UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO BOLVAR ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL

ANLISIS DE LAS PROPIEDADES MECNICAS DEL MORTERO MODIFICADO A BASE DE RESIDUOS INDUSTRIALES, PARA SER USADO EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES

TRABAJO FINAL DE GRADO PRESENTADO POR LOS BACHILLERES AGREDA T. LUIS X. Y MAGIN A. KEINER A. PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL

CIUDAD BOLVAR, FEBRERO 2012i

HOJA DE APROBACIN

Este trabajo de grado, intitulado ANLISIS DE LAS PROPIEDADES MECNICAS DEL MORTERO MODIFICADO A BASE DE RESIDUOS INDUSTRIALES, PARA SER USADO EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES, presentado por los bachilleres LUIS X., AGREDA T. Y KEINER A., MAGIN A., ha sido aprobado de acuerdo a los reglamentos de la Universidad de Oriente, por el jurado integrado por los profesores:

Nombres:

Firmas:

Profesor Giovanni Grieco (Asesor) ____________________________ (Jurado) ______________________________ (Jurado)

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___________________________________ Profesor Jacques Edlibi Jefe del Departamento de Ingeniera Civil.

Ciudad Bolvar, Febrero de 2012.

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DEDICATORIA

A Dios Todopoderoso y a la Virgen del Valle por estar siempre iluminndome, guindome y dndome fuerza para seguir adelante en esta etapa de mi vida.

A mis padres Yuneli Tamiche y Luis Agreda por su apoyo, dedicacin y orientacin que me han brindando, este ttulo es de ustedes.

A mis hermanos Francis y Jorge por estar a mi lado siempre apoyndome.

A mi to, Efran por su ayuda en todo momento.

A todos los que de una manera u otra me han ayudado, mil gracias.

LUIS AGREDA iii

DEDICATORIA

El siguiente trabajo de investigacin quiero dedicrselo primeramente a Dios Todopoderoso, quien me ha guiado en todos mis pasos y al cual le he pedido mucho para alcanzar mis metas propuestas.

A mi abuela Teolinda Gmez que Dios la tenga en su gloria, la cual form una parte muy importante de mi vida ayudndome a ser lo que hoy en da soy, nunca te olvidar!

A mi madre, Maigua Aranguren que con su cario, consejos, regaos y mano dura, ayud a ste ser durante toda su vida, a ser la persona que hoy en da es, te quiero madre!

A Juan Tejeda, cuya presencia ocup un lugar en la familia como figura paterna y el cual considero como un padre, con su experiencia, sabios consejos y apoyo en momentos oportunos, supo ganar ese lugar y colaborar de alguna forma con el ser que soy hoy en da, !gracias viejo!

A mis hermanos, David Morillo y Kenneth Morillo, que de alguna manera me han apoyado y han estado conmigo, en muchos momentos de la vida.

Magn Keiner

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AGRADECIMIENTOA Dios Todopoderoso y a la Virgen del Valle, mil gracias.

A la Universidad de Oriente por permitirme formarme como profesional.

Quiero agradecer enormemente a todo el personal del Departamento de Control de Calidad de la empresa SIMPCA Matanzas, quienes nos brindaron la posibilidad de acceder a sus instalaciones y nos prestaron toda la ayuda posible, para poder realizar los ensayos, primordialmente a nuestro Asesor Industrial el Jefe de Laboratorio, el Ingeniero Arqumedes Mrquez, quien nos asesor durante nuestra estancia en la empresa.

A mi tutor acadmico Profesor Giovanni Grieco por toda su ayuda y sus acertadas sugerencias durante su asesora.

A mis buenos compaeros y amigos Johnny Vera, ngela Nez, Darwin Jimnez; por su ayuda y consejos.

LUIS AGREDA

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AGRADECIMIENTOA Dios Todopoderoso por haberme escuchado y guiado gracias padre eterno!

Al profesor Giovanni Grieco por sus enseanzas y ayuda en la realizacin de este trabajo de investigacin, y tambin por ser el tutor en el tema, muchas gracias profesor!

Al Ingeniero Arqumedes le agradezco mucho por habernos ayudado en la realizacin de este trabajo de investigacin, ya que siempre contamos con su apoyo, experiencia y conocimientos sobre el tema, al igual que al personal de laboratorio; el seor Pedro, el seor Cesar, Daniel y a todos ellos por estar pendiente y contar con su ayuda, experiencia, conocimientos y dominios de todo el trabajo que se realiz en laboratorio, al igual que a la empresa pre-mezcladora SIMPCA C.A.

A mi madre y Juan Tejeda por su apoyo, el cual nunca he dejado de tener, y por aun tenerlos y poder contar con ustedes, al igual que mis hermanos por siempre estar.

A mis amistades; Jess Sgala, Brito Jos, Basanta Elvis, Jess Toscano y Enoy Prez, por haber contado con ellos en muchos momentos y tambin a los que no nombre.

Mil gracias en verdad y de todo corazn! Magn Keiner

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RESUMEN

En la investigacin se planteo como objetivo general Analizar las propiedades mecnicas del mortero modificado a base de residuos industriales, para ser usado en elementos estructurales y no estructurales. Se llevo a cabo de acuerdo a una metodologa de trabajo de tipo descriptiva, experimental y con un diseo que aplica estrategias de campo, documental y experimental. El diseo y elaboracin de mezclas de mortero modificado con residuos industriales de polietileno de baja densidad (PEBD), aluminio. Se elaboraron una serie de probetas que tuvieran las caractersticas ideales para los respectivos ensayos para el mortero tanto fresco como endurecido tales como asentamiento (cono de Abrams), absorcin, fraguado, adherencia, resistencia al fuego, peso volumtrico (molde de compactacin), contenido de aire (medidor de aire) y resistencia a la compresin (mquina de ensayo) y resistencia al fuego. El estudio consisti en establecer una dosificacin que se ajustar a una resistencia de la mezcla de 210kg/cm2, obteniendo la fabricacin de 4 cilindros de mortero en total derivadas de 6 diseos realizados. Los materiales utilizados para la elaboracin de estas mezclas fueron: arena lavada, agua potable, residuos de polietileno de baja densidad (PEBD) triturado y residuos de escoria de aluminio con una sustituidos en 10%, 20%, 30% sobre la arena y cemento Portland tipo I, adems de los aditivos Pozzolith 2205 (retardador del fraguado), Polyheed 755 (plastificante). Se descarto la utilizacin de los residuos de aluminio por reaccionar qumicamente con el cemento provocando un aumento excesivo de temperatura en la mezcla, la cual afectaba la trabajabilidad, la homogeneidad, la apariencia y una alta disminucin del agua de diseo, los cuales son factores primordiales para no poder lograr una resistencia aceptable. Desde el punto de vista de resistencia y durabilidad; a compresin simple, la mezcla P-312 y P-315 (morteros con un 10% y 20% de PEBD) son los que se consideran los ms apropiado ya que resultaron ser el promedio ms resistente, an cuando no sea la mezcla ms homognea que la mezcla patrn.

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CONTENIDO

Pgina HOJA DE APROBACIN .......................................................................................... ii AGRADECIMIENTO ................................................................................................. v RESUMEN................................................................................................................. vii CONTENIDO ........................................................................................................... viii LISTA DE FIGURAS ................................................................................................ xii LISTA DE TABLAS ................................................................................................ xiv LISTA DE APENDICES ........................................................................................... xv LISTA DE ANEXOS ................................................................................................ xvi INTRODUCCIN ....................................................................................................... 1 CAPTULO I SITUACIN A INVESTIGAR ........................................................... 5 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.4 Planteamiento del problema ............................................................................... 5 Objetivos de la investigacin .............................................................................. 8 Objetivo general.................................................................................................. 8 Objetivos especficos .......................................................................................... 8 Justificacin de la investigacin ......................................................................... 9 Alcance de la investigacin .............................................................................. 10

CAPTULO II GENERALIDADES ......................................................................... 11 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 Ubicacin geogrfica del rea de estudio ......................................................... 11 Acceso al rea ................................................................................................... 12 Caractersticas fsicas y naturales ..................................................................... 12 Geografa .......................................................................................................... 12 Clima................................................................................................................. 13 Geomorfologa .................................................................................................. 13 Geologa............................................................................................................ 13 Flora .................................................................................................................. 14 Fauna................................................................................................................. 14

CAPTULO III MARCO TERICO ........................................................................ 15 3.1 Antecedentes de la investigacin ...................................................................... 15 viii

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3

Bases tericas.................................................................................................... 16 Residuos............................................................................................................ 16 Clasificacin de los residuos ............................................................................ 17 Clasificacin de los polmeros: segn su origen, los polmeros pueden clasificarse en: .................................................................................................. 24 3.2.4 Estructura molecular de los polmeros ............................................................. 26 3.2.5 Polimerizacin .................................................................................................. 26 3.2.6 Impacto ambiental del polietileno .................................................................... 29 3.2.7 Obtencin del polietileno mediante polimerizacin del etileno ....................... 29 3.2.8 Polietileno ......................................................................................................... 30 3.2.9 Tipos de Polietileno .......................................................................................... 31 3.2.10 Clasificacin de polietilenos ...................................................................... 32 3.2.11 Tcnicas de reciclaje .................................................................................. 45 3.2.12 Molienda .................................................................................................... 46 3.2.13 Tipo de plstico. ......................................................................................... 46 3.2.14 Molienda en fro. ........................................................................................ 47 3.2.15 Aluminio .................................................................................................... 48 3.2.16 Propiedades fsicas del aluminio ................................................................ 50 3.2.17 Propiedades mecnicas del aluminio ......................................................... 52 3.2.18 Productos extruidos .................................................................................... 54 3.2.19 Productos Planos ........................................................................................ 55 3.2.20 Productos trefilados .................................................................................... 55 3.2.21 Productos Fundidos .................................................................................... 55 3.2.22 Perfiles de aluminio.................................................................................... 56 3.2.23 Historia del mortero ................................................................................... 56 3.2.24 Mortero....................................................................................................... 58 3.2.25 Tipos de morteros ....................................................................................... 58 3.2.26 Componentes del mortero ......................................................................... 61 3.2.27 Caractersticas de los morteros .................................................................. 69 3.2.28 Calidad del mortero .................................................................................... 73 3.2.29 Diseo de mezcla de mortero estructural ................................................... 79 3.2.30 Requisitos de calidad del mortero .............................................................. 81 3.2.31 Ensayos a realizar a los residuos de plstico y aluminio ........................... 83 3.2.32 Ensayos a realizar a la mezclas de morteros .............................................. 83 3.3 Bases legales ..................................................................................................... 83 3.4 Definicin de trminos bsicos ......................................................................... 85 CAPTULO IV METODOLOGA DE TRABAJO .................................................. 91 4.1 4.2 4.3 Tipo de investigacin ........................................................................................ 91 Diseo de investigacin .................................................................................... 92 Poblacin de la investigacin ........................................................................... 93 ix

4.4 Muestra de la investigacin .............................................................................. 93 4.5 Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos ............................................. 94 4.5.1 Tcnicas de recoleccin de datos ...................................................................... 94 4.5.2 Instrumentos de recoleccin de datos ............................................................... 96 4.6 Flujograma de la metodologa de trabajo ......................................................... 96 4.7 Recopilacin bibliogrfica del tema ................................................................. 98 4.8 Ensayo de los materiales ................................................................................... 98 4.9 Diseo y elaboracin de mezclas de mortero patrn y modificado ................ 103 4.9.1 Elaboracin de la mezcla ................................................................................ 103 4.10 Ensayos de las mezclas de mortero ................................................................ 110 4.10.1 Mortero en estado fresco .......................................................................... 110 4.10.2 Mortero en estado endurecido .................................................................. 118 CAPTULO V ANLISIS E INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS ..... 126 5.1 Describir las propiedades fsicas y qumicas de los residuos industriales (aluminio y plstico). ...................................................................................... 126 5.1.1 Propiedades fsicas de los residuos de Polietileno de baja densidad (PEBD) y Aluminio utilizadas en el mortero ............................................................... 127 5.2 Determinar el diseo de la mezcla patrn con PEBD triturado y escoria de aluminio sustituidos en porcentajes por la arena ............................................ 132 5.2.1 Comportamiento del mortero fresco ............................................................... 134 5.2.1.1 Asentamiento................................................................................................ 134 5.2.2 Fluidez en mezclas modificadas con residuos de PEBD triturado ................. 135 5.2.3 Contenido de aire atrapado en mezclas modificadas con residuos de PEBD triturado........................................................................................................... 135 5.2.4 Peso unitario de las mezclas modificadas con residuos de PEBD triturado. .. 136 5.3 Determinacin de las propiedades mecnicas de la mezcla de mortero modificado con los residuos industriales, mediante los ensayos y procedimientos, segn las normativas COVENIN 497 y 338. ....................... 137 5.4 Comparar los resultados obtenidos de la mezcla modificada a base de residuos con una mezcla de mortero patrn. .................................................. 140 5.4.1 P-314 ............................................................................................................... 140 5.4.2 P-312 ............................................................................................................... 141 5.4.3 P-315 ............................................................................................................... 141 5.4.4 P-313 ............................................................................................................... 141 5.4.5 Efecto de los residuos de PEBD en el fraguado ............................................ 142 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 147 Conclusiones ............................................................................................................ 147 x

Recomendaciones ..................................................................................................... 150 REFERENCIAS ....................................................................................................... 152 APENDICES ............................................................................................................ 154 ANEXOS ................................................................................................................. 167

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LISTA DE FIGURAS

Pgina 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.7 3.8 3.9 4.2 4.3 4.5 4.6 Ubicacin relativa del rea (SIMPCA, 2009). .................................................... 11 Esquema de polimerizacin por condensacin (www.educarchile.cl). ............... 27 Esquema de polimerizacin por adicin (www.educarchile.cl).......................... 28 Curva de distribucin de pesos moleculares. ...................................................... 34 Cadena polimrica. .............................................................................................. 35 Arena en el mortero (Porrero, J. 2004). .............................................................. 64 Comportamiento del agua en la pasta de cemento (Porrero, J. 2004). ............... 67 Especificaciones granulomtricas de la arena (COVENIN 277, 2000). ............. 75 Procedimiento para la granulometra. ................................................................. 99 Procedimiento para el ensayo del peso unitario. ............................................... 100 Escala del Patrn Gardner. ................................................................................ 103 Materiales para la preparacin del mortero modificado con residuos de PEBD previamente pesados. ............................................................................. 106 4.8 Aditivos utilizados en las mezclas de morteros modificados previamente medidos. ............................................................................................................ 107 4.9 Incorporacin de los materiales a la mezcladora. ............................................. 108 4.10 Homogeneizacin de la mezcla. ....................................................................... 109 4.11 Balanza Mecnica. ........................................................................................... 109 4.12 Compactacin del molde durante el ensayo con el cono de Abrams. ............. 111 4.13 Consistencia espesa del mortero de la primera mezcla (asentamiento 6). ..... 112 4.15 Molde con mezcla para el ensayo de peso unitario. ......................................... 115 4.16 Fluidez del mortero fresco. .............................................................................. 117 4.17 Tiempo de fraguado del mortero modificado................................................... 118 4.18 Adherencia del mortero de 10% y 30% de residuos de PEBD. ....................... 119 4.19 Adherencia del mortero patrn y 30% de residuos de PEBD. ........................ 119 4.21 Enrasado en la elaboracin de cilindros de mortero. ....................................... 121 4.22 Desencofrado de los cilindros de mortero. ..................................................... 122 4.23 Compresin de cilindros de mortero en la mquina de ensayo. ....................... 123 4.24 Compresin de cilindros de mortero en la mquina de ensayo. ....................... 124 4.25 Resistencia al fuego (aplicacin de los 5cc de gasolina al cubo de mortero). . 125 4.26 Resistencia al fuego (cubo de mortero en llamas). .......................................... 125 5.1 Resultados de la granulometra de los residuos de polietileno expandido de baja densidad (PEBD). ...................................................................................... 128 5.2 Resultados de la granulometra de los residuos de Aluminio. ........................... 129 5.3 Mezcla P-313 consistencia sin fluidez (asentamiento de 1/4). ......................... 134 5.4 Consistencia fluida (asentamiento 6). ............................................................. 134

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5.5 Ensayo de peso unitario de mortero con sustitucin de PEBD. ........................ 137 5.6 Curvas resistencia & tiempo, del comportamiento de la resistencia a compresin de los diseos de mezcla. .............................................................. 139 5.7 Curvas resistencia & tiempo, del comportamiento de la resistencia a compresin de los diseos de mezcla. .............................................................. 140 5.8 Adherencia del mortero modificado con residuos de PEBD. ............................ 143 5.9 Cubo sometido al fuego. ................................................................................... 144 5.10 Cubo luego de ver sido sometido al fuego. ................................................... 144

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LISTA DE TABLAS

3.1 Propiedades de polietileno (www.arqhys.com). .................................................. 22 3.2 Algunos monmeros y sus polmeros sintticos comunes. (Chang R., 2000). .... 25 3.3 Algunos efectos del grado de amplitud de la DPM sobre las propiedades de un polmero se indican a continuacin. ............................................................... 35 3.4 Aplicaciones de los polietileno ............................................................................ 44 3.5 Caractersticas del aluminio puro. ........................................................................ 54 3.6 Cedazos utilizados y porcentajes pasantes para agregados finos (COVENIN 255 1977). ........................................................................................................ 75 3.7 Valores usuales de relaciones peso/volumen de los agregados no livianos (Porrero, 2004). .................................................................................................. 78 3.8 Resistencias a la compresin de morteros (Instituto Mexicano de transporte en Norma CMT201-004-02). .......................................................................... 82 5.1 Descripcin de los materiales a utilizar en el estudio. ....................................... 126 5.2 Resultados de la granulometra de los residuos de polietileno de baja densidad (PEBD). ............................................................................................. 128 5.3 Resultados de la granulometra de los residuos de Aluminio ............................ 129 5.4 Resultados del ensayo peso unitario suelto y compacto de la arena. ................ 130 5.5 Resultados del ensayo peso unitario suelto y compacto de los residuos de polietileno expandido de baja densidad (PEBD). ............................................. 130 5.6 Resultados del ensayo peso unitario suelto y compacto de los residuos de Aluminio ........................................................................................................... 131 5.8 Asentamientos de los morteros ......................................................................... 135 5.9 Fluidez de los morteros .................................................................................... 135 5.10 Contenido de aire atrapado en las mezclas ..................................................... 136 5.11 Resultados de los ensayos de compresin realizados al mortero en estado endurecido de los cubos (Kg/cm2).................................................................... 138 5.12 Resultados de los ensayos de compresin realizados al mortero en estado endurecido de los cilindros (Kg/cm2). .............................................................. 139 5.13 Adherencia de los morteros ............................................................................. 142 5.14 Resistencia al fuego en morteros...................................................................... 145

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LISTA DE APENDICES

A RESUMEN DE RESULTADOS DE ENSAYOS EFECTUADOS. ................. 155 A.1 Dosificacin para 1 m3 ..................................................................................... 156 B ENSAYO DEL PESO UNITARIO DE MORTERO MODIFICADO CON ALUNINIO. .................................................................................................... 157

B.1 Ensayo peso unitario agregados. ...................................................................... 158 C ENSAYO DEL PESO UNITARIO DE MORTERO MODIFICADO CON POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD).Error! Bookmark not defined.

C.1 Ensayo peso unitario agregados. .........................Error! Bookmark not defined. D DETERMINACION DEL TIEMPO DE FRAGUADO EN LAS MEZCLAS DE MORTERO POR RESISTENCIA A LA PENETRACION ...................... 162 D.1 Determinacin del tiempo de fraguado en mezclas de concreto por resistencia a la penetracin. COVENIN 352:2005. ....................................... 163 D.2 Determinacin del tiempo de fraguado en mezclas de concreto por resistencia a la penetracin. COVENIN 352:2005. ....................................... 164 D.3 Determinacin del tiempo de fraguado en mezclas de concreto por resistencia a la penetracin. COVENIN 352:2005. ....................................... 165 D.4 Determinacin del tiempo de fraguado en mezclas de concreto por resistencia a la penetracin. COVENIN 352:2005. ....................................... 166

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LISTA DE ANEXOS

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NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 349-79, MTODO DE ENSAYO GRAVIMTRICO PARA DETERMINAR EL PESO POR METRO CUBICO, RENDIMIENTO Y CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 352-79, MTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADO DE MEZCLAS DE CONCRETO POR RESISTENCIA A LA PENETRACIN. NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 356:1994, ADITIVOS QUMICOS UTILIZADOS EN EL CONCRETO. ESPECIFICACIONES. (4ta REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 354:2001, CONCRETO. MTODO PARA MEZCLADO EN EL LABORATORIO. (1RA REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 338:2002, CONCRETO. MTODO PARA LA ELABORACIN, CURADO Y ENSAYO A COMPRESIN DE CILINDROS DE CONCRETO. (2DA REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 1976:2003, CONCRETO. EVALUACIN Y MTODOS DE ENSAYOS. (3RA REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 339:2003, CONCRETO. MTODO PARA LA MEDICIN DEL ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS (2DA REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 347:2004, CONCRETO FRESCO DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AIRE MTODO VOLUMTRICO. (1RA REVISIN). NORMAS VENEZOLANAS COVENIN 484-93, CEMENTO PORTLAND. DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN DE MORTEROS EN PROBETAS CUBICAS DE 50,8 MM DE LADO (3RA REVISIN).

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10 FOTOGRAFIAS DE ENSAYOS REALIZADOS 10.1.Vista previa de la mezcla modificada con un 10% de residuos de PEBD 10.2.Medicin de la temperatura del mortero modificado con un 10 % de residuos DE PEBD 10.3.Probetas recin fabricadas de mortero modificado con un 10% de residuos de PEBD 10.4.Probeta cubicas y cilndricas elaborada en el laboratorio 10.5.Asentamientos de 3 10.6.Asentamientos de mortero de 30% de PEBD

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INTRODUCCINEl cemento como elemento principal del concreto, marca la historia del hombre en la bsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y proteccin posible. En la era egipcia ya se utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia cementosa, para unir bloques y lozas de piedra al erigir sus asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depsitos volcnicos, mezclados con caliza y arena producan un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la accin del agua, dulce o salada. Con el tiempo el concreto se lleg a desarrollar como lo conocemos actualmente y los avances sobre l, no tardaron. Surgieron concretos modificados por aditivos, que mejoraban sus caractersticas permitindole al hombre escoger un tipo de concreto diferente, para cada una de sus necesidades. Y as con el concreto, la sociedad se fue abriendo camino hacia la era de la tecnologa y la industria desarrollada que actualmente parece no tener lmites.

Hoy en da, la versatilidad para disponer de cualquier tipo de edificacin es enorme. Y lo es mucho ms debido a la existencia de una gran variedad de materiales con los cuales se pueden levantar diversas obras, sin mencionar los nuevos sistemas y tcnicas de construccin.

La industria de la construccin puede permitir la inclusin de residuos provenientes de la actividad de produccin industrial, tanto en obras de edificacin como obras longitudinales.

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La reutilizacin de productos y residuos provenientes de estos procesos, genera ahorro energtico en la disposicin final de los mismos, y se espera aporte ventajas al sistema.

Los denominados Residuos de Procesos (RP) pueden ser utilizados en la obra civil en distintos elementos constructivos, quedando generalmente asociados a procesos de estabilizacin.

Actualmente con la necesidad de reciclar y los problemas ambientales, el polietileno de baja densidad (PEBD) ha ganado inters a nivel mundial, debido a que es un plstico semicristalino, flexible, blanquecino, inodoro e inspido, de tacto parafnico, con excelentes propiedades elctricas, de poca resistencia a altas temperaturas y de un elevado poder calorfico (46.000 kJ/kg).

Debido a sus propiedades algunos pases, principalmente Espaa como lder en la aplicacin de la plasticultura (cobertura de cultivos agrcolas con plsticos para protegerlos de los agentes externos), aprovecha al mximo estos materiales, hasta el punto de exportarlo a distintas regiones del mundo.

Tomando en cuenta ste y otros factores que fueron determinantes, en este trabajo de investigacin. Se realiz un estudio terico-experimental con la finalidad de determinar el comportamiento que tiene este material al ser sustituido en mezclas de mortero, por arena lavada, y a travs de los ensayos necesarios, determinamos la resistencia, que este nos puede aportar a la mezcla y si cumple con las solicitudes de resistencia de a cuerdo al uso que se requiera en la construccin, la aplicacin de

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algunos residuos no degradables, que se generan en los procesos productivos de la industria aportando conocimientos, en los cuales se puedan sostener los criterios adoptados, para preservar el medio ambiente, competitividad econmica y desarrollo tecnolgico.

Para lograr los objetivos propuestos, se estructur el proyecto por captulos de la siguiente manera:

Captulo I. Situacin a investigar: en esta etapa de la investigacin se plantean las bases que sustentan el planteamiento del problema central de este estudio. As como, tambin se definen tanto el objetivo general, como los objetivos especficos que guiaron el desarrollo del trabajo, la justificacin y el alcance de la investigacin.

Captulo II. Generalidades: en esta etapa nos referimos a la ubicacin relativa, vas de acceso a la zona y las caractersticas fsicas y naturales del rea, en donde se desarrollar el estudio de los materiales y el mortero, modificadas a base de residuos industriales.

Captulo III. Marco terico: describir los antecedentes de la situacin a estudiar, adems comprende el resumen de la serie de elementos conceptuales, relacionados con el tema de la presente investigacin, que sirve de base, al desarrollo de la misma.

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Captulo IV. Metodologa de trabajo: en esta fase de la investigacin, se explica la forma en que se desarrollar el estudio, para poder dar respuesta al problema planteado, haciendo referencia al tipo, diseo de la investigacin, poblacin y muestra. Tambin se presenta y explica el flujograma de la metodologa aplicada.

Captulo V. Anlisis e interpretacin de los resultados: el cual enmarca el cumplimiento de cada objetivo especfico, los resultados y el anlisis de los mismos.

Conclusiones y recomendaciones: se presenta de manera precisa los aspectos derivados del anlisis del morteros modificados a base de residuos industriales

utilizados para revestimientos de paredes y muros interiores, sobre la base de estos, se formulan las recomendaciones.

Finalmente se presentan las referencias bibliogrficas en las que se mencionan cada uno de los textos y pginas web consultadas para la elaboracin de este trabajo, as como tambin los apndices y anexos que amplan ms la investigacin.

CAPTULO I SITUACIN A INVESTIGAR

1.1 Planteamiento del problema

El origen y utilizacin de materiales con propiedades cementantes datan de los mismos orgenes de la civilizacin. Los egipcios fueron los primeros en usar materiales con propiedades hidrulicas, como el yeso; los romanos y los griegos usaban a su vez cenizas de origen volcnico, mezcladas con cal, consiguiendo un material de prestaciones mucho mejores. Fueron los romanos los primeros en usar de forma extensiva en sus construcciones, mezclas hidrulicas de materiales con propiedades cementantes.

Los morteros forman parte de los materiales de construccin que se han venido utilizando desde la ms remota antigedad, habiendo seguido la evolucin de los conocimientos empricos y, sobre todo, de los cientficos y tcnicos a lo largo del tiempo, tanto en lo que se refiere a sus componentes como a la tecnologa de su fabricacin y puesta en obra. Hasta el siglo XVIII slo se utilizan los morteros de cal, yesos y materiales silceos o slico aluminosos. Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y caliza.

En el siglo XIX, Vicat realiz una serie de investigaciones que describan el comportamiento hidrulico de las mezclas de caliza y arcilla, y propuso en 1818 el sistema de fabricacin que se sigue empleando en la actualidad.

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Vicat encamin la fabricacin del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. Este sistema es de va hmeda y orient el inicio del actual proceso de fabricacin.

La fabricacin de morteros ha experimentado cambios importantes, pasando de una fabricacin artesanal, a una fabricacin industrial, utilizando productos de calidad como el cemento Portland, desarrollado por James Parker y Joseph Aspdin en 1824, garantizando de esta manera la produccin de morteros con mejor resistencia y calidad.

El cemento que constituye solo del 10% al 20% del peso del mortero, influye en la resistencia mecnica que es el principal indicador de calidad del mortero. Por otra parte el agua es imprescindible en varias etapas de la elaboracin del mortero: mezclado, fraguado y curado, las impurezas en el agua pueden causar reacciones perjudiciales en la relacin (agua/cemento) y alteraciones en las propiedades del mortero tales como: trabajabilidad, tiempo de fraguado, resistencia mecnica, permeabilidad y durabilidad entre otros. Y finalmente el agregado constituye la mayor parte de la masa del mortero, ya que alcanza a representar entre el 70% y el 85% del peso de la mezcla, razn por la cual sus propiedades resultan tan importantes, para la calidad final del mortero. Las caractersticas del agregado debern ser aquellas que beneficien el desarrollo de ciertas propiedades en el mortero, entre las cuales destacan la trabajabilidad, las exigencias del contenido de cemento, adherencia con la pasta y el desarrollo de resistencias mecnicas.

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En la actualidad, el material ms empleado alrededor del mundo en la construccin es el cemento y todos los productos que de l se desprenden, tal como lo es el mortero que no es ms que una mezcla que consiste de pasta y arena.

La industria de la construccin puede permitir la inclusin de residuos provenientes de la actividad de produccin industrial, tanto en obras de edificacin como obras longitudinales debido al impacto ecolgico y ambiental, que pueda tener la explotacin de agregados, utilizados en la construccin y sus costos.

La necesidad de reciclaje de los residuos industriales no solamente concierne a las comunidades ms industrializadas, sino tambin, a una demanda global con diferentes prioridades. Muchos pases, que van desde los ms industrializados como Holanda o Dinamarca, a otros en vas de desarrollo como Bangladesh, experimentan el ahorro de recursos naturales. Tambin pases en expansin como Kuwait se han dado cuenta de sus demandas, para comenzar a aplicar tcnicas de reciclaje.

El reciclaje de residuos plsticos procedentes de residuos slidos urbanos es una de las oportunidades ms atractivas en el campo del reciclaje de materiales. La posibilidad de obtener nuevos materiales de construccin a partir de residuos plsticos y aluminio reciclados, contribuir, a ofrecer una solucin innovadora ecosostenible.

En Venezuela, actualmente, no se ha implementado el uso de residuos industriales como agregados, para la modificacin de mortero, se sigue usando el mortero convencional; en la presente investigacin, los autores implementarn el uso

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de residuos industriales, plstico y aluminio, como agregados, en mezclas de mortero. Se le determinarn las propiedades fsicas y mecnicas mediante distintos ensayos al mortero modificado a base de plstico y aluminio, para poder determinar su utilidad en la construccin.

Para este estudio, se realizarn diversas mezclas de morteros con diferentes proporciones de residuos de plstico y aluminio, las cuales se especificarn ms adelante, con el objeto de estudiar la plasticidad, adherencia, trabajabilidad y resistencia en el mortero modificado comparndolo con un mortero patrn tradicional y as verificar que cumpla con los requerimientos de usos.

1.2 Objetivos de la investigacin

1.2.1

Objetivo general

Analizar las propiedades mecnicas del mortero modificado a base de residuos industriales, para ser usado en elementos estructurales y no estructurales.

1.2.2 Objetivos especficos

1. Describir las propiedades fsicas y qumicas de los residuos industriales (aluminio y plstico).

2. Determinar el diseo de la mezcla patrn.

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3. Determinar las propiedades mecnicas de la mezcla de mortero modificado con los residuos industriales, mediante los ensayos y procedimientos, segn las normativas COVENIN 497 y 338.

4. Comparar los resultados obtenidos de la mezcla modificada a base de residuos con una mezcla de mortero patrn.

1.3

Justificacin de la investigacin

Actualmente muchas industrias venezolanas generan productos, que luego de haber cumplido su vida til o por transformaciones industriales de material producen o se convierten en residuos, los cuales, en parte no son reciclados y reutilizados, teniendo como disposicin final, los vertederos o los conocidos botaderos de basura, stos podran tener uso en el campo de la construccin y a la vez reducir costos en obra, entre los cuales seleccionamos los residuos industriales de aluminio y de plstico como agregados en la mezcla de mortero modificado. Por tal motivo, y de acuerdo con las necesidades especficas requeridas, se hace indispensable el estudio de las caractersticas principales del mortero cuando se les aaden los residuos de aluminio y plstico, y cmo podra influir ste a la mezcla, en cuanto a la trabajabilidad, resistencia, durabilidad y uso en la construccin.

10

1.4

Alcance de la investigacin

En el siguiente trabajo de investigacin se desea analizar el uso de residuos industriales, aluminio y plstico; en este caso, como agregados para morteros en elementos estructurales o no estructurales, comparndolo con un mortero patrn, para as poder determinar la utilidad del mortero modificado con residuos en la

construccin, aplicando los requisitos de control de calidad de los materiales de construccin utilizados en la elaboracin de morteros, que se aplican en la norma COVENIN 1753 Proyecto y construccin de obras en concreto estructural, mediante la realizacin de ensayos a muestras representativas para comprobar que sus indicadores estn o no dentro de los niveles normalizados.

CAPTULO II GENERALIDADES

2.1

Ubicacin geogrfica del rea de estudio

El estudio se llev a cabo en las instalaciones de la empresa de Servicios Industriales de Maquinaria pesada C.A(SIMPCA) Zona Industrial Matanzas, ubicada en la carretera El Samn de Ciudad Guayana, Municipio Caron, Estado Bolvar, especficamente en el Departamento de Control de Calidad. (Figura 2.1).

Figura 2.1 Ubicacin relativa del rea (SIMPCA, 2009).

11

12

2.2

Acceso al rea

La accesibilidad al rea donde se han realizado los estudios necesarios, se logra a travs de tramos de comunicacin vial, principalmente a travs de la carretera el Samn de Ciudad Guayana, Edo. Bolvar, la cual conlleva directamente hacia la Zona Industrial Matanzas donde se encuentra ubicada la empresa SIMPCA Matanzas.

2.3

Caractersticas fsicas y naturales

2.3.1

Geografa

Ciudad Guayana est situada a 13 m.s.n.m de altitud en la confluencia de los ros Caron y Orinoco, creando una zona denominada Caronoco en honor a la mencionada confluencia.

Se encuentra unida por autopista a Ciudad Bolvar y Upata y por carreteras a la Regin Administrativa de Guayana, adems de contar con el recientemente inaugurado puente Orinoquia para comunicar a la ciudad con el resto del pas a travs del estado Anzotegui. Adems es terminal del ferrocarril minero de los yacimientos del Cerro Bolvar. El Puerto de Ciudad Guayana se ha reabierto por la reactivacin del eje fluvial Apure Orinoco.

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2.3.2

Clima

En la zona predomina el clima tropical en la mayor parte del territorio guayans, con regulares estaciones de lluvia y sequa. Su temperatura media oscila entre los 27 y 30C.

2.3.3

Geomorfologa

En Ciudad Guayana estn presentes tres tipos de paisajes: Planicie, Peniplanicie y Lomero. La topografa de los paisajes de planicie es plana con pendientes entre 0 y 4%.

Los paisajes de planicie presentan una topografa severamente ondulada con pendientes de 4 a 16% y los paisajes de Lomero son de topografa ondulada a fuertemente ondulada y estn constituidos por relieves de lomas, cuyas pendientes son mayores de 8%.

2.3.4

Geologa

La

ciudad

est

caracterizada

por

depsitos

sedimentarios

recientes

suprayacentes a la proyeccin geolgica Imataca. Cuenta con depsitos aluviales de gravas y arenas, depsitos de arcillas y lomos de greises feldespticos y granticos.

14

2.3.5

Flora

El gran parque urbano del municipio Caron al cual pertenece la ciudad, est integrado por: La Llovizna, Cachamay, Loefling y Punta Vista, donde se encuentra una flora representativa de los bosques ribereos e islas del bajo Caron.

Entre las especies de plantas ms comunes de estos ecosistemas resaltan: la guayabita rebalsera, jobo, guamochigo, guateconejo, congrio, caramacate, el piln rebalsero, entre otras.

2.3.6

Fauna

La importancia reside en su valor como fuente de alimentacin. Ella constituye un elemento de considerable relevancia ya que interviene directamente en el ciclo alimenticio.

Se tienen registros de dantas, vquiros, chigires, venados, cunaguaros, puercoespines, guacamayas, colibres, cristofus, garzas, zapoara, aimara, cascabel, culebra verdegallo, terecay, entre otros.

CAPTULO III MARCO TERICO

3.1

Antecedentes de la investigacin

El contenido que se trata en esta investigacin es bastante novedoso en nuestro pas, por lo cual no se han hecho estudios anteriores en la Universidad de Oriente ni en las empresas de construccin, adems sta investigacin servir a los estudiantes de Ingeniera Civil para incursionar y realizar investigaciones posteriores a este trabajo de investigacin.

Bastidas M. y Carvajal E. (2006), en su trabajo de Grado intitulado EVALUACIN DE LA CALIDAD DE LOS MATERIALES DE LA

CONSTRUCCIN PARA LA ELABORACIN DE CONCRETOS Y MORTEROS EN CIUDAD BOLVAR, ESTADO BOLVAR establece que la calidad de los morteros depende de la calidad de sus componentes, de la calidad del diseo de mezcla y su posterior preparacin y manejo. Sirviendo de gran apoyo para esta investigacin, puesto que seala la importancia de realizar ensayos previos normalizados a los componentes de la mezcla, lo que es de gran utilidad para evaluar la eficiencia de los materiales como agregados al mortero (P. 219).

Ayala Espinoza, (2006), CONCRETO MODIFICADO A BASE DE DESPERDICIO INDUSTRIAL, dicho estudio se bas en escoger tres materiales de diferentes desperdicios, que sean producidos por varias industrias, y mezclar uno por uno con la mezcla habitual de concreto, en busca de algunas mejoras en sus propiedades. La primera empresa fue Volkswagen de donde proviene el material conformado por los polmeros, en la segunda empresa Cadbury Adams Mxico, los 15

16

materiales suministrados fueron policloruro de vinilo (PVC) y aluminio, el ltimo material de desperdicio de la empresa Madhera es la viruta. En esta investigacin se concluy, que tanto el material Volkswagen, como el de Adams, presentaron propiedades aptas para ser considerados como agregados al concreto, a diferencia de la madera (en este caso virutas) que result un material descartable para ser un agregado al concreto, debido a que la resistencia a la compresin en comparacin con la mezcla patrn de arena disminuye. (P. 286).

Francisco G., en su trabajo de grado titulado "CARACTERIZACIN DE MEZCLAS DE RESIDUOS CON DE YESO POLIESTIRENO O ESCAYOLA, EXPANDIDO SU USO EN (EPS) LA

CONGLOMERADOS

CONTRUCCIN" (2005), el cual present para optar al ttulo de Doctor por la Universidad Politcnica de Catalua, obtiene como conclusiones principales que es factible la aplicacin de frmulas especficas para el desarrollo de materiales compuestos con residuos molidos de EPS y otros materiales; y establece adems la posibilidad efectiva de la utilizacin en la construccin, de residuos de poliestireno expandido y conglomerados, como el yeso o la escayola. (p. 273-274).

3.2

Bases tericas

3.2.1

Residuos

Cualquier desecho, que por su cantidad o sus propiedades fsicas, qumicas o infecciosas puede ocasionar daos a la salud o al ambiente cuando se manipula, trata, almacena, transporta o se dispone inadecuadamente.

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Desechos en cualquier estado fsico: Slido, lquido o gaseoso que presente caractersticas peligrosas o que est constituido por sustancias peligrosas y que no conserva propiedades fsicas ni qumicas tiles y por lo tanto no puede ser reusado, reciclado, regenerado u otro diferente (Decreto MARN N 2.635, Normas para el Control de la Recuperacin de Materiales Peligrosos y el Manejo de los Desechos Peligrosos).

3.2.2

Clasificacin de los residuos

Residuos se pueden clasificar atendiendo a su estado fsico en:

3.2.2.1 Slido: que suponen la mayor fraccin del total.

3.2.2.2 Lquido: entre los que no se contemplan los vertidos a cauce pblico ni al alcantarillado (no conceptualmente, sino desde el punto de vista normativo, y por tanto en cuanto a la legislacin que les resulta aplicable).

3.2.2.3 Gaseoso: siempre que estn contenidos en recipientes, ya que, cuando son emitidos a la atmsfera no son (normativamente) considerados residuos, sino emisiones.

18

3.2.2.4 Residuos urbanos o municipales: cuya definicin veremos ms adelante al tratar la clasificacin de los residuos en funcin del marco legal.

3.2.2.5 Residuos Industriales: se trata de un amplsimo grupo de residuos, generados en los procesos de fabricacin de la industria y que no tienen valor como mercanca, debido a que, en la mayora de los casos, las tecnologas para su aprovechamiento, suponen elevados costes, o bien porque no estn an, lo suficientemente desarrolladas.

Dentro de este amplio grupo podemos diferenciar a su vez tres categoras diferentes:

Asimilables a residuos slidos urbanos. Inertes. Residuos Peligrosos. Residuos no Peligrosos.

3.2.2.6 Residuos no peligrosos: sern considerados pertenecientes a esta clase todos los residuos que no estn incluidos en la definicin de residuo peligroso. Si nos referimos al Catlogo o Lista Europea de Residuos, los no peligrosos son todos aquellos cuyo cdigo no est acompaado de un asterisco. Dentro del grupo de los residuos no peligrosos se incluye un subgrupo al que ya nos hemos referido cuando hemos tratado los otros criterios de clasificacin de los residuos inertes.

19

Principales tipos de desechos industriales no peligrosos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Escoria metalrgica. Chatarra ferrosa y no ferrosa. Ladrillos refractarios. Escoria de aluminio. nodos gastados y defectuosos. Finos de hierro (Colectores de polvo). Madera. Papel y cartn. Textiles.

10. Escombros de construccin. 11. Recipientes plsticos y de vidrios. 12. Finos de pellas. 13. Finos de hierro metalizados. 14. Almina contaminada. 15. Escamas de acero.

3.2.2.7 Polmeros y polietileno de baja densidad: el sufijo mero significa unidad. En este contexto el trmino mero se refiere a un grupo unitario de tomos o molculas que define un arreglo caracterstico para un polmero. Un polmero es un material constituido al combinar varios meros o unidades. Los polmeros son materiales que consisten en molculas gigantes o macromoleculares promedio de 10,000 a ms de 1.000.000 g/mol y que se forman al unir muchos meros o unidades mediante enlaces

20

qumicos. Se define el peso molecular como la suma de las masas atmicas en cada molcula.

La polimerizacin es el proceso mediante el cual pequeas molculas de una sola unidad (conocidas como monmeras) o de unas cuantas unidades (oligmeros) se unen qumicamente, para crear molculas gigantes. Por lo comn, la polimerizacin comienza con la produccin de largas cadenas, en las cuales los tomos estn fuertemente unidos, mediante un enlace covalente.

El Polietileno de Baja Densidad pertenece al grupo de polmeros denominados Poliolefinas. Estas provienen de hidrocarburos simples, compuestos por tomos de carbono e hidrogeno y con dobles enlaces C=C. Las poliolefinas consideradas de baja densidad son: Polietileno de Baja Densidad, Polietileno Lineal de Baja Densidad y Polietileno de Muy baja Densidad.

El Polietileno de Baja Densidad fue obtenido accidentalmente por los estudios a alta presin del etileno que Michael realiz en msterdam. Este fue un hallazgo afortunado que aprovech Gibson para producir Polietileno, a partir de una mezcla de etileno y benzaldehdo. Para 1935, en Inglaterra, los qumicos e ingenieros W. Faucett, G. Paton, W. Perrin y G. Williams, polimerizaron etileno utilizando altas presiones y temperaturas. Este descubrimiento permiti a la empresa ICI la fabricacin del Polietileno en 1983.

21

3.2.2.8 Descripcin de la polimerizacin: La reaccin es sensible a un nmero muy grande de catalizadores y es iniciada con facilidad especial por compuestos que producen radicales libres. La produccin de un polmero termoplstico de longitud de cadena del orden de 1000 unidades de etileno slo se consigui, cuando se someti el etileno a una presin prxima a 1000 atm a 200 C. Aunque despus se demostr, que podan producirse polietilenos termoplsticos, algo semejantes a presiones ms bajas, sigue siendo un requisito esencial, para la produccin de un gran polmero, un etileno de alta densidad.

La produccin de polietileno exige una fuente de etileno puro, equipo de compresin adecuado para trabajar a 1000 atm, y un reactor de alta presin, para realizar la polimerizacin rpida y altamente exotrmica bajo control. El polmero, que suele producirse a una temperatura en que es lquido, tiene que separarse del etileno que no ha reaccionado (que puede devolverse al recipiente de polimerizacin) y el producto tiene que ponerse en forma fsica apropiada para la venta. El proceso se lleva a cabo de manera cmoda y econmica, en operacin continua.

La polimerizacin del etileno se realiza normalmente en presencia de catalizadores que producen radicales libres. El mecanismo general es semejante al de otros compuestos de vinilo e implica las fases de iniciacin del radical libre, propagacin de la cadena del polmero y terminacin de la cadena. Un carcter importante de la polimerizacin del etileno, por efectuarse el proceso en un gas comprimido, es la posibilidad de variar la concentracin del etileno entre lmites amplios, proporcionando as un medio, adems de las variaciones de la temperatura y de la concentracin del catalizador, para controlar la rapidez de la polimerizacin y el peso molecular del polmero.

22

Otro punto importante es que la produccin de molculas de cadena ramificada es mayor en la polimerizacin del etileno, que en otras polimerizaciones vinlicas, lo que influye en las propiedades fsicas y mecnicas del polmero.

Los principales problemas planteados en la produccin de polietileno al pasar de una escala pequea a la fase fabril, han sido los relacionados con la manipulacin de los gases a alta presin y, ms especialmente, el control de la polimerizacin altamente exotrmica:

n C2H4 (gas)

(C2H4)n (gas)

AH = -22 kcal/mol AF298 = -12 kcal/mol

Estas cifras de calor y energa libre dependen, en cierto grado, de la presin y de la temperatura, pero en todas las condiciones es grande el calor de polimerizacin, por unidad de masa, comparado con los calores producidos en la formacin de otros polmeros.

Tabla 3.1 Propiedades de polietileno (www.arqhys.com).Monmero Calor de polimerizacin, cal/g Etileno 800 Isobutileno 228 etileno 164

La eliminacin de este calor de reaccin es uno de los problemas ms importantes en el control de la polimerizacin. Aparte la disminucin en el peso molecular que resultara de una elevacin no controlada de la temperatura durante la

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polimerizacin, pueden producirse otras reacciones de descomposicin del etileno si la temperatura sube demasiado. Esto fue un problema grave al principio de la fabricacin en gran escala del polietileno.

Son condiciones tpicas para la produccin de polietileno termoplstico una presin aproximada de 1000 atm. Proceso de alta presin y una temperatura en la regin de 100-300 C. La polimerizacin del etileno comprimido es algo parecida a la polimerizacin de lquidos, pero la mayor compresibilidad del etileno hace posible variaciones mayores de la concentracin sin la incorporacin de segundos componentes, y la influencia de la presin sobre la velocidad de polimerizacin es mayor que en un monmero lquido como el estireno. La mayor velocidad por aumento en la presin se debe al aumento en la longitud de la cadena del polmero y al aumento en el nmero de cadenas iniciadas.

Como sucede en la mayora de las otras polimerizaciones, una elevacin de la temperatura provoca un aumento en la rapidez de polimerizacin, pero disminuye la longitud de la cadena. En los primeros trabajos sobre la polimerizacin a presiones elevadas, se us como catalizador oxgeno molecular. En las condiciones en que es eficaz el oxgeno, oxida rpidamente el etileno, y es probable que los radicales libres producidos en esta reaccin sean los que inician realmente la polimerizacin.

El uso de oxgeno como catalizador es interesante, porque este gas inhibe otras polimerizaciones vinlicas. Despus de los trabajos iniciales con oxgeno, se han usado muchas sustancias como catalizadores de la polimerizacin, todas ellas como productos de radicales libres.

24

El perxido de benzoilo y el de di-ter-butilo pueden emplearse en solucin acuosa, disueltos en un disolvente orgnico o en el etileno comprimido. Los perxidos inrganicos y los compuestos peroxi, entre ellos el perxido de hidrgeno y los persulfatos, son catalizadores eficaces y se usan en solucin acuosa. Los compuestos azoicos y los alquilmetales son otros tipos de catalizadores. La temperatura de polimerizacin es el factor ms importante en la eleccin de catalizador.

3.2.3

Clasificacin de los polmeros: segn su origen, los polmeros pueden clasificarse en:

3.2.3.1 Polmeros naturales: los cuales proceden de los seres vivos, tales como celulosa, almidones, ADN y protenas stos polmeros renen, entre otros, al almidn cuyo monmero es la glucosa y al algodn, hecho de celulosa, cuyo monmero tambin es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monmeros se encuentran dispuestos dentro del polmero. Otros polmeros naturales de destacada importancia son las protenas, cuyo monmero son los aminocidos. Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de protenas que existen en la naturaleza y son utilizadas como fibras y telas.

3.2.3.2 Polmeros sintticos: se obtienen por sntesis en laboratorios o procesos industriales e incluyen todos los derivados de los plsticos. La bsqueda de un sustituto del caucho natural dio como origen al caucho sinttico, dado que Japn cort el suministro del insumo proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados durante la Segunda Guerra Mundial, y con ello surgi la industria de los polmeros sintticos y plsticos.

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Algunos de estos polmeros sintticos comunes y los respectivos monmeros de los cuales provienen se resumen en la tabla que sigue a continuacin. (Tabla 3.2).

Tabla 3.2 Algunos monmeros y sus polmeros sintticos comunes. (Chang R., 2000).Monmero Nombre Etileno Nombre Polietileno Polmero Usos Tubera de plstico, botellas, aislantes elctricos, juguetes. Envolturas para empaque, alfombras, canastillas para botellas de refresco, material de laboratorio, juguetes. Tuberas, rieles, canaletas, loseta para pisos, ropa, juguetes. Alfombras, tejidos. Cubiertas para utensilios de cocina, aislantes elctricos, rodamientos. Equipo ptico, muebles. Recipientes, aislantes trmicos (para cubos de hielo, enfriadores de agua), juguetes. Dibujo de las llantas, resinas para recubrimiento. Hule sinttico.

Propileno

Polipropileno

Cloruro de vinilo Acrilonitrilo Tetrafluoroetileno

Policloruro de vinilo (PVC) Poliacrilonitrilo (PAN) Politetrafluoroetileno (tefln) Polimetilmetacrilato (plexigls) Poliestireno (PS) Polibutadieno Hule de estireno butadieno (SBR)

Metil metacrilato

Estireno Butadieno Butadieno y estireno

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3.2.4

Estructura molecular de los polmeros

De acuerdo a los tipos de monmeros que forman la cadena del polmero, stos se clasifican en:

3.2.4.1 Homopolmeros: son macromolculas que estn formadas por un solo tipo de monmero. El poliestireno es un homopolmero, pues proviene de un nico tipo de monmero, el estireno.

3.2.4.2 Copolmeros: se forman por la unin de dos o ms unidades monomricas diferentes. Si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolmero de estos dos monmeros.

3.2.5

Polimerizacin

Es un proceso qumico por el que los reactivos conocidos como monmeros se agrupan qumicamente entre s, dando lugar a una molcula de gran peso, llamada polmero, bien sea como una cadena lineal, o una macromolcula tridimensional. Las reacciones de sntesis de polmeros siguen dos mecanismos, de los cuales stos son:

3.2.5.1 Polimerizacin por condensacin: se producen los polmeros debidos a la formacin de uniones entre dos tipos monmeros en reaccin. Una caracterstica de esta reaccin es que los subproductos de la misma como el agua se extraen por condensacin (de ah el nombre).

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El proceso tambin se conoce como polimerizacin por crecimiento en etapas o por reaccin en etapas, porque la molcula de polmero crece, etapa por etapa hasta que se consume todo el reactivo. (Figura 3.1).

Figura 3.1 Esquema de polimerizacin por condensacin (www.educarchile.cl).

En este tipo de polimerizacin no todos los tomos del monmero forman parte del polmero. Se caracteriza por un mecanismo basado en etapas, es decir, cada reaccin es independiente de la precedente, ya que los monmeros reaccionan unos con otros. Ejemplos de polmeros de condensacin son: poliuretanos, poliamidas, polisteres y polietilentereftalatos (PET).

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3.2.5.2 Polimerizacin por adicin: en la polimerizacin por adicin, tambin conocida como polimerizacin por crecimiento de cadena o polimerizacin por reaccin en cadena, la unin ocurre sin subproducto de la reaccin. Se conoce como reaccin en cadena debido a la alta velocidad a la cual se forman de manera simultnea las molculas larga, por lo general en cuestin de pocos segundos. Esta velocidad es mucho ms elevada que la de la polimerizacin por condensacin. En esta reaccin se agrega un iniciador para abrir la doble unin entre dos tomos de carbn; ste inicia el proceso de unin el agregar muchos ms monmeros a una cadena en crecimiento. Por ejemplo, los monmeros de etileno, se unen para producir el polmero polietileno. (Figura 3.2).

Figura 3.2 Esquema de polimerizacin por adicin (www.educarchile.cl).

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3.2.6

Impacto ambiental del polietileno

Evaluar la performance ambiental del polietileno implica tener en cuenta todas las etapas, por las que atraviesa un producto, desde la extraccin de las materias primas para su elaboracin, hasta que se transforma en residuo, juntamente con su tratamiento. Este enfoque es denominado en la industria:

Anlisis del Ciclo de Vida. De este modo se evala la fabricacin, uso y recuperacin o disposicin final en relacin al balance de energa y al impacto ambiental.

3.2.7

Obtencin del polietileno mediante polimerizacin del etileno

La reaccin es sensible a un nmero muy grande de catalizadores y es iniciada con facilidad especial por compuestos que producen radicales libres. La produccin de un polmero termoplstico de longitud de cadena del orden de 1000 unidades de etileno slo se consigui cuando se someti el etileno a una presin prxima a 1000 atm a 200 C. Aunque despus se demostr que podan producirse polietilenos termoplsticos algo semejantes a presiones ms bajas, sigue siendo un requisito esencial para la produccin de un gran polmero un etileno de alta densidad.

La produccin de polietileno exige una fuente de etileno puro, equipo de compresin adecuado, para trabajar a 1000 atm, y un reactor de alta presin, para realizar la polimerizacin rpida y altamente exotrmica bajo control.

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El polmero, que suele producirse a una temperatura en que es lquido, tiene que separarse del etileno que no ha reaccionado (que puede devolverse al recipiente de polimerizacin) y el producto tiene que ponerse en forma fsica apropiada para la venta. El proceso se lleva a cabo de manera cmoda y econmica en operacin continua.

La polimerizacin del etileno se realiza normalmente en presencia de catalizadores, que producen radicales libres. El mecanismo general es semejante al de otros compuestos de vinilo e implica las fases de iniciacin del radical libre, propagacin de la cadena del polmero y terminacin de la cadena. Un carcter importante de la polimerizacin del etileno, por efectuarse el proceso en un gas comprimido, es la posibilidad de variar la concentracin del etileno entre lmites amplios, proporcionando as un medio, adems de las variaciones de la temperatura y de la concentracin del catalizador, para controlar la rapidez de la polimerizacin y el peso molecular del polmero.

Otro punto importante es que la produccin de molculas de cadena ramificada es mayor en la polimerizacin del etileno, que en otras polimerizaciones vinlicas, lo que influye en las propiedades fsicas y mecnicas del polmero.

3.2.8

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplstico blanquecino, de transparente a translcido, y es frecuentemente fabricado en finas lminas transparentes. Las secciones gruesas son translcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados.

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Por la polimerizacin de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fsicas muy variadas. Estos productos tienen en comn la estructura qumica fundamental (-CH2-CH2-)n, y en general tienen propiedades qumicas de un alcano de peso molecular elevado.

Este tipo de polmero se cre para usarlo como aislamiento elctrico, pero despus ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como pelcula y para envases.

(3.1)

3.2.9

Tipos de Polietileno

En general hay dos tipos de polietileno:

3.2.9.1 De baja densidad (LDPE): tiene una estructura de cadena enramada, mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta.

3.2.9.2 De alta densidad (HDPE): el polietileno de baja densidad fue producido comercialmente por primera vez en el Reino Unido en 1939 mediante reactores autoclave (o tubular) necesitando presiones de 14.500 psi (100 Mpa) y una temperatura de unos 300 C.

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El polietileno de alta densidad fue producido comercialmente por primera vez en 1956-1959 mediante los proceso de Philips y Ziegler utilizando un catalizador especial. En estos procesos la presin y temperatura para la reaccin de conversin del etileno en polietileno fueron considerablemente ms bajas. Por ejemplo, el proceso Philips opera de 100 a 150 C y 290 a 580 psi ( 2 a 4 MPa) de presin. Sobre 1976 se desarroll un nuevo proceso simplificado a baja presin para la produccin de polietileno, el cual utiliza una presin de 100 a 300 psi (0,7 a 2 Mpa) y una temperatura de unos 100 C. El polietileno producido puede describirse como un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y tiene una estructura de cadena lineal con ramificaciones laterales cortas, inclinadas.

3.2.10 Clasificacin de polietilenos

Los polietilenos se clasifican por:

a)

Densidad.

b) Contenido de Monmeros. c) Peso Molecular.

d) Distribucin del Peso Molecular. e) f) ndice de Fluidez. Modificacin.

El criterio de clasificacin ms empleado es la densidad; por ste los polmeros de etileno estn agrupados en dos clases: alta y baja densidad.

33

a)

Polmeros de Etileno Baja Densidad.

b) Polietileno de Baja Densidad. c) Polietileno Lineal de Baja Densidad.

d) Polietileno de muy Baja Densidad. e) f) Etil Vinil-Acetato. Polmeros de Etileno de Alta Densidad.

g) Polietileno de Alta Densidad. h) Polietileno de Alta Densidad Alto Peso Molecular. i) Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular.

El contenido de monmeros determina muchas de las cualidades del plstico, en este aspecto los plsticos pueden ser:

1.

Homopolmeros.

2.

Copolmeros.

A stas tambin se les conocen como propiedades de caracterizacin de Poliolefinas, porque conjuntndolas proporcionan todas las caractersticas del material y cuidados para transformarlos. El peso molecular es la medida de la longitud de las molculas.

Este parmetro determina varias caractersticas y en general, mientras ms largas son las molculas, mejores son las cualidades mecnicas del material, pero

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tambin es ms difcil de transformar, pues tiene mayor resistencia al flujo o, mayor viscosidad.

Si se grafica el nmero de cadenas (n) contra el peso molecular (M), se obtendr una curva conocida con el nombre de curva de distribucin de pesos moleculares (DPM o MWD). En la figura 1 se muestra un ejemplo con dos tipos de distribucin: una angosta, con un grado de homogeneidad alto, y otra ancha, en la cual se encuentran molculas (cadenas) muy alejadas del valor medio. (Figura 3.3) y (Tabla 3.3).

Figura 3.3 Curva de distribucin de pesos moleculares.

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Tabla 3.3 Algunos efectos del grado de amplitud de la DPM sobre las propiedades de un polmero se indican a continuacin.Parmetro Distribucin de moleculares (ms ancha). pesos Determinacin fundamentalmente Mayor facilidad de proceso. Menor tenacidad mecnica. Menor resistencia a los agentes activos (detergentes y disolventes).

Los diferentes estudios acerca de los polmeros han demostrado, que su estructura es en forma de cadena, integrada por unidades estructurales repetitivas entre s por medio de enlaces covalentes1 La representacin esquemtica de un segmento de una cadena polimrica sera la siguiente en la (figura 3.4).

Figura 3.4 Cadena polimrica.

El primer trabajo relacionado con la formulacin de esta teora fue el de Staudingeren 1920. El Polietileno de Baja Densidad es un homopolmero muy ramificado que tiene por unidad monomrica al etileno. (Figura 3.5).

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Figura 3.5 Distintas representaciones de una cadena de Polietileno.

Las cadenas moleculares de este polmero son muy ramificadas que son cadenas de Carbono-Hidrgeno que provienen de un cuerpo principal y, de cada una surgen ms ramas Esta estructura causa la baja densidad de este plstico. Como se muestra en la (figura 3.6).

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Figura 3.6 Estructura molecular del Polietileno de Baja Densidad.

La densidad tiene relacin con la cristalinidad del material: las molculas se doblan sobre s mismas en un plano formando estructuras planas llamadas cristalitas, entre stas existen ciertas zonas con menor acomodo molecular, que forman amorfas; las cristalitas posteriormente forman infraestructuras conocidas como esferulitas y de estas ltimas provienen los cristales. La cristalinidad es importante en los polmeros, ya que afecta sus propiedades mecnicas y pticas. La cristalinidad se presenta durante el procesamiento de los polmeros como resultado de cambios en la temperatura y de esfuerzos aplicados. Alentar la cristalizacin del polmero ayuda a incrementar su densidad, resistencia al ataque qumico y propiedades mecnicas.

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3.2.10.1 Propiedades del Polietileno de Baja Densidad.

Fsicas: el Polietileno de Baja Densidad es un polmero termoplstico con una densidad en el rango de 0.910-0.925 g/cm3, en funcin de la estructura molecular del polmero. Este material aunque es considerado semi cristalino, posee una estructura en su mayor parte amorfa; por esta razn su apariencia es translcida.

Mecnicas: las propiedades mecnicas del Polietileno de Baja Densidad, dependen del grado de polimerizacin y la configuracin molecular, es decir, cuanto ms elevado sea el peso molecular mejores sern las propiedades, sin embargo, el ndice de fluidez disminuye tambin, significando mayor dificultad de procesamiento.

Es un material que presenta buena elongacin ante la aplicacin de fuerzas de tensin: el valor de este parmetro en la ruptura es de 350 a 700% en pruebas normalizadas. La densidad del polmero es un parmetro muy importante en este comportamiento, pues la presencia de los cristales disminuye la ductilidad del plstico, por esta razn el Polietileno de Baja Densidad tiene mayor elongacin que el de Alta densidad ante la misma magnitud de la fuerza aplicada.

La resistencia al impacto del Polietileno de Baja Densidad es muy buena, reflejado en pruebas Charp e Izod, en que las probetas no muestran fracturas. La determinacin de esta caracterstica en pelcula es por medio

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del Impacto Dardo, donde este material tiene valores entre 70 y 220 gramos.

Elctricas: el Polietileno de Baja Densidad es un excelente aislante elctrico: la constante dielctrica es una de las bajas (valor de 2.1-2.5 a 60 hertz) y vara ligeramente a altas frecuencias (2.2-2.4 a un megahertz).

Trmicas: la fusin de los cristales en la estructura del Polietileno de Baja Densidad sucede entre 105 a 110 C la temperatura de servicio en lapsos cortos es de 80 a 90 C y en periodos continuos de 60 a 75; estos intervalos guardan una estrecha relacin con la temperatura de reblandecimiento, que es de 8 a 100C.

La capacidad calorfica del Polietileno de Baja Densidad aumenta considerablemente conforme a su temperatura se acerca a la de fusin de sus cristales. Esto implica que para los Polietilenos en general, son de los materiales con mayor capacidad calorfica, en el caso particular del Polietileno de Baja Densidad, el valor para este parmetro es de 0.53 a 0.57 caloras/C gramo. La temperatura de flexin bajo carga, en la prueba con 0.45 N/mm2 es de 38 a 48C y a 1.86 es de 12 a 41C. Estos valores son de los ms bajos entre los plsticos, reflejo de la alta flexibilidad de este material y en especial del bajo punto de fusin; su temperatura de transicin vtrea es de 90 a 25 C.

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Qumicas: la naturaleza no polar del Polietileno, le confiere gran resistencia a los ataques de sustancias qumicas. A temperaturas menores de 60C, resiste a la mayora de los solventes inorgnicos, cidos dbiles, bases y sales en cualquier concentracin.

Este material es totalmente atxico y puede estar en contacto directo con alimentos sin presentar riesgo para los consumidores, cumpliendo con las normas requeridas por la industria de alimentos y organismos oficiales. Las sustancias oxidantes tienen un efecto degradante en el Polietileno de Baja Densidad, produciendo una ruptura en las cadenas moleculares. Estas sustancias son por ejemplo el cido crmico y el cido sulfrico. Sin embargo, la modificacin con agentes antioxidantes mantiene alta estabilidad de este plstico para las aplicaciones convencionales

3.2.10.2 Usos y aplicaciones del polietileno: el polietileno ha encontrado amplia aceptacin en virtud de su buena resistencia qumica, falta de olor, no toxicidad, poca permeabilidad para el vapor de agua, excelentes propiedades elctricas y ligereza de peso. Se emplea en tuberas, fibras, pelculas, aislamiento elctrico, revestimientos, envases, utensilios caseros, aparatos quirrgicos, juguetes y artculos de fantasa.

Las primeras aplicaciones del polietileno se basaron en sus excelentes propiedades elctricas, y hasta el ao 1945 su uso como aislante en los cables submarinos y otras formas de recubrimiento de conductores absorbi la mayor parte del material fabricado. Recientemente, han adquirido mayor importancia los usos que se basan en su inercia y su resistencia al agua, y hoy se usa el polietileno en grado cada vez mayor para hacer botellas y otros envases, tuberas para agua y pelcula para

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envolver, usos que consumen ms de la mitad del polietileno producido. A continuacin se estudian con ms detalles algunos de los usos ms importantes.

Cables: como aislante para los cables submarinos. En esta aplicacin, la escasa permeabilidad y la resistencia al agua son de especial utilidad. En 1940, era usado como aislante en los cables de alta frecuencia usados especialmente en las instalaciones de radar, y en este caso es el factor de potencia el que tiene la mxima importancia. Muchos otros tipos de cables para usos militares y civiles han empleado tambin el PE como aislante. Ms recientemente, una salida importante para el PE se ha encontrado en la construccin de cables en los cuales el polmero se usa no como aislante elctrico, sino como envoltura exterior. En este caso puede considerarse como sustitutivo del plomo.

Envases, vasijas y tubos: el PE se usa muchos en forma de botellas, vasos y otros recipientes, tanto en la industria para la manipulacin de materias corrosivas como en el hogar para diversos lquidos. En esas aplicaciones, las principales ventajas son la inercia, el poco peso y menor probabilidad de que se rompa, comparado al vidrio. El PE se utiliza en frascos lavadores de laboratorio y en frascos para la pulverizacin de cosmticos. El PE se usa mucho para cierres de diversos tipos.

Los tubos de pared gruesa se usan para el transporte de agua, especialmente en las granjas y en las minas, donde la facilidad para colocar las tuberas, la resistencia a las condiciones corrosivas del suelo y el poco peso son factores importantes. Otra aplicacin de los tubos de polietileno son las

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instalaciones de calor radiante; en stas, las tuberas que conducen el agua caliente estn incluidas en un piso de hormign. Sin embargo, en sta y en otras aplicaciones hay que tener en cuenta la oxidacin del polmero a temperaturas prximas a 50 C y posiblemente a temperaturas ms bajas.

Pelcula: la pelcula de polietileno en un espesor de 0,025-0,250 mm absorbe una proporcin elevada de la produccin total de polietileno. Su uso se bas originalmente en su combinacin de buenas propiedades mecnicas con una baja permeabilidad al vapor de agua, y por ello sirve para empaquetar productos alimenticios, aplicacin en la cual su flexibilidad a baja temperatura hace satisfactorio su uso en los refrigeradores. Tambin sirve para la proteccin de objetos metlicos, equipo elctrico, piezas grandes de maquinaria y vehculos, para evitar su deterioro a consecuencia de la humedad. Se pueden usar tambin para empaquetar ciertos productos alimenticios, y en este caso la transparencia, la tenacidad y la resistencia al desgarramiento son las cualidades importantes.

La pelcula de PEBD puede convertirse fcilmente en bolsas en maquinaria automtica, uniendo las secciones por medio del calor. Los adhesivos para el PE no dan resultado. La pelcula de PE puede imprimirse satisfactoriamente. La irradiacin gamma de la pelcula de PE mejora sealadamente la retencin de tinta. Un uso especial interesante de la pelcula de PE es la construccin de globos para las investigaciones a grandes altitudes.

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Revestimiento del papel: otro uso del polietileno en forma de pelcula es el revestimiento del papel para reducir la permeabilidad al vapor de agua y mejorar las propiedades mecnicas. Un uso semejante del PE es el mejoramiento de las propiedades del revestimiento de parafina aplicado al papel.

Filamentos: el bajo punto de fusin del polietileno limita seriamente su uso como fibra textil; pero se han hecho tejidos para tapicera de automviles con monofilamentos de polietileno.

El PE no se tie fcilmente. Los filamentos se usan en el estado estirado en fro, y una limitacin a la utilidad de este material es el aflojamiento que se produce a temperaturas elevadas. El deterioro mecnico a la luz solar es tambin un problema.

Instalaciones qumicas: el PE se usa para la construccin de instalaciones qumicas en las cuales se necesita cierta resistencia a los productos qumicos. La pelcula de PE se ha usado para construir pisos resistentes a los cidos.

Pueden resumirse entonces las principales aplicaciones de los distintos tipos de polietileno en la siguiente (Tabla 3.4).

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Tabla 3.4 Aplicaciones de los polietileno.Polietileno de baja densidad pelcula termocontrable envasamiento automtico bolsas industriales film para agro bolsas de uso general cables elctricos (aislantes) tuberas para riego tubos y pomos Polietileno de alta densidad caos envases soplados botellas bidones contenedores industriales cajones bolsas de supermercado bolsas tejidas macetas

3.2.10.3 Propiedades del PEBD reciclado: sufre una sensible prdida de densidad por el rompimiento de cadenas moleculares, reduce la resistencia a la tensin y elongacin y no es recomendable para la fabricacin de pelcula stretch estirable. Cuando el PEBD se procesa para realizar pelcula es comn encontrar geles y dificultad de procesamiento, por el incremento en el ndice de fluidez. Generalmente se encuentra mezclado con otros plsticos, como LPEBD, PA, EVOH, PVDC y lonmeros, as como residuos de alimentos y tintas de impresin.

3.2.10.4 Aditivos: el PEBD tiene la ventaja de resistir elevadas temperaturas, sin llegar fcilmente a la degradacin por la accin del calor; sin embargo, los fabricantes de aditivos han desarrollado antioxidantes que conservan mejor las propiedades mecnicas del plstico, as como de agentes absolvedores de luz ultravioleta, para aplicaciones a la intemperie.

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3.2.10.5 Aplicaciones recomendadas: el PEBD reciclado, es utilizado para fabricar pelculas para bolsas de basura, manguera, tubo conduit, perfiles, tarimas y estacas agrcolas.

3.2.11 Tcnicas de reciclaje

Las tcnicas de manejo y reciclaje del Polietileno de Baja Densidad estn dirigidas principalmente a reprocesar pelculas, resaltando los siguientes sistemas:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Fsico. Separacin con Hidrocicln. Densificacin. Molido. Filtracin. Pelletizado. Trmico. Incineracin.

Los desperdicios obtenidos de la recoleccin diferenciada tambin requieren estar libres de contaminacin por ejemplo, aceites, detergentes y azcar. Estos 27 generalmente requieren de un proceso de lavado posterior a la molienda para lograr un granulado de buenas caractersticas.

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El proceso de granulado consiste bsicamente en las siguientes etapas:

1. 2. 3. 4. 5.

Molienda. Lavado/separacin. Compactacin. Pelletizado. Modificacin con aditivos.

3.2.12 Molienda

Las piezas de gran tamao, tortas de material fundido, cuerpos huecos, madejas de hilo, exige segn el tipo de material y la forma, la utilizacin de instalaciones de corte y moliendas especiales. Las fbricas de maquinaria de este sector, ofrecen instalaciones adecuadas para cada caso y existen diversos factores que se deben tomar en cuenta para la eleccin de un molino, tales como:

3.2.13 Tipo de plstico.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Estado del material. Piezas de inyeccin. Cuerpos huecos. Piezas impactadas. Rebabas. Coladas. Masas fundidas. Dimensiones de material a triturar.

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9.

Humedad media.

10. Granulometra final requerida. 11. Densidad del plstico. 12. Contaminacin por cuerpos extraos. 13. Tipo de alimentacin. 14. Produccin.

3.2.14 Molienda en fro.

Existen adems de la molienda criognica, la molienda en fro, la cual difiere de la primera en que no se desarrollan temperaturas tan bajas con un menor consumo de nitrgeno con la finalidad de aumentar la cantidad del material con partculas uniformes a menor costo y mayor produccin que cuando se trabaja a temperatura ambiente o molienda normal.

La diferencia del producto obtenido por molienda criognica contra el de molienda normal est en que: El tamao de partcula es pequeo y homogneo an cuando se alimenten materiales diferentes. En que no existe calor que los pueda degradar. Para hules es el nico proceso que existe para su micro pulverizacin.

El material molido, lavado y seco se filtra en estado fundido en la segunda fase de limpieza, la cual se lleva a cabo dentro del extrusor granulador por medio de 30 sistemas de mallas o tamices intercambiables colocados dentro del cilindro del extrusor.

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3.2.15 Aluminio

Aluminio es un metal no ferroso, y es el ms abundante de los

metales,

constituyendo cerca del 8% de la corteza terrestre. Sus propiedades han permitido que sea uno de los metales ms utilizados en la actualidad. Es de color blanco y es el ms ligero de los metales producidos a gran escala.

La almina, que es extrada de la bauxita y mezclada con la criolita es la fuente del aluminio. El aluminio puro es demasiado blando, debidamente aleado se obtienen resistencias comparables al acero, por lo cual es til para toda industria, desde la construccin, decoracin, minera, iluminacin hasta la industria aeronutica.

El aluminio es el nico metal que proporciona dureza con bajo peso, es sumamente fcil de pulir, tenaz, dctil y maleable, posee una gran resistencia a la corrosin y alta conductividad trmica y elctrica, teniendo la mejor relacin beneficios costo que cualquier otro metal comn. El aluminio brinda a los ingenieros, arquitectos, diseadores, etc., la posibilidad de desarrollar una gran variedad de diseos, ya sea con el uso de perfiles estndares o a travs del desarrollo de perfiles personalizados.

El aluminio es un elemento qumico, de smbolo Al y nmero atmico 13. Se trata de un metal no ferromagntico. Es el tercer elemento ms comn encontrado en la corteza terrestre.

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Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae nicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformacin primero en almina mediante el proceso Bayer y a continuacin en aluminio metlico mediante electrlisis.

El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente, de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente de 2.70 gr/cm3 y debido a su maleabilidad y ductilidad, es apto para el mecanizado y la fundicin. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecnica, pero puede formar aleaciones con otros elementos, para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades tiles. Dichas aleaciones son ligeras, fuertes y de fcil formacin para muchos procesos de metalistera.

Una vez utilizado el aluminio puede ser reciclado y en este proceso sus caractersticas qumicas no cambian. El procedimiento se puede repetir

indefinidamente y los objetos de aluminio se pueden fabricar enteramente con material reciclado. Al utilizar aluminio recuperado, en el proceso de fabricacin de nuevos productos, existe un ahorro de energa del 95% respecto a si se utilizara materia prima virgen.

El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que parecen no tener ninguna funcin biolgica beneficiosa. Debido a esto existen repercusiones ambientales que hacen menos atractiva la utilizacin convencional de este material y ms conveniente el reciclarlo. El aluminio puede acumularse en el suelo debido a los desperdicios provenientes de productos que lo utilizan. Esto es

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perceptible en la flora que se alimenta de este elemento, causando problemas de salud a animales que las consumen. Las concentraciones de aluminio parecen ser muy altas en lagos acidificados, donde los peces y anfibios se ven afectados debido a las reacciones negativas, por ejemplo relacionadas con las agallas de los peces y los embriones de las ranas. De esta manera todos los seres vivos, incluyendo al ser humano, tarde o temprano, se ven afectados por la contaminacin debido al aluminio.

3.2.16 Propiedades fsicas del aluminio

3.2.16.1 Color: es un metal blanco, con una alta reflectividad de la luz y el calor.

3.2.16.2 Densidad: la ligereza de la masa (peso) del aluminio es una de las propiedades ms conocidas que este metal posee. Un centmetro cbico de aluminio puede tener una masa de aproximadamente 2,699 g, comparado con los 7,85 g del acero y 8,46 g del cobre. Su peso es casi un tercio del acero.

Esta ventaja ha permitido el desarrollo de muchas industrias como la aeronutica y el transporte, adems de facilitar la manipulacin de los perfiles, reduciendo los costos de transporte y mano de obra.

3.2.16.3 Conductividad Elctrica: aparte del cobre, el aluminio es el nico metal comn que posee una alta conductividad como para ser usado como conductor elctrico. Su conductividad puede llegar a representar el 63,8% de la del cobre (en la aleacin 6063 llega al 54%), sin embargo con igual masa de base, el aluminio dobla la capacidad conductiva del cobre.

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Para una misma capacidad de conduccin elctrica, un conductor de aluminio puede tener la mitad de la masa, que la que podra tener la seccin transversal de un conductor de cobre.

3.2.16.4 Conductividad Trmica: el aluminio tiene una alta conductividad trmica, que slo es superada por el cobre, siendo adems cuatro veces ms grande que la conductibilidad del acero. Su temperatura de fusin es de 660,2 C. Por ello ofrece grandes ventajas al ser usado en utensilios de cocina, industria qumica, aire acondicionado, disipadores de calor entre otras industrias.

3.2.16.5 Reflactividad: el aluminio es muy reflectivo en la luz y con la radiacin solar, ms que ning