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

1. Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.

2. ANTECEDENTES
CASO AMBIENTAL CASO TÉCNICO
• En Colombia entran en desuso
miles de toneladas de llantas por
año. En 2010 se usaron
2.642.938 llantas en Bogotá, D.C.
• La mayoría son arrojadas a las
calles o quemadas de manera
ilegal y clandestina, unas para
recuperar el refuerzo metálico y
otras como combustible en
hornos industriales. Se queman
en manifestaciones y paros o en
fiestas populares.
• Las llantas tienen un período de
biodegradación de aprox. 800
años.
• El crecimiento de la economía
implica un mayor flujo vehicular
para el transporte de mercancías.
• El aumento desmedido del flujo
vehicular acelera el deterioro de
la malla vial.

3. Caucho: Fuente Natural
• Árbol del caucho – (Hevea
Brasiliensis) por su fuente
geográfica, Amazonía, Brasil
• Las principales áreas de cultivo
son:
– Áreas lluviosas, tropicales:
– Colombia, Perú, Brasil, Costa
Rica, Guatemala.
– Tailandia, Indonesia, Malasia.
– Liberia, Nigeria, Costa de Marfil.
• El caucho natural se usa en
cientos de productos

4. Extracción
• Latex – secreción lechosa
blanquecina extraída de los
árboles de caucho
• Goteo
– Cada 20 segundos
aproximadamente en
cada árbol
– 450-650
árboles/día/persona

5. Extracción
• Colección
– Después del goteo
– Se colecta en recipientes
plásticos, frascos de
vidrio, ollas de aluminio,
o cáscaras de coco.
– Aproximadamente el 20
a 40% de los recolectado
es utilizable.
• El látex debe colectarse
antes que se coagule

6. Los obreros
caucheros
• Usualmente pobres,
con escasa educación
y baja calidad de
vida. Usualmente
mujeres y/o niños.
• Salarios muy bajos.
• Problemas sociales!!!

7. HUANSOCO
• En Colombia se usa para la
producción de balones y
artículos de caucho de
fabricación artesanal.
• En la Amazonía se utiliza
como ligante de arenas para
la fabricación de adobes y el
afirmado de pisos de
viviendas rurales.
• Se ha investigado su uso
como modificador de
asfaltos, con éxito
• Se ha investigado su uso
como ligante de pavimentos
de tránsito peatonal
Nombre dado por los
indígenas en la
Amazonía al látex de
caucho natural

8. Transporte
• El látex se colecta en tanques
• Se transfiere en containers herméticos
con amoniaco para permitir su
enfriamiento y conservación.
• Se mezcla y se extruye. El producto,
con textura de goma, se enfría, se
muele y se le da la forma deseada.

9. PROCESAMIENTO
• Vulcanización
1. El caucho se mezcla con azufre,
bisphenol, o peróxido
2. Se moldea or extruye con la forma
deseada
3. Se calienta después que el caucho toma
la forma final
– Para mejorar la resiliencia y elasticidad,
durabilidad y utilidad

10. CAUCHO SINTÉTICO
• En 1930 se inventó el caucho
sintético (SBR), en Alemania, y se
impulsó en la segunda guerra
mundial por Alemania y Estados
Unidos. Ha venido reemplazando el
caucho natural en la fabricación de
toda clase de productos de caucho
pero, principalmente, en la
fabricación de llantas.
• Se ha usado con éxito en la
modificación de asfaltos en Colombia

11. MANUFACTURA
Proceso esquemático de la
producción de llantas

12. USOS
• Llantas y neumáticos
• Mangueras
• Boquillas
• Balones y bolas para deportes
• Pisos
• Pegantes
• Tubos
• Almohadillas y láminas para varios usos
• Empaques
• Borradores
• Guantes
• Condones
• ……….

13. Disposición Final
•

14. Métodos de disposición
• Rellenos sanitarios y botaderos
– Atrapan metano (Obliga a procesarlas)
– Más fácil disposición procesadas
• Rellenos ilegales
– Riesgo de incendio
– Animales
– Mosquitos
• Incineración
• Reciclaje

15. Impacto Ambiental
• Alergias al Látex
• Polución (Aire y Agua)
• Humos tóxicos en
combustión (fenoles,
plomo, clorhidratos,
arsénico, zinc…)
• Lluvia ácida.
Mutaciones genéticas.
Agentes cancerígenos.
• Afecta capa de ozono.
Calentamiento global!

16. SOLUCIÓN RECICLAJE

17. Road furniture
Pistas de atletismo
Sports stadia
Pisos de instalaciones de juego
Adoquines y losetas
Artificial turf
SOLUCIÓN RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA
Q uickTim e™ and a
G r aphic s decom pr es sor
ar e needed t o see t his pict ur e.
Gramas sintéticas
Mobiliario de vías
Membranas
Artificiales

18. RECICLAJE
• Mangueras Riego
• Topes
• Tejas
• Resaltos

19. Reciclaje. Infraestructura

20. 20
Viruta suelta :
Viruta de caucho suelta
Viruta pegada
Viruta compactada
Rellenos aligerados
(geotextil)
Aislamiento de edificaciones
RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA
Drenaje y subdrenaje

21. RECICLAJE -
INFRAESTRUCTURA

22. Muros de llantas

23. RECICLAJE. TERRAPLENES
DE SUELO REFORZADO

24. TERRAPLENES EN SUELOS
BLANDOS

25. 25
Materiales
Componentes de caucho – en la
llanta : tejidos, paredes, etc.
Refuerzos y cinturones : capas de
acero o sintéticos forradas en
caucho
Alambre y cuerdas: Cordones de
acero de alta Resistencia que
mantienen la forma de la llanta
Carcaza: De metal, rayón, nylon. Y
cordones de poliéster

26. Las llantas usadas en lugar de convertirse en un desecho o combustible
altamente tóxico, se pueden procesar para obtener una materia prima
(GCR) que provee interesantes propiedades al asfalto

27. ¿Qué es el asfalto-caucho?
Grano caucho Asfalto Caucho Asfalto Base
Consiste en una mezcla de asfalto caliente y grano
de caucho reciclado (GCR) en condiciones de
temperatura, tiempo y agitación específicos

28. Partícula de caucho reciclado
ANTES Y DESPUÉS DE LA REACCIÓN

29. PROPIEDADES DEL LIGANTE ASFALTO-
CAUCHO
Se ven afectadas por:
• Tipo de cemento asfáltico
• Porcentaje de caucho
• Porcentaje de caucho natural (Si se usa)
• Porcentage de SBS (Si se usa)
• Otros modificadores (Si se usan)
• Tiempo de reacción
• Temperatura de reacción
• Tipo de mezclador
•Agitación (Durante la modificación)
• Agitación (Durante el mezclado)

30. PROPIEDADES DEL ASFALTO
CAUCHO
• Ductilidad
• Resistencia a la
fatiga
• Resistencia al
ahuellamiento
• Durabilidad

31. TIPO DESCRIPCIÓN USOS y BENEFICICOS
Membrana de absorción de
esfuerzos (SAM)
Rodadura resistente al reflejo
Membrana intercapa (SAMI)
Similar a la tipo SAM excepto que
es seguida con la construcción de
una capa adicional que podría
consistir en una sobre capa de
mezcla en caliente u otro tipo de
superficie o acabado
Ideal para rehabilitación de
superficies de pavimentos que han
experimentado diferentes tipos de
problemas (baches, fisuras)
Sello de penetración (Scrub Seal)
Es similar a la aplicación tipo SAM
pero la velocidad de aplicación es
mas lenta y la mezcla del material
de caucho penetra en las fisuras
durante el proceso de aplicación
Se recomienda en superficies con
alto grado de fisuración
Mezclas para rehabilitación de
pavimentos rígidos (C&S)
Rodadura resistente al reflejo de
agrietamiento
Pavimentos rígidos por recuperar,
sobre infraestructura de buena
calidad
Mezclas en caliente asfalto-caucho
(gradación discontinua)
Su contenido y gradación son
diferentes a las convencionales. El
contenido de asfalto varía entre el
6,5 y el 8,5%.
Proveen un pavimento más durable
y flexible aumentando la resistencia
a la fisuración, deformación y
envejecimiento
Mezclas abiertas en caliente con
asfalto-caucho (Gradación abierta)
La gradación abierta permite un
contenido hasta del 10% en
asfalto-caucho.
La película mas gruesa de asfalto-
caucho sobre el agregado da como
resultado una mezcla en caliente
con mayor durabilidad y resistencia
a la humedad
TIPOS DE APLICACIÓN DEL ASFALTO-CAUCHO

32. Tipos
SAM Membrana de absorción de esfuerzos
SAMI Membrana intercapa para absorción de
esfuerzos
ARC - DC Mezclas de asfalto caucho
(Gradación densa)
ARC - GG Mezcla de asfalto caucho
(Gradación discontinua)
ARC - OG Mezcla de asfalto caucho Gradación
abierta

33. SAM – Membrana de absorción
de esfuerzos
Pavimento
fisurado
Tratamiento superficial

34. Tratamiento superficial
SAMI

35. SAMI – Interfase de
membrana de
absorción de esfuerzos
Pavimento
fisurado
Sobrecapa
de AC o ARC

36. SAMI en un Sistema de
tres capas
Pavimento
fisurado
Sobrecapa de AC o ARC
SAMI
Capa de nivelación

37. Abierta discontinua densa
Comparación de la gradación típica

38. SAM - Donde usarlo
Agrietamiento de fatiga o
envejecimiento
•Escaso o inexistente
•Sin hundimientos o
asentamientos
•IRI satisfactorio. Infraestructura en
buen estado

39. SAM - Dónde usarlo
Agrietamiento en bloque
• espaciamiento < 15cm
• grietas selladas y llenas
• IRI satisfactorio.

40. SAMI – Dónde usarlo
Agrietamiento de fatiga
• Se require mejorar IRI
• Se requiere mejoramiento estructural
• Ahuellamiento moderadamente severo
(Cuanto más severo se requiere
mayor espesor de sobrecarpeta)

41. SAMI – Dónde usarlo:
• Bases Estabilizadas
- Mejora el IRI vs. SAM
- Capacidad structural
adicional
• Suelos Expansivos
- Reduce la variación de
humedad
- Ancho completo de la
vía

42. SISTEMAS DE TRES CAPAS
• Pavimentos rugosos y
fallados
• Esfuerzos de
agrietamiento reflejo
altos
• Muy efectivo en
sobrecapas sobre losas
de concreto

43. AMC de gradación abierta
• Capa de rodadura
- Rehabilitación o Construcción
nueva
- Mejora la fricción
- Sistemas de 2 o 3 capas
- 2,5 to 5cm sobre pavimentos de
concreto
- Pavimentos asfálticos con bajo
ahuellamiento pero descascarados o
con exhudaciones

45. Recuperación de pavimentos rígidos
CA Convencional y CA con GCR

46. AMC de gradación discontinua
• Casi cualquier pavimentos fisurado o agrietado
• Se requiere refuerzo estructural
• Capas superficiales en sistemas de 2 o 3 capas
• Capa inferior en sistemas de 3 capas

47. Sobrecapa de gradación discontinua

48. AMC de gradación densa
• Construcción nueva
• Cuando se require sobrecapa espesa

49. COMPARACIÓN DE LA DEFORMACION PLÁSTICA DE
MEZCLAS ASFALTO CAUCHO Y CONVENCIONAL
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000
Deformacion,(mm)
Numero de Pasadas
DEFORMACION Vs NUMERO DE PASADAS
Gap-Graded GG-1 Probeta 2
Mezcla Densa MDC-2 Probeta 2

52. APARIENCIA DEL ASFALTO – CAUCHO
PRODUCIDO

53. COLOCACION DE MEZCLA

54. TEMPERATURA DE LLEGADA DE LA MEZCLA
DE GRADACIÓN DISCONTINUA A LA OBRA

55. COMPACTACION DE LA MEZCLA
DISCONTINUA GG-1

56. TEMPERATURA DE COMPACTACION DE LA
MEZCLA GG-1

57. TEXTURA SUPERFICIAL DE LA MEZCLA
GAP GRADED GG-1

58. ASPECTO FINAL PAVIMENTO