Propuesta de diseño de un proceso de reciclaje para medidores de agua domiciliarios (altair V4 composite y aquarius R80) comercializados por Hidromed S A

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(1)PROPUESTA DE DISEÑO DE UN PROCESO DE RECICLAJE PARA MEDIDORES DE AGUA DOMICILIARIOS (ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80) COMERCIALIZADOS POR HIDROMED S.A.. DIANA PATRICIA BONILLA SÁNCHEZ. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA AMBIENTAL. BOGOTÁ D.C. 2016..

(2) PROPUESTA DE DISEÑO DE UN PROCESO DE RECICLAJE PARA MEDIDORES DE AGUA DOMICILIARIOS (ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80) COMERCIALIZADOS POR HIDROMED S.A.. PROYECTO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERA AMBIENTAL EN LA MODALIDAD DE INVESTIGACIÓN (ACUERDO 01 DE 2011).. PRESENTADO POR: DIANA PATRICIA BONILLA SÁNCHEZ COD: 20091180073. DIRIGIDO POR: Q. MG. SC. ING. FREDDY LEONARD ALFONSO. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA AMBIENTAL. BOGOTÁ D.C. 12/10/2016. 2.

(3) ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN. .................................................................................................................. 12 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ................................................................................ 12 2.1. PREGUNTA ACERCA DEL PROBLEMA. ........................................................................ 13 3. JUSTIFICACIÓN. ....................................................................................................................... 13 4. OBJETIVOS. .......................................................................................................................... 14 4.1. OBJETIVO GENERAL. ....................................................................................................... 14 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. .............................................................................................. 14 5. MARCOS DE REFERENCIA. ............................................................................................... 15 5.1. MARCO TEÓRICO. ............................................................................................................ 15 5.2. MARCO CONCEPTUAL. ........................................................................................................ 16 5.3. MARCO TÉCNICO. ........................................................................................................... 18 5.3.1. MEDIDORES DE AGUA POTABLE. ............................................................................. 18 5.3.1.1. Medidores de desplazamiento o volumétricos. ..................................................... 19 5.3.1.1.1. Medidores de disco oscilante o nutativo............................................................ 19 5.3.1.1.2. Medidores de pistón oscilante. ........................................................................... 20 5.3.1.2. Medidores de turbina o velocidad. ....................................................................... 21 5.3.1.2.1. De chorro único. ............................................................................................... 21 5.3.1.2.2. De chorro múltiple. .............................................................................................. 22 5.3.1.2.3. Tipo Waltman. .................................................................................................... 22 5.3.1.2.4. Medidores de Hélice. .......................................................................................... 22 5.3.1.3. Medidores Compuestos. ...................................................................................... 22 5.3.1.4. Medidores electromagnéticos. ............................................................................. 23 5.3.1.5. Medidores ultrasónicos. ....................................................................................... 23 5.3.2. COMPOSITES PLÁSTICOS. ..................................................................................... 24 5.3.3. ENSAYOS MECÁNICOS Y PRUEBAS DE CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES. ........................................................................................................................... 25 5.3.3.1. Ensayo de tracción o tensión. .............................................................................. 25 5.3.3.2. Ensayo de flexión. ............................................................................................... 26 5.3.3.3. Ensayo de Impacto.............................................................................................. 26 5.3.3.4. Ensayo de Dureza Shore..................................................................................... 27 5.4. MARCO POLÍTICO, LEGISLATIVO Y NORMATIVO. ...................................................... 27 5.5. ANTECEDENTES. ............................................................................................................. 31 6. METODOLOGÍA..................................................................................................................... 32 6.1. Caracterización de los medidores de agua Altair V4 Composite y Aquarius R80. ................... 33 6.2. Análisis de los resultados de caracterización del composite plástico………………………….33 6.3. Formulación de alternativas para el reciclaje para el reciclaje de los materiales constituyentes de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80. .................................................................. 35 6.4. Evaluación y análisis de alternativas para el reciclaje de los materiales constituyentes de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80.............................................................................. 36 6.5. Conclusiones y recomendaciones para el reciclaje de los materiales constituyentes de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80…………………………………………………………..38 7. RESULTADOS ....................................................................................................................... 39 7.1. Caracterización y análisis de los medidores de agua Altair V4 Composite y Aquarius R80. 399 7.1.1. Despiece de cada uno de los modelos de medidores: Altair V4 Composite y Aquarius R80 e identificación de materiales. ............................................................................................. 39 7.1.2. Pruebas Experimentales realizadas al Composite Plástico. ......................................... 49 7.1.2.1. Pruebas de Comportamiento Térmico realizadas al Composite Plástico. ........... 49 7.1.2.2. Pruebas Químicas a los Materiales Plásticos de los Medidores de Agua (Altair V4 Composite y Aquarius R80). .......................................................................................... 55. 3.

(4) 7.1.2.3. Pruebas experimentales de mezcla del composite con otros materiales plásticos presentes en los medidores. ................................................................................................... 56 7.1.2.4. Ensayos Experimentales de Impacto con el composite plástico. .......................... 58 7.1.2.5. Ensayo experimental para la incorporación del composite plástico a una mezcla de hormigón……………………………………………………………………………………………….…61 1 7.1.2.6. Realización de ensayos mecánicos normalizados. .............................................. 63 7.1.2.6.1. Elaboración de probetas normalizadas (muestras) para cada ensayo. .............. 63 7.1.2.6.2. Ejecución de ensayos mecánicos normalizados. .............................................. 72 7.1.2.7. Prueba de inyección con composite plástico. ....................................................... 81 7.1.3. Características y propiedades descubiertas sobre el composite plástico...................... 85 7.1.4. Determinación del material constituyente de algunas piezas del medidor Aquarius R80…………………………………………………………………………………………………………87 7.2. Formulación de las alternativas propuestas para el reciclaje de los materiales constituyentes de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80. .................................................................. 88 7.2.1. Composite plástico. ....................................................................................................... 88 7.2.1.1. Moldeo de tuercas de racor de 1” de diámetro con composite plástico a través de un proceso de inyección. ........................................................................................................ 88 7.2.1.2. Composite plástico para modificar mezclas de hormigón. .................................... 91 7.2.1.3. Composite plástico para modificar mezclas asfálticas. ......................................... 92 7.2.2. Otros materiales.......................................................................................................... 94 7.2.2.1. Venta en mercado reciclable de los demás materiales de los medidores de agua domiciliarios Altaír V4 Composite y Aquarius R80. .................................................................. 94 7.3. Evaluación de factibilidad y análisis de las alternativas planteadas para el reciclaje de los materiales de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80. ................................................. 95 7.3.1. Composite plástico...................................................................................................... 95 7.3.1.1. Moldeo de tuercas de racor de 1” de diámetro con composite plástico a través de un proceso de inyección. ........................................................................................................ 95 7.3.1.1.1. Factibilidad técnico – ambiental. ....................................................................... 95 7.3.1.1.2. Análisis preliminar de costos. ........................................................................... 96 7.3.1.2. Composite plástico para modificar mezclas de hormigón. .................................. 102 7.3.1.2.1. Factibilidad técnico – ambiental. ..................................................................... 102 7.3.1.2.2. Análisis preliminar de costos. ........................................................................ 102 7.3.1.3. Composite plástico como agregado en mezclas asfálticas. .................................... 112 7.3.1.3.1. Factibilidad Técnico-ambiental ....................................................................... 112 7.3.1.3.2. Análisis preliminar de costos. ......................................................................... 112 7.3.2. Otros materiales........................................................................................................ 123 7.3.2.1. Venta de los demás para el reciclaje del composite y demás materiales plásticos de los medidores Altair V4 Composite y Aquarius R80. ......................................................... 123 7.3.2.1.1. Factibilidad Técnico-ambiental. ...................................................................... 123 7.3.2.1.2. Análisis preliminar de costos. ......................................................................... 124 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................... 128 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................... 128 10. BIBLIOGRAFÍA. .................................................................................................................... 139 ANEXOS................................................................................................................................... 15049 ANEXO N° 1: TABLA DE PROPIEDADES PRINCIPALES DE CADA UNO DE LOS MATERIALES QUE CONSTITUYEN LOS MEDIDORES DE AGUA ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80. .................................................................................................................................................... 150 ANEXO N° 2: PLANOS DEL MOLDE PARA COMPRESIÓN CON PRENSA VULCANIZADORA QUE SE MANDÓ A MECANIZAR EN EL TALLER DE MECANIZADO DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL. . ................................................................................................................................................... 167 ANEXO N° 3: PLANO DE TUERCA DE RACOR DE 1”, PROPUESTA COMO UNA APLICACIÓN PARA EL RECICLAJE DEL COMPOSITE PLÁSTICO A TRAVÉS DE UN PROCESO DE INYECCIÓN. ................................................................................................................................ 169. 4.

(5) ANEXO N° 4: RESULTADOS DE PRUEBAS DE COMPORTAMIENTO TÉRMICO DEL COMPOSITE PLÁSTICO.. .......................................................................................................... 170 ANEXO N° 5: RESULTADOS DE PRUEBAS QUÍMICAS DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS DE LOS MEDIDORES DE AGUA..................................................................................................... 173 ANEXO N° 6: RESULTADOS PRUEBAS DE MEZCLA DEL COMPOSITE CON OTROS PLASTICOS................................................................................................................................. 177 ANEXO N° 7: TABLAS DE EVALUACIÓN DE FACTIBILIDAD TÉCNICO – AMBIENTAL DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS.. .............................................................................................. 179. 5.

(6) ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA N° 1: TIPOS DE MEDIDORES DE AGUA POTABLE. ...................................................... 19 FIGURA N° 2: FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR DE DISCO OSCILANTE. ............................... 20 FIGURA N° 4: VISTA SUPERIOR DEL MEDIDOR ALTAIR V4 COMPOSITE (PISTÓN OSCILANTE - TIPO VOLUMÉTRICO)......................................................................................................... 20 FIGURA N° 5: VISTA LATERAL DEL MEDIDOR ALTAIR V4 COMPOSITE (PISTÓN OSCILANTE TIPO VOLUMÉTRICO). .......................................................................................................... 20 FIGURA N° 6: SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR DE CHORRO ÚNICO. ........ 21 FIGURA N° 7: VISTA SUPERIOR DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 (CHORRO ÚNICO – TIPO DE TURBINA O VELOCIDAD). .................................................................................................... 21 FIGURA N° 8: VISTA LATERAL DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 (CHORRO ÚNICO – TIPO DE TURBINA O VELOCIDAD). .................................................................................................... 21 FIGURA N° 9: FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR DE CHORRO MÚLTIPLE. ............................. 22 FIGURA N° 10: MEDIDOR TIPO WALTMAN HORIZONTAL. ......................................................... 22 FIGURA N° 11: FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR DE HÉLICE. ................................................ 22 FIGURA N° 12: DIFERENTES DISPOSICIONES DE UN MEDIDOR COMPUESTO....................... 23 FIGURA N° 13: MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO....................................................................... 23 FIGURA N° 14: FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR ULTRASÓNICO........................................... 23 FIGURA N° 15: MEDIDORES ULTRASÓNICOS. ........................................................................... 23 FIGURA N° 16: TIPOS DE COMPONENTES DE LOS COMPOSITE PLÁSTICOS. ........................ 25 FIGURA N° 17: ESQUEMA DE ENSAYO DE FLEXIÓN CON TRES PUNTOS. .............................. 26 FIGURA N° 18: DISPOSICIÓN DE PROBETA PARA IMPACTO CHARPY..................................... 26 FIGURA N° 19: DURÓMETRO SHORE PORTÁTIL DIGITAL. ........................................................ 27 FIGURA N° 20: INTERRELACIÓN DEL MARCO POLÍTICO, LEGISLATIVO Y NORMATIVO A NIVEL NACIONAL Y DISTRITAL. ........................................................................................... 30 FIGURA N° 21: DESPIECE DEL MEDIDOR ALTAIR V4 COMPOSITE........................................... 40 FIGURA N° 22: DESPIECE DEL MEDIDOR AQUARIUS R80. ....................................................... 42 FIGURA N° 23: DIAGRAMA DEL REGISTRO DE LOS MEDIDORES ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80 ..................................................................................................................... 43 FIGURA N° 24: VISTA SUPERIOR DEL REGISTRO DE LOS MEDIDORES ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80. ........................................................................................... 44 FIGURA N° 25: VISTA LATERAL DEL REGIISTRO DE LOS MEDIDORES ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80.................................................................................................................. 44 FIGURA N° 26: DESPIECE DEL REGISTRO DE LOS MEDIDORES ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80. .................................................................................................................... 45 FIGURA N° 27: DESPIECE PARCIAL DEL REGISTRO DE LOS MEDIDORES ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80. ........................................................................................... 46 FIGURA N° 28: MOMENTO EN QUE SE SACÓ LA MUESTRA QUE FUE SOMETIDA A 370 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN – FRAGMENTO. .................................................................. 49 FIGURA N° 29: APARIENCIA DE LA MUESTRA CALIENTE QUE FUE SOMETIDA A 370 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN – FRAGMENTO. ....................................................................... 49 FIGURA N° 30: CARA ANTERIOR DE MUESTRA FRÍA QUE FUE SOMETIDA A 370 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN – FRAGMENTO. ....................................................................... 50 FIGURA N° 31: CARA POSTERIOR DE MUESTRA FRÍA QUE FUE SOMETIDA A 370 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN – FRAGMENTO. ....................................................................... 50. 6.

(7) FIGURA N° 32: CARA ANTERIOR DE MUESTRA QUE FUE SOMETIDA A 330 °C Y 2 MINUTOS DE EXPOSICIÓN ….………………………………………………………………………..………….50 FIGURA N° 33: CARA POSTERIOR DE MUESTRA QUE FUE SOMETIDA A 330 °C Y 2 MINUTOS DE EXPOSICIÓN. .................................................................................................................. 50 FIGURA N° 34: CARA ANTERIOR DE MUESTRA QUE FUE SOMETIDA A 330 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN........................................................................................................................51 FIGURA N° 35: CARA POSTERIOR DE MUESTRA QUE FUE SOMETIDA A 330 °C Y 10 MINUTOS DE EXPOSICIÓN. .................................................................................................................. 51 FIGURA N° 36: CAJA DE MEDIDOR PLÁSTICA CON TAPA DE HIERRO ABIERTA, VISTA SUPERIOR. ........................................................................................................................... 52 FIGURA N° 37: CAJA DE MEDIDOR PLÁSTICA CON TAPA DE HIERRO CERRADA, VISTA POSTERIOR. ......................................................................................................................... 52 FIGURA N° 38: DETALLE DE TAPA DE HIERRO DE LAS CAJAS DE MEDIDORES.................... 52 FIGURA N° 39: DETALLE DE PLACA DE COMPOSITE MOLDEADA CON MATERIAL TRITURADO. ......................................................................................................................... 52 FIGURA N° 40: PLACA MOLDEADA CON CUERPOS ENTEROS DEL MEDIDOR ....................... 53 FIGURA N° 41: PLACA DE COMPOSITE (50%) Y POLIAMIDA 6-6 (50 %) .................................... 53 FIGURA N° 42: PLACA CON MATERIAL FRAGMENTADO Y REFORZADO CON ESQUELETO DE GUADUA................................................................................................................................ 54 FIGURA N° 43: ESQUELETO INTERNO DE GUADUA, DE LA PLACA QUE SE MOLDEÓ CON COMPOSITE FRAGMENTADO.............................................................................................. 54 FIGURA N° 44: MOLDE ARTESANAL ........................................................................................... 54 FIGURA N° 45: CONTRAMOLDE ARTESANAL............................................................................. 54 FIGURA Nº 46: DILUCIÓN DEL COMPOSITE DESPUÉS DE 20 MINUTOS DE HABER AGREGADO ÁCIDO NÍTRICO Y ÁCIDO SULFÚRICO. .......................................................... 55 FIGURA N° 47: CARA POSTERIOR DE LA MUESTRA DE PS 4 G Y COMPOSITE 1 G. ............... 57 FIGURA N° 48: CARA FRONTAL DE MUESTRA DE PS 4 G Y COMPOSITE 1 G ......................... 57 FIGURA N° 49: ECUACIONES PARA EL CÁLCULO DE LA FUERZA DE IMPACTO. .................... 58 FIGURA N° 50: MEDICIÓN DE ALTURA DE IMPACTO ................................................................. 59 FIGURA N° 51: IMPACTO DE PLACAS EN CAÍDA LIBRE. ............................................................ 59 FIGURA N° 52: PLACA DE COMPOSITE REFORZADA CON ESQUELETO DE GUADUA, DESPUÉS DE SER IMPACTADA.. ........................................................................................ 59 FIGURA N° 53: COMPARACIÓN DE GRANULOMETRÍA GRAVA VS COMPOSITE...................... 62 FIGURA N° 54: MEZCLAS DE HORMIGÓN MODIFICADO EN DIFERENTES PROPORCIONES SOBRE LOS MOLDES ........................................................................................................... 62 FIGURA N° 55: DETALLE DE UNO DE LOS ADOQUINES RESULTANTES. ................................. 62 FIGURA N° 56: PLANO DE MOLDE DESARMABLE PARA COMPRESIÓN CON PRENSA VULCANIZADORA. ................................................................................................................ 63 FIGURA N° 57: MOLDE CON PLACA BASE DE ALUMINIO Y PLATINAS LATERALES AJUSTABLES E INTERCAMBIABLES (PARA OBTENER LÁMINAS DE 6 MM). .................... 64 FIGURA N° 58: CONTRAMOLDE CON PESTAÑA VERTICAL SALIENTE DE 3MM PARA MAYOR EFECTIVIDAD EN LA COMPRESIÓN. ................................................................................... 64 FIGURA N° 59: SET DE PLATINAS DE ACERO COLD ROLLED, AJUSTABLES E INTERCAMBIABLES COMO SOPORTES LATERALES (PARTE B DE LA FIGURA N° 26) DEL MOLDE (PARA OBTENER LÁMINAS DE 6 MM). ................................................................... 64 FIGURA N° 60: ACOMODACIÓN Y AJUSTE DE LAS PLATINAS COMO SOPORTES LATERALES A LA PLACA BASE DE ALUMINO PARA CONSTITUIR EL MOLDE (PARA OBTENER LÁMINAS DE 6 MM)............................................................................................................... 64. 7.

(8) FIGURA N° 61: CALENTAMIENTO DE LA PRENSA VULCANIZADORA Y DEL MOLDE ENTRE LAS PLACAS DE CALENTAMIENTO. .................................................................................... 65 FIGURA N° 62: VISTA SUPERIOR DEL FRAGMENTO RESULTANTE DE COMPOSITE, A 200°C Y CON 2000 LB/CM2 DE PRESIÓN. .......................................................................................... 65 FIGURA N° 63: VISTA POSTERIOR DEL FRAGMENTO RESULTANTE DE COMPOSITE, A 200°C Y CON 2000 LB/CM2 DE PRESIÓN........................................................................................ 65 FIGURA N° 64: MATERIAL COMPUESTO DESPUÉS DE 30 MINUTOS DE CALENTAMIENTO Y 2000 LB/CM2. ......................................................................................................................... 66 FIGURA N° 65: MATERIAL COMPUESTO AL SER DESMOLDADO DESPUÉS DE 1 HORA DE 2 CALENTAMIENTO Y 2000 LB/CM . ....................................................................................... 66 FIGURA N° 66: VISTA SUPERIOR DE ALGUNOS GRÁNULOS DE COMPOSITE QUE SE UNIERON, DESPUÉS DE 1 HORA DE CALENTAMIENTO Y 2000 LB/CM2 DE PRESIÓN. .. 67 FIGURA N° 67: VISTA POSTERIOR DE ALGUNOS GRÁNULOS DE COMPOSITE QUE SE UNIERON, DESPUÉS DE 1 HORA DE CALENTAMIENTO Y 2000 LB/CM2 DE PRESIÓN. .. 66 FIGURA N° 68: PLACAS DE ACERO UTILIZADAS PARA EL MOLDEO. ....................................... 67 FIGURA N° 69: INGRESO DEL COMPOSITE PLÁSTICO A LA MUFLA. ....................................... 68 FIGURA N° 70: COMPRESIÓN MANUAL DEL COMPOSITE......................................................... 69 FIGURA N° 71: VISTA ANTERIOR DE LA PIEZA OBTENIDA EN EL TERCER ENSAYO. ............. 69 FIGURA N° 72: VISTA POSTERIOR DE LA PIEZA OBTENIDA EN EL TERCER ENSAYO............ 69 FIGURA Nº 73: MUFLA Y PRENSA HIDRÁULICA QUE SE UTILIZARON PARA MOLDEO. .......... 70 FIGURA Nº 74: PLACA BASE CON MARCO SOLDADO Y MATERIAL TRITURADO: “MOLDE CON MATERIAL”. ........................................................................................................................... 70 FIGURA Nº 75: BANDEJA QUE PERMITÍA EL CALENTAMIENTO DEL “CONTRAMOLDE” (DEBAJO) Y “MOLDE CON MATERIAL” (ENCIMA) SIMULTÁNEAMENTE EN LA MUFLA.. .. 71 FIGURA Nº 76: PRENSA HIDRÁULICA EJERCIENDO PRESIÓN PARA MOLDEO DEL COMPOSITE.......................................................................................................................... 71 FIGURA Nº 77: PLACA RESULTANTE DEL MOLDEO CON MUFLA Y PRENSA HIDRÁULICA..... 71 FIGURA Nº 78: PROBETAS PARA ENSAYO DE TENSIÓN O TRACCIÓN.................................... 72 FIGURA Nº 79: PROBETAS PARA ENSAYO DE FLEXIÓN. .......................................................... 71 FIGURA Nº 80: PROBETAS PARA ENSAYO DE IMPACTO CHARPY. .......................................... 71 FIGURA Nº 81: MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS (ZONA DE MORDAZAS). ........................ 72 FIGURA Nº 82: MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS (ZONA DE MEDICIÓN DE CARGA Y DEFORMACIÓN). .................................................................................................................. 72 FIGURA Nº 83: MORDAZAS SUJETANDO PROBETA DE TENSIÓN. ........................................... 73 FIGURA Nº 84: PROBETA FRACTURADA DURANTE EL ENSAYO .............................................. 73 FIGURA N° 85: GRÁFICA TENSIÓN VS DEFORMACIÓN DE CADA PROBETA EN ENSAYO DE TENSIÓN. .............................................................................................................................. 73 FIGURA N° 86: GRÁFICA TENSIÓN VS DEFORMACIÓN PROMEDIO. ........................................ 73 FIGURA N° 87: DURANTE EL ENSAYO DE FLEXIÓN. ................................................................. 75 FIGURA N° 88: PROBETA DESPUÉS DE ROTURA EN EL ENSAYO DE FLEXIÓN. ..................... 76 FIGURA N° 89: GRÁFICA TENSIÓN VS DEFORMACIÓN DE CADA PROBETA EN ENSAYO DE FLEXIÓN................................................................................................................................ 77 FIGURA N° 90: GRÁFICA PROMEDIO DE TENSIÓN VS DEFORMACIÓN. .................................. 77 FIGURA N° 91: GRÁFICA DE CARGA VS DEFORMACIÓN DE CADA UNA DE LAS PROBETAS. 78 FIGURA N° 92: GRÁFICA DE CARGA VS DEFORMACIÓN PROMEDIO. ..................................... 79 FIGURA N° 93: PREPARANDO EL PÉNDULO PARA EL IMPACTO DE UNA PROBETA. ............. 80 FIGURA N° 94: PÉNDULO DESPUÉS DEL IMPACTO A UNA PROBETA. .................................... 80 FIGURA N° 95: UBICACIÓN DE UNA PROBETA ANTES DE SER IMPACTADA. .......................... 80. 8.

(9) FIGURA N° 96: PROBETA DESPUÉS DEL IMPACTO CON EL PÉNDULO. .................................. 80 FIGURA N° 97: MEDICIÓN DE DUREZA SHORE D A MUESTRA DE COMPOSITE DESPUÉS DE SER TRITURADA Y MOLDEADA. .......................................................................................... 81 FIGURA N° 98: MEDICIÓN DE DUREZA SHORE D A CARA INTERNA DE UN FRAGMENTO DE CARCASA DE MEDIDOR. ..................................................................................................... 81 FIGURA N° 99: MEDICIÓN DE DUREZA SHORE D A CARA EXTERNA DE UN FRAGMENTO DE CARCASA DE MEDIDOR. ..................................................................................................... 81 FIGURA N° 100: COMPOSITE PLÁSTICO TRITURADO COMO INSUMO PARA LA PRUEBA DE INYECCIÓN. .......................................................................................................................... 82 FIGURA N° 101: MÁQUINA INYECTORA QUE SE UTILIZÓ.......................................................... 82 FIGURA N° 102: TOLVA SECADORA ADJUNTA A LA MÁQUINA INYECTORA. ........................... 82 FIGURA N° 103: MONTAJE DEL MOLDE. ..................................................................................... 84 FIGURA N° 104: MOLDE MONTADO. ........................................................................................... 83 FIGURA N° 105: CIERRE DE MOLDE. .......................................................................................... 83 FIGURA N° 106: APERTURA DEL MOLDE. .................................................................................. 83 FIGURA N° 107: COMPARACIÓN DE LA CARA ANTERIOR DE UNA PIEZA INYECTADA CON PA66 - GF33 Y UNA PIEZA INYECTADA CON COMPOSITE RECICLADO. ......................... 85 FIGURA N° 108: COMPARACIÓN DE LA CARA POSTERIOR DE UNA PIEZA INYECTADA CON PA66 - GF33 Y UNA PIEZA INYECTADA CON COMPOSITE RECICLADO. ......................... 85 FIGURA N° 109: FRAGMENTOS DE LA HÉLICE DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 A 175 °C. ....... 87 FIGURA N° 110: FRAGMENTOS DEL ANILLO DE AJUSTE DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 A 220 °C........................................................................................................................................... 87 FIGURA N° 111: MUESTRA 1 DEL FILTRO DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 A 260 °C. ............... 88 FIGURA N° 112: MUESTRA 2 DEL FILTRO DEL MEDIDOR AQUARIUS R80 A 260 °C. ............... 88 FIGURA N° 113: PIEZAS QUE COMPONEN UN RACOR. ............................................................. 89 FIGURA N° 114: ORDEN ADECUADO DE CADA UNA DE LAS PIEZAS DE RACOR PARA SU INSTALACIÓN.. ..................................................................................................................... 89 FIGURA N° 115: TUERCA DE RACOR DE 1” MODELADA EN SOLIDWORKS. .......................... 100. 9.

(10) ÍNDICE DE TABLAS TABLA N° 1: METODOLOGÍA, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO........................................................................................... 37 TABLA N° 2: MATERIAL DE CADA UNA DE LAS PIEZAS DEL MEDIDOR ALTAIR V4 COMPOSITE.......................................................................................................................... 41 TABLA N° 3: MATERIAL DE CADA UNA DE LAS PIEZAS DEL MEDIDOR Y AQUARIUS R80. .... 43 TABLA N° 4: MATERIAL DE CADA UNA DE LAS PIEZAS DEL MEDIDOR AQUARIUS R80. ....... 47 TABLA N° 5: MATERIALES QUE CONSTITUYEN LOS MEDIDORES DE AGUA POTABLE DOMICILIARIOS ALTAIR V4 COMPOSITE Y AQUARIUS R80. ............................................. 48 TABLA N° 6: CONDICIONES EN LAS QUE SE MOLDEARON LAS PLACAS SOMETIDAS A IMPACTO............................................................................................................................... 53 TABLA N° 7: PUNTOS DE FUSIÓN DE LOS PLÁSTICOS A ENSAYAR. ....................................... 56 TABLA N° 8: PROPORCIONES DE MEZCLA EN CADA MUESTRA. ............................................. 57 TABLA N° 9: RESULTADOS DE LA PRÁCTICA EXPERIMENTAL DE IMPACTO. ........................ 60 TABLA N° 10: PROPORCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA MEZCLA DE HORMIGÓN CON AGREGADO DE COMPOSITE PLÁSTICO............................................................................. 61 TABLA Nº 11: CARACTERÍSTICAS DEL COMPOSITE PLÁSTICO HALLADAS A TRAVÉS DEL ENSAYO DE TENSIÓN. ......................................................................................................... 74 TABLA N° 12: CARACTERÍSTICAS DEL COMPOSITE PLÁSTICO HALLADAS A TRAVÉS DEL ENSAYO DE FLEXIÓN. ......................................................................................................... 78 TABLA N° 13: RESULTADOS DEL ENSAYO DE IMPACTO CHARPY. ......................................... 80 TABLA Nª 14: RESULTADOS ENSAYO DE DUREZA SHORE D. .................................................. 81 TABLA N° 15: PROGRAMACIÓN DE TEMPERATURA Y PRESIÓN EN LA MÁQUINA DE INYECCIÓN PARA PLÁSTICO............................................................................................... 84 TABLA N° 16: RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DESCUBIERTAS DEL COMPOSITE PLÁSTICO. ............................................................................................................................ 86 TABLA N° 17: PUNTOS DE FUSIÓN DE LOS PLÁSTICOS QUE SE SOSPECHA COMPONEN LAS PIEZAS A ENSAYAR DEL MEDIDOR AQUARIUS R80. ......................................................... 88 TABLA N° 18: VALORES DE CALIFICACIÓN, EVALUACIÓN E INTERPRETACIÓN DE FACTIBILIDAD TÉCNICO – AMBIENTAL PARA CADA UNA DE LAS ALTERNATIVAS EXPUESTAS EN ÉSTE PROYECTO. .................................................................................... 95 TABLA N° 19: RECURSOS NECESARIOS PARA LA SEPARACIÓN DE LOS MATERIALES. ....... 97 TABLA N° 20: TIEMPOS DE DESPIECE DE LA TOTALIDAD DE LOS MEDIDORES DE AGUA. .. 97 TABLA N° 21: COMPOSITE OBTENIDO AL MES. ......................................................................... 98 TABLA N° 22: COSTOS DE SERVICIOS DE TRITURACIÓN Y TRANSPORTE. ........................... 98 TABLA N° 23: CANTIDAD APROXIMADA DE TUERCAS HEXAGONALES QUE SE ELABORARÍAN CON COMPOSITE PLÁSTICO EN LAS FASES DE PRUEBA Y DE EJECUCIÓN. ......................................................................................................................... 99 TABLA N° 24: VARIABLES EN EL PROCESO DE INYECCIÓN DE TUERCAS DE RACOR DE 1”, EN LA FASE DE EJECUCIÓN................................................................................................ 99 TABLA N° 25: ESTIMACIÓN COSTO DE PRUEBAS DE CALIDAD PARA TUERCAS DE RACOR DE 1”, QUE SE MOLDEEN CON COMPOSITE, A TRAVÉS DE UN PROCESO DE INYECCIÓN.. ....................................................................................................................... 100 TABLA N° 26: COSTO TOTAL PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS, QUE PROBABLEMENTE PERMITAN LA POSTERIOR EJECUCIÓN DE LA INYECCIÓN DE TUERCAS HEXAGONALES DE RACOR DE 1” CON SERVICIOS DE INECOM S.A... ......... 101. 10.

(11) TABLA N° 27: COSTO TOTAL DE LOS RECURSOS CONTEMPLANDO SUMINISTRAR EL COMPOSITE PLÁSTICO TRITURADO PARA LA INYECCIÓN DE TUERCA HEXAGONAL DE RACOR DE 1” A INECOM S.A. ............................................................................................ 101 TABLA N° 28: COSTO DE CADA UNO DE LOS MATERIALES E INSUMOS REQUERIDOS (EXCEPTUANDO EL COMPOSITE) PARA LA REALIZACIÓN DE PRUEBAS NECESARIAS…. ............................................................................................................................................ 103 TABLA N° 29: PLANIFICACIÓN PARA PRUEBAS DE LABORATORIO. ...................................... 104 TABLA N° 30: COTIZACIÓN DE ENSAYOS Y PRUEBAS NECESARIOS PARA DETERMINAR LA VIABILIDAD DE ÉSTA APLICACIÓN. .................................................................................. 105 TABLA N° 31: CANTIDADES REQUERIDAS DE CADA MATERIAL PARA CADA ENSAYO, QUE PERMITIRÁ DETERMINAR LA MEZCLA DE HORMIGÓN MODIFICADA RESULTANTE .... 108 TABLA N° 32: COSTOS PARA CADA UNA DE LAS ETAPAS EN LA FASE DE PRUEBA PARA EL USO DE COMPOSITE EN MEZCLAS DE HORMIGÓN. ....................................................... 111 TABLA N° 33: COSTOS PARA LA INCORPORACIÓN DEL COMPOSITE EN MEZCLAS DE HORMIGÓN EN SU FASE DE EJECUCIÓN......................................................................... 111 TABLA N° 34: GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS COMBINADOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS DENSAS EN CALIENTE – ESPECIFICACIONES DEL IDU. ........................... 113 TABLA N° 35: PLANEACIÓN PARA PRUEBAS DE LABORATORIO. ......................................... 115 TABLA N° 36: CONTENIDO CALCULADO DE CADA AGREGADO DE ACUERDO A LAS ESPECIFICACIONES DEL IDU. ........................................................................................... 116 TABLA N° 37: PRUEBAS DE LABORATORIO NECESARIAS PARA DETERMINAR PROPIEDADES QUE BRINDARÍA EL COMPOSITE PLÁSTICO A UNA MEZCLA ASFÁLTICA EN SECO, CON SUS RESPECTIVOS COSTOS. ................................................................. 117 TABLA N° 38: COSTO TOTAL PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO NECESARIAS, INCLUYENDO LA ADQUISICIÓN DE MATERIALES CORRESPONDIENTES, SEGÚN LA MEZCLA ASFÁLTICA QUE SE PRETENDA MODIFICAR CON COMPOSITE PLÁSTICO EN SECO........................................................................................................... 122 TABLA N° 39: COSTO TOTAL DE LOS RECURSOS PARA CADA KG DE COMPOSITE. ........... 123 TABLA N° 40: CÁLCULOS DE CANTIDADES POR MATERIAL, DE ACUERDO A LOS MEDIDORES QUE ACTUALMENTE SE ENCUENTRAN ALMACENADOS CON EL FIN DE SER RECICLADOS. ............................................................................................................. 123 TABLA N° 41: VALOR UNITARIO DE COMPRA DE CADA MATERIAL EN LOS SITIOS CONTACTADOS. ................................................................................................................. 126 TABLA N° 42: DETALLE DE INGRESOS Y EGRESOS AL DESARROLLAR ÉSTA ALTERNATIVA... ............................................................................................................................................ 127 TABLA N° 43: COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES DESCUBIERTAS DEL COMPOSITE Y DE LOS MATERIALES QUE SE SOSPECHA CONFORMABAN EL COMPOSITE... .................. 132. 11.

(12) 1. INTRODUCCIÓN.. El presente documento expone las formas más apropiadas de aprovechar los residuos de posconsumo constituyentes de los medidores de agua potable estudiados, entre ellos el composite plástico como principal componente. Para se comienza con la caracterización de cada pieza y material de los medidores, seguido de pruebas de laboratorio y ensayos experimentales pertinentes que permitieron una caracterización del composite; para luego formular alternativas preliminares de reciclaje; y finalmente realizar una evaluación de factibilidad técnico – ambiental y un análisis preliminar de costos, que permitió visibilizar la mejor opción. También se determinó el marco de referencia, estableciendo entre otros, las herramientas normativas, políticas y legales que enmarcaron y contextualizaron el desarrollo del proyecto. Los modelos de los medidores estudiados se denominan: Altaír V4 Composite y Aquarius R80, tratándose cada uno de ellos de un mecanismo diferente para su funcionamiento, aunque muy similares en su composición, debido a que ambos están constituidos principalmente por materiales plásticos y son comercializados a nivel nacional por la empresa Hidromed S.A., que surgió en el año 2004, en Bogotá. Cabe destacar que ambos presentan una gran ventaja con respecto a los medidores convencionales, debido a la utilización de un material plástico considerado como no reciclable (composite) en su carcasa externa, lo que permite además de eliminar los problemas de hurto que presentan los dispositivos de latón y cobre, disminuir su peso y volumen, facilitando su manipulación. La caracterización de cada uno de los materiales y principalmente del composite plástico, se realizó a través de experimentos de laboratorio, pruebas exploratorias y ensayos que permitieron observar el comportamiento frente a agentes químicos, físicos y térmicos. La información obtenida fue útil para determinar que no era necesario diseñar un proceso nuevo para la transformación, reciclaje y aprovechamiento de los medidores; razón por la que se propuso procesos realistas, adecuados y óptimos, que posteriormente fueron evaluados a nivel técnico - ambiental y respaldados por un análisis preliminar de costos, con el fin de establecer la alternativa más factible y viable para su ejecución. 1. 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. En Hidromed S.A. actualmente hay una tendencia de una creciente comercialización de los modelos de medidores de composite plástico, lo que también implica el almacenamiento de éstos, por término de su vida útil y por devoluciones cuando hay averías y/o fallas. Estos medidores son almacenados en la bodega donde se ubica la mercancía importada y se despachan los pedidos, por lo que se disminuye el espacio útil para dichas labores. Debe tenerse en cuenta que la acumulación de mercancía en un espacio reducido propicia el refugio de roedores e insectos, por lo que es necesario evacuar dicho material hacia una adecuada disposición final, que mientras aporta a un ambiente sano, entre otras cosas, fortalece la Gestión Ambiental Empresarial (GAE). Cerca del 20 % de la bodega está destinada para el almacenamiento de los medidores de composite plástico sin utilidad alguna, y aproximadamente el 90% de estos, son del modelo Altair V4 Composite, justo los que tienen mayor número de piezas internas debido a su mecanismo de funcionamiento.. 12.

(13) De acuerdo a lo anterior, urge la necesidad de brindar la mejor solución posible, debido a que hay tres variables de comportamiento creciente que aumentan la cantidad de medidores de posconsumo; siendo estas: la tendencia de importación y comercialización; el término de vida útil de los medidores ya instalados y los cambios por averías en aquellos medidores que aún tienen garantía. Esto implica que las cantidades de medidores de posconsumo irán aumentando inevitablemente, degradando el entorno de bodega al servir como probable refugio de roedores, convirtiéndose en un foco de vectores que conllevaría sinérgicamente a posibles problemas de salud para los trabajadores de la empresa principalmente para aquellos que están expuestos directamente. Desechar convencionalmente los medidores no es una alternativa, por los riesgos ambientales que esto implica, pues genera desequilibrio ecológico por contaminación al suelo, al introducir elementos inorgánicos con un extenso periodo de desintegración en el relleno sanitario (Universidad de los Andes - DAMA - PNUD, 2001) (Bengochea, Muñoz, & De la Cuesta, 2010), que contemplaría entre otras afectaciones, la generación de gases tóxicos, favorecida por el intemperismo y la mezcla con los lixiviados de la descomposición de materiales orgánicos. Esto también contribuiría a la disminución de la vida útil del relleno sanitario de Doña Juana (por ser el que recibe los residuos sólidos de la ciudad de Bogotá), contribuyendo en una afectación significativa e indirecta a la ciudad. 2.1. PREGUNTA ACERCA DEL PROBLEMA.. ¿Cuál es el proceso con mayor factibilidad técnico - ambiental, que implica un balance positivo en beneficio – costo para el reciclaje de cada uno de los materiales que constituyen los medidores de agua potable domiciliarios Altair V4 Composite y Aquarius R80?. 3. JUSTIFICACIÓN. El diseño de un proceso de reciclaje para los medidores de agua, constituidos en gran medida por plásticos, se enmarca totalmente dentro del campo de acción de la Ingeniería Ambiental en su incesante búsqueda del menor perjuicio y detrimento del patrimonio ambiental, a través de diversos caminos, que entre otros incluye el manejo adecuado de un producto que ha cumplido su vida útil para darle un nuevo uso, considerando de esta manera, el reciclaje y la reutilización. Estos, junto con la optimización de procesos industriales, aplicación de tecnologías limpias, el ingenio para nuevos productos amigables con el ambiente, entre otros; se interrelacionan para lograr una producción, comercialización y gestión sostenible que sea evaluada, monitoreada y verificable a través del Plan de Manejo Ambiental contemplado dentro del Sistema de Gestión Ambiental de cada organización. De alguna manera el diseño de un proceso de reciclaje para los medidores de agua objeto de estudio (Altair V4 Composite y Aquarius R80), significan para Hidromed S.A. la posibilidad de posicionarse con una clara, evidente y destacable responsabilidad ambiental, lo que consecuentemente atraería a nuevos clientes, generando un mayor progreso para la empresa; al mismo tiempo que se reducirían los costos al posiblemente ir reemplazando elementos de algunos productos auxiliares (también contribuyen al cumplimiento de la misión de la organización), que actualmente son suministrados por proveedores a partir de materia prima virgen; por aquellos a partir de materiales reciclados. Esto también contribuirá a incrementar el balance positivo en cuanto al comercio empresarial en la ciudad, lo que a su vez coincide con la misión de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, cuando se refiere a brindar (democráticamente) “el derecho social a una Educación Superior con criterio de excelencia, equidad y competitividad mediante la. 13.

(14) generación y difusión de saberes y conocimientos con autonomía y vocación hacia el desarrollo sociocultural para contribuir fundamentalmente al progreso de la Ciudad – Región de Bogotá y el país”. Se prefirió formular procesos para el reciclaje y no la reutilización, porque esta última solo hace referencia a volver a usar el producto, y en este caso no es posible para su misma función, y muy difícilmente para otra alternativa, debido a que sus dimensiones y diseño lo dificultan, e incluso no es probable utilizar todas las partes por ser muy pequeñas, de formas diversas y poco convencionales, por lo que prácticamente solo se puede reutilizar la carcasa externa de los medidores y aún con muchas limitantes; mientras que el reciclaje permite volver a usar cada material para convertirlo en algo útil, lo que involucra procesos de diversa índole con el objetivo de obtener un elemento o producto final diferente, que cubra una función específica. De acuerdo a lo anterior, siendo el reciclaje la opción más óptima, apropiada y factible, es que se buscó diseñar un proceso para la transformación de los materiales de estos dispositivos constituidos principalmente por plástico, en nuevas piezas con diferentes y nuevas utilidades. Esto contribuye al fortalecimiento de la gestión ambiental empresarial, al mismo tiempo que se evita las probables afectaciones ambientales futuras y externas a la organización, que se generarían, ya sea por inadecuada disposición final en un relleno sanitario, o por el deterioro del entorno de bodega en Hidromed S.A., debido al potencial que presenta la acumulación de estibas de medidores de posconsumo, como refugio de roedores. Adicionalmente se evitaría los costos elevados en que se podría incurrir por el pago de un servicio externo para el adecuado manejo y/o disposición final de los medidores, que por consiguiente también implicaría una investigación previa. También se estaría liberando espacio útil en la bodega, teniendo en cuenta que cada vez se importa mayor mercancía debido a una creciente comercialización. De ésta manera y teniendo en cuenta lo anterior, el presente proyecto se enmarca dentro de la Política Nacional de Producción y Consumo Sostenible y el Plan Nacional de Negocios Verdes (Ver: 5.4. MARCO POLÍTICO, LEGISLATIVO Y NORMATIVO).. 4. OBJETIVOS. 4.1. OBJETIVO GENERAL. Diseñar un proceso para el reciclaje de los medidores de agua domiciliarios Altair V4 Composite y Aquarius R80, comercializados por la empresa Hidromed S.A., que han llegado al término de su vida útil o han presentado averías.. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Realizar un inventario y caracterización de cada una de las piezas y materiales constituyentes de los medidores de agua (Altaír V4 y Aquarius R 80).  Formular diferentes alternativas como proceso de reciclaje para los medidores (Altaír V4 Composite y Aquarius R 80), a partir de los resultados de diferentes pruebas y ensayos de laboratorio.  Evaluar cada una de las alternativas propuestas para el reciclaje de los medidores (Altaír V4 Composite y Aquarius R 80), teniendo en cuenta su factibilidad técnico - ambiental y un análisis preliminar de costos, que evidencie el proceso más óptimo para su ejecución.. 14.

(15) 5. MARCOS DE REFERENCIA.. 5.1. MARCO TEÓRICO. El término “desarrollo sostenible”, hace su primera aparición en un documento oficial firmado por 33 países africanos en 1969, amparado por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN). En el mismo año, surge en América: la Agencia de Protección Ambiental (Acciona, 2015). Más tarde en 1972 en la Cumbre de Estocolmo, siendo la primera conferencia ambiental de las Naciones Unidas, se crea el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), y años después, en 1987, cuando se publica el Informe Brundtland: Nuestro Futuro Común, el desarrollo sostenible comienza a posicionarse como una teoría de desarrollo. En 1992, en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo (CNUMAD) de Río de Janeiro, Brasil; surge la Agenda 21, como un plan de acción no vinculante sobre desarrollo sostenible, estableciendo las bases para un manejo integral de residuos sólidos. Posteriormente y en el marco de la Cumbre Mundial celebrada en Johannesburgo, Sudáfrica en 2002; se ratificó el desarrollo sostenible como elemento central de la agenda internacional a través de la lucha contra la pobreza y la protección del medio ambiente. Por su parte, dentro de la teoría de Desarrollo Sostenible han surgido varios modelos, el primero fue la economía ambiental, basada en el análisis económico de la degradación ambiental, incluyendo las externalidades (aquellos impactos sociales y ambientales que se escapan al ámbito netamente económico y que no se reflejan en los precios de los bienes y servicios ambientales). Este aunque no hace cambios fundamentales, proporciona a los legisladores mejores herramientas para su trabajo (López, 2012). Más tarde, en 2012 en la Conferencia Río +20, aunque ya llevaba años escuchándose el concepto, se discute sobre la necesidad de construir una economía verde (Organización de Naciones Unidas, 2012), la cual surge como respuesta a los vacíos de la economía ambiental, pretendiendo eliminar las consecuencias negativas desde su origen y fomentar aquellas positivas, a partir de la reestructuración y reorientación de las políticas, inversiones y gastos gubernamentales hacia las tecnologías limpias, energías renovables, entre otros (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente - PNUMA, 2012). En el informe posterior a esta Cumbre, se menciona el plan de trabajo para discutir y adoptar los Objetivos de Desarrollo Sostenibles (ODS), que reemplazarían los Objetivos del Milenio, caracterizándose por ser más profundos y sinérgicos. Estos finalmente fueron adoptados en Septiembre de 2015, en el marco de la Agenda 2030, y comenzó su vigencia a partir de Enero de 2016 (Organización de Naciones Unidas, 2016). Paralelamente, desde 1994 Gunter Pauli con apoyo del gobierno japonés y la United Nations University, fundó la Zero Emissions Research Iniciative Foundation (ZERI), con el objetivo de encontrar soluciones sostenibles inspiradas en la naturaleza, a través de una red global para el intercambio de ideas científicas. Estas fueron evaluadas y aprobadas por un equipo de analíticos financieros, estrategas de negocios y profesionales de orden público. Finalmente las mejores 100 ideas innovadoras de producción basadas en ecoeficiencia fueron recopiladas en el libro: The Blue Economy publicado en 2010 (Banco de la República de Colombia, 2011). De esta forma, la economía azul simula el funcionamiento de los ecosistemas naturales, eliminando los residuos generados para convertirlos en insumos de otros procesos, aumentando así la productividad y eficiencia de los recursos iniciales (Parra, 2012). A partir de los modelos y teorías de desarrollo, han surgido también los paradigmas o esquemas de organización y puntos de vista que no siempre son cercanos a la realidad. Este tema ha sido abordado ampliamente por Michael Colby en su publicación “La Administración Ambiental en el Desarrollo: Evolución de los Paradigmas” de 1991, identificando cinco diferentes: Paradigmas de la Administración Ambiental, que van desde un antropocentrismo y crecimiento económico marcado (Economía de Frontera), hasta un biocentrismo y anticrecimiento económico que nos haría “retornar. 15.

(16) a la naturaleza” abogando por la equidad entre las bioespecies (Ecología Profunda). Posteriormente surgió una posición que intercede por un codesarrollo entre los seres humanos y la naturaleza, que parte desde evitar la contaminación, a través del reciclaje; implementando también impuestos ambientales según el porcentaje de aporte a la polución (Ecodesarrollo). Como resistencia a éste último, surge más adelante la Ecología Económica, tratando de buscar un término medio entre los dos anteriores, dándole prioridad al crecimiento económico, aunque considerando las afectaciones ambientales y tratando de realizar acciones de compensación débiles, financiadas a través del cobro de impuestos a la población en general; y finalmente como punto medio a todos los anteriores aparece la Administración y Manejo de Recursos, basado en la “sostenibilidad como restricción necesaria para el crecimiento verde" con un antropocentrismo moderado en donde "el que contamina paga". Es evidente, que actualmente, hay una creciente preocupación por el medio ambiente, principalmente por su incidencia sobre el bienestar humano. Por esta razón se empezaron a encaminar acciones hacia el desarrollo sostenible, surgiendo la Gestión Ambiental que, por fortuna, también va tomando mayor importancia a nivel empresarial, influyendo en las preferencias del mercado, tanto por parte de consumidores particulares, como por parte de los clientes corporativos. Teniendo en cuenta lo anterior, el presente proyecto se enmarca dentro de la teoría del Desarrollo Sostenible, en el modelo de Economía Azul y en el paradigma del Ecodesarrollo. Esto por el hecho de prevenir la contaminación y enfocarse en el reciclaje de los materiales de los medidores, cambiando su aplicación, de acuerdo a la pérdida de propiedades físico-mecánicas que presente cada uno de ellos. 5.2. MARCO CONCEPTUAL. Considerando que los medidores de agua Altair V4 Composite y Aquarius R80, al finalizar su vida útil o presentar fallas y/o averías, se convierten en un residuo; solo pueden tratarse de dos maneras si se pretende darles un adecuado manejo, aprovechando sus potencialidades en ejercicio de la Gestión Ambiental. Estas formas son: la reutilización y el reciclaje, el primero hace referencia a darle otra utilidad al mismo elemento sin alterarlo, valiéndose del ingenio; mientras que el reciclaje se realiza cuando un producto no se puede reutilizar, implicando un proceso de transformación para emplear el material de éste, en la creación de uno nuevo, con nuevas utilidades (Glinka, María E., Vedoya, Daniel E. y Pilar, Claudia A., 2006). (Glinka, 2006) La producción cotidiana de residuos por parte del ser humano ha sido creciente a lo largo de su historia, los volúmenes de residuos sólidos cada vez requieren de más espacio y aumentan los costos del manejo y tratamiento para su disposición final. Al manejar indiscriminadamente los residuos, se disminuye su capacidad de degradación natural, y además se aumenta la posibilidad de generar afectaciones a la salud pública, al suelo, al agua, al aire, a los sistemas ecológicos, al paisaje y en general al ambiente, ocasionando un desequilibrio ecológico al exceder la capacidad de asimilación de desechos (Universidad de los Andes - DAMA - PNUD, 2001) (Bengochea, Muñoz, & De la Cuesta, 2010). El plástico, por su parte, es un material de innegable utilidad, presente en infinidad de productos de uso cotidiano, pero sumado al consumismo y la cultura del "uso y desecho", la generación de residuos ocurre de manera masiva y continua. Los plásticos tienen un extenso tiempo de degradación (entre 100 y 1000 años), lo que genera que no se reincorporen fácilmente a los ciclos naturales, permaneciendo por largos periodos y afectando de diferentes maneras a los lugares donde se disponen. La contaminación por residuos plásticos gira en torno a tres elementos fundamentales: su lenta degradación, la producción creciente de diversos productos plásticos, y la consiguiente generación de estos residuos. Si estos terminan en rellenos sanitarios, los compuestos gaseosos resultantes de su descomposición se evidenciaran en un incremento de los gases de efecto invernadero, contribuyendo a condiciones cada vez más arduas de cambio climático. 16.

(17) (Acoplásticos, 2004). No hay certeza de cómo se liberarían los químicos tóxicos generados en la degradación de los medidores, pero hay referencia de varios materiales plásticos que generan dioxinas durante su descomposición (Téllez, 2012); perteneciendo estas últimas a los Compuestos Orgánicos Persistentes (COP), cuya preocupación mundial es su gran persistencia y movilidad ambiental (Fabrellas, Concejero, Alonso, De la Torre, & Navarro, 2006), así como también su bioacumulación en tejidos adiposos, lo que genera afectaciones adversas en la salud humana, como: erupciones en la piel, problemas de reproducción y desarrollo, afectación del sistema inmunitario y del sistema endocrino, malformaciones en fetos y consecuente retraso mental; mientras que la exposición crónica en animales, adicionalmente ha causado cáncer. Teniendo en cuenta esto, el Centro Internacional OMS de Investigaciones sobre el Cáncer (CIIC) realizó en 1997 y 2012 evaluaciones pertinentes, clasificando las dioxinas como: carcinógeno humano. Sin embargo, estas no afectan el material genético, y hay un nivel de exposición por debajo del cual el riesgo de cáncer podría ser insignificante. Hay que resaltar que ya se han venido tomando acciones pertinentes por medio del Convenio de Estocolmo, para la disminución mundial de los Compuestos Orgánicos Persistentes (COP), prohibiendo algunas prácticas, y estableciendo las medidas que deben tenerse para el adecuado control y monitoreo de actividades que puedan generar este tipo de compuestos (Organización Mundial de la Salud, 2014). Adicionalmente a las implicaciones de los plásticos en los rellenos sanitarios, ya expuestas, hay que tener en cuenta que la principal materia prima de estos, no es renovable (el petróleo). En Bogotá, las cadenas del reciclaje permiten mitigar levemente la problemática de los residuos. Sin embargo, se enfrentan a diferentes variables culturales, sociales y económicas como: la cultura de la separación, el estado de los residuos, la posibilidad de recolección, acumulación y transporte, y el mercado de reciclaje; los cuales influyen en el adecuado aprovechamiento de los residuos o en su potencial arribo al relleno sanitario de Doña Juana. De acuerdo a lo anterior, se ha evidenciado que la tecnología sólo es una parte de la solución a un problema complejo que requiere una mirada interdisciplinar (Téllez, 2012). En el año 2005, la Unidad Ejecutiva de Servicios Públicos-UESP (actualmente Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos-UAESP) junto a la Universidad de los Andes realizaron un estudio de caracterización y cuantificación de los materiales potencialmente reciclables presentes en los residuos sólidos de Bogotá. En este se determinó que para ese año llegaron 950 toneladas de residuos al relleno sanitario de Doña Juana, siendo el 45% (428 ton) plásticos (citado por Téllez, 2012). Más tarde, en 2011, según cifras de la Secretaria Distrital de Ambiente se señala que de las más de 6000 toneladas de residuos que llegan a diario al relleno sanitario, 840 toneladas eran de materiales plásticos, y en su mayoría bolsas (citado por Téllez, 2012). Esto implica un aumento de casi el doble de residuos plásticos en 6 años. Aunque estas cifras no son exactas, se evidencia una clara tendencia al crecimiento del consumo de plástico y consecuentemente del desecho del mismo, lo que resulta ser bastante preocupante. Hacia el 2013 en Bogotá, a nivel general, se producían un promedio de 7000 toneladas diarias de residuos (Cantillo, 2013), de los cuales 5000 toneladas resultaban en el relleno sanitario de Doña Juana, ocasionando serios problemas para su manejo adecuado y seguro, además de causar efectos nocivos en la salud de la población residente en torno al relleno; debido a la generación de focos infecciosos y malos olores. Aunque en el Relleno Sanitario de Doña Juana se manejan membranas geotextiles impermeables para evitar la infiltración de los lixiviados hacia el subsuelo y aguas subterráneas de la cuenca hidrográfica del Río Tunjuelo; persiste el riesgo constante de que por fallas no previstas o emergencias, estos puedan ser contaminados severamente. La gran mayoría de los recursos que como especie tomamos del planeta son desaprovechados, ya que una vez usados son acumulados en el medio como “desecho” aunque no lo sea, para luego demandar más materia prima cada vez en mayores cantidades y satisfacer las demandas crecientes de la actual sociedad. La explotación de recursos naturales conlleva a la fragmentación y alteración de ecosistemas, paisajes y especies, lo que puede generar rompimiento de ciclos y pérdida de. 17.

(18) biodiversidad, desertificación y afectación de componentes ambientales, como aire, agua y suelo (Universidad de los Andes - DAMA - PNUD, 2001). Es por esta razón, que se hace necesario, mitigar dichos efectos disminuyendo los residuos y transformándolos mediante la reutilización o el reciclaje en nuevos elementos útiles. Estas alternativas contribuyen a disminuir los impactos que genera la actividad humana y por consiguiente mejora la calidad de vida de todas las especies e individuos en general, conservando también los recursos naturales y el ambiente. Adicionalmente, en la actualidad para las empresas, la reutilización y el reciclaje de materiales abre las puertas hacia los mercados verdes, que atraerán el interés de nuevos clientes, al valorar la reintegración de un residuo al sistema, que significa una reducción en la extracción de materia prima y en la energía que esto requiere, así como también en algunos procesos de manufactura. La relación del reciclaje con la conservación de recursos y energía, así como también con la sostenibilidad económica, tiene diferentes ejemplos importantes, como los siguientes:  Para fabricar una tonelada de plástico se necesitan dos de petróleo y el equivalente a seis veces el consumo eléctrico anual de una familia (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, 2012).  Al reciclar plásticos se conservan recursos naturales no renovables como el gas y el petróleo. Se estima que por cada kilo de polietileno de alta densidad reciclado, pueden ahorrarse 12 megajoules (MJ) de combustibles fósiles, que equivale al 30% de la energía necesaria para la producción de PEAD virgen. En el caso particular en que se reciclan los envases o empaques de PET se reduce el uso de la energía en un 80% y las emisiones al aire en un 75%, si se compara con la producción del PET virgen (Universidad de los Andes - DAMA - PNUD, 2001). (PNUD, 2001)  Reciclar un envase grande de yogur ahorra la energía necesaria para mantener encendida una bombilla durante una hora (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, 2012).  Por cada bolsa de plástico que se recicla, se ahorra una energía equivalente a una lámpara halógena de 40 vatios durante dos horas (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, 2012). A nivel corporativo el reciclaje y manejo integral de residuos sólidos, entre otros, debe ejecutarse desde la Gestión Ambiental, como instrumento de planificación que se enmarca dentro del Sistema de Gestión Ambiental (SGA), y que se encuentra normalizado por las ISO 14000. El SGA está constituido por el Plan de Manejo Ambiental (PMA) que, a su vez, contiene múltiples Programas conformados por diferentes Proyectos (de acuerdo a cada uno de los componentes ambientales), siendo éstos últimos la unidad mínima de acción y ejecución de un SGA, y que conjuntamente permiten la consecución de los objetivos y de la política ambiental.. 5.3. MARCO TÉCNICO. 5.3.1. MEDIDORES DE AGUA POTABLE. La medición de agua potable contempla dos niveles: la micromedición, haciendo referencia más que todo a la medición de agua domiciliaria; y la macromedición que va encaminada, principalmente, hacia aplicaciones industriales, o de grandes caudales. A continuación en la Figura Nº 1, se observa un cuadro resumen de los diferentes dispositivos de medición de agua potable que existen.. 18.

(19) 1Figura N° 1: Tipos de Medidores de Agua Potable.. Compilado de: Toledo (2011), Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional (2000) y Arad Group (2013).. Teniendo en cuenta esto, se procederá a describir los diferentes tipos de medidores de agua potable que existen, enunciando aquellos de los que se tiene conocimiento que actualmente también son comercializados con carcasa de composite plástico (objeto de estudio), siendo más innovadores, prácticos y ecológicos que los convencionales de carcasa de latón.. 5.3.1.1. Medidores de desplazamiento o volumétricos. En estos medidores el gasto se determina subdividiendo la corriente total del fluido en fracciones de volumen conocido. La medición se efectúa mediante el recuento del número de fracciones en la unidad de tiempo. Los tipos de medidores por desplazamiento son: disco oscilante o nutativo y pistón oscilante (Toledo, 2011). 5.3.1.1.1.. Medidores de disco oscilante o nutativo.. Cuando ingresa el agua en el espacio entre el disco y las paredes de la cámara, ésta empuja al disco hacia adelante imprimiéndole un movimiento de oscilación rotatoria, tal como se muestra en la Figura N° 2. El movimiento del disco y del eje es similar al de un trompo en el momento en que llega al final de su impulso de giro (Toledo, 2011).. 19.

(20) 2Figura N° 2: Funcionamiento del medidor de disco oscilante.. Fuente: Toledo (2011).. 5.3.1.1.2. Medidores de pistón oscilante. Tiene un pistón que va oscilando sobre un eje, el cual sigue una trayectoria circular entre el anillo interno y un rodillo central. Una prolongación del eje que atraviesa la cubierta de la cámara y comunica el volumen total del fluido que ha circulado por el medidor. El fluido penetra y pasa alrededor del espacio anular, entre los anillos externo e interno, hacia el orificio de descarga (Toledo, 2011), tal como se observa en la Figura Nº 3. 3Figura N° 3: Secuencia de funcionamiento del medidor de Pistón Oscilante.. Fuente: Toledo (2011). Uno de los medidores de agua potable que fue objeto de estudio de éste proyecto, utiliza este mecanismo para su funcionamiento. A continuación en las Figuras Nº 4 y Nº 5, se observa la referencia Altair V4 Composite tanto en vista superior, como lateral. Allí se puede observar su carcasa negra de composite plástico.. 4Figura N° 4: Vista superior del Medidor Altair V4 Composite volumétrico).. (pistón. oscilante. -. tipo. 5Figura N° 5: Vista lateral del Medidor Altair V4 Composite (pistón oscilante - tipo volumétrico).. Fuente: Autora (2015).. Fuente: Autora (2015).. 20.

(21) 5.3.1.2. Medidores de turbina o velocidad. Emplean un procedimiento mecánico, que por acción de la velocidad del agua, comienza a girar un mecanismo móvil, que puede ser una turbina o una hélice (Toledo, 2011). 5.3.1.2.1.. De chorro único.. Su mecanismo es accionado por medio de un chorro único de agua, tal como se expone en la Figura Nº 6. 6Figura N° 6: Secuencia de funcionamiento del medidor de chorro único.. Fuente: Toledo (2011).. Una referencia de este tipo de mecanismo fue objeto de estudio de éste proyecto. A continuación en las Figuras Nº 7 y Nº 8 se observa el micromedidor de agua potable Aquarius R80 en vista superior y vista lateral respectivamente. Allí se puede observar su carcasa negra de composite plástico.. 7Figura N° 7: Vista superior del Medidor Aquarius R80 (chorro único – tipo de turbina o velocidad).. ¿8Figura N° 8: Vista lateral del Medidor Aquarius R80 (chorro único – tipo de turbina o velocidad).. Fuente: Autora (2015). Fuente: Autora (2015).. 21.

(22) 9Figura N° 9: Funcionamiento del medidor de chorro múltiple.. 5.3.1.2.2. De chorro múltiple. El mecanismo es accionado por varios chorros tangenciales de agua. Se distinguen del chorro único, en que la turbina está dentro de la cámara con varios orificios de entrada y salida, diametralmente opuestos (Toledo, 2011). Se puede observar con mayor detalle en la Figura N° 9.. Fuente: Toledo (2011).. 5.3.1.2.3. Tipo Waltman. 10Figura N° 10: Medidor Tipo Waltman Horizontal. También llamados medidores de turbina alemanes. Constituidos de una carcasa cilíndrica, dentro de la cual se encuentra una turbina compuesta por varias paletas helicoidales que actúan con su eje en la dirección del flujo del agua. Hay verticales y horizontales (Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional, 2000). En la Figura N° 10 se observa un esquema de uno de los tipos de medidor tipo Waltman. Fuente: Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional (2000).. 5.3.1.2.4. Medidores de Hélice.. Son semejantes a los de turbina o velocidad, siendo su única diferencia que el rotor es una hélice y no una turbina (Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional, 2000), tal como se observa en la Figura Nº 11, que se expone a continuación.. 11Figura N° 11: Funcionamiento del medidor de hélice.. 5.3.1.3. Medidores Compuestos. Están conformados por dos medidores de diferente capacidad, uno grande (generalmente turbina) en la tubería principal y uno pequeño en derivación, junto Fuente: Biblioteca Virtual de la Cooperación con una válvula para dirigir el flujo automáticamente Internacional (2000). a uno u otro medidor. Pueden conectarse en serie o en paralelo (Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional, 2000). En la Figura Nº 12, se detalla y explica las diferentes conexiones de un medidor compuesto.. 22.