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Viernes, 03 Agosto 2018 12:00

Criterios de Diseño de Plantas y Selección de equipos para el Reciclaje de RCD

Planta Reciclaje Planta Reciclaje

De acuerdo a su movilidad, las Plantas de tratamiento pueden clasificarse en: móviles, semi-móviles o fijas. Las Plantas móviles y semi-móviles entran dentro del grupo de Plantas destinadas a reciclar directamente en obra, mientras que las Plantas fijas necesitan unas instalaciones propias y terrenos que se traducen en una inversión elevada.

1. TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

De acuerdo a su movilidad, las Plantas de tratamiento pueden clasificarse en: móviles, semi-móviles o fijas. Las Plantas móviles y semi-móviles entran dentro del grupo de Plantas destinadas a reciclar directamente en obra, mientras que las Plantas fijas necesitan unas instalaciones propias y terrenos que se traducen en una inversión elevada .

1.1 Plantas Fijas

Las Plantas fijas de tratamiento gestionan residuos muy heterogéneos. La heterogeneidad de los RCD obliga a equipar la Planta con maquinaria de gran robustez y sobredimensionada para la capacidad nominal prevista en otras aplicaciones.

Cuando se elige un emplazamiento para construir una Planta de RCD, se debe estimar no solo la cantidad de RCD generado en el radio de influencia de la Planta sino también la producción de material reciclado que se puede utilizar en la construcción del entorno. Se define el radio de influencia como la distancia para la cual al agente generador del residuo le resulta más rentable trasladar los RCD a la Planta que depositarlos en vertedero.

1.2 Plantas móviles y semimóviles

Las plantas móviles tienen la ventaja de poder ubicarse temporalmente en los centros de generación del residuo con alta disponibilidad a plena carga. Se trasladan por un sistema de orugas (autopropulsadas) o con ruedas de neumáticos (necesitan de cabeza tractora para su traslado). El sistema de orugas es más costoso y está diseñado para el traslado frecuente de la maquinaria por terrenos irregulares y en mal estado. Para el traslado de la maquinaria por diversos emplazamientos fijos y separados por importantes distancias, es recomendable el sistema de neumáticos.

Las plantas móviles o semimóviles resultan más caras que las fijas por unidad de tonelaje tratado debido a su carácter compacto y sistema de movimiento. Igualmente son más selectivas en cuanto a la tipología y tamaño del escombro tratado, quedando limitada la calidad de sus productos a las operaciones unitarias que incluyen. Suelen ser de tipo modular, de forma que se puedan acopiar diferentes elementos según las necesidades.

2. NIVELES TECNOLÓGICOS

El principio básico de una planta de tratamiento de RCD es la separación y liberación de los elementos que componen el todo-uno y su agrupación en forma homogénea, con vistas a su reutilización, reciclaje, valorización o deposición de forma controlada.

De acuerdo con las operaciones unitarias realizadas en el proceso, las plantas de tratamiento de RCD se pueden clasificar en diferentes niveles de tecnología:

Se denominan plantas de Nivel tecnológico 1 a aquellas que comportan un desbrozado inicial con la retirada de los elementos indeseables y una clasificación de los productos por tamaño. En estas plantas es fundamental la utilización de mano de obra para la selección inicial junto a la pala excavadora o el escogido posterior sobre una cinta de estrío.

Sería recomendable la instalación de este tipo de plantas de Nivel 1 incluso en centros de transferencia o en vertederos, para conseguir productos más fáciles de valorizar, reciclar o eliminar mediante deposición controlada. A veces, los materiales valorizables separados pueden tener precios interesantes y, desde luego, la gestión posterior del conjunto más homogéneo resulta rentable.

Las plantas de Nivel 2 se recomiendan para producir materiales reciclados de aplicación probada en las obras públicas y construcción. El machaqueo o fragmentación con liberación de los distintos materiales y la clasificación granulométrica de éstos, permite su venta inmediata, disminuyendo notablemente el volumen de residuo a depositar en el vertedero.

Las plantas de Nivel 3 son más apropiadas para el tratamiento de materiales limpios, como son los hormigones de estructura armados o no, y escombros cerámicos seleccionados, con un aprovechamiento casi integral de sus componentes. Suelen ser instalaciones de tipo fijo, y son capaces de fragmentar residuos de hormigón con grandes dimensiones, especialmente los provistos de trituradores de rodillo de flujo horizontal. Los productos obtenidos de la trituración secundaria con molino de impactos, pueden cumplir la normativa del árido natural, pues el proceso es similar al de elaboración de un árido machacado y clasificado. El problema de estas plantas, parece radicar en la obtención de material limpio en el radio de influencia de la instalación.

Es particularmente interesante la modalidad de trabajo de estas plantas con mezclas de materiales que cumplen los requisitos especificados por un determinado cliente, quién pagará un sobreprecio por un producto reciclado de acuerdo a su "receta".

Para las plantas de Nivel 4, a base de moliendas selectivas y clasificaciones en húmedo, no se vislumbra una aplicación inmediata en España, hasta que. la reglamentación sobre las tasas de vertido, la obligación de reciclar y los precios de venta de los productos, resulten lo suficientemente atractivos para que el inversor privado vea una rentabilidad tanto o más clara que la de cualquier otra industria extractiva.

La calidad del producto de dos plantas, de igual nivel tecnológico, podrá ser muy diferente dependiendo de los sistemas de separación y clasificación que tenga cada una. Los requisitos de granulometría son muy importantes, y dependerán de la regulación de los equipos de trituración y de la eficacia del sistema de cribado.

2.1 Operaciones unitarias

Para la separación de los materiales en un conjunto tan heterogéneo como el que se recibe en las plantas de tratamiento de RCD se precisa, en primer lugar, que los componentes se encuentren debidamente liberados y que posean tamaños y formas manejables. Las operaciones unitarias que se pueden realizar en la planta de tratamiento se describen en orden de menor a mayor complejidad.

Selección previa o desbrozado:
Consiste en la separación de los materiales voluminosos y otros valorizables, del pétreo que se va a tratar en la planta. Puede realizarse manualmente o combinado con medios mecánicos.

Clasificación por estrío manual:
Probablemente sea la operación más simple y suele situarse al principio del proceso, o intercalada en otras fases posteriores para facilitar la recuperación de productos valorizables o la eliminación de ciertos elementos que entorpecen el paso siguiente.. Para realizar el estrío se suelen instalar cintas transportadoras de banda ancha, rodillos planos y baja velocidad, montadas sobre una estructura elevada respecto al terreno, con pasillos a ambos lados sobre los que se disponen los operarios, que escogen los materiales a separar (metales, maderas, plásticos, etc.) y los depositan en unos buzones. En la parte baja se colocan los distintos contenedores que recogen los materiales seleccionados en el estrío.

Clasificación por tamaños o granulométrica:
La clasificación granulométrica se realiza con equipos mecánicos de tamizado, como son los siguientes:

  • Parrillas inclinadas
  • Precribadores vibrantes o "grizzly"
  • Trómeles,
  • Cribas vibrantes

Separación magnética:
Por la separación magnética se retiran elementos férricos valorizables o que entorpecen la fase siguiente del proceso. Son máquinas del tipo overband (sobre banda). Detrás de toda trituración debe existir una separación magnética que elimine los materiales metálicos liberados, por las siguientes razones:

Los metales férricos son materiales valorizables. De hecho, la armadura de acero del hormigón es un producto que se vende muy fácilmente en las instalaciones de reciclado de RCD.

Los áridos reciclados obtenidos a partir de RCD deben tener la mínima cantidad posible de metales, puesto que a mayor presencia de éstos en el árido, menor calidad del reciclado. Además, la presencia de materiales férricos en la etapa de trituración secundaria reduce sensiblemente la vida útil de la maquinaria debido a su excesiva abrasividad.

Operaciones de trituración o machaqueo:
Se reduce el tamaño del escombro y, a la vez, se consigue la liberación de los materiales, como en el caso del hierro del hormigón armado. Se distingue entre trituración primaria y secundaria según sea el tamaño alimentado y la granulometría del producto requerido.

Los equipos utilizados son los siguientes:

El triturador de rodillo, de flujo horizontal reduce el tamaño de acuerdo con la proximidad de la base del alimentador de placas que le suministra material. Tiene la ventaja de poder situarse a nivel del suelo o con una rampa de inclinación mínima, lo que le hace muy ventajoso para la trituración de vigas de hormigón de gran longitud.

Las machacadoras de mandíbulas, de flujo horizontal o vertical. Son de construcción muy robusta, con gran abertura de entrada para elementos voluminosos y fiabilidad de funcionamiento. El inconveniente de estas máquinas es que producen materiales de baja cubicidad, y su ventaja es que sufren menores desgastes aún con materiales muy abrasivos.

Los trituradores de impacto, disponen de un rotor provisto de barras que lanzan el material contra las paredes internas, revestidas con placas de acero antiabrasivo, reduciendo su tamaño en una relación muy alta con respecto a la alimentación. La cubicidad del producto final los hace imprescindibles en la trituración secundaria.

Clasificación neumática:
Se recurre a la clasificación neumática para retirar fragmentos de los elementos más ligeros, como son los papeles y plásticos, que contaminan un material reciclado. Existen diversos sistemas de separación neumática:

De aspiración vertical, consistente en un alimentador que deposita el material cribado sobre un depósito cilíndrico unido a un ventilador. El ventilador crea una depresión que aspira los ligeros por la parte superior.

Criba neumática, Consiste en una artesa inclinada con un tamiz a través del cual se insufla aire desde la parte inferior. El material ligero es expulsado hacia un lateral mientras el pesado continúa su avance.

Túnel de viento de doble efecto, mediante una corriente de aire los materiales ligeros son desplazados a la salida de un transportador.

En el futuro serán aplicables otros sistemas de trituración y separación más complejos, como son los de conminución selectiva o los de tratamiento por vía húmeda con cajas de pulsación o separadores por densidad. Por medio de dichos procesos se podrán obtener productos reciclados con especificaciones más exigentes. Su rendimiento y coste de producción los hace inviables hoy día, fundamentalmente por el bajo precio de venta de los materiales reciclados.

3. DESCRIPCIÓN DE INSTALACIONES

3.1 Plantas de Nivel 1

El residuo entrante se clasifica según su tipología y se le asigna una tasa y una zona de descarga. Del residuo clasificado como sucio se retiran, en la playa de descarga, los elementos más voluminosos. A continuación, mediante una pala, el material se carga sobre una parrilla vibrante y entra, a través de una tolva, en la criba o el trómel de clasificación. Se recomienda que la clasificación se haga sobre dos tamices, con la finalidad de poder obtener tres fracciones, una fracción fina de 0-20 mm, una intermedia de 20-80 mm y una gruesa de tamaños mayores de 80 mm. Los tamaños de corte de los tamices son orientativos, y cada gestor debería adaptarlos según las exigencias del mercado. Así, por ejemplo, el tamaño de 20 mm puede sustituirse por 40 mm. La fracción gruesa se somete a una separación magnética a la salida de la criba o trómel y, posteriormente, entra en el módulo de estrío manual, donde se retiran los materiales no pétreos.

Una planta de este nivel con capacidad nominal de 100 t/h, incluye una potencia instalada de unos 114kW, y requiere 8 operarios de mano de obra.

3.2 Plantas de Nivel 2

El residuo, tras un desbrozado previo en la playa de descarga, se carga con una pala sobre una parrilla de barrotes que impide el paso de los voluminosos que no hayan sido retirados previamente. El residuo pasante entra en un precribador grizzly donde se retira la fracción más fina. El corte suele realizarse entre 0-20 mm y 0-40 mm. Los tamaños mayores se transportan mediante cinta hasta el módulo de estrío manual, dónde se separan los materiales valorizables como el metal, plástico, papel y madera. Después del estrío manual, el material entra en el triturador de impactos. A la salida, el material se conduce hasta la criba mediante cinta. Antes de descargar el material sobre la criba, se le somete a una separación magnética. El separador magnético, cercano a la criba, debe estar próximo al tambor motor de la cinta porque el material se encuentra más extendido sobre la misma, siendo más eficaz la retirada de elementos metálicos triturados. Esta disposición implica que el tambor de la cinta sea de aluminio para evitar que el separador magnético lo imante. La criba vibrante inclinada da dos granulometrías, que generalmente serán de 0-40 mm y de 40-80 mm. Se ha propuesto que la fracción 40-80 mm pueda someterse a una separación neumática para la retirada de ligeros, lo que aumentaría la calidad del producto.

Estas plantas se proponen para tratar residuos formados básicamente por escombros mixtos con gran cantidad de material cerámico, pero no resultan apropiada para tratar hormigones armados de grandes dimensiones. Incluyen una potencia instalada de 240kW. y pueden operarse con 9 empleados.

3.3 Plantas de Nivel 3

La planta tipo de Nivel 3 que se expone es idéntica a la planta propuesta de Nivel 2 pero con la incorporación de una trituración primaria. Esta trituración primaria es necesaria para materiales de grandes dimensiones y dureza, como el hormigón armado. El equipo requiere gran robustez y resultan idóneas las máquinas de flujo horizontal. El triturador puede ser de rodillo o mandíbulas, dependiendo de lo abrasivo que sea el material, que se alimenta mediante un panzer reversible que facilita el desatascado automático. A la salida del rodillo se dispone de un separador magnético que retira los metales. El material triturado a 0-200 mm tiene cierta aceptación en el mercado y puede considerarse como un primer producto reciclado de la planta. Suele precisarse de un operario para retirar restos de metales, por lo que en su lugar es aconsejable un segundo separador magnético de menores dimensiones. El material que no sea destinado a producto se transporta mediante una cinta al módulo que se ha descrito como planta de Nivel 2.

4. CRITERIOS ECONÓMICOS

Una gran parte del grado de rentabilidad de una Planta de tratamiento de RCD depende de la calidad del Producto Obtenido. La calidad de dicho producto es directamente proporcional al nivel de homogeneidad del Residuo admitido en la Planta. Para poder establecer el grado de rentabilidad de una Planta de tratamiento de RCD es necesario realizar las siguientes consideraciones:

  • Se debe gravar el residuo heterogéneo pues su reciclado es costoso (alto porcentaje de rechazos) y el producto obtenido es de baja calidad.
  • Se favorecerá la entrada de materiales homogéneos que permitan obtener un producto reciclado de elevada calidad. Una separación en origen facilitará la gestión económica de las empresas generadoras de residuos, puesto que no se verán afectadas por las tasas elevadas de admisión de residuos y les motivará depositar sus escombros en Plantas de tratamiento de RCD.
  • Para conseguir la mayor rentabilidad económica en las Plantas de Reciclaje será necesario buscar un equilibrio entre las tasas de admisión y el precio de venta de árido reciclado. El radio de influencia de la Planta variará en función de la tasa de admisión, porque un menor valor de ésta aumentará el radio de influencia de la Planta al compensarse los gastos de transporte.

Para obtener los datos reflejados en esta ponencia, se han estudiado diversos escenarios en la ETSI de Minas de Madrid, tomando como referencia una Planta fija tipo (nivel 3) con una capacidad nominal de 200 t/h y una disponibilidad del 60 %, correspondiente a una capacidad real de 120 t/h.

Un mayor nivel tecnológico requiere una mayor inversión. Esta es la razón por que no se construyen actualmente Plantas de nivel 4 en España, puesto que ni la tasa de admisión es lo suficientemente elevada ni el material reciclado tiene la deseable aceptación en el mercado.

4.1 Inversiones, Ingresos y Gastos

La mayor inversión en una Planta fija corresponde a las siguientes partidas:

Equipos fijos: La maquinaria necesaria para tratar el material (trituración primaria y secundaria, cintas transportadoras, equipos de separación, equipos de clasificación, etc..) representan la mayor inversión de la Planta fija.

Terrenos: Gran parte de la rentabilidad de la Planta de tratamiento depende de la inversión realizada en la compra o alquiler de los terrenos. A modo orientativo, una Planta de tratamiento de tamaño medio-grande necesita unos 30.000 m2. Se considera que dicho terreno está subvencionado por parte de la Administración. La Planta de tratamiento debe de estar lo suficientemente cerca de los núcleos urbanos para que el coste de transporte del residuo no sea gravoso e incentive al gestor para que lo deposite en la Planta.

Otras inversiones realizadas en la Planta son las siguientes:

  • Movimiento de tierras, accesos, acometidas, vallado y cimentaciones. La Planta necesita un vallado perimetral para reducir el impacto ambiental.
  • Embalaje y Transporte de los equipos
  • Estructuras, Calderería y Tuberías
  • Montajes Mecánico y Eléctrico
  • Báscula
  • Cabina de recepción y vestuarios Equipamiento de oficina
  • Equipo móvil
  • Proyecto y licencias

Los ingresos de la Planta de tratamiento son los siguientes:

• Tasa de admisión de residuo. La tasa de admisión de residuo será directamente proporcional al grado de heterogeneidad del mismo, prohibiéndose la recepción de escombros con un elevado grado de heterogeneidad.

• Precio de venta de árido reciclado. El árido reciclado es el producto obtenido en la Planta y su precio debe de ser inferior al del árido natural puesto que todavía hoy la aceptación en el mercado del producto reciclado es sensiblemente menor.

Los gastos de la Planta de tratamiento son los referidos al transporte y depósito en vertedero del rechazo final de la Planta. Dicho rechazo no debe superar el 8 % para mantener el índice de rentabilidad de la Planta.

4.2 Costes Operativos

La disponibilidad de la Planta se ha estimado en torno a un 60 %, aunque en caso de que el árido reciclado tenga una mayor aceptación en el mercado se puede aumentar hasta un 70 % o incluso un 75 % en condiciones óptimas de funcionamiento. En la tabla siguiente se pueden ver las características de funcionamiento de la Planta.

Tabla 1. Características de funcionamiento Planta de Tratamiento

Funcionamiento: 2733 horas/año
Capacidad teórica: 200 t/h
Disponibilidad 60 %
Capacidad real 120 t/h
Material tratado 327919 T/año

Los costes fijos de la Planta son los siguientes:

•Mano de Obra: Una planta de este tipo necesita una plantilla de 8 trabajadores (Gerente, Encargado, Operarios, Administrativos y vigilante).

•Administración: se incluyen los gastos de Publicidad, Promoción de la Planta, etc.

Los costes variables incluyen las siguientes partidas:

•Energía

•Repuestos y lubricantes

•Controles de Calidad

•Servicios Generales

4.3 Análisis de sensibilidad

A continuación se incluyen los resultados obtenidos de los escenarios considerados.

El análisis de Sensibilidad se ha realizado variando estos parámetros:

  • Disponibilidad de la Planta
  • Tasa de admisión del Residuo
  • Inversión en terrenos

De acuerdo con lo expuesto, se puede concluir lo siguiente:

- El factor que más afecta a la rentabilidad de las plantas es la disponibilidad. Una disponibilidad inferior al 50 % se traduce en un riesgo económico para la Planta. La disponibilidad aumentará cuando el árido reciclado tenga una mayor aceptación en el mercado y el residuo admitido en la planta tenga un alto nivel de homogeneidad.

- La tasa de admisión de residuo también afecta positivamente a la rentabilidad de la planta. Teniendo en cuenta que la tasa de admisión de los vertederos es limitante. Mientras sea más económico depositar los residuos en el vertedero sin realizar selección en origen, seguirá siendo difícil el reciclado de RCD. En la actualidad, las tasas de admisión en vertederos siguen siendo muy bajas.

- El precio del terreno influye notablemente en la rentabilidad de la planta pudiendo llegar a desaconsejar la inversión en la misma. Los terrenos deben ser cedidos por la Administración o bien facilitar la instalación de plantas de reciclaje, puesto que dicha partida representa un elevado porcentaje de la inversión.

5. CONCLUSIONES

La tecnología utilizada para el reciclaje de los escombros procedentes de construcción y demolición (RCD) es de aplicación sencilla, pero el carácter heterogéneo de la materia prima marca ciertas diferencias en la selección de equipos y procesos unitarios.

La tipología del residuo, su ritmo de generación y el lugar de origen, influyen notablemente sobre el Nivel tecnológico de la planta.

La temporalidad de la instalación y la generación del residuo, permitirá seleccionar la planta con mayor o menor grado de movilidad.

La capacidad de tratamiento viene condicionada por la capacidad nominal de los equipos y la disponibilidad de la Planta.

Las tasas de admisión de los escombros en los vertederos y plantas de reciclaje, son las premisas que motivarán al inversor privado a participar en este negocio.

La homologación de los productos reciclados con los áridos naturales incentivará la competencia.

Información adicional

  • Fuente:: GERD - I Congreso Nacional de Demolición y Reciclaje
  • Autor:: Ángel Rodríguez-Avello Sanz (ETSI Minas Madrid), y Luis Felipe Lainez Arribas (Ing. Minas, Detecsa)
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