Evaluación de alternativas para la producción de áridos a pequeña escala

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(1)TRABAJO DE DIPLOMA Titulo: Evaluación de alternativas para la producción de áridos a pequeña escala.. Diplomante: Henry Carrazana González Tutor:. Dr. Ing. Sergio Betancourt Rodríguez. Santa Clara-Cuba Curso 2008-2009 “Año del 50 Aniversario del triunfo de la Revolución”.

(2) Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es un océano. Isaac Newton (1642-1727).

(3) Dedicatoria: Este trabajo es consecuente con mis esfuerzos realizados y por muchos que me apoyaron, en especial: A mi abuela Ana María y mi madre Anisia por su comprensión, amor y confianza. A mi prima Noraida por su apoyo incondicional. A mi novia Lumey por su ayuda y su apoyo anímico. A todos los que siempre estuvieron cerca, y permitieron hacer realidad este momento….

(4) Agradecimientos: Al tutor Dr. Ing. Sergio Betancourt Rodríguez. A los compañeros de las Empresa Materiales de la Construcción y Combinado de Hormigón Eladio Rodríguez Méndez, por su ayuda desinteresada, y en especial a Abelito, Lázaro y Xiomara Águila Águila. A los compañeros de las UNAICC de Holguín por su ayuda en especial a Alkail. A los profesores Dr. C. Ing. José F. Martirena Hernández y Dr. Arq. Olivera A todos, muchas gracias..

(5) ÍNDICE ÍNDICE. RESUMEN. .......................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN. .............................................................................................................. 3 Definición general del tema de estudio........................................................................ 5 Objeto de estudio........................................................................................................... 5 Hipótesis......................................................................................................................... 6 Objetivo General........................................................................................................... 6 Objetivos específicos. .................................................................................................... 6 Novedad de la Investigación......................................................................................... 6 Metodología de Investigación....................................................................................... 7 Valor práctico................................................................................................................ 8 Estructura del Trabajo................................................................................................. 8 CAPÍTULO I. Estado del arte de la producción de áridos. ......................................... 9 1.1. Áridos. Generalidades...................................................................................... 10 1.1.1. Conceptos generales.................................................................................. 10 1.1.2. Clasificación............................................................................................... 10 1.2. Propiedades....................................................................................................... 11 1.2.1. Propiedades químicas de los áridos......................................................... 11 1.2.2. Propiedades físicas y mecánicas de los áridos. ....................................... 13 1.2.3. Composición granulométrica................................................................... 15 1.3. Situación de la normativa nacional e internacional. ..................................... 20 1.4. Extracción y procesamiento de los áridos. ..................................................... 22 1.4.1. Etapas de la explotación de canteras....................................................... 23 1.4.2. Extracción.................................................................................................. 23 1.4.3. Trituración y molienda............................................................................. 26 1.4.4. Clasificación y lavado. .............................................................................. 27 1.5. La producción de áridos en Cuba................................................................... 29 1.5.1. Capacidad instalada. Canteras. ............................................................... 30 1.5.2. Producción de arena. ................................................................................ 30 1.5.3. Producción y canteras en Villa Clara...................................................... 31 1.5.4. Perspectivas de recuperación................................................................... 34 1.6. Introducción al reciclaje de escombros. ......................................................... 34 1.7. Ecomateriales.................................................................................................... 37 CAPITULO II. Evaluación de alternativas para la producción local de áridos. ...... 40 2.1. Generalidades. .................................................................................................. 40 2.2. Propuestas de alternativas a analizar............................................................. 44 2.3. Análisis económico. .......................................................................................... 44 2.3.1. Análisis económico de las alternativas para la producción local de áridos. 45 a) Materia prima de canteras en desuso y molino en el taller. ..................... 45 b) Materia prima diseminadas en los campos y molino en el taller.............. 46 c) Materia prima en canteras en desuso y molino en la cantera. ................. 47 2.3.2. Análisis económicos por concepto de transportación y compra de los distintos áridos utilizados en los talleres................................................................... 48 2.4. Caracterización del árido obtenido. ............................................................... 50 2.5. Aseguramiento y control de calidad. .............................................................. 54.

(6) ÍNDICE CAPITULO III “Reciclaje de escombros”. .................................................................... 56 3.2. Introducción a los áridos reciclados. .............................................................. 56 3.5. Formas de evacuar los MDC. .......................................................................... 63 3.6. Caracterización de escombros de la construcción en la provincia de Villa Clara............................................................................................................................. 63 3.7. Evaluación económica de alternativas de reciclaje. ...................................... 78 3.8. Aseguramiento y control de calidad. .............................................................. 79 CONCLUSIONES. ............................................................................................................. 83 RECOMENDACIONES. .................................................................................................... 85 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. ................................................................................ 86 BIBLIOGRAFIA. ............................................................................................................... 90 ANEXOS ............................................................................................................................ 92.

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(8) RESUMEN RESUMEN. La producción de áridos en la actualidad no puede suplir la demanda, estos generalmente se destinan a obras de gran envergadura, esta producción se logra en instalaciones que requieren de grandes inversiones económicas y hay que recorrer en ocasiones grandes distancias para su adquisición. El trabajo que se presenta ofrece alternativas de producción a pequeña escala de áridos destinados a los talleres de Ecomateriales. La producción descentralizada de áridos en pequeños talleres es lograda mediante dos estapas de trituración de fuentes alternativas de materias primas, una de ellas son los pequeños depósitos de rocas que en forma de fragmentos de distintas dimensiones puedan recolectarse en las áreas aledañas a la instalación y otra, en canteras que en la actualidad se encuentran en desuso y el aprovechamiento de los escombros de algunas producciones de hormigón. Se presentan los costos por m3 de árido logrado por las diferentes alternativas propuestas, costos por concepto de transportación y compra de los distintos áridos obtenidos de las canteras en explotación y se ofrece la caracterización de dos arenas de roca y grava triturada, para así recomendar su utilización en los talleres. Se cuantifican los volúmenes de desechos sólidos generados por las distintas empresas del sector de la construcción en Villa Clara como consecuencia del proceso de fabricación de elementos y/o productos para la construcción.. 1.

(9) ABSTRACT ABSTRACT. Presently aggregate production cannot meet current demands, this is general dilemma of most large scale constructions projects, and aggregate production is achieved by industries that require large economic investments and the occasional the need to travel vast distances for its acquisition. This investigation presents alternatives for aggregate production on a small scale, dedicated for the use with Eco-material based constructions. The decentralized production of sand in small industries is achieved by means of two stages of trituration, using alternative sources of raw materials; one of them is the collection of small rock deposits which can be located in area surrounding the industry in form of fragments of different dimensions. The other form; sources are quarries that are presently in a state of disuse and the use of by products of some concrete productions. In this investigation, the costs in cubic meters of aggregate produced by the different proposed alternatives, the costs of transportation and acquisition of the various types of aggregates obtained of the quarries in exploitation, the characterization of two rock sands and rock gravels and recommendation for their use in construction field are analyzed. The volumes of solid waste generated by the various construction companies in Villa Clara are quantified as consequences due to the process of producing construction elements and other construction based products.. 2.

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(11) INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN. Los áridos son sin duda materia prima básica para el desarrollo. La mayoría de los ciudadanos no son conscientes de su existencia. Son para ellos los más desconocidos elementos de la armazón del desarrollo. Sin ellos no existirían ni edificios, ni carreteras, ni autopistas, ni puentes, ni presas, etc. Una adecuada disponibilidad y un bajo precio unitario proporcionó a los áridos {naturales (arenas y gravas) o de machaqueo}, el dudoso honor de ser el "patito feo” de la minería, sin embargo con el desarrollo, los logros técnicos, el crecimiento del consumo y unas especificaciones cada vez más estrictas han colocado a los áridos en el lugar que les corresponde: la industria minera más importante del mundo en términos de volumen de producción, ya que representa más del 60% (17 655 M t/año) de la producción minera mundial (EST 29 000M t por encima de los minerales metálicos en términos de valor de la producción (70000 ME).(1) En la prehistoria ya se constata con el empleo de bloques para conformar marcos y habitaciones destinadas a protegerse del medio ambiente. Luego, en el período precristiano existieron aplicaciones comprobadas de áridos para construir fortalezas y grandes edificaciones (por ejemplo las pirámides de Egipto y América Central). En el comienzo de la Era Cristiana (400 a.C.-500 d.C.), el Imperio Greco-Romano hizo un aprovechamiento magistral de los áridos en caminos, puentes, estadios y otras magníficas estructuras a lo largo de Europa, África y Medio Oriente. En América, los incas y los aztecas construyeron caminos, puentes, edificios y templos en base a áridos menores y bloques de roca adecuadamente tallados. En los siglos XIX y XX, hasta hoy, se ha diversificado la aplicación de los áridos para satisfacer las crecientes necesidades de la humanidad, llegándose en la actualidad a consumos extraordinariamente masivos en todos los países del mundo, generando en algunas vastas regiones el agotamiento de los yacimientos aprovechables. Usos típicos actuales corresponden a dos grandes líneas: como producto final, o como materia prima para nuevos componentes.. 3.

(12) INTRODUCCIÓN En un caso u otro, el árido ha pasado a ser un insumo imprescindible y básico para muchos procesos constructivos de infraestructura y edificación. Para el primer caso se cuentan las defensas fluviales, marítimas o lacustres, escolleras, terraplenes, pedraplenes, carpetas de rodaduras, bases y subbases, balasto, mamposterías de piedra, rellenos estructurales y capas filtrantes. En estos casos el material también debe cumplir exigencias específicas de acuerdo a cada uso. Para el segundo caso, se cuentan los morteros, hormigones, mezclas y tratamientos asfálticos, y bases granulares tratadas. Dada la conjunción de varios componentes en uno nuevo, los requisitos de calidad son más exigentes en este caso, dado que el producto final debe cumplir sus propios requisitos de aplicabilidad, siendo el árido, sólo uno de los componentes involucrados.(2) Todo esto ha sido posible con el desarrollo creciente de nuevas tecnologías que permitieron incrementar las producciones mediante la incorporación al proceso de maquinaria fija y móvil, cada vez con mayor capacidad. De este modo, ha ido creciendo el tamaño de las explotaciones de áridos a cielo abierto, denominadas canteras y graveras. Hoy en día, una explotación moderna puede llegar a producir más de un millón de toneladas al año con, aproximadamente, una docena de trabajadores. El CIDEM de la Facultad de Construcciones en la Universidad Central de Las Villas tiene varios años de experiencia en el trabajo relacionado con el desarrollo de materiales y tecnologías de construcción apropiadas, destacándose las investigaciones que propician la atenuación del impacto ambiental negativo de la producción y empleo de materiales de construcción. Especial consideración se tiene con respecto a las posibilidades de reciclaje de distintos materiales que en la actualidad se consideran desechos y que sin lugar a dudas repercuten muy favorablemente en la protección del medio ambiente. Una gran cantidad de escombros producto de la prefabricación y desechos de industrias de materiales pétreos, son producidos anualmente en nuestro país, donde los desechos como resultado de la actividad de la construcción se hace costoso y también un problema medio-ambiental, debido a la necesidad de. 4.

(13) INTRODUCCIÓN disponer de depósitos para el vertido de los escombros y el alto costo de su manejo. Definición general del tema de estudio. La situación actual de la producción de materiales de construcción constituye el talón. de Aquiles. en la construcción. de viviendas y otras edificaciones. sociales. Particular importancia se le concede a la producción de áridos, pues la mayoría de los productos aglomerados requiere de dicha materia prima en proporciones muy elevadas. Los mayores volúmenes de áridos producidos se destinan a obras para el turismo, programa de vialidad y obras de gran envergadura producidas por el MICONS. Esto conduce a una limitante en los talleres de producción de Ecomateriales, lo que disminuye en gran medida la producción diaria de los mismos. Las complejas instalaciones requeridas para la producción de áridos exigen de grandes inversiones que no siempre es posible ejecutar, por lo que la posibilidad de pequeñas instalaciones para la producción local de tales productos resulta muy atractiva. No menos interesante resulta la evaluación de alternativas para la producción local de áridos a partir del reciclaje de escombros de la construcción, cuestión que aunque aparentemente sencilla, tiene muchas interrogantes tanto técnicas como económicas que es necesario aclarar. Objeto de estudio. La producción local de áridos a partir de fuentes alternativas de suministro de materias primas, entre ellas los pequeños depósitos de rocas que en forma de fragmentos de distintas dimensiones puedan recolectarse en las áreas aledañas a la instalación o en canteras que en la actualidad se encuentran en desuso y el aprovechamiento de los escombros de algunas producciones de hormigón.. 5.

(14) INTRODUCCIÓN Hipótesis. ¿Será técnica y económicamente factible la producción de áridos a pequeña escala, con suministros de materias primas existentes en áreas aledañas a la instalación, canteras que en la actualidad se encuentran en desuso y/o escombros de determinadas producciones de hormigón? Objetivo General. Evaluar posibles alternativas para la producción de áridos a pequeña escala a partir de fuentes locales de suministro de materias primas. Objetivos específicos. •. Concebir alternativas para la producción local de áridos a pequeña escala a partir de la trituración de rocas o escombros de la construcción.. •. Analizar técnica y económicamente las posibles instalaciones a utilizar para. la. obtención. de. áridos,. destinados. a. la. producción. de. Ecomateriales. •. Formular recomendaciones técnicas para el empleo adecuado de los materiales obtenidos.. Novedad de la Investigación. La novedad del trabajo viene dada por evaluar las diferentes alternativas para la producción de áridos a pequeña escala y/o con suministros de desechos sólidos de determinadas producciones de hormigón; tomando para ello como punto de partida las condiciones actuales del montaje de la instalación, así como otros factores que influyen en mayor o menor grado en la producción de los mismos con un enfoque medio-ambiental y que garantice el flujo de producción de los talleres de producción de Ecomateriales.. 6.

(15) INTRODUCCIÓN Metodología de Investigación. DEFINICIÓN GENERAL DEL TEMA DE ESTUDIO.. RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA.. FORMACIÓN DE LA BASE TEÓRICA GENERAL.. PLANTEAMIENTO DE LA HIPÓTESIS.. DEFINICIÓN DE LOS OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.. DEFINICIÓN DE LAS TAREAS CIENTÍFICAS.. ESTUDIO DE LA BIBLIOGRAFÍA EXISTENTE.. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE PRODUCCIÓN LOCAL DE ÁRIDOS DESTINADOS A LOS TALLERES DE ECOMATERIALES.. ESTUDIO DE CASOS DE LAS POSIBLES ALTERNATIVAS A EMPLEAR EN LA PRODUCCIÓN DE ÁRIDOS A PEQUEÑA ESCALA.. VALORACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.. 7.

(16) INTRODUCCIÓN Valor práctico. Puede valorarse en el sitio de ejecución de la obra civil o social, los tipos de áridos disponibles, en función de pequeñas instalaciones viables, con potencialidades para su procesamiento y aprovechamiento en favor de la obra, cumpliendo las reglas de un proyecto ambiental general e integral. Estructura del Trabajo. 9 Índice. 9 Resumen. 9 Introducción. 9 Capítulo I. Estado del Arte de la Producción de Áridos. 9 Capítulo II. Evaluación de alternativas para la producción de áridos a pequeña escala. 9 Capítulo III. Reciclaje de Escombros. 9 Conclusiones. 9 Recomendaciones. 9 Referencias Bibliográficas. 9 Bibliografía. 9 Anexos.. 8.

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(18) CAPÍTULO I CAPÍTULO I. Estado del arte de la producción de áridos. En este capítulo se realiza un análisis de las principales características que pueden definir el modo de empleo y uso del mineral roca a utilizar, que es el árido. Estas características no son más que: modos de obtención de los áridos, propiedades químicas, propiedades físico- mecánicas y la composición granulométrica. Basándose fundamentalmente en la normativa vigente nacional e internacional que regulan su uso para una mejor aplicación. La calidad en los áridos significa que estos cumplan con los requisitos, entendiendo por los mismos como aquella necesidad o expectativa establecida generalmente implícita (o sea inherentes al producto) o establecida (que son aquellas necesidades adicionales que demanda o exige el cliente). De ahí que para producir áridos se deben cumplir las especificaciones de calidad establecidas. por. normas. para. con. este. producto. atendiendo. a. las. especificaciones adicionales que el cliente precise con el productor previo a su producción de manera que este las tenga en cuenta. Las plantas productoras de áridos ocupan un papel importante dentro de las líneas de interés del Ministro de la Construcción, como órgano rector, dado los volúmenes anuales que se consumen tanto para dar respuesta a los diferentes programas del país como los que son destinados a la exportación. (4) La provincia Villa Clara no escapa de esto, es por eso que actualmente trabajan por aumentar la producción en las zonas de explotación minera para la obtención de materiales destinados a diversas obras constructivas.. 9.

(19) CAPÍTULO I 1.1. Áridos. Generalidades. 1.1.1. Conceptos generales. Según la NC 251:2005 el árido es el mineral procedente de rocas que se encuentran desintegradas en estado natural o precisan de trituración mediante procesos industriales. Las dimensiones son diferentes, varían desde 0,149 mm hasta un tamaño máximo especificado. 1.1.2. Clasificación. Los áridos pueden clasificarse en naturales o artificiales: Los primeros se obtienen producto de la trituración o descomposición de las rocas. La descomposición puede ser producto de la acción de diversos factores naturales, como el aire, el agua, el viento, etcétera, los cuales con el tiempo van descomponiendo la roca en granos de pequeños tamaños. Muchas veces los tamaños de estos granos son los que usualmente se emplean en la confección de morteros y hormigones; como por ejemplo: arenas de mar, arenas de ríos, gravas, etcétera. Cuando se quiere tener un control adecuado de la calidad de estos áridos se les hace pasar por un proceso de lavado y clasificación de tamaños. El otro proceso para la obtención de áridos naturales consiste en: la trituración de granos, que tienen los tamaños adecuados para usarlos en hormigón, y en la trituración de yacimientos rocosos. En este proceso producto de la clasificación, se obtienen áridos de muy diversos tamaños, estos en ocasiones se lavan con el objetivo de obtener un producto de mejor calidad. (Colectivo de autores, 1985) Los áridos artificiales se preparan con productos diversos en estado polvoriento o pastoso, para comunicarles fácilmente la forma y se endurece por procesos físico - químicos como por ejemplo: escoria, ladrillo triturado, pizarra dilatada. (Colectivo de autores, 1985). 10.

(20) CAPÍTULO I 1.2. Propiedades. Las propiedades físico-químicas y mineralógicas de los áridos son determinadas por su origen y su historia geológica, aunque en algún grado las características físicas están influenciadas por el método usado en la trituración de las rocas a un tamaño adecuado, para ser usadas en la fabricación del hormigón. El hecho de que el árido sea inerte no quiere decir que su importancia sea reducida, por el contrario, las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de los áridos tienen gran influencia sobre las características del hormigón. (Colectivo de autores, 1985) 1.2.1. Propiedades químicas de los áridos. Es deseable obviamente que los áridos sean químicamente inertes pero lamentablemente muchos áridos naturales contienen sustancias nocivas al hormigón. (Colectivo de autores, 1985) La bibliografía utilizada en este epígrafe es la NC 251:2005 donde se expone los criterios que se presentan a continuación: Las especificaciones para otras de las sustancias perjudiciales que existen en áridos finos y gruesos se presentan en las tablas 1 y 2 respectivamente. No Indicadores de Calidad. Cantidad máxima del peso total de la muestra (%). 1. Inferior o igual a 0.25 %. Partículas de arcilla Cantidad de partículas planas y alargadas:. 2. • Cuando el árido sedimentarias.. proviene. de. rocas. • Cuando el árido proviene de rocas ígneas.. Inferior o igual a 10% Inferior o igual a 20%. Tabla 1” Otras sustancias perjudiciales en áridos gruesos”. 11.

(21) CAPÍTULO I Cantidad máxima del peso. No Indicadores de calidad. total de la muestra (%). 1. Partículas de arcilla.. 1. 2. Impurezas orgánicas.. Máximo placa 3. Nota: No se aplica a los áridos de yacimiento. Tabla 2 ”Otras sustancias perjudiciales en áridos finos” Para todas las fracciones de áridos gruesos y finos se establece que el árido que se utilizará en hormigones sujetos a frecuentes humedecimientos, exposiciones largas en una atmósfera. o en. contacto. con el suelo húmedo no estará. compuesto por sustancias o minerales de forma tal que. sean nocivamente. reactivos con los álcalis en el cemento, en una proporción tal que sea causa de expansiones excesivas del hormigón. Exceptuando los casos en que tales áridos se usen con un cemento que contenga menos de 0,6 por ciento de álcalis, calculados como óxido de sodio, o con la adición de un producto aprobado que evite una expansión dañina debido a la reacción árido álcali. Los áridos de diferentes fracciones no contendrán impurezas cuya naturaleza o cantidad puedan afectar las propiedades esenciales del hormigón (resistencia, impermeabilidad, durabilidad, y otros), es por eso que: Se consideran prohibidas las partículas de carbón, de madera u otros residuos (coke, ceniza, escoria, asfalto, y otros). Serán toleradas las pequeñas cantidades de sulfato de calcio (yeso) y de sulfuro de hierro (pirita) bajo reserva que su contenido total en azufre expresado en anhídrido sulfúrico SO3 no sobrepasa el 1% del peso total de la muestra de árido seco. La distribución en el árido de las impurezas toleradas será uniforme y las partículas que la constituyen tendrán un volumen inferior de 0,05 m³.. 12.

(22) CAPÍTULO I Para limitar de manera total la afectación de cualquier tipo de cloruros, se utilizarán como referencia el total de todos los iones cloruro (Cl¯) contenidos en la suma de todos los áridos que se combinen, es por eso que las cantidades de iones cloruro (Cl¯) para los diferentes tipos de hormigón se establecen en la tabla 3. Iones cloruros totales del peso de los áridos combinados (%). Tipos y usos del hormigón Hormigón retensazo, hormigón armado y curado térmicamente.. 0.01. Hormigón armado con cemento Pórtland puro.. 0.03. Hormigón Puzolánico. 0.05. armado. con. cemento. Hormigón en masa. Sin límites. NOTA: Cuando se requiera que en el hormigón no aparezcan efluorescencias, el contenido de iones cloruros no debe ser superior a 0.15%. Tabla 3”Contenido de iones cloruros.” 1.2.2. Propiedades físicas y mecánicas de los áridos. Las propiedades físicas de los áridos naturales deben ser consideradas en función de los siguientes factores. 9 Resistencia a compresión. La resistencia a compresión de la roca que se va a utilizar en la fabricación de áridos debe ser 1.5 a 2 veces mayor que la resistencia a compresión del hormigón fabricado con ellos. (Colectivo de autores, 1985) 9 Porosidad. En lugar de la porosidad se acostumbra frecuente a medir la cantidad de poros permeables del árido, por ser estos los que más influyen en la durabilidad y permeabilidad del hormigón y además su determinación es más fácil. El ensayo. 13.

(23) CAPÍTULO I que mide la cantidad de estos poros es el ensayo de determinación del por ciento de absorción de los áridos en el agua. (Colectivo de autores, 1985) Según NC 251:2005. La absorción del árido, generalmente no superara el 3% de la masa seca del mismo. 9 Cambios de volumen debido a los cambios de humedad. Según NC 251:2005. El ensayo de estabilidad de volumen se aplica solo a áridos gruesos fundamentalmente en países sometidos a climas muy fríos donde se evidencien ciclos de congelación y deshielo o medios agresivos salinos, por lo que se considera un ensayo no obligado para muestro país y su implementación debe ser fundamentada. Cuando se prueben a 5 ciclos de ensayo, su pérdida máxima en peso expresada en por ciento no será mayor que la establecida en la Tabla 4. Tipo de reactivo utilizado. Pérdida máxima en masa (%). Sulfato de sodio.. 12. Sulfato de magnesio.. 18. Tabla 4”Estabilidad de volumen para el árido grueso.” Los áridos cuyos resultados de ensayo no alcancen los valores de estabilidad de volumen definidos en la tabla 4 podrán ser aceptados demuestre,. que. siempre. que. se. hormigones fabricados con áridos del mismo origen. ensayados, han dado un servicio satisfactorio cuando han estado expuestos a las mismas condiciones a que va a estar sometido el hormigón en cuestión. 9 Resistencia mecánica de los áridos gruesos. Según NC 251:2005. La resistencia mecánica de los áridos gruesos se determinará por el Índice de Triturabilidad (Tabla 5) o por el ensayo de Abrasión Los Ángeles (Tabla 6).. 14.

(24) CAPÍTULO I Índice de triturabilidad (%). Tipo de hormigón Pavimentos de hormigón para tráfico pesado.. Seco. Húmedo-saturado. Menos de 15. Menos de 25. 15-20. 25-35. 20-35. 35-50. Hormigones de más de 40 Mpa Pavimentos y pisos sometidos a desgaste. Hormigones expuestos a erosiones.. arquitectónicos, diferentes tipos de. Otros hormigones menores de 40 MPa. Tabla 5”Requisitos según el Índice de Triturabilidad.” Tipo de hormigón. Abrasión (% máx.). Hormigones sometidos a la erosión elevada y hormigones arquitectónicos y de obras marítimas.. 30. Hormigones sometidos a desgaste en pavimentos para tráfico vehicular, y peatonal. Hormigones de más de 50 MPa. 40. Otros tipos de hormigones menores de 50 MPa. 50. Tabla 6” Requisitos según la Abrasión Los Ángeles.” 1.2.3. Composición granulométrica. El término granulométrico se refiere a la distribución de los tamaños de las partículas del árido, este factor tiene una influencia grande sobre el comportamiento del hormigón en cuanto a la facilidad de mezclado, transporte, colocación y compactación sin que se produzca separación de las partículas de diferentes tamaños que integran el árido. (Colectivo de autores, 1985). 15.

(25) CAPÍTULO I En los áridos utilizados en hormigón se pueden distinguir dos tipos de granulometría: • Granulometría continua: que es aquella donde aparecen partículas de áridos de diferentes tamaños. • Granulometría discontinua: que es aquella donde se omiten ciertos tamaños de las partículas de los áridos. Según NC 251:2005. Los áridos gruesos deberán cumplir con los rasgos granulométricos establecidos en la Tabla 7. Límites de la fracción (mm) Nominal. 75-40. 65-40. Equivalente. Abertura de malla de tamices normalizados(mm). % Pasado. 101.6. 100. 76.2. 90-100. 63.5. 35-70. 38.1. 0-15. 19.1. 10-5. 76.2. 100. 63.5. 90-100. 50.8. 35-70. 38.1. 0-15. 19.1. 0-5. 76-38. 63-38. 16.

(26) CAPÍTULO I Continuación. Límites de la fracción (mm) Nominal. 40-20. 40-10. 25-10. 25-5. Nominal. Abertura de malla de tamices normalizados(mm). % Pasado. 50.8. 100. 38.1. 90-100. 25.4. 20-55. 19.1. 0-15. 9.52. 0-5. 50.8. 100. 38.1. 90-100. 19.1. 20-60. 12.7. 0-15. 9.52. 0-5. 38.1. 100. 25.4. 90-100. 19.1. 20-55. 12.7. 0-10. 9.52. 0-5. 38.1. 100. 25.4. 90-100. 12.7. 25-60. 4.76. 0-10. 2.38. 0-5. 38-19. 38-13. 25-13. 25-5. 17.

(27) CAPÍTULO I. 20-10. 20-5. 13-5. 10-5. 19-10. 19-5. 13-5. 10-5. 25.4. 100. 19.1. 90-100. 12.7. 20-55. 9.52. 0-15. 4.76. 0-5. 25.4. 100. 19.1. 90-100. 9.52. 20-55. 4.76. 0-10. 2.38. 0-5. 19.1. 100. 12.7. 90-100. 9.52. 40-70. 4.76. 0-15. 2.38. 0-5. 12.7. 100. 9.52. 85-100. 4.76. 15-35. 2.38. 0-10. 1.19. 0-5. Tabla 7” Granulometría de los áridos gruesos” El % permitido de material más fino que el tamiz 200 en los áridos gruesos para cualquier hormigón es inferior o igual que 1%. Este puede ser incrementado bajo las siguientes condiciones:. 18.

(28) CAPÍTULO I Si el material más fino que el tamiz 200, contenido en el árido grueso está esencialmente libre de arcilla o esquistos el por ciento puede ser incrementado hasta el 1,5 %, (El contenido de arcilla o esquisto será el resultado del procedimiento de ensayo que se adopte). Si la procedencia del árido fino que será utilizado en el hormigón tiene menor contenido de material mas fino que el tamiz 200 que el máximo permisible establecido en la Tabla 5, el por ciento límite (L) del árido grueso podrá ser incrementado atendiendo al valor de cálculo obtenido por la siguiente expresión: L = 1+ (P / 100 – P) x (T – A) donde: L: límite del contenido de tamiz 200 especificado en el árido grueso expresado en %. P: por ciento de árido fino con relación al peso total de áridos T: límite del contenido de tamiz 200 en áridos fino expresado en %. A: contenido real de tamiz 200 en el árido fino. Los áridos finos deberán cumplir con los rangos granulométricos establecidos en la Tabla 8. Límites nominales de la fracción (mm). 5-0.15. Abertura de malla de tamices normalizados (mm). % Pasado. 9.52. 100. 4.76. 90-100. 2.38. 70-100. 1.19. 45-80. 0.59. 25-60. 0.297. 10-30. 0.149. 2-10. Tabla 8” Granulometría de los áridos finos.”. 19.

(29) CAPÍTULO I El material más fino que el tamiz 200 de los áridos el rango del Módulo de Finura para los áridos finos será entre 2.2 y 3.58. Nota: Para el suministro continuo de áridos finos de una fuente dada, el Módulo de Finura promedio admitirá una desviación (mayor o menor) en el orden de un 0,20 (20%). Los áridos finos no podrán tener una cantidad mayor de material más fino que el tamiz 200 que lo que se especifica en la Tabla 9.. Tipos de arena. Tipos de hormigones. Tamiz 200 (%). Áridos finos (Arenas no Hormigones sometidos a la abrasión. trituradas beneficiadas de yacimiento y arenas de rocas trituradas). Todos los restantes hormigones.. 3. 5. Nota: En el caso de las arenas de rocas trituradas, si el material más fino que el tamiz 200 consiste en polvo de la fractura esencialmente libre de arcilla y esquistos, los límites expresados en la tabla pueden incrementarse a 5 para hormigones sometidos a la abrasión y. a 7 para todos los restantes. hormigones. Tabla 9” Material más fino que el tamiz 200 (75 μm) en los áridos finos.” 1.3. Situación de la normativa nacional e internacional. 9 Conceptos básicos. Normalización: Actividad dirigida a establecer disposiciones sobre problemas reales o potenciales, destinadas a un uso común y repetido con vistas a obtener el grado óptimo de un contexto dado. Cuba cuenta con un buen número de documentos normativos que sustentan y rigen las producciones de los áridos. Durante los últimos años se ha desarrollado una intensa actividad relacionada con la revisión de todos estos. 20.

(30) CAPÍTULO I documentos para actualizarlos a través del Comité Técnico de Normalización No. 23 creado para ese fin. El Comité elabora anualmente un plan de normalización donde se define la estrategia a seguir, se reúne mensualmente y trata siempre que sea posible de adoptar normas internacionales en los casos en que estas deban ser mejoradas o sustituidas.(3) Se puede mencionar que la totalidad de los aspectos técnicos requeridos para una adecuada aplicación de los áridos como material de la construcción se encuentran estudiados y normados. En este momento se emplea la NC 251-2005 Áridos para hormigones hidráulicos-requisitos. La cuál sustituye la NC 54-125:1985 Materiales y productos de la construcción. Áridos para hormigón hidráulico e incorpora los contenidos de la NC 54-03:1986 Materiales y productos de la construcción Arena de mar para trabajos de construcción. Reglas de utilización y NC 54- 256:1983 Materiales. y. productos. de. la. construcción.. Arena. de. yacimiento.. Especificaciones de Calidad, a las cuales también sustituye. (NC 251-2005) Otros documentos de referencia e indispensable para su aplicación son: NC 177: 2002 Áridos. Determinación de % de huecos. Método de ensayo. NC 178: 2002 Áridos. Análisis granulométrico. NC 179: 2002 Áridos. Determinación del contenido de partículas de arcillas. NC 180: 2002 Áridos. Determinación de partículas ligeras. Método de ensayo. NC 181: 2002 Áridos. Determinación del peso volumétrico. Método de ensayo. NC 185: 2002 Arena. Determinación de impurezas orgánicas. Método de ensayo. NC 186: 2002 Arena. Peso específico absorción de agua Método de ensayo. NC 187: 2002 Árido grueso. Peso específico y absorción de agua Método de ensayo.. 21.

(31) CAPÍTULO I NC 188: 2002 Áridos Gruesos. Abrasión. Método de ensayo. NC 189: 2002 Áridos Gruesos. Determinación de partículas planas y alargadas. Método de ensayo. NC 190: 2002 Áridos Gruesos. Determinación del Índice de triturabilidad. Método de ensayo. NC 200: 2002 Áridos Determinación del material más fino que el tamiz de 0,074 mm (No. 200). Método de ensayo. NC 54-395:1987 Materiales de la construcción. Áridos. Términos y definiciones. NC 54-29:1984 Materiales y productos de la construcción. Áridos. Toma de muestras. Respecto a la normativa internacional se han tenido en cuenta en su elaboración aspectos relevantes de las normas: 9 Inglaterra, BS 882: l992 Specification for aggregates from natural sources for concrete. 9 Estados. Unidos,. ASTM. C33-03. Standard. specification. for. concrete. aggregates. 9 España, Instrucción de Hormigón estructural EHE. (NC 251-2005) 1.4. Extracción y procesamiento de los áridos. En Cuba la explotación del yacimiento se realiza a cielo abierto. Nuestros yacimientos tienen la forma de escarpa vertical a media ladera o en terreno llano. Son yacimientos de arena y de rocas o en piedras naturales. Es necesario realizar un estudio preliminar y minucioso del yacimiento antes de comenzar su explotación, pues solo en contados casos nuestros yacimientos son uniformes. Su verdadera calidad será de tipo medio en cuanto a materia prima se refiere. Lo anterior se debe a lo variable que son estos yacimientos en su composición petrográfica (forma en que pueden estar asociados los componentes mineralógicos en las rocas); por estos es necesario valorar cuales son las zonas. 22.

(32) CAPÍTULO I malas y buenas del yacimiento, así como su magnitud, para conocer si es un yacimiento útil o no. La explotación de los áridos se realiza habitualmente a cielo abierto en canteras o en graveras. La concepción y el diseño de las explotaciones, así como la técnica operativa empleada, varían cuando se trata de extraer rocas masivas o materiales sin consolidar, en vía seca o en vía húmeda. La investigación minera permite determinar la existencia o no de un yacimiento de áridos y, en caso afirmativo, si sus características lo hacen viable (ubicación, dimensiones, tipo de roca, calidad, etc.), ponerlo en explotación. (5) 1.4.1. Etapas de la explotación de canteras. 1. Extracción. 2. Trituración y molienda. 3. Clasificación y lavado. Estas etapas corresponden al proceso más general, en ocasiones solamente se requiere por ejemplo: extracción y clasificación; en otras la extracción, clasificación y lavado; como en otras se requiere de extracción, trituración y clasificación, etcétera. (Colectivo de autores, 1985) 1.4.2. Extracción. La etapa de extracción se desarrolla en dos fases principales que se realizan de forma consecutiva: la descubierta de las capas explotables y la extracción de la materia prima. Descubierta de las capas explotables. Antes de comenzar la extracción propiamente dicha, es necesario poner al descubierto el yacimiento explotable, retirando selectivamente la cubierta vegetal, los estériles y las rocas alteradas. Estos materiales no aptos como áridos son, sin embargo, de un gran valor para la restauración de las áreas ya explotadas. (5) Para la extracción de áridos se emplean distintos métodos de arranque de la roca, adaptados a los diferentes tipos de yacimientos denominados graveras o canteras. La zona donde se obtiene la roca se denomina frente de extracción.. 23.

(33) CAPÍTULO I Cuando la potencia del yacimiento, es decir el espesor del material, es grande, se forman bancos o escalones de altura limitada, diseñados de tal manera que permitan un acceso fácil a los equipos de carga y de transporte. Existen dos grandes grupos de explotaciones: (5) 1. Graveras: cuando los materiales no están consolidados, se emplean equipos de arranque mecánico como excavadoras, palas cargadoras, dragalinas, y tractores sobre orugas (buldózer), que extraen directamente la roca. 9 En vía seca: cuando el yacimiento se encuentra por encima del nivel del agua (capa freática o nivel del curso de agua), se emplea maquinaria minera y de obras públicas, como excavadoras, buldozer y palas cargadoras, atacando el frente de material desde arriba, o bien desde el pie del mismo. 9 En vía húmeda: cuando el yacimiento se encuentra por debajo del nivel del agua, desde la orilla se utilizan dragalinas con cables y cuchara o retroexcavadoras (si la profundidad es escasa) o, desde el agua, dragas (en profundidades mayores). 2. Canteras: cuando se trata de macizos rocosos, la extracción de materiales consolidados se efectúa mediante voladura con explosivos, adoptando grandes medidas de seguridad, para la fragmentación controlada de la roca y la obtención de la materia prima, llamada todo-uno, que pueda ser trasladada hasta la planta de tratamiento. 3. Explotación mixta: es una combinación de los dos métodos anteriores. Una de las tareas más importantes del frente de cantera consiste en, abrir las cavidades o huecos donde se colocará el explosivo mediante el cual se lograra la separación de las piedras del macizo rocoso o frente de cantera. Del barrenado dependen casi totalmente los resultados obtenidos en las voladuras, aunque existen otros factores secundarios que pueden determinar o influir en esos resultados. (Fernando Aguado Crespo.1982) Hay varios métodos de realización de la voladura como son: a) Voladura por escalones de pequeña altura (4 a 10m). b) Voladura en un solo escalón de 10 a 20m de altura por minas horizontales. c) Voladura mediante minas profundas verticales en frentes de gran altura.. 24.

(34) CAPÍTULO I d) Voladuras mediante grandes hornillas. e) Voladuras de embudos. Abiertos los barrenos de forma conveniente para desprender el trozo de roca deseado, se produce a cargarlos con los explosivos (pólvora de mina, dinamita, etc.), según la dureza de la roca y tamaño del bloque colocados en un papel parafinado llamados cartuchos. Se introducen los necesarios, poniéndose una mecha o conductor eléctrico para darles fuego. Debiéndose poner la longitud necesaria del cordón para que los operarios les den tiempo de alejarse de la detonación. Como resultado de las voladuras quedan en el frente de cantera piedras sueltas de gran tamaño. El retaqueo consiste en dinamitar esas piedras por medio de barrenos con pequeños tacos de dinamita, de manera que al efectuar una nueva voladura queden en tamaños pequeños que puedan ser transportados al molino y molidos por este. Fracturada la piedra de canteras por las voladuras y retaqueo, el proceso de estas canteras continua con la carga y transporte de las piedras para ser conducidas al molino que las triturará y esta etapa del proceso puede variar desde la forma artesanal o “a mano” hasta la más altamente mecanizada. (Fernando Aguado Crespo.1982). Figura 1. “Esquema de explotación de áridos.” (5). 25.

(35) CAPÍTULO I 1.4.3. Trituración y molienda. La trituración es el proceso de disminución de las dimensiones de los granos de los mismos por la acción de fuerzas interiores de cohesión, las que unen entre si las partículas del cuerpo sólido. (S.E. Andréiev, V.A.Perov, V.V. Zveriévich.1980) Trituración de las rocas. (Colectivo de autores, 1985) Las operaciones de fragmentación pueden dividirse en: 1. Machaqueo primario o premachaqueo. Proporciona fundamentalmente piedra de gran tamaño a partir de los bloques extraídos de las canteras. 2. Machaqueo. En esta etapa se producen fundamentalmente los áridos grueso de mayor tamaño. 3. Fabricación de gravilla. 4. Pulverización. Donde se producen los polvos minerales o fillers. Se llama también machaqueo primario a las operaciones 1 y 2, machaqueo secundario a la operación 3 y molido a la producción de arena o fillers. El premachaqueo se logra usualmente mediante: •. aparatos de mandíbulas.. •. aparatos giratorios.. El machaqueo y la fabricación de gravilla se logra mediante: •. aparatos de mandíbulas.. •. aparatos giratorios.. •. aparatos de percusión. (Martillos). •. aparatos de cilindros.. El molido y la pulverización se logra mediante: •. aparatos giratorios.. •. aparatos de cilindros.. •. aparatos de martillos.. •. aparatos de bolas.. 26.

(36) CAPÍTULO I. Figura 2. “Diferentes tipos de trituradoras.” (5) 1.4.4. Clasificación y lavado. El es un procedimiento de separación de minerales áridos por clases de grosor mediante el tamizado de los mismos en una o varias cribas, o de clasificación de minerales en las superficies de la criba. (S.E. Andréiev, V.A.Perov, V.V. Zveriévich.1980) Los procedimientos de clasificación una vez trituradas las rocas son: (Colectivo de autores, 1985) 1. Clasificación mecánica. •. por tromeles cilíndricos.. •. por cribas planas vibratorias.. 2. Clasificación por vía hidráulica. •. lavado.. •. clasificación.. 3. Selección de aire. Eliminación del polvo. •. eliminación del polvo.. 27.

(37) CAPÍTULO I •. clasificación. 1. Clasificación mecánica. •. Tromeles cilíndricos.. Los tromeles cilíndricos son tamices giratorios constituidos por un cilindro metálico con una inclinación del 10% aproximadamente respecto a la horizontal. •. Cribas planas vibratorias.. En este caso el cribado se obtiene mediante tamices planos sometidos a oscilaciones o vibraciones bajo cuyo efecto se desplazan los materiales. 2. Clasificación por vía hidráulica. •. Lavado. La clasificación de las arenas por vía hidráulica se asocia en la mayor parte de los casos al lavado de los finos de los materiales de naturaleza orgánica y arcillosa. El lavado destinado a liberar estos materiales puede efectuarse antes del machaqueo primario o después. Por otra parte puede realizarse un lavado previo en cantera, cuando en el emplazamiento de la cantera hay agua suficiente. Los aparatos de clasificación hidráulica de las arenas pueden clasificarse en: •. clasificadores hidráulicos.. •. clasificadores hidromecánicos.. •. clasificadores hidrocentrífugas.. 3. Selectores de aire. Eliminación del polvo de los áridos. Para los granos de arena inferior a 10mm es posible el tratamiento con un selector de aire siempre que el grado de humedad del producto no sobrepase el 3%. Entre las etapas de trituración, aparecen intercalados los equipos de clasificación, las cribas, que permiten seleccionar el tamaño de las partículas separándolas entre las que pasan y las que no pasan por las mallas. De este. 28.

(38) CAPÍTULO I modo, se logran áridos de todos los tamaños posibles, en función de la demanda del mercado. (5). Figura 3. “Esquema de una criba. “(5). Figura 4. “Mediante los sistemas de criba se seleccionan los diferentes tamaños de los áridos para su posterior comercialización según su uso”. (5) Las operaciones de desenlodado y lavado del material se realizan cuando el yacimiento presenta lodos, arcillas u otras sustancias que afecten en la calidad de los áridos, y permiten obtener áridos limpios con el fin de responder a las necesidades de determinadas aplicaciones de la industria, evitando así la alteración de la adherencia con los ligantes (cemento, cal, compuestos bituminosos u otros) permitiendo así proceder a su correcta aplicación. (5) 1.5. La producción de áridos en Cuba. Cuba, al igual que Inglaterra, Japón y otros países de plataforma insular, no cuenta con las condiciones extraordinarias de reservas naturales que existen en. 29.

(39) CAPÍTULO I los países de plataforma continental como Estados Unidos, Rusia y Europa Central.(4) 1.5.1. Capacidad instalada. Canteras. Nacionalmente, están en producción 60 canteras a cielo abierto para la obtención de áridos de diferentes granulometrías, destinados a la producción de morteros y hormigones. De forma general, los procesos se estructuran en 13 actividades fundamentales lo que varía en función de la magnitud de la instalación tecnológica y del estado en que se encuentre la materia prima, lo que haría que se desarrollaran procesos de obtención de áridos en su forma natural o procesos de preparación mecánica y beneficio. (4) Las actividades en las que se estructuran estos procesos son las siguientes:. Figura 5. “Estructuración del proceso de producción de áridos. “(4) 1.5.2. Producción de arena. Según la NC 251-2005 se reconoce como árido fino (arena), a los áridos que poseen partículas desde 0,149 mm hasta 4,76 mm. Nota: El árido fino puede estar descrito como arena natural (cernida o beneficiada) y como arena de grava triturada y. 30. arena de roca triturada..

(40) CAPÍTULO I 1. La arena natural que se obtiene directamente como resultado de la desintegración natural de las rocas. 9 La arena cernida resultante del cribado de la arena natural para separarle las fracciones por sobre 4,76 mm. 9 La arena beneficiada resultante de la clasificación, el lavado y separación de los tamaños por debajo de 4,76 mm y por encima de 0,149 mm de la arena natural. 2. Arena de grava triturada producida mediante la trituración de la grava. 3. Arena de roca triturada producida mediante la trituración de la roca. 1.5.3. Producción y canteras en Villa Clara. En Villa Clara existen 3 canteras en explotación, las cuales se nombran de la siguiente manera: Mariano Pérez Balí (El Purio), Raúl Cepero Bonilla (Palenque), Sergio Soto (Hoyo de Manicaragua). El de mayor capacidad de producción es el Molino de Piedra Mariano Pérez Bali “El Purio” del municipio de Encrucijada, fue inaugurado el 28 de mayo de 1989, después de realizar su montaje el Contingente Abel Santamaría.. La parte. industrial de esta planta es de procedencia española, con una capacidad inicial de 1 200 000 m3 anuales. Está subdividido en cuatro partes fundamentales que son: el molino primario con 4 transportadores; molino secundario con 11 transportadores; molino terciario con 6 transportadores y la remolida (instalado recientemente) con 4 transportadores. En total hay instalados 25 transportadores, todos de banda y que a su vez son identificados en la producción por el número de cinta. Todos los procesos que se realizan en la planta, parten del trabajo en la cantera, donde después de realizar un tiro con explosivos se obtiene la piedra bruta, la cual con ayuda de bulldozers, retroexcavadoras y cargadores es depositado en los camiones Volquetes y trasladada hasta el molino de Impacto Marca Martos. 31.

(41) CAPÍTULO I (Español), en el cual se origina el punto de partida de todos los procesos industriales. Mariano Pérez Balí (El Purio): 70000 m3 (anual) de arena. 250000 m3 (anual) de piedra. •. Propiedades físico – mecánicas.. Resistencia a compresión: 40.0 MPa Peso volumétrico: 2.57 g/cm3 Absorción: Calizas sustancialmente afanititas: 1.56% Calizas sustancialmente granulares: 1.66% •. Propiedades químicas.. CaO: 54.12 a 55.5% SiO2: no sobrepasa 0.51% AL2O3 y Fe2O3:0.1 % TiO2 ; NaO y K2O están ausentes. MgO: 0.1 % SO3 : 0.13% P2O5: 0.1% •. Granulometría.. Piedra de hormigón: 38 a 19 mm. Gravilla: 19 a 5 mm. Granito: 10 a 5 mm. Arena artificial: 5 a 0.15 mm. Polvo piedra: 5 a 0 mm. Macadam: 63 a 38 mm.. 32.

(42) CAPÍTULO I Raúl Cepero Bonilla (Palenque): 60000 m3 (anual) de piedra. 19000 t (anual) de carbonato. •. Propiedades físico - mecánicas.. Peso volumétrico: 2.25 a 2.27 g/cm3 Absorción: 0.3 a 4.6 % predominando de 1 a 3% Saturación: 200 a 1200 kg/cm3 predominando 600 a 800 kg/cm3 Resistencia a compresión: 54.6 a 129.7 MPa •. Propiedades químicas. (fragmentos de caliza, dolomitas y la arcilla que rellena las cavernas). CaCO3 intervalo de variación de 49.49 a 55.97 %. Componente útil. MgO, SiO, AL2O3, MnO y SO3. Componentes perjudiciales. •. Granulometría.. Gravilla: 19 a 10 mm. Granito: 10 a 5 mm. Arena artificial: 5 a 0.15 mm. Polvo piedra: 5 a 0 mm. Macadam: 63 a 38 mm. Carbonato: 9.52 a 0.59 mm. Sergio Soto (Hoyo de Manicaragua): 85000 m3 (anual) de arena lavada. 50000 m3 (anual) de arena s/beneficiar.. 33.

(43) CAPÍTULO I 1.5.4. Perspectivas de recuperación. Las perspectivas de la ampliación de la producción de áridos para el 2009 en la provincia de Villa Clara son: Reapertura del yacimiento “Jumagua” con una nueva planta que abastecerá la costa norte de Villa Clara. Otra perspectiva será la sustitución de la planta actual de Raúl Cepero Bonilla (Palenque) por una planta de mayor capacidad y una mayor productividad. Todo esto traerá consigo un aumento considerable de los volúmenes de áridos en la provincia. Está claro que la producción de áridos nunca va a suplir la demanda de los mismos y esto no es diferente en la provincia de Villa Clara. Pero se trata cada vez más de estrechar esa diferencia. Ejemplo de esa demanda en la provincia: Para las obras de la cayería norte Villa Clara donde se acometen obras de construcciones. con. el. fin. turístico. la. demanda. diaria. es. de. 95m3. fundamentalmente de gravilla y lo que puede suministrar la producción de áridos son 45m3(solo un 47.37%). Para obras realizadas por el MICONS lo suministrado diariamente es de 40 a 60m3 fundamentalmente de gravilla y arena artificial. De todo esto tampoco escapa el Programa de Vialidad con grandes demandas de polvo de piedra, granito y piedra de hormigón. 1.6.. Introducción al reciclaje de escombros.. El continuo aumento de la población a lo largo de la historia de la humanidad ha sido sostenido por el desarrollo de actividades productivas cuya realidad siempre se tradujo en la explotación de los recursos del planeta, renovables y no renovables. A causa de ello las últimas décadas han encontrado al mundo en situación de preservar y proteger el medio ambiente de un inminente desequilibrio ecológico. Por otra parte, la gran demanda de recursos básicos. 34.

(44) CAPÍTULO I para determinadas industrias ha llevado a la escasez de materias primas. Bajo estas problemáticas se han impulsado técnicas y tecnologías de reciclaje. En todo el mundo, la industria de la construcción es la mayor consumidora de recursos naturales tales como los áridos utilizados en la confección de hormigones. Anualmente se producen cerca de 11 billones de toneladas de hormigón, empleando para ello alrededor de 8 billones de toneladas de áridos naturales(26).Paralelamente, se generan grandes cantidades de desechos, tanto en los procesos constructivos como a partir de obras de demolición y restauración de estructuras y edificios. Entonces, el alto consumo de materias primas, los intereses económicos, y las problemáticas resultantes de los severos impactos generados por la acumulación de esos desechos, obligan a la búsqueda de usos alternativos en este campo. El problema ambiental que plantean estos residuos se deriva no sólo del creciente volumen de su generación, sino de su tratamiento, que todavía hoy es insatisfactorio en la mayor parte de los casos. En efecto, a la insuficiente prevención de la producción de residuos en origen se une el escaso reciclado de los que se generan. Entre los impactos ambientales que ello provoca, cabe destacar el deterioro paisajístico y la eliminación de estos residuos sin aprovechamiento de sus recursos valorizables. Esta grave situación debe corregirse, con el fin de conseguir un desarrollo más sostenible de la actividad constructiva. Aunque no hay datos fiables de la producción de residuos de construcción y demolición en Cuba, se estima que aumenten considerablemente, como resultado de las crecientes inversiones del país en la industria de la construcción. Desde antes de la Cumbre de la Tierra, el Estado Cubano viene pronunciándose a favor de la protección del entorno. Ya en 1997 se hizo vigente la Ley No 81 “Ley del Medio Ambiente” (23) y más recientemente y relacionado directamente con el tema del reciclaje, en la Resolución Económica al V Congreso del Partido Comunista de Cuba (24) se ha planteado que la recuperación y reciclaje de. 35.

(45) CAPÍTULO I materias primas, deben convertirse en norma de conducta de los organismos, empresas y ciudadanía en general, pues sólo así se podría hacer realidad el principio del desarrollo sustentable”, destacándose la estricta observancia de la legislación y demás regulaciones relacionadas con la protección al medio ambiente. Según Resolución 117/2002 del Ministerio de la Construcción (25), previo acuerdo con el CITMA donde se decide nombrar un Coordinador ambiental en las Delegaciones de cada territorio, con el objetivo de atender directamente esta actividad. En la actualidad se requiere de un diagnóstico ambiental para identificar soluciones a corto, mediano y largo plazo que minimicen el impacto negativo generado al medio por los siguientes problemas: 9 Elevada generación de desechos sólidos durante la realización de procesos Industriales en diversas industrias. 9 Alta generación de desechos sólidos debido a intervenciones y reconstrucciones. Consecuentemente con lo antes expuesto y considerando las grandes cantidades de desechos de la construcción, así como la escasa información científica sobre el tema de las plantas para el reciclaje de escombros y en estrecha coordinación con el Dpto. de Desarrollo Tecnológico del MICONS y la Dirección del GECONS VC se comienza a desarrollar una línea de investigación dirigida al reciclaje de los desechos generados en los proceso industriales en las entidades, así como en la construcción en general. A continuación se mencionan algunos proyectos en los cuales se aprecia asimilación de elementos que corroboran lo anterior. 9 Proyecto “Modificación de Asfalto con Hule”. 9 Mejoramiento de planta de asfalto con la instalación de vías húmedas. 9 Mejoras tecnológicas a planta productora de hormigón premezclado. 36.

(46) CAPÍTULO I 9 Instalación de plantas modernas para producir bloques y baldosa de granito. 9 Adquisición de Tecnología Ultra Span para fabricar losa hueca. 9 Adquisición de plantas modernas para producir hormigón asfáltico en caliente. 9 Adquisición de máquinas frezadoras de pavimento. 9 Adquisición de máquinas recicladoras en frió para viales. 1.7. Ecomateriales. Hay especialistas que dicen que la producción en plantas de gran escala es más económica y se producen mayores volúmenes , de áridos que producir localmente. Está claro que debemos desarrollar e aumentar la industria de gran escala, pero esta requiere de grandes inversiones y grandes instalaciones. La palabra “EcoMateriales” fue creada por EcoSur en 1991 para denominar los materiales viables económica y ecológicamente. Promovemos el uso de tecnologías tradicionales utilizando materiales locales, pero también nuevas interpretaciones y desarrollos, sin embargo, a veces es difícil encontrar métodos y costumbres tradicionales en los lugares, ya que la propaganda para productos industriales ha marginado muchas soluciones populares. Los artesanos locales están en una posición de defensa y el pueblo alberga dudas acerca del uso de materiales y tecnologías tradicionales. Por décadas, las universidades se han concentrado en materiales “modernos” como el acero y el cemento y han desatendido el barro y otros de “muy bajo costo”. Además, los gobiernos han creado legislaciones de construcción que, de hecho, impiden a una mayoría de sus ciudadanos construir su vivienda. La producción manual y descentralizada de materiales peligra, al concentrarse en compañías grandes y urbanas. Los expertos de EcoSur tratan de descubrir la materia prima existente en el lugar y la combinan con tecnologías conocidas, si fuese posible de la misma región,. 37.

(47) CAPÍTULO I pero a veces transfiriendo conocimientos de un lugar a otro, inclusive de un continente a otro. No obstante, esto nunca puede reducirse a “aplicar una receta”, tiene que ser una combinación creativa que tome en cuenta factores técnicos, sociales y económicos. A menudo es evidente la solución, pero a veces requiere un análisis intensivo de alguna materia prima para definir su utilidad. EcoSur. trabaja. intensamente. con. tecnologías. tradicionales. como. son. mampostería de piedra, adobe y ladrillo, quema eficiente de ladrillos de barro, quema de cal en hornos pequeños y también en la construcción de techos de bóvedas, pues consideramos importante la investigación y el desarrollo de nuevos productos basándonos en conocimientos antiguos. (6). 38.

(48) CAPÍTULO I Conclusiones Parciales. 1. Se pudo comprobar a través de la bibliografía citada que existe consenso en que las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de los áridos influyen grandemente en las características del hormigón, estas propiedades son determinadas por su origen y su historia geológica, aunque el método usado en la trituración de las rocas influye en algún grado en las características físicas de los áridos. 2. Los requisitos de los áridos utilizados en la producción de hormigón hidráulico se encuentran establecidos en la NC 251:2005 Áridos para hormigones Hidráulicos-Requisitos”, la cual sustituye la NC 54-125:1985 Materiales y productos de la construcción. Áridos para hormigón hidráulico e incorpora los contenidos de la NC 54-03:1986 Materiales y productos de la construcción Arena de mar para trabajos de construcción. Reglas de utilización y NC 54- 256:1983 Materiales y productos de la construcción. Arena de yacimiento. Especificaciones de Calidad, a las cuales también sustituye. 3. Muchos autores coinciden en que no existe un molino que de los mejores resultados en todos los casos y condiciones que se presentan en los procesos de trituración y molienda de las rocas, coincidiendo que para la primera etapa los mas usados son los molinos de mandíbula, de cono y de menor medida los molinos de martillos, en la segunda etapa los mas utilizados son los molinos de martillos, de cilindros y de rulos y para la tercera etapa los mas usados son los molinos de bolas y los molinos de barras. 4. Se evidenció que la producción de áridos en Cuba y específicamente en la provincia de Villa Clara no puede suplir la demanda, por ejemplo: en las obras de construcción acometida en la cayería norte la demanda diaria solo puede ser abastecida en un 47.37%, algo semejante ocurre también en las obras de construcción realizadas por el MICONS.. 39.

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(50) CAPÍTULO II CAPÍTULO II. Evaluación de alternativas para la producción local de áridos. En este capítulo se presentan los molinos a emplear en la producción a pequeña escala de áridos, así como su principio de funcionamiento. Se realiza un análisis económico por m3 de arena producido a partir de distintas alternativas de suministro de materias primas trituradas en molino de mandíbulas y de martillos. También se analiza el costo por m3 de árido obtenido mediante el abastecimiento actual de las diferentes canteras existentes en la provincia. Se realizó la caracterización de dos áridos finos: arena de roca triturada y arena de grava triturada por el molino de martillos, para así definir un posible uso en los talleres de Ecomateriales. 2.1. Generalidades. En nuestro país existen áreas cultivables y no cultivables que se encuentran cubiertas en gran medida de piedras, también existen canteras que en la actualidad se encuentran en desuso pero con un estudio geológico realizado. La industria extractiva de materiales de construcción en la provincia de Villa Clara se ha manifestado de una forma caótica presentando diferentes problemas. Estos se han agravado al no tener dueños las antiguas zonas de extracción, tal como lo establece la Ley 79 “Ley de Minas”. En esta provincia se censaron 214 zonas de extracción, cuyo 95% se encuentra en fase de abandono y en su mayoría cubiertas de malezas indeseables, formando lagunas o convertidas en vertederos. (27) El resumen de las zonas de extracción por Municipios, áreas, tipos y localización se muestra en el Anexo III.. 40.

(51) CAPÍTULO II 2.1.1. Reseña histórica. Gran cantidad de la producción de áridos años atrás se realizaba prácticamente de forma local . Ejemplo de ello se muestran en las siguientes fotografías cortesía Juan de las Cuevas.. Foto 1” Santa Cruz del Sur 1934 “. Foto 2”Nueva Gerona 1947”. 2.1.2. Funcionamiento básico de los molinos a emplear en la producción de áridos localmente. Los molinos pueden ser de distintos tipos, pues no se ha encontrado el molino que de los mejores resultados en todos los casos y condiciones que se presentan en los procesos. Los motivos de variación en los tipos de molinos son principalmente los siguientes: 1. Tamaño del material. a) Tamaño de material que entra, b) Tamaño de material que sale. 2. Tipo o clase del material. a) Duro. b) Blando. c) Quebradizo. d) Pegajoso.. 41.

(52) CAPÍTULO II e) Abrasivo. 3. Forma de trituración. a) En seco. b) Húmedo. 4. Cantidad. 9 Molino de quijada o mandíbula. Este tipo de molino tritura el material por medio de la compresión. Existen dos modelos básicos del tipo, que son los de simple acción y los de doble acción que se diferencian en como aplican el principio general en que esta basada esta máquina. Los molinos de quijada están compuestos de un elemento vertical fijo y otro móvil, formando entre uno y otro un ángulo que esta fijo en su vértice y se mueve por la parte superior en forma de vaivén. Por la parte superior penetra el material que por gravedad trata de ir hacia abajo. En la parte inferior se fija el tamaño de salida que se quiere obtener del material. La trituración se obtiene por la presión repetida que le imprime al material el elemento o quijada móvil al apretarlo contra el elemento fijo. (5). Figura 6 “Trituradora para Piedra” 9 Molinos de martillos o de impactos. En este molino la trituración se logra por medio de golpes repetidos sobre el material, es decir, por medio de impactos. Estas maquinas están formadas básicamente por un eje movido por un motor, al cual van insertados. 42.

(53) CAPÍTULO II perpendicularmente una serie de elementos salientes llamados martillos, que pueden estar fijos o ser movibles. Cuando el motor hace girar el eje, con el giran los martillos y al introducirse el material dentro de la caja que forma el molino, los martillos lo golpean y lanzan contra la paredes de la caja donde rebotan, y vuelven a ser alcanzados por los martillos y vueltos otra vez a “batear”. Este se repite hasta que el material es capaz de pasar por las aberturas de la parrilla que forma el fondo de la caja del molino y sale ya como material triturado. La rotación del eje y los martillos se hacen agrandes velocidades para aumentar la fuerza del impacto. (5). Figura 7 “Molino de arena” Es por eso que se pretende triturar las piedras en dos etapas: un molino de mandíbulas que las lleve a un tamaño de 25-35 mm, y un molino de martillos con tamiz de 6-8mm que permita obtener arena. 2.1.3. Producciones en los Talleres de Ecomateriales. Para las siguientes producciones en los talleres (Tabla 10) se muestran las materias primas necesarias para su obtención (Tabla 11). Materias Primas u/m Piedra ciclópea m3 Cemento Pórtland ton Cal hidratada ton Puzolana ton Acero kg Tabla 10 “Materias primas necesarias por mes”.. 43. Cantidad 200 34.29 4.32 10.08 7560.