Los separadores hidráulicos de aceleración diferencial en la valorización de RCD

*Por el Dr. Luis Fueyo Casado. Extracto de su tesis doctoral.

En el sector del reciclaje de los Residuos de Construcción y Demolición (RCD) actualmente se incorporan equipos de separación hidráulica, que si bien mejoran la calidad de los áridos producidos, presentan ciertos inconvenientes operativos, como son el elevado consumo de agua y la relativa limpieza de los productos finales. Se ha realizado una investigación para la mejora en la recuperación de las fracciones revalorizables de los RCD mediante el empleo de equipos de separación hidráulica por aceleración diferencial (también denominados cribas hidráulicas o jigs).

En una primera fase, se han estudiado a nivel de laboratorio diversas muestras de RCD procedentes de diferentes instalaciones españolas de reciclado, en rangos granulométricos de hasta 10 mm. Los resultados de la separación hidráulica por acción diferencial han sido alentadores, con una clara mejora en la limpieza de los impropios (fracciones no pétreas) e incluso se observa una cierta separación entre las partículas de tipo cerámico y las de hormigón.
En una segunda fase, se ha procedido a realizar ensayos en un equipo piloto, incorporado en una
planta de reciclaje de RCD existente en la Comunidad de Madrid.
En este caso la granulometría utilizada fue de hasta 20 mm. En estas condiciones se confirmó la mejora en la limpieza de los áridos obtenidos. Sin embargo, la calidad del producto final depende, además de la granulometría, de la relación cerámicos-hormigón en el todo-uno alimentado.
En consecuencia, es aconsejable profundizar en estos ensayos para optimizar el proceso.

 

Introducción

Los residuos de construcción y demolición (RCD) son materiales de naturaleza inerte constituidos fundamentalmente por residuos procedentes de la deconstrucción o demolición de edificios, naves, estructuras civiles, etc. También se incluyen aquí las tierras de vaciados, desmontes y obras públicas. La naturaleza de estos residuos depende del tipo de obra o infraestructura en la que se generan, de la calidad de los materiales que lo componen, y en parte también de la modalidad de demolición aplicada.
Los RCD pueden clasificarse en diferentes tipos: Pétreo, entre los que se encuentran los de origen cerámico (ladrillos), el pétreo propiamente dicho (piedras), los hormigones y los asfaltos; y otros de naturaleza no pétrea, como son los plásticos, papel y cartones, madera, objetos voluminosos (colchones, muebles, electrodomésticos, etc.), etc.
Por tanto, se consideran RCD los residuos de naturaleza única que entran a la planta, la mezcla de varias naturalezas o un conjunto de todos. Es fundamental clasificar inicialmente los materiales en homogéneos (no mezclados o limpios) o en heterogéneos (mezclados o sucios), para poder tratarlos adecuadamente y de forma diferenciada, optimizando los procesos de valorización.
Como se ha podido ver hasta ahora, todos los RCD pueden considerarse mayormente como inertes, lo cual no quiere decir que a la planta no puedan llegar otro tipo de materiales mezclados con ellos, como son las baterías, fibrocementos, pinturas, disolventes, que en algunos casos pueden resultar altamente peligrosos.
Estos productos deben ser retirados previamente y almacenados en un lugar cerrado hasta su recogida por el correspondiente gestor autorizado.
Los denominados residuos inertes pueden proceder de carreteras e infraestructuras, excavaciones de suelos o ejecución de obras de reforma en casas del casco urbano, rechazos o piezas defectuosas de la fabricación de elementos de construcción, mezcla de los escombros de construcción o demolición de edificios, y materiales procedentes de las reformas domiciliarias.

Productos obtenidos en una planta de reciclaje
Tras el procesamiento de los RCD en una planta de reciclaje, los productos obtenidos dependen tanto de la tipología del residuo alimentado, como de las características físicas del material y el régimen de marcha de la planta.
Los dos primeros factores vienen impuestos por el entorno socio-económico en el que se encuentran enclavada la planta, mientras que el tercero depende del saber hacer de los operadores. Las granulometrías finales de los productos dependerán principalmente de los equipos instalados, y pueden adaptarse fácilmente a las especificaciones del mercado.
Un aspecto importante es la caracterización física del residuo para determinar sus posibilidades de
aprovechamiento: un material mixto procedente de reformas domiciliarias suele llevar gran cantidad de ladrillos y mampostería fácilmente triturable, que motiva no solo la separación de la fracción 0-40 mm en el precribado, sino también posteriormente la trituración primaria o machaqueo. Por su parte, el hormigón, y en particular el hormigón armado, aporta una cantidad de producto grueso mayor de 40 mm, superior al procedente de otros orígenes.Si no existe circuito cerrado en la trituración, se puede producir un rechazo importante de tamaños
mayores de 80 mm.
El precio de venta del árido reciclado está limitado por la cotización en el área de influencia del árido natural. Generalmente, el árido reciclado debe tener un precio de venta inferior al del árido natural, para paliar, en parte, las reticencias existentes sobre su utilización.

 

Los separadores hidráulicos
En una planta de valorización o reciclaje de RCD, el residuo sufre una serie de procesos de tratamiento conducentes finalmente a transformarlos en áridos reciclados. En la planta propiamente dicha, se deben poder tratar tanto los residuos denominados limpios u homogéneos, como los sucios o heterogéneos.
Las líneas de tratamiento pueden estar dispuestas en forma conjunta o en paralelo. Cada línea normalmente incluye una o varias etapas de trituración, cribado, triaje manual sobre banda, separación magnética de los componentes metálicos, y separación neumática de maderas, plásticos y papel.
En el extremo final de la planta se clasifican y acopian las granulometrías del árido reciclado, ya preparadas para su comercialización.
Actualmente, y con el fin de conseguir áridos reciclados de mejor calidad, se está introduciendo en las plantas de reciclaje una etapa adicional de separación hidráulica que optimice la retirada de los contaminantes más ligeros, dejando el material pétreo más limpio.
Los separadores hidráulicos son equipos constituidos por una gran cuba de agua en la que se introducen los RCD de una granulometría determinada. Durante el trayecto de caída hasta el fondo de dicha cuba, los materiales ligeros (densidad inferior a 1 g/cm³) flotan sobre la superficie y son evacuados por un sistema de cepillos, mientras que la fracción pétrea más pesada cae al fondo y posteriormente es extraída por medio de una cinta transportadora o un tornillo sinfín.
Actualmente, en España, solamente un 15% de las plantas existentes cuenta con estos equipos de separación hidráulica.

 

Tipos de separadores hidráulicos
En el mercado existen dos tipos de separadores hidráulicos comercializados: El separador de banda transportadora y el de tornillo sinfín. En ambos, sus nombres hacen referencia al modo de extracción del material decantado.
Los separadores hidráulicos de banda transportadora son los más frecuentes en las plantas de valorización de RCD en España. Dichos modelos cuentan con cubas con capacidad entre 4.500 y 7.000 litros de agua en función del fabricante y del modelo. La fracción pesada que queda en el fondo es evacuada por una banda transportadora de longitud variable, entre los 4 y los 4,5 metros, un ancho entre 1.000 y 1.200 mm, y una inclinación de 30°.
Estos equipos se presentan en unidades muy compactas, con dimensiones entre 5,2 y 6,3 m de longitud.
Los separadores hidráulicos de tornillo sinfín tienen un diseño basado en una adaptación de los famosos tornillos clasificadores Atkins utilizados para el lavado de diversas granulometrías de los áridos producidos en canteras y graveras. La diferencia entre estos y los utilizados en minería es que aquí la cuba no tiene aporte continuo de agua, mientras que en los otros el aporte de agua es permanente y sale por rebose en el frente de la cuba. En los separadores hidráulicos
de RCD el aporte de agua se hace de forma puntual al terminar o comenzar la jornada de trabajo, para compensar la pérdida por la absorción de agua de los distintos materiales.
Al igual que ocurría con los separadores de banda transportadora, estos equipos se presentan en unidades compactas, que en ningún caso sobrepasan los 6,5 metros de longitud, 2,5 metros de ancho y una altura de 2,4 metros. Su diseño es algo diferente a los de banda, pues aunque tienen también una cuba de agua (en este caso en forma de U), su longitud es algo mayor, para poder incorporar el tornillo sinfín, cuyo cometido es la evacuación de la fracción pétrea.
El material de alimentación se carga en la cuba de forma continua, y la separación se produce por la decantación del material pesado, que es evacuado por la acción del tornillo. Los materiales no pétreos que flotan se extraen por medio de un rodillo o cinta con cepillos, dispuesto transversalmente a la extensión longitudinal del equipo. El sinfín no es más que una hélice de paso simple o doble, con una inclinación variable entre 22° y 28°, la cual mediante el giro va elevando el material desde el fondo de la cuba hasta la parte superior, en cuyo extremo sale de la máquina y vierte la carga sobre una pila o acopio.
La capacidad de tratamiento de estos equipos depende, al igual que en el tipo de banda, del tamaño de la cuba. Sin embargo, teniendo en cuenta que estas dimensiones son similares en ambos separadores hidráulicos, el diámetro del tornillo es el factor más determinante de la capacidad, así como la velocidad de giro del mismo.

 

Análisis comparativo de los dos tipos de separadores hidráulicos
Se ha realizado un análisis de varias unidades instaladas en determinadas plantas de reciclaje de  RCD en España. Aunque ninguno de estos separadores satisface plenamente las necesidades que demanda este sector, es posible extraer de su comparación las siguientes consideraciones:

  • Los ejemplos analizados demuestran que los separadores hidráulicos de banda limpian menos

los materiales pétreos que los de tornillo sinfín. Estos obtienen entre el 85 y 95% de limpieza, mientras que los de banda consiguen entre el 70-80%. Sin embargo, se observa que el producto final de los separadores de banda lleva menos finos (lodos) que en los de tornillo, ya que al evacuar la fracción pétrea la hélice de doble paso arrastra los finos desde la parte inferior de la cuba.

  • Por otro lado, la velocidad de trabajo de los separadores de banda transportadora es de solo 0,30

m/seg, mientras que en los separadores de tornillo se trabaja a 17 rev/min, produciendo la acción del tornillo una cierta disgregación del material que se traduce en una mayor presencia de finos, lo que no ocurre en los separadores de banda transportadora.

  • En cuanto al mantenimiento y funcionamiento de estos equipos, los separadores de banda presentan más inconvenientes que los de tornillo, ya que se producen mayores atascos por la presencia de finos (lodos) decantados en el fondo de la cuba. Con frecuencia deben realizarse

operaciones de mantenimiento, cambio de agua de la cuba y desatascos del equipo. Esto no ocurre en los equipos con tornillo por su mayor facilidad de evacuación de estos finos.

  • Respecto al funcionamiento mecánico, los separadores de banda transportadora requieren mayor atención del operador, teniendo en cuenta la situación de sus rodillos y cojinetes en el interior de la cuba de agua. Por el contrario, los separadores de tornillo solo tienen un rodamientomarino sumergido, que permite trabajar 2.500 horas sin cambios.

Por el contrario, respecto al sistema de evacuación, la cinta transportadora de los separadores de banda puede durar hasta 5.000 horas sin recambio, mientras que la hélice del tornillo sinfín debe ser reforzada cada 2.500 horas o una vez al año, como consecuencia del desgaste.

  • El consumo energético de ambos separadores es relativamente bajo, aunque existe cierta diferencia entre ellos: de 6 a 9 kW en los primeros y de 9 a 11 kW en los de tornillo.
  • Aunque los fabricantes de estos equipos quieren mostrar una diferencia granulométrica de alimentación para seleccionar un modelo u otro (granulometrías menores para el de tornillo sinfín y mayores para el de banda transportadora), el hecho es que en la práctica ambos modelos trabajan muy por debajo del rango de la granulometría de alimentación nominal que indican enlos catálogos (nominal de 0 a 180 mm y real de 15 a 100 mm), y sin diferencia notable entre ellos.
  • Por otro lado, se constata que las producciones de los separadores de tornillo son ligeramente superiores a las de los separadores de banda transportadora. La capacidad operativa real de estos clasificadores hidráulicos suele estar muy alejada de la capacidad nominal que dan los fabricantes debido a los diferentes orígenes del residuo, y por tanto, de sus características.

En el caso de trabajar con materiales heterogéneos con una elevada presencia de madera y tamaños irregulares, la producción de los separadores hidráulicos se reduce considerablemente a la vez que aumenta el consumo de agua. Por lo tanto, no se puede predecir en el tratamiento de RCD la capacidad operativa de un equipo hasta que no se determinan los resultados con el material que recibe la planta.

  • Normalmente, a mayor tamaño de admisión corresponde mayor capacidad de producción; de ahí se deducen las diferencias entre la capacidad operativa real y la nominal dada por el fabricante.
  • Un factor en contra de los separadores hidráulicos de tornillo sinfín es su elevado consumo de agua.

La justificación se debe al movimiento de la hélice, que hace que el material sea volteado hasta 11 veces antes de su descarga, y por ese motivo el material absorbe un 25% más de agua que en los separadores de banda transportadora con material idéntico.
Por otro lado, los materiales homogéneos o limpios, compuestos mayormente por una fracción pétrea tienen distinta absorción de agua, dependiendo de su naturaleza, porosidad, de las caras de fractura y del tiempo bajo el agua. Si a estos factores se suman el gran poder de absorción
que tienen la madera, los yesos, los plásticos y los cartones, es prácticamente imposible calcular el elevado consumo de agua en la operación de estos separadores hidráulicos.
Aunque los fabricantes especifiquen un consumo de agua del 25% de la capacidad de la cuba, la realidad se aleja bastante, pudiendo llegar con algunos materiales hasta el 600%. Mientras que el consumo de un separador hidráulico de banda transportadora es de 5 a 10 m³/semana, el de un separador de tornillo sinfín varía entre 7 y 30 m³/semana. Este valor varía en función de la
producción y de la granulometría del material alimentado.

Conclusiones de la comparativa de los dos tipos de separadores hidráulicos Una vez analizados los dos modelos de separadores hidráulicos que se comercializan para el sector de los RCD, y tras la observación de su funcionamiento en diversas plantas de valorización españolas de este tipo de residuos, es posible afirmar las siguientes conclusiones:

  • La limpieza hidráulica de los RCD, independientemente de la granulometría de alimentación, nunca superará el 90%. Esto hace que en la planta de valorización sea necesaria una limpieza previa con separadores neumáticos.
  • Dos aspectos negativos caracterizan a los modelos que se comercializan actualmente: El elevado

consumo de agua de los separadores de tornillo sinfín y los continuos atascos generados en los separadores hidráulicos de banda transportadora. Pese a ello, la tendencia actual es a favor del separador de tornillo por producción, granulometría de alimentación, limpieza y menor mantenimiento.

  • La limpieza del producto final, aspecto fundamental a la hora de comercializar el árido reciclado, no es óptima en ninguno de los dos equipos. Puede considerarse que resulta algo superior en los separadores de tornillo sinfín, si bien en estos el producto final puede aparecer más contaminado por la presencia de finos.
  • Pese a que se trata de equipos de baja inversión, debe tenerse en cuenta el consumo de agua en los de tornillo y se necesitaría introducir ciertos cambios de diseño en los de banda transportadora para evitar los continuos atascos, que elevan los costes operacionales.
  • Por último, se sugieren una serie de modificaciones operativas y de diseño, como son aumentar el tamaño de la cuba y evacuar el agua por rebose de forma continua, que permitirían mejorar considerablemente la producción y el rango de tamaños de admisión de estos equipos.

 

Innovaciones tecnológicas en el tratamiento de los RCD
A la vista de las conclusiones anteriores, se deduce que los separadores hidráulicos existentes hoy día en el mercado no son equipos que funcionen a pleno rendimiento en las plantas de tratamiento de los RCD, ni con la eficiencia demandada por el sector de los áridos reciclados.
Esta circunstancia ha motivado una línea de investigación en el sentido de optimizar la separación hidráulica, como medio más eficaz para la limpieza de estos productos reciclados y, de alguna forma, poder competir en calidad con los áridos naturales.
Como base de partida se han seleccionado muestras de materiales procedentes de plantas de tratamiento de RCD existentes en distintos puntos de la geografía nacional. Una vez caracterizadas dichas muestras, y para la separación de los componentes de mayor valor, se procedió a la aplicación de diversos sistemas de concentración similares a los utilizados en el beneficio de
los minerales y rocas industriales.
En principio fueron estudiados los sistemas de separación hidráulica en corriente laminar con aportación discontinua de agua, como son los clasificadores de banda y tornillo sinfín, ya descritos anteriormente, llegándose a la conclusión de que únicamente su eficiencia puede ser mejorada si el aporte de agua se realiza de forma continua.
Posteriormente, se procedió a ensayar otros separadores hidráulicos, en este caso con corrientes de agua en régimen turbulento y acción diferencial.

Los separadores hidráulicos de aceleración diferencial Los equipos de aceleración diferencial trabajan con corrientes de agua en régimen turbulento y acción diferencial. Según este principio y durante ciclos muy breves, se somete a las partículas
sólidas a unas corrientes ascendentes y descendentes, motivadas por unas pulsaciones alternas dadas al líquido, bien por un pistón o un diafragma, o por el movimiento alternativo de una criba en el fluido.
De esta forma se consigue una separación de las partículas por densidad, con estratificación de los distintos materiales, de forma que los más ligeros discurren por la superficie, en tanto que los más pesados lo hacen por el fondo de la criba.
Además del peso específico, en la separación también influyen la granulometría y forma de los granos, así como la viscosidad del medio.
El denominado jig Remer se introdujo en Estados Unidos en la segunda mitad de los años 40 por la firma Wemco (hoy FL Smidth Minerals) de equipos para tratamiento de minerales y rocas industriales. Inicialmente, se instalaron para concentrar minerales de hierro, aunque más tarde su aplicación se extendió al lavado de áridos para la construcción de autopistas. Posteriormente, su uso se amplió a otros minerales como la barita, manganeso, cromita y fluorita. En 1959 fueron introducidos en España, donde además se modificó el diseño para hacer posible el lavado de carbones para la industria térmica, en donde se encuentran con numerosas referencias.
Las ventajas de su diseño como criba hidráulica se basan no solo en la característica de su doble pulsación, sino además por la gran superficie que ofrecen frente a otros jig como son los Denver o Yuba.
Entre las referencias de sus aplicaciones en el lavado de áridos, se observan los datos de impurezas eliminadas, que fueron determinantes para comenzar los estudios con áridos reciclados. En este caso, su aplicación resulta más adecuada para los tamaños intermedios de los RCD (entre 5-40 mm).
Las primeras pruebas se realizaron a escala de laboratorio en la E.T.S.I. Minas de la Universidad Politécnica de Madrid, donde se ensayaron muestras procedentes de diferentes plantas de valorización. Posteriormente, se procedió con otros ensayos en una instalación piloto situada en una planta industrial de reciclaje de RCD, utilizando muestras de distinta naturaleza, obteniéndose resultados muy interesantes para el sector de los áridos reciclados.

 

Ensayos de laboratorio

Para los ensayos realizados en el Laboratorio de Menas de la ETSI Minas de Madrid se seleccionaron muestras procedentes de tres plantas de origen diferente: Una muestra heterogénea procedente de Cádiz; otras dos, heterogénea y homogénea respectivamente, de una planta de Madrid; y dos muestras más, una homogénea y otra heterogénea, de una planta de Cataluña.
De las cinco muestras se cuartearon 1.000 gramos para realizar los análisis previstos. Mediante machaqueo cada muestra se redujo a una granulometría menor de 10 mm; ésta fue posteriormente deslamada, dando una granulometría de alimentación efectiva al jig de 0,5 a 9,5 mm.
El modelo utilizado para las pruebas fue el equipo de laboratorio tipo Harz con recipiente de criba hidráulica de 125 mm de largo x 100 mm de ancho x 130 milímetros de alto. El tiempo de residencia se estimó en 5 minutos. Los resultados obtenidos de la separación por pulsaciones mecánicas de un émbolo en el lecho líquido permitieron detectar una importante separación entre los materiales densos y los ligeros. Los de mayor peso, mayoritariamente correspondientes a la fracción pétrea, quedaron depositados en la parte inferior del recipiente, mientras que la fracción ligera (no pétrea) se desplazó hacia la zona superior.
Los resultados fueron positivos en la mayoría de los casos, ya que además de generarse una separación clara entre la fracción pétrea y los impropios (maderas, plásticos, papel, etc.) se ha observado una cierta clasificación entre las partículas de naturaleza cerámica y el hormigón, así como una buena eliminación de los yesos, el verdadero veneno de los áridos reciclados.

 

Ensayos de campo
Los ensayos en campo tuvieron lugar en la planta de reciclaje de RCD La Palentina de la firma Detecsa, situada en Vicálvaro (Madrid). El jig piloto era del tipo Remer, 1’x3’, cedido por la firma C. Roman de Segovia, y acondicionado por FL Smidth Minerals de Madrid.
La instalación constaba de una cinta transportadora que alimentaba al equipo mencionado a través de una tolva que distribuía el material sobre la superficie de rejilla del jig. Éste iba soportado sobre vigas de hormigón con la inclinación adecuada. El agua a presión era inyectada lateralmente en los distintos compartimentos de la caja regulada por válvulas individuales.
Los productos ligeros se evacuaban a través de un canal transversal con salida lateral. Los productos pesados se descargaban por el frente por medio de una compuerta de altura regulable. También disponía de unos dispositivos de drenaje de los finos por la parte inferior de cada compartimento.
El material seleccionado era un producto caracterizado como RCD mixto limpio, con contenido en peso de impropios menor del 1%, y granulometría 8-20 mm.
El funcionamiento del conjunto se ensayó en cuanto a excentricidad de las pulsaciones, régimen de carga y cantidad de agua en cada compartimento. Igualmente, se ajustó la compuerta de descarga, dependiendo de la proporción de ligeros en el material tratado.
Los productos finales se vertieron en las áreas destinadas para su escurrido y posterior demuestre de cada uno para su análisis. No se consideró la recuperación del agua, que en la planta industrial supondría un importante factor de ahorro en el consumo de la operación de lavado.
La separación de los impropios y yesos se observó claramente sobre el lecho en el tramo final de la caja, antes del canal de descarga transversal. No ocurrió lo mismo con la capa inmediatamente inferior en la que supuestamente deberían discurrir las partículas cerámicas, cuya separación del hormigón es altamente dependiente de su contenido sobre el total.
Por esta razón se procedió a la preparación de diversas mezclas con contenidos variables de cerámicos, para observar su estratificación en el lecho del jig, tal como ocurría en el ensayo de laboratorio y efectivamente, la proporción cerámicos/ hormigón fue altamente determinante para fijar el tiempo de residencia sobre la máquina, o lo que es lo mismo, el régimen de carga y la presión de agua que facilite la separación entre ambos materiales.
Los productos finos, que eran los inclasificados de la granulometría 8- 20 mm, fueron evacuados por las purgas inferiores de la caja.
Por último, y durante el vaciado del equipo, se constató la separación de los elementos contaminantes metálicos que, por su alto peso, quedan en los primeros compartimentos sobre la rejilla de la caja. Se intuye que este lecho con partículas muy pesadas sería favorable para mejorar con el tiempo la estratificación cerámicos/hormigón y facilitar la evacuación de solo los finos pesados.

 

Conclusiones de la separación en jig
Las conclusiones obtenidas de los ensayos de separación de los áridos reciclados mediante equipos de clasificación hidráulica con acción diferencial (jig) indican que en el reciclaje de los RCD es posible la utilización de esta tecnología para conseguir mayor calidad de los áridos producidos.
A continuación se mencionan los aspectos más destacables:

  • El yeso, verdadero problema de los áridos reciclados, puede ser eliminado en las fracciones más ligeras del resto de fracciones pétreas, ya que su densidad es bastante menor que el resto de los materiales cerámicos y el hormigón. Así se ha constatado, tanto en los ensayos de laboratorio, como en los de campo.
  • Se comprueba que en las muestras homogéneas se puede conseguir una importante fracción pesada de hormigón limpio, recuperando altos porcentajes, entre el 65,62 y 73,3%, muy superior al caso de mezclas heterogéneas.
  • En el caso de pretender eliminar material contaminante de densidad parecida a la del concentrado (como es el caso de cerámicos y hormigón), la relación de contenidos en la alimentación es decisiva para la limpieza del árido, siendo más favorable cuanto menor es la cantidad del material más ligero (en este caso el cerámico).
  • En esta clasificación hidráulica por jig, la distribución granulométrica puede influir en la calidad de la separación. Por eso se estima conveniente alimentar el equipo con un rango granulométrico estrecho, en el que el efecto del tamaño de partículas sea menor que el efecto de la densidad.
  • La formación de un lecho pesado sobre la rejilla del jig mejora la calidad de los finos recuperables.

 

Caracterización de las muestras tratadas en la planta piloto
Las tres muestras de diferente composición tratadas en el jig fueron analizadas antes y después de los ensayos, con el fin de observar las mejoras en calidad de los productos obtenidos.
Por esta razón, las seis muestras (tres de la alimentación al jig piloto y tres de la descarga) fueron enviadas a un laboratorio especializado en la caracterización de áridos. Las pruebas establecidas para la caracterización fueron las siguientes:

  • Curva granulométrica.
  • Densidad aparente.
  • Coeficiente Los Ángeles.
  • Absorción de agua.

En este caso, las muestras, de cuatro kilos cada una, fueron enviadas al laboratorio que Loemco tiene en Getafe, donde se realizaron los ensayos anteriormente mencionados.
Los ensayos se realizaron según las normas UNE-EN. Para determinar la granulometría o curva granulométrica, se utilizó la norma UNE-EN 933-1:1998. Ensayos para la determinación de las propiedades geo métricas de los áridos. Parte 1: Determinación de la granulometría
de las partículas. Método del tamizado; y UNE-EN 933-2: 1996. Ensayos para determinar las
propiedades geométricas de los áridos. Parte 2: 1996. Determinación de la granulometría de las partículas. Tamices de ensayo, tamaño nominal de las aberturas.
Para la densidad de partículas y la absorción de agua se aplicó la norma UNE-EN 1097-6: 2001. Ensayos para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 6. Determinación de la densidad de las partículas y la absorción de agua.
Por último, para la obtención del coeficiente Los Ángeles se ha aplicado la norma UNE-EN 1097- 2:1999. Ensayos para determinar las características mecánicas y físicas de los áridos. Parte 2: Métodos para la determinación de la resistencia a la fragmentación.
El objeto de las pruebas realizadas en el laboratorio Loemco sobre cada una de las muestras fue realizado para conocer cómo afecta en sus propiedades la limpieza tras el paso por el clasificador hidráulico de aceleración diferencial.
Los datos obtenidos, principalmente los de la densidad y coeficiente Los Ángeles, han permitido observar diferencias coherentes debidas al hecho de minimizar tras el lavado la presencia de materiales impropios y cerámicos en pequeña proporción.
Por su parte, los resultados de la absorción de agua difieren bastante entre los datos del primer ensayo, donde se utilizaron RCD de una única planta, a los de la segunda y tercera muestras, muy similares entre ellos, donde la mezcla entre materiales de distintas plantas de RCD genera una importante caída en la absorción de agua, posiblemente por una composición diferente tanto del material cerámico como del hormigón.
En esta caracterización se han podido observar cómo los parámetros más importantes mejoran tras la limpieza realizada en el jig.

 

Curva granulométrica
La curva granulométrica en los áridos reciclados no presenta ninguna dificultad inherente, puesto que se considera un resultado directo del proceso productivo. Sin embargo, se aprecia cómo el material de menor tamaño, una vez que ha pasado por el jig, pierde parte de sus granulometrías más pequeñas, como consecuencia del arrastre que realiza el agua en suspensión y que es evacuada por las boquillas inferiores del jig.
Así, en la primera muestra, la fracción 4-20 mm del total significa el 95% de la curva granulométrica, pasando a ser del 97,5% tras su paso por el jig. Lo cual demuestra que un 2,5% de la fracción 0-4 mm ha sido limpiada y evacuada conjuntamente con el agua del jig.
En la muestra dos, la fracción 4- 20 mm del total es del 91% antes de su paso por el jig y asciende hasta el 97% tras el lavado, mientras que en la tercera muestra la fracción 4-20 mm es del 90% del total de la curva antes del lavado y del 91% después de su paso por el jig.
En las tres muestras se observa una disminución importante de las fracciones finos y arenas (0-4 milímetros) tras su paso por el jig, lo que para algunas aplicaciones en obras públicas es un aspecto técnico especialmente interesante.

 

Densidad de las partículas
Los RCD sucios en su conjunto no superan nunca la densidad aparente de 1,85 a 2 t/m³, y cuanto más sucio sea, más baja será su densidad. Los RCD medios tienen una densidad de hasta 2-2,4 t/m³, y el RCD limpio de hasta 2,3 a 2,6 t/m³. Esta densidad es prácticamente la misma que la que tienen los áridos reciclados resultantes de la planta de valorización.
Los datos de densidad de las muestras tratadas en el jig se asemejan a los datos generales de densidad de los RCD expuestos anteriormente. Las densidades iniciales de las muestras son de 2,51, 2,58 y 2,56 t/m³ respectivamente, descendiendo, como es lógico, tras su tratamiento en el jig. La acción de la pulsación hidráulica del jig genera que los elementos no pétreos, los impropios, de menor densidad que el agua y que el resto de partículas pétreas, sean conducidon a la superficie del lecho, donde se evacúan por una tobera diseñada para tal fin.
Por lo tanto, se está realizando una limpieza de los materiales de baja densidad, generándose un incremento de la densidad media del conjunto.
La primera muestra incrementa su densidad de 2,51 a 2,55 t/m³, la segunda de 2,58 a 2,61 t/m³ y la tercera de 2,56 a 2,61 t/m³.

 

Absorción de agua
La absorción de agua va íntimamente ligada con la presencia de maderas principalmente y cartones en el porcentaje de impropios que tienen los áridos reciclados. Así, cuanto menor es la proporción de impropios, menor es la proporción de maderas y cartones y, por lo tanto, menor es la absorción de agua. Por esta causa, el material de las tres muestras tiene una menor absorción tras el tratamiento en el jig, una vez limpio de los impropios.
Por otro lado, la estructura interna de los materiales cerámicos les convierte en materiales muy higroscópicos, entre otros aspectos por su elevada porosidad, frente a los materiales de hormigón y asfalto. Así, en las tres muestras se puede apreciar cómo al disminuir la presencia de materiales arcillosos en la composición del áridos reciclado, caen también los valores de la absorción antes y después del tratamiento en el jig, pasando de valores de 10,62-7,43 en RCD mixtos al 50% a 5,61-5 en RCD con una proporción solo del 12,5% de cerámicos.
Por lo tanto, en este tipo de ensayo tan importante es la presencia de impropios, concretamente de maderas, como la de material cerámico, mucho más poroso e higroscópico que el hormigón y el asfalto.

 

Ensayo de desgaste Los Ángeles
El coeficiente de desgaste Los Ángeles es el resultado de un ensayo sobre la dureza de la roca en
general, presentando valores altos en los áridos reciclados, debido a que en el ensayo en sí se elimina todo el mortero que queda adherido al árido, además de la correspondiente pérdida en peso que sufre el árido original.
Uno de los factores que más influyen en el valor del coeficiente Los Ángeles es el tamaño del árido, aumentando el valor al disminuir el tamaño de la piedra. En cuanto a las técnicas de procesamiento, el incremento de los niveles de trituración hace disminuir la cantidad de mortero adherido, por lo que el coeficiente Los Ángeles irá disminuyendo al incrementarse el número de etapas de trituración. Otro factor importante es la resistencia del hormigón: al disminuir la relación agua/cemento del hormigón, y por lo tanto aumentar su resistencia, se reduce también el coeficiente Los Ángeles.
El problema en los áridos reciclados es que muchas veces la fracción de hormigón procede de orígenes muy diferentes, lo que genera que los valores del coeficiente Los Ángeles sean muy variados. Es, por ejemplo, lo que ocurre cuando se comparan las tres muestras y se aprecian variaciones del coeficiente diferentes antes y después de su paso por el jig.
Sin embargo, lo que sí se puede apreciar es la relación directa entre los valores antes y después del
tratamiento en el jig. La presencia de impropios, es decir fracciones no pétreas en los áridos reciclados antes del jig, hace que los valores del coeficiente sean mucho más elevados que estos mismos una vez que se han eliminado las fracciones no pétreas.
Por lo tanto, que igual que ocurría con la absorción y la densidad, con el coeficiente Los Ángeles la presencia de materiales impropios (como pueden ser plásticos, maderas, cartones y demás fracciones no pétreas) afecta directamente a los valores obtenidos en el laboratorio. Se puede concluir entonces que los separadores hidráulicos de separación diferencial son una buena alternativa en el sector de la separación mediante agua. Un importante ahorro de agua, una excelente limpieza y una separación por naturalezas marcan el comienzo de una nueva era en la separación hidráulica en el sector de los RCD.