proporciones el agua utilizada para las mezclas por lechada, y así evaluar los impactos del uso de esta en las características del hormigón.

9.- Mercado competidor

Para estudiar el mercado competidor se pueden considerar las alternativas que existen para la gestión del hormigón residual.

9.1.- Industria de prefabricados

Los elementos prefabricados de hormigón son piezas elaboradas de fábrica preparadas para ser instaladas directamente en obra. Durante su proceso de fabricación, el hormigón fresco se vierte en los moldes para su posterior fraguado, y presenta una forma que viene definida en los diferentes proyectos y especificaciones técnicas de ingeniería civil. El Hormigón Prefabricado puede ser estructural o arquitectónico. El estructural incluye vigas, viguetas, columnas, pilas, pilotes, cabezas de pilotes, losas, paneles portantes de muros de carga, etc. Referente al arquitectónico típico, incluye paneles de muros con ventanas, portaluces, coberturas de columnas, etc.

Un ejemplo es la empresa Legoblock, los hormigones utilizados son ligeros y las piezas son ensamblables y autoalineables de tal modo que la edificación es de fácil ejecución sin perder la confiabilidad de la estructura.

9.2.- Procesar como residuo de construcción y demolición

El hormigón recuperado a partir de los Residuos de Construcción y Demolición (RCD) puede ser triturado y utilizado como agregado. Su uso más común es como sub-base vial. También puede ser utilizado en hormigón nuevo como agregado. Es generalmente aceptado que el 20% del contenido de agregados puede ser reemplazado por hormigón reciclado para aplicaciones estructurales. La empresa Granulados Reciclados de Colombia (GRECO) promueve la gestión integral de los RCD, está ubicada en Bogotá y poseen la planta más moderna en Latinoamérica (Figura 11) con capacidad de procesar un millón de toneladas al año. Apuestan a la contribución de la economía circular promoviendo la reutilización de los residuos (GRECO, 2017).

9.3.- Realizar programas de redirección de mixes

Muchas empresas están utilizando sistemas de posicionamiento global en sus camiones que se reportan a una estación de control central, de modo que el hormigón pueda ser redireccionado a medida que las órdenes de compra cambian, así se minimiza la generación de desperdicios (Consejo Mundial Empresarial Para El Desarrollo Sostenible, 2009).

9.4.- Plantas de tratamiento de agua residual

Las plantas de tratamiento de agua es la alternativa más común para el tratamiento de aguas residuales de la operación. Estas provienen principalmente del lavado de las motohormigoneras donde se combina el hormigón sobrante con agua limpia. La PTAR funciona por sedimentación, esta consiste en la separación, por acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua, como la grava y la arena. El objetivo principal es obtener un efluente clarificado y producir un lodo cuya concentración de sólidos permita su fácil tratamiento y manejo. Los elementos principales de este sistema se observan en la Figura 12.

10.- Mercado proveedor

En esta sección se hizo un acercamiento inicial a los proveedores de equipos de reciclaje de hormigón fresco, donde se revisó el tipo de equipo que ofrecen, la cantidad de motohormigoneras simultáneas que pueden lavar al mismo tiempo, la capacidad de recuperación de m3 por hora, la propuesta para los lodos excedentes del proceso, entre otras variables.

11.- Mercado distribuidor

Los equipos de reciclaje pueden ser fijos o móviles, a futuro sería ideal que cada planta tanto móvil como fija tenga su propio equipo reciclador, pero en una etapa inicial no se puede incurrir en una inversión tan alta. Por lo tanto, para que cada motohormigonera pueda lavar en un reciclador y así garantizar un máximo de ahorros posibles, las motohormigoneras deben desplazarse a la planta con reciclador más cercana. Se deja abierto para estudios posteriores el diseño del transporte de las motohormigoneras para garantizar que el costo de operación sea menor al beneficio del reciclaje, en este punto se debe considerar los costos del vehículo y del operario, además del costo por disminuir el tiempo efectivo productivo.

12.- Marco legal y administrativo

Existen diversos programas para la gestión del cambio climático. Con una planta recicladora como ya se analizó, se pueden reducir las emisiones de CO2. Al final, la comparación entre el consumo y el ahorro en el funcionamiento de una planta de reciclaje da como resultado el ahorro ecológico. Este expresa qué cantidad de CO2 menos se emite al medio ambiente.

El compromiso con el cuidado del medio ambiente implica el diseño, construcción y mantenimiento de edificaciones sustentables. Para asegurar el cumplimiento de estas exigencias nos guiamos por los estándares de “Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental” o LEED en inglés, un programa de certificación con reconocimiento internacional. La construcción de edificios consume muchos recursos y genera una gran cantidad de residuos, por lo que el programa premia la buena administración de estos, así como su producción y transporte responsable. También se fomenta el reciclaje y la reutilización.

La ISO 14001, norma de Sistemas de Gestión Ambiental (SGA) permite que las empresas puedan demostrar que son responsables y están comprometidas con la protección del medio ambiente. Esto se consigue a través de la gestión de los riesgos medioambientales que puedan surgir con el desarrollo de la actividad empresarial. Que una empresa se encuentre certificada mediante la norma ISO-14001, demuestra que la responsabilidad que ha tomado con el medio ambiente la está cumpliendo, demostrando a otras empresas y a los gobiernos su compromiso. Esto mejora su imagen respecto a la competencia.

Finalmente, la Norma IRAM 1601:2012 que delimita el uso de lechada para la producción de hormigón. Define el agua para elaborar hormigón, el agua potable, agua recuperada de procesos de la industria del hormigón, fuentes subterráneas, de lluvia, superficial natural, residuales industriales, de mar o salobre y con reemplazo parcial. Estas se consideran aptas siempre y cuando cumplan con la verificación por ensayo y las características químicas decretadas que se mencionaron anteriormente.

13.- Equipos

13.1.- Ejemplos de aplicación de plantas con equipos de recuperación

En el mercado contamos con una gran variedad de equipos de distintas empresas para colocar en las plantas productoras de hormigón en base a las necesidades de cada cliente. Lo que es interesante analizar en este punto es como un mismo equipo se puede adaptar a las condiciones de la planta donde vaya a operar para lograr el mejor resultado posible. Para esto vamos a analizar el equipo ComTec de la empresa BIBKO Systems en plantas ubicadas en distintos países, incluso en Argentina.

Luego se analizarán también ejemplos detallados de dos equipos de la empresa ALQUERAZ para comprender la versatilidad de los mismos acorde a las necesidades, vamos a analizar cómo se desarrolla todo el proceso de recuperación para los equipos RHA-30 y RHT-25.

Empresa BIBKO Systems

Holcim (Argentina):

BIBKO le ha provisto una Planta Recicladora ComTec20 a la empresa Holcim Argentina S.A. poniendo de esta manera en marcha en Córdoba la tercera planta recicladora para la empresa. La planta recicladora debía estar integrada al proceso de producción de hormigón. El inconveniente era salvar las diferencias de alturas existentes y el poco espacio disponible en el área productiva (Foto 11-14). BIBKO presentó distintos layout del Sistema ComTec 20 y el cliente optó por un diseño especial que permite vaciar y lavar tanto las motohormigoneras como las bombas de hormigón en un espacio muy reducido.

El Equipo BIBKO ComTec ofrece una capacidad de reciclado de 20 m3 /h y cuenta con un proceso completo para la recuperación de la grava y la arena, así, los sólidos >0,20 mm son lavados, quedando listos para su reutilización. El agua con finos <0,20 mm es utilizada 100% en producción; almacenada en piletas con agitadores, donde la densidad es regulada automáticamente. Con este Sistema BIBKO puesto en marcha en Córdoba, Holcim Argentina deriva todos los restos de hormigón fresco, como los de aguas residuales de lavado, directamente a la tolva del equipo dosificador, reciclando el 100% del agua y sólidos.

Con este adecuado gerenciamiento de los recursos, uso racional del agua, ahorro de energía y reducción de emisiones de CO2, la compañía cementera promueve la conservación de los recursos cumpliendo su Política Ambiental y renueva su compromiso con el Desarrollo Sostenible de la mano de una solución que suma muchas ventajas y es amortizable a mediano plazo.

Warbud Beton Sp (Polonia):

La empresa Warbud Beton Sp. z oo en Polonia realizo un pedido del mismo equipo ComTec pero que incluye un tampón de dosificación. La máquina de lavado ComTec 30 fue equipada con un tampón dosificador de alto rendimiento instalado justo antes del sistema real. La ventaja de este diseño es que las motohormigoneras pueden descargar el hormigón residual de forma intermitente en lugar de todo a la vez.

El tampón dosificador consta de una cubeta de 5 m de longitud que está en condiciones de recibir aproximadamente 6 m³ de hormigón residual en muy poco tiempo. De este modo, se evitan los tiempos de espera que se producen en el caso de sistemas sin tampón de dosificación. La tolva de carga de 6 m de ancho del búfer de dosificación está diseñada de manera que permite que 3 camiones laven y descarguen su hormigón residual al mismo tiempo.

Al principio, el hormigón residual y el agua de lavado se tamponan de forma intermedia en la unidad de dosificación. Un tornillo transportador cilíndrico ubicado en un canal semicircular transporta el hormigón residual hacia el sistema de transporte de cangilones integrado. Los cubos cerrados luego levantan el material hacia arriba y lo descargan en la máquina de lavado. El sistema de transporte de cangilones está diseñado para definir la cantidad de agua y hormigón residual que alimentan a la máquina de lavado.

La calidad del agua, el corte de separación y, en consecuencia, la densidad en el depósito de agua residual, son, por tanto, independientes de la velocidad que utiliza el camión al descargar.

Un sistema de sumidero de bomba transporta el agua residual de la máquina de reciclaje BIBKO a un tanque de acero sobre el suelo equipado con tres agitadores.

Erich Tönnissen (Alemania):

Erich Tönnissen GmbH es una empresa constructora mediana con sede en Kleve, en el Bajo Rin (Alemania). Los puntos fuertes de la empresa Tönnissen son la edificación, la ingeniería civil, la construcción llave en mano y los prefabricados de hormigón armado. A fines del año 2017, en la empresa Tönnissen se tomó la decisión de adquirir un sistema de lavado de hormigón residual y se eligió el modelo ComTec 4 (Foto 15). El cual ha sido diseñado, principalmente, para las fábricas de prefabricados de hormigón y de hormigón preparado. Gracias a su versión compacta, esta instalación ocupa poco espacio y a las fábricas que generan poco hormigón residual les ofrece la posibilidad de un reciclaje eficiente.

El sistema está equipado con un elevador de cangilones externo, de modo que el hormigón residual y el agua de lavado que se generan al nivel del suelo se dirigen de forma controlada a la cámara de lavado, descartando así un llenado excesivo del sistema. El elevador de cangilones puede equiparse con una tolva de alimentación galvanizada de tamaño variable o, como alternativa, el cliente puede realizarla en hormigón.

A diferencia de los sistemas de lavado más potentes (ComTec 10 - 40 m³), el sistema de descarga de material de la ComTec 4 está equipado con una canaleta de transporte por vibración (incluido el tamiz de drenaje). Este tamiz de drenaje cuenta con un fondo del tamiz especial, resistente al desgaste, que descarga el material lavado y, al mismo tiempo, lo drena.

El agua residual que se genera se dirige en su totalidad al proceso de mezclado de hormigón. Para ello se suministró un tanque agitador de acero situado por encima del suelo, con un potente agitador integrado, energéticamente eficiente, así como bombas de inmersión altamente resistentes al desgaste. Como se puede ver, se puede optar tanto por grandes piletas de hormigón para depositar el agua cuando se cuenta con el espacio necesario o tanques metálicos o plásticos sobre el nivel del suelo cuando el espacio sea más reducido.

Gracias a su versión compacta, la instalación ahorra espacio.

Godel-Beton (Alemania y Polonia):

Godel-Beton GmbH es una empresa con administración central en Stuttgart. Con 23 plantas en el sur de Alemania y una en Polonia, Godel-Beton centra su actividad en la construcción de edificios, obras públicas y túneles. Con el fin de procesar rápidamente las cantidades residuales que se originan, se optó por el sistema ComTec 20 (Foto 16-17).

La máquina está equipada con un módulo para descarga y lavado de bombas, que recoge el material residual de la bomba de hormigón directamente a través de una tolva a ras del suelo. El material residual es transportado a través de un sistema helicoidal la instalación de lavado que también se encuentra a nivel del suelo. El módulo para descarga y lavado de bombas discurre en un fondo de artesa elástico. Esto permite transportar agua, además del hormigón residual. La máquina de lavado propiamente dicha está equipada con una tolva de alimentación de 3,00 m de anchura y dos plumas de lavado.

Gracias al módulo para descarga y lavado de bombas independiente se pueden lavar camiones hormigonera y bombas de hormigón al mismo tiempo, contando para ello con estaciones de lavado separadas. Para la evacuación óptima del material lavado se utiliza un transportador helicoidal de 3,00 m de longitud.

La máquina está galvanizada en caliente, es resistente al frío invernal y está equipada con una tapa de aluminio abatible. La instalación ComTec 20 suministrada ofrece una capacidad de reciclaje de 20 m3/h.

Amos (Alemania)

Amos es una empresa con 80 años de tradición, con sede en Brackenheim. La empresa Amos está especializada en la construcción civil, vial y subterránea, así como en el desarrollo de proyectos y las construcciones llave en mano. La empresa además opera su propia fábrica de hormigón preparado y suministra hormigón de todas las clases. El parque móvil incluye 3 motohormigoneras y 2 autobombas.

Con el fin de procesar rápidamente las cantidades residuales que se originan, se optó por el sistema ComTec. Debido al desnivel existente, la máquina se instaló bajo suelo. Esto tiene la ventaja de que la tolva de alimentación se encuentra al nivel del suelo. Además de las motohormigoneras, las autobombas de hormigón también pueden lavarse en la misma tolva sin que para ello sea necesario un sistema adicional. Un transportador helicoidal de 2 m de longitud se encarga de la evacuación del material lavado.

Tras llenar la motohormigonera con agua de reciclado, el hormigón residual se vierte directamente en la máquina a través de la tolva de alimentación (Foto 18). El depósito está equipado con un agitador. El sistema también viene equipado con una separación de arena y grava, con el fin de lograr una mayor calidad de los sólidos lavados.

De esta manera podemos ver lo versátil que puede ser un mismo equipo y como puede adaptarse la instalación de la planta de reciclaje a las condiciones de cada planta hormigonera para lograr el mejor resultado posible.

Empresa ALQUERAZ

Equipo RHA- 30

La tolva de descarga es totalmente abierta en tres de sus lados lo que permite el posicionamiento simultáneo de tres motohormigoneras y la descarga simultánea de los mismos. Cuando las motohormigoneras están únicamente lavando, el reciclador de Alqueraz admite cualquier caudal de descarga ya que no tiene limitaciones en la entrada. Si la descarga de una o varias motohormigoneras el reciclador dispone de una primera zona de almacenaje de dicho hormigón de 2 m3. Por encima de esa cantidad las motohormigoneras deben regular su descarga, el sistema lleva incorporado un sensor de potencia que indica si se está sobrecargando la instalación (Foto 19).

Se dispone de tres lanzas giratorias para la descarga de agua reciclada sobre el interior de la cuba hormigonera (Foto 20). Esta agua es necesaria para la dilución del hormigón a reciclar. Cada lanza dispone de una válvula neumática que permite el paso de agua reciclada desde la pileta de agitación hasta la cuba hormigonera. El mando de dichas válvulas está colocado al pie de la motohomigonera.

En el interior de la cuba se tiene una hélice para transporte y lavado del hormigón con palas de poliuretano intercambiables y en su extremo final una noria de cangilones ranurados para la extracción y descarga del árido reciclado sobre el sinfín de acopio. El sinfín de salida se acciona mediante motorreductor de piñón cónico.

Agregado lavado

El hormigón previamente diluido en la cuba de la motohormigonera mediante el aporte de agua reciclada a través de la lanza es descargado al reciclador para su completa disolución. Mediante la noria de cangilones se extrae el agregado lavado y se deposita en el sinfín de acopio el cual dispone de un fondo en plancha de poliuretano con regulación en altura para conseguir el escurrido de dicho agregado obteniéndose de esta forma un agregado limpio para la fabricación de otros hormigones.

El acopio de agregado se realiza mediante sinfines de diferentes longitudes sobre celdas de hormigón o tolvas de acopio equipadas con sistemas de nivel de máximo y compuerta de descarga a cinta de alimentación a planta de hormigón.

Controlar la concentración de sólidos en el agua reciclada

El agua reciclada se almacena en depósitos que pueden ser subterráneos de hormigón o sobre superficie metálicos. Dependiendo de la producción de la planta se fabrican de mayor o menor capacidad siendo rectangulares o cilíndricos.

Mediante un sistema de agitación se impide la decantación de los finos de cemento y los áridos. Dos niveles controlan la cantidad de agua almacenada en los depósitos intentando siempre tener el máximo espacio disponible para lavar el mayor número de camiones.

Se dispone de dos bombas sumergibles de distinto caudal y potencia para la alimentación de agua a la planta de hormigón y para la dilución del hormigón de las cubas hormigoneras. El equipo cuenta con un sistema de elevación de dichas bombas sumergibles para su mantenimiento y reparación.

El control de la concentración se realiza mediante báscula que se llenan y descargan de forma automática. Dicha báscula se fabrica en acero inoxidable y dispone de sistema de limpieza para impedir que se depositen partículas de cemento en el depósito de báscula. Este control en la concentración permite la utilización de la máxima cantidad de agua en función del tipo de hormigón a preparar. El agua es impulsada mediante bomba a báscula de dosificación de la planta de hormigón mediante tubería flexible (Foto 23). Esta tubería debe de quedar sin producto para impedir la decantación por lo que es muy importante el diseño de dicha instalación.

Equipo RHT-25

El reciclador recibe el hormigón sobrante proveniente del lavado de las hormigoneras para efectuar un lavado de los áridos superiores a 0,2 mm, los cuales por medio de un tornillo sinfín son extraídos todo en un uno. Por otra parte, el agua junto con el cemento y las arenas inferiores a 0,2 mm se deslizan a través de la canal rectangular hacia el depósito de agua reciclada.

El reciclador efectúa unos ciclos automáticos para prevenir el endurecimiento de las partes finas y cemento que queda en su interior, y a su vez durante ciclos posteriores a un lavado de hormigonera, va extrayendo poco a poco dichos restos. Debido a esta razón, nunca debe desconectarse el sistema, ni en periodos de vacaciones, ni por la noche. Solo en caso de reparación o mantenimiento durante un corto periodo de tiempo.

La máquina de reciclaje se compone de dos partes: el tambor de lavado de áridos y un tornillo sinfín (Foto 24). El reciclador se pone en funcionamiento automáticamente en ciclos de limpieza cada 45 minutos.

Tratamiento de agua residual

El compuesto de agua, cemento e impalpables de las arenas, es conducido a través de una canaleta desde el reciclador hasta el depósito de agua residual.

El o los agitadores que se hallan situados en los depósitos, impiden que las partículas finas puedan precipitarse y depositarse en el fondo del depósito. Las partículas por lo tanto se mantienen en estado de flotación. Cuando la planta de hormigón necesita agua para producir hormigón nuevo, una bomba accionada alimenta la báscula de la planta de hormigón.

Asimismo, en el depósito se sitúa la bomba que alimenta la lanza a camión y el sistema de niveles ultrasónico regula la cantidad de agua existente y que incorpora agua pluvial o de la red.

El agua de la red se incorpora el reciclador por medio de una válvula de corte pilotada neumáticamente. La incorporación de agua limpia es regulada por nivel de ultrasonidos que previamente se programa con unas alturas mínimas y máxima.

Para el buen funcionamiento del sistema el agua de la planta debe consumirse un 100% de los depósitos de agua recuperada.

Los agregados residuales

El agregado se extrae del tambor de lavado por medio de un sinfín y que es alimentado por los cangilones. Para evitar cargas excesivas se recomienda ir retirando este material de la caja de modo paulatino. Mínimo una vez al día.

14.- Accesorios

A su vez, en el mercado encontramos equipos adicionales, por ejemplo, de la empresa LIEBHERR, para obtener un mayor nivel de tratamiento. Los mismos son:

14.1.- Equipo separador de arena y grava

Este equipo se coloca al final del proceso de lavado de tal manera que los áridos reciclados y prácticamente secos se descargan directamente en la criba donde la arena y la grava son separadas en dos o tres cortes dependiendo de las necesidades (Foto 25). Esta unidad de separación incrementa la calidad de los agregados reciclados, listos para su reutilización según su tamaño.

El material extraído puede llevarse directamente sobre una criba anexa para seguir separando el material.

14.2.- Equipo dosificador externo- Canaleta dosificadora

El módulo dosificador externo funciona como una gran tolva de alimentación y proporciona la posibilidad de descargar las motohormigoneras más rápidamente (Foto 26). Las motohormigoneras descargan en el dosificador el hormigón junto al agua residual, los cuales son transportados hasta la recicladora a través del dosificador, reduciendo los tiempos de espera y costos.

El almacén de dosificación puede recibir simultáneamente y sin problemas grandes cantidades de restos de hormigón de varios vehículos en corto tiempo. Transfiere simultáneamente el material a la unidad de reciclaje.

14.3.- Dispositivo transportador

En tolvas de alimentación normales para motohormigoneras, las bombas de hormigón no pueden descargar sus restos de hormigón o agua de lavado debido a su posición baja de descarga en el vehículo. Es por esto que Liebherr ofrece una tolva de alimentación para una posición baja junto con un dispositivo transportador (Foto 25). Las bombas de hormigón pueden descargar sin problemas su material para ser transportado luego al sistema de reciclaje.

14.4.- Hidrociclón

Otro accesorio opcional es el separador hidrociclón (Foto 26). Gracias a la fuerza centrífuga elevada, se filtra una gran parte de las partículas flotantes fuera del agua y se decantan las partes sólidas.

La unidad principal del reciclador, está compuesta por un tambor metálico, donde se introduce el hormigón a reciclar, así como la cantidad necesaria de agua. El tambor que puede ser abierto o cerrado, incorpora un conjunto de palas y cangilones que efectúan el lavado del hormigón y lo hacen avanzar hacia el extremo de extracción del mismo.

El agregado lavado dentro del tambor, es depositado sobre el sinfín de acopio, que realiza el escurrido del árido, la extracción del mismo, y el acopio de este.

En primer lugar, el agua sucia de lavado, es extraída a través de una bomba de aguas sucias, y se ciclona a través de un hidrociclón de poliuretano, que separa el flujo de agua sucia en dos caudales diferenciados: agua con partículas gruesas, que es devuelta al tambor de lavado, y agua con partículas finas, que se deposita en una pileta de aguas sucias.

Esta pileta de aguas sucias, dispone de agitadores para impedir la decantación de los finos de cemento y áridos.

La concentración de sólidos en el agua, puede ser controlada por medio de un sistema comparativo de báscula de pesaje, de manera que podemos regular la cantidad de sólidos en suspensión que introducimos en la planta de hormigón junto con el agua reciclada.

15.- Productos obtenidos

La lechada contiene cemento, adiciones (en caso de ser usadas) y finos, por lo tanto, se espera que tenga un impacto positivo en la resistencia del hormigón.

En cuanto a los agregados, los mismos salen del proceso limpios por lo que pueden ser mezclados sin problema con las reservas de agregados de la planta y ser reinsertados en la producción. Los áridos (grava/arena), una vez realizado el circuito dentro del reciclador, son descargados por la parte delantera de este y pueden reutilizarse para la fabricación de nuevos hormigones. La arena y grava que son procesadas por el reciclador tienden a ser de mejor calidad que los agregados naturales ya que los poros fueron sellados por el hormigón con el que entró en contacto anteriormente. Cuando el agregado entra en contacto con el cemento yel agua, en los poros que presenta se empiezan a depositar las partículas de cemento mezcladas con agua, cuando sometemos al agregado a este proceso mecánico de limpieza, esos poros quedan cubiertos y esto representa una ventaja para la producción de futuros hormigones que van a necesitar menos cemento y consecuentemente menos agua para lograr obtener la misma resistencia.

En Argentina, para que un agregado natural pueda utilizarse en la producción de hormigones, debe cumplir con los requisitos físico-químicos y resistentes indicados en el Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón (CIRSOC 201: 2005). Complementariamente, la normativa indica la periodicidad en la evaluación de las distintas propiedades y los cuidados requeridos respecto de la toma de muestras de un acopio.

Los aditivos tienen una vida útil, dependiendo del fabricante y del tipo de aditivo del que se trate. Si el tiempo que pasa desde que el hormigón es descargado en la obra y vuelve a la planta para ser reciclado es mayor que esa “vida útil” del aditivo, entonces no representará un inconveniente porque no incidirá en las características de la lechada.

El problema es cuando no ha pasado ese tiempo al momento en que el hormigón sobrante llega a la planta de reciclaje, en ese caso también hay que tener en cuenta el caudal de agua con cemento que tenemos en las piletas y cómo puede llegar a impactar la cantidad de aditivo presente en el hormigón de descarte que llega a la planta en la lechada de cemento.

Como se ve, los sistemas de reciclaje de hormigón presentan como principal ventaja la protección del medio ambiente además del aprovechamiento del hormigón residual y del agua empleada que es un grave problema desde el punto de vista sostenible. Estas innovadoras unidades de lavado permiten el uso de materiales de forma ecológica en la obra, lo que representa un ahorro para la empresa y una reducción del impacto ambiental.

16.- Conclusiones

Las acciones de todas las empresas deberían estar orientadas a crear valor para la sociedad a través de la producción responsable, la cual se enfoca en utilizar los recursos de manera sostenible para mitigar, corregir y compensar los impactos en la cadena de valor.

El reciclaje de hormigón no es un fin por sí mismo. Es necesario hacer una evaluación de los beneficios globales derivados del reciclaje del hormigón para el desarrollo sostenible. Es aconsejable ubicar el hormigón en el contexto del impacto ambiental de otros materiales. El hormigón tiene un alto impacto medioambiental con respecto a sus insumos, específicamente en la fase de producción de cemento. El transporte y envío en todas las etapas de la producción es la segunda fuente más importante de impactos.

En contraste, es extremadamente duradero y puede traer muchas ventajas al medio ambiente durante la fase de utilización. Con la tecnología actual de recuperación de agregados, reciclando el 100% de los residuos de hormigón fresco y agua residual en la industria podemos lograr:

Desde el aspecto ambiental:

1.- Disminuir la huella de carbono (CO2) dado por el ahorro en trabajos de extracción minera, de transportes y horas máquina.

2.- Disminuir la extracción de agregados y los costos ambientales de explotación y transporte y asociados y a la vez bajar los volúmenes de los residuos sólidos industriales y urbanos, obviamente de mayor impacto en las grandes ciudades.

3.- Disminuir el consumo de agua por m3 de hormigón elaborado. Pues el agua se recicla usándola para lavados y para la producción de nuevos hormigones. Existen también soluciones en las cuales se prioriza el uso de agua de lluvia a la de red.

4.- Evitar la contaminación de los acuíferos superficiales y subterráneos. Pues se contiene el agua residual en piletas impermeables y sin desbordes.

5.- Reducir el desecho de hormigón en vertederos de basura.

A las situaciones actuales de gestión de los residuos en una planta tipo sin reciclador, tendremos con un reciclador las siguientes ventajas:

1.-Flexibilidad en el layout, adaptándolo a la planta. Ingeniería propia.

2.-Disminución de la masa sólida en un 80 ó 100% a la actual, dependiendo el tipo de solución (recuperación o reciclaje, respectivamente).

3.-Concentración en un solo punto para vaciado de los residuos de hormigón sobrantes sin derrames.

4.- Evitar la formación de lagunas para contener agua residual, ya que el agua se almacena en una/s pileta/s sin desperdicio reutilizando el 100% del agua.

5.-No se retiran residuos, o, en caso de ser un sistema de recuperación, solamente el fino.

6.-Agregados “lavados” puestos en planta (aprox. 80% en volumen del residuo de hormigón).

7.-Liberación o ganancia de los espacios asignados dentro de la planta para deposición de residuos de hormigón fresco y escombros.

8.- Disminución de tiempos en la gestión de los residuos (reducción de horas máquina y horas hombre).

9.-Mayor automatización y posibilidades de upgrade (proyectos en etapas).

10.-Contención de los residuos sin derrames en la planta o hacia el exterior cumpliendo normas ambientales. Es útil establecer las prácticas de manejo ambiental de cada obra, con el fin de dar cumplimiento a las regulaciones ambientales existentes.

11.-Mejora de la imagen de la empresa, suma a certificaciones ISO, LEED, entre otras.

En algunos países se logra una recuperación casi completa del hormigón, en tanto que en otros países el potencial de recuperación del hormigón es ignorado y termina como desecho innecesario en basureros municipales. Adicionalmente, las estadísticas sobre desecho de hormigón no son fáciles de encontrar, en parte, por el relativamente bajo peligro que se cree que dicho desecho representa en comparación a otros tipos de desechos y por el poco interés del público al respecto.

Se debe promover la optimización del reciclaje de hormigón dentro de una estrategia integral de desarrollo sostenible. Hacen falta estadísticas globales estandarizadas que recomienden una serie de indicadores para el reciclaje de hormigón.

Es necesario generar el marco legal propicio para que los conocimientos obtenidos en las investigaciones respecto a recuperación y reciclaje puedan ser transferidos al sector productivo, sea público o privado. Para ello, la legislación y normalización juegan un rol fundamental ya que su carencia implica la ilegalidad de estas prácticas, aun cuando las experiencias en el uso de estos residuos resultan favorables ambiental, técnica y económicamente.

Cuando una tecnología de reciclaje alcanza la madurez suficiente, se convierte en una parte normal del proceso de producción que combina la rentabilidad con un enfoque profesional.

Para lograr una economía verdaderamente circular es necesario el esfuerzo y colaboración de todos los actores implicados en el ciclo económico. Así, las Administraciones públicas, las empresas y los consumidores deben unirse en la búsqueda de soluciones transversales, que faciliten una transición equilibrada y justa. Debemos recordar que la construcción sostenible depende del comportamiento eficiente del proyecto como tal, de las oportunidades de deconstrucción y de las especificaciones que se requieren de los materiales, pero también de las prácticas constructivas.

En la actualidad, la importancia de la responsabilidad ambiental continúa en aumento para un mundo más limpio para las generaciones futuras. Los residuos deben convertirse en recursos y ser reaprovechados.