Propuesta de proyecto

RECICLANDO NEUMÁTICOS PARA CONSTRUIR MUROS DE CONTENCIÓN

Autor: M.I. Rodrigo Antonio Aguilar Vera

Febrero 2012

Indice1. Justificación................................................................................................................................3

1.1. Objetivos............................................................................................................................4

1.2. Alcances..............................................................................................................................4

2. Introducción...............................................................................................................................5

2.1. Composición de los neumáticos.........................................................................................5

2.2. Problemática de la disposición final inadecuada de los neumáticos..................................6

2.2.1. Disposición inadecuada..............................................................................................6

2.2.2. Combustión de neumáticos........................................................................................7

3. Metodología de construcción.....................................................................................................7

3.2. Descripción de las actividades............................................................................................8

3.2.1. Neumático..................................................................................................................8

3.2.2. Cimientos....................................................................................................................9

3.2.3. Disposición de las llantas............................................................................................9

3.2.4. Relleno de las llantas................................................................................................10

3.2.5. Mantenimiento.........................................................................................................10

4. Bibliografía...............................................................................................................................11

1. JUSTIFICACIÓN

La utilización de neumáticos usados en obras de ingeniería se presenta como una alternativa que une la eficiencia mecánica y el bajo costo del material, favoreciendo la demanda de un residuo potencialmente perjudicial para el medio ambiente.

Parte de la problemática se genera cuando los neumáticos en desuso son dispuesto de manera incontrolada en ríos, lagos u otros cuerpos de agua, lo que genera una proliferación de vectores transmisores de enfermedades y pone en riesgo diferentes usos que tiene el agua (potable, pesca, riego, recreación, etc.). Como consecuencia de la proliferación de vectores transmisores de enfermedades se incrementan los índices de mortalidad y morbilidad (enfermedad) infantil por enfermedades gastrointestinales.

Por otro lado, la disposición de llantas usadas en sitios de disposición final genera otro problema, debido a que no pueden ser compactadas, creando inestabilidad en los rellenos; por lo tanto los funcionarios suelen separarla de los otros residuos, y cuando no encuentran suficientes clientes para su reúso, esta se acumula, presentando un problema de almacenamiento.

Las llantas enteras son usadas desde hace décadas en numerosas aplicaciones de la ingeniería civil, tales como:

Señalamientos en costados de carretera. Elementos de contención en parques y terrenos de juego. Rompeolas. Obstáculos para el transito. Arrecife artificiales para la cría de peces y mariscos. Proyectos para la construcción de rellenos sanitarios considerando la estabilización del

manto impermeable con una estructura de cauchos amarrados entre sí.

Los gobiernos locales juegan un papel importante en la aplicación de reglamentos contra la disposición inapropiada de las llantas, la limpieza de botaderos clandestinos, la implementación de programas de alternativa para la disposición de las llantas y el reúso de estas para aplicaciones municipales.

Dentro de las alternativas de reúso de las llantas esta la construcción de muros de contención para evitar deslizamientos de tierra. Este método permite reducir considerablemente los costos de construcción, a menos de un tercio, y ha demostrado ser más eficaces a la hora de detener los deslizamientos de tierra durante la estación de lluvias (Shore, 1999; Gerscovich et al., 2000).

1.1.Objetivos

Generales

Diseñar y construir un sistema de contención para evitar deslizamientos de tierra utilizando neumáticos enteros en desuso.

Específicos

Diseñar y construir un sistema de contención de deslizamiento de tierra, de bajo costo, utilizando neumáticos en desuso.

Evaluar técnica y económicamente el uso de neumáticos en desuso como material de construcción para la construcción de muros para contener deslizamientos de tierra.

Utilizar técnicas de ingeniería naturalistica para proteger la obra y zonas aledañas.

1.2.Alcances

La obra se llevara a cabo en el municipio de Atoyac de Álvarez, Edo. De Guerrero. Se utilizarán neumáticos recolectados en el sitio de disposición final y/o de las tareas de

limpieza de barrancas y botaderos clandestinos Capacita a personal de la comunidad y municipio en el diseño y ejecución de este tipo de

obras mediante talleres.

2. INTRODUCCIÓN

La región de México, en especial la zona montañosa y sierra, es muy propensa a deslizamientos, derrumbes o desprendimientos, sobre todo en la época de lluvias, generando grandes pérdidas y daños.

Actualmente existe gran variedad de obras de mitigación contra deslizamientos y derrumbes, las cuales pueden ser de grande, mediana y pequeña planificación y con aplicaciones tecnológicas avanzadas y/o simples.

Los sistemas de refuerzo con neumáticos en desuso se construyen mediante capas de neumáticos rellenos de suelo compactado unidos con cuerdas. Comparado con los sistemas de tiras metálicas o mediante la utilización de geotextil, los sistemas con neumáticos proveen mayor adherencia entre el suelo y el refuerzo (Gerscovich et al., 2000)

2.1.Composición de los neumáticos

El principal compuesto de los neumáticos es el caucho (natural y sintético), un encordado de metal y fibra textil (Carranza y Salazar, 2004). En la Tabla 2.1 se muestra la composición de los neumáticos según el tipo de transporte. En la Tabla 2.2 se presenta la composición química de los neumáticos comunes (PROARCA/SIGMA, 2004).

Tabla 2.1. Composición de los neumáticos según el tipo de transporte.

MaterialNeumático de

auto (%)

Neumático de camión y

microbuses (%)Caucho natural 14 27Caucho sintético 27 14Negro de humo (carbono) 28 28Acero 14-15 14-15Otros aditivos 16-17 16-17

Peso promedio (óxidos, etc.) (kg) 8.6 45.4

Tabla 2.2. Composición química de los neumáticos comunes.

Elemento o compuesto (%)Carbono (C) 70Hidrógeno (H) 7Azufre (S) 1.3Cloro (Cl) 0.2-0.6Hierro (Fe) 15Óxido de zinc (ZnO) 2Dióxido de Silicio (SiO2) 5Cromo (Cr) 97 ppmNiquel (Ni) 77 ppmPlomo (Pb) 60-760 ppmCadmio (Cd) 5-10 ppmTalio (Tl) 0.2-0.3 ppm

2.2.Problemática de la disposición final inadecuada de los neumáticos

Los principales problemas generados por los neumáticos desechados los podemos resumir en dos: la disposición inadecuada y la quema descontrolada.

2.2.1. Disposición inadecuada.La disposición de neumáticos en desuso en cuerpos de agua genera grandes impactos al ambiente, debido a que son emitidas sustancias solubles al agua, debido a una descomposición química y biológica. De igual manera, los componentes inorgánicos son parte de la descomposición del neumático al suelo, liberando cerca de 4 gr de óxido de zinc, 2.3 mg de óxido de cadmio, 11 gr de óxido de plomo por neumático. Esto implica un impacto ambiental negativo al suelo, debido a que la concentración de contaminantes puede llegar a 16 g/m3. De esto, el suelo absorbe 0.16 g/m3 de óxido de zinc, 0.09 mg/m3 de óxido de cadmio y 0.4 mg/m3 de óxido de plomo (II) (PROARCA/SIGMA, 2004). En la Figura 2.1 se muestra ejemplos de disposición y manejo inadecuado de llantas usadas.

Figura 2.1. Ejemplos de disposición inadecuada de llantas usadas1.

1 Fuente: http://atlasbear.wordpress.com

Por otro lado, las llantas almacenadas al aire libre favorecen la proliferación de fauna nociva como roedores, insectos, culebras y otros animales. En el caso de los insectos, principalmente mosquitos, puede llegar a ser 4,000 veces mayor, esto incrementa las probabilidades de que la población padezca algún tipo de epidemia como el dengue (provocado por el mosquito Aedes Aegypti).

2.2.2. Combustión de neumáticosLa combustión incontrolada de llantas usadas genera graves problemas, principalmente la emisión de gases cancerígenos y mutagénicos al ambiente, como son los compuestos orgánicos volátiles (COV) e hidrocarburos.

Los principales efectos a la salud son a corto plazo y crónicos, dentro de los cuales podemos incluir: irritación de la piel y ojos, irritación del sistema respiratorio y de las membranas mucosas, la depresión del sistema nervioso central, cáncer y efectos mutagénicos (defectos físicos, abortos o cáncer al nacer) (PROARCA/SIGMA, 2004).

Dentro de los compuestos emitidos al ambiente y que representa impactos directo a la salud de la población esta:

Partículas suspendidas. Los anhídridos sulfurosos y sulfúricos (SO2 y SO3), conocidos como óxidos de azufre. Monóxido de carbono (CO) Anhídrido nítrico (óxido de nitrógeno )(N2O5) Ozono (O3) Peroxiacetilnitrato (PAN) Plomo (Pb) Benceno Dioxinas

3. METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN

La metodología de construcción de muros de contención utilizando neumáticos en desuso es sencilla y no requiere de mano de obra especializada. Sin embargo es necesario llevar a cabo las actividades apegadas a las especificaciones particulares de la obra.

Son dos los mecanismos que permiten un aumento en la estabilidad de contención de la estructura:

1) La resistencia al corte de la interfaz suelo-refuerzo.2) La resistencia pasiva del suelo en frente del elemento de refuerzo.

En la Figura 3.1 se muestra de modo general la construcción del muro de contención del relleno sanitario de Mazamitla, Jalisco.

Figura 3.1. Muro de contención en el relleno sanitario de Mazamitla, Jalisco.

A continuación se describen las actividades a realizar en la construcción del muro y las características técnicas de la obra.

3.2.Descripción de las actividades

Los muros de contención propuestos se basan en la colocación de hileras de neumáticos usados colocados de manera horizontal rellenos con tierra compactada y amarrados con cuerdas de material no degradable (Castro, 2001).

Para proteger el muro de la perdida de material, incendio o actos vandálicos, se recomienda revestir la parte exterior del muro con una cubierta vegetal u hormigón proyectado sobre tela metálica.

A continuación se detallan los requerimientos y características técnicas de los materiales a emplearse en la construcción del muro.

3.2.1. Neumático.Estos deben presentar similar diámetro y ancho, con el fin de que la estructura trabaje de manera homogénea a las cargas solicitantes. Se les debe cortar la banda lateral, lo que permitirá facilitar el llenado, evitando la generación de vacíos dentro de la llanta, y reduciendo la flexibilidad de la estructura (Medeiros et al., 1997; Medeiros et al., 1999). A continuación se muestra en la Figura 3.1 un esquema de la preparación de la llanta.

Figura 3.2. Preparación de las llantas (Keller H. A.,2006)

3.2.2. CimientosSe debe cavar al menos 20 cm de la base del muro (Horigome, 2010), y rellenar con 10 cm de grava, distribuirlo uniformemente y compactarlo. En el caso de que la capacidad portante del suelo sea baja, como en arcillas blandas y arenas sueltas, será necesario construir una losa de concreto consultando antes a un técnico o ingeniero responsable. Sobre la grava compactada se coloca la primera fila de llantas dejándose enterrada unos 10 cm. Esto último tiene como fin prevenir la erosión que pudiera causar la escorrentía superficial producto de las lluvias.

3.2.3. Disposición de las llantasLa disposición de las llantas es de suma importancia para lograr el objetivo de contención del sistema. Se recomienda colocar las llantas con un desplazamiento de 5 a 10 cm respecto a la fila de llantas colocadas en la parte de abajo. En la Figura 3.2 se muestra la distribución de las llantas y el desplazamiento requerido por nivel

Figura 3.3. Colocación de las llantas por nivel (Keller H. A., 2006)

La disposición de los neumáticos es ortorrómbica, reduciendo de esta forma los espacios vacíos. Los espacios que quedan entre neumáticos deben ser rellenados, de igual manera, con material compactado.

Dependiendo de la magnitud del refuerzo, Gerscovich et al. (2000) establece que la resistencia a la tracción horizontal promedio de cada neumático en un arreglo es de aproximadamente 4kN. Además la resistencia y el desplazamiento de falla se incrementan de manera proporcional al número de neumáticos y filas de neumáticos que se implementen.

Con el objeto que el muro reciba una carga relativamente homogénea, se debe construir un muro de tierra compactada entre el muro y el talud, de mismo material de relleno utilizado en los

neumáticos. De la misma forma se recomienda colocar una sobre carga de tierra de unos 2 m de tierra.

3.2.4. Relleno de las llantasLas llantas deben ser llenadas con tierra compactada, evitando dejar espacios vacíos al interior de esta. Con el objetivo de dar mayor capacidad resistente es posible rellenar las llantas con piedras, sin embargo en este caso se debe cubrir la parte superior con una mezcla de suelo cemento (Horigome, 2010), que es una mezcla de tierra y cemento, lo cual evita que el agua de lluvia erosione la estructura (la formula para preparar suelo cemento es: 100 kg de cemento por cada m3

de tierra).

3.2.5. MantenimientoCon el objetivo de proteger la estructura, se recomienda incorporar vegetación nativa a la estructura para evitar los efectos erosivos del agua y el viento, al igual que el talud que soporta la estructura (Talamantes, 2006). En la Figura 3.4 se muestra un muro de contención realizado con llantas usadas en la ciudad de Valparaiso (Chile) durante la etapa de construcción y operando luego de un invierno.

Figura 3.4. Muro de contención en Centro abierto CECAS (Chile) 2

Además se recomienda llevar a cabo las siguientes acciones de monitoreo y control, de manera anual:

Verificar que las llantas no se han desplazado de su posición horizontal Verificar que los cimientos no han sido dañados por la escorrentía superficial. Revisar que el talud reforzado no presente signos de agrietamiento. Verificar el el material de relleno de las llantas no ha sido lavado por la escorrentía

superficial.

2 Fuente: http://ventana-verde.blogspot.com

Como alternativa de uso para la cara que se removió de las llantas esta la construcción de un área de rodadura para zonas de difícil transito para vehículos en tiempos de lluvia. En la Figura 3.3 se muestra la implementación de este tipo de estructura.

Figura 3.3. Mejoramiento de zona de rodadura mediante la utilización de las caras laterales de los neumáticos de desecho.

4. BIBLIOGRAFÍA

Compromiso Empresarial para el Reciclaje (CEMPRE) (1998) Manual de gestión integral de residuos sólidos urbanos, Uruguay.

Shore Keane J. (1999) Reciclado de neumáticos de desecho para construir muros de contención con objeto de detener los deslizamientos de tierra, Proyecto CIID #94-1005.

Carranza Jaime Domingo y Salazar Doreen B. (2004) Guía práctica para muicipalidades sobre reuso de llantas, Sistema De Gestión para el Medio Ambiente (SIGMA), Programa Ambiental Regional para Centroamérica (PROARCA), Guatemala.

PROARCA/SIGMA (2004) Estudio para la evaluación mercadológica de los desechos industriales en el Salvador, Universidad de Don Bosco, El Salvador.

Castro Fontenla Sieira Ana Cristina (2001) Bahaviour of a gravity retaining Wall using acrap tires, Pontificia Universidad Católica de Rio de Janeiro, Tesis, Rio, Brasil.

Gerscovich Denise M.S., Medeiros Luciano V., Sayao Alberto S.F.J., Garga Vinod (2000) Field pull-out tests on scrap tire arrangements, CEPIS . -040627.

Horigome Shoshiro (2010) Guía de la construcción del muro de contención con llantas usadas (muro de protección de pendientes), Proyecto BOSAI (Desarrollo de capacidades para la gestión de riesgos de desastres en America Central, Cooperación Técnica Japonesa, Tegucigalpa, Honduras.

Medeiros L. V., Garga V. K., Gerscovich D.M.S., Sayao A. S. F. J y Andrade M. H. N. (1999) Analysis of the Instrumentation of a Reinforced Scrap Tire Retaining Wall, XI Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Foz de Iguazu, Brazil.

Medeiros L. V, Garga V. K, Andrade M.H.N. y Sayao A. S. F. J. (1997) Use of Scrap Tires in Geotechnical Engineering, 2nd International Conference on Non-Conventional Construction Materials, India, 1:44-58.

Talamantes Contreras P. (2006) La ingeniería naturalística como técnica para el control y estabilización de ríos y laderas, Congreso Nacional de Manejo de Cuencas Hidrográficas, SEMARNAT, México.