Índice general
- Resumen
- Abstract
- Introducción
- Capítulo I: El problema
- Capítulo II: Marco teórico
- Capítulo III: Marco metodológico
- Capítulo IV: Presentación y discusión de resultados
- Capítulo V: Conclusiones, recomendaciones y bibliografía
Capítulo IV: presentación y discusión de resultados
4.1. Análisis y discusión de resultados
4.1.1. Fase I: Identificación de las características de peligrosidad del catalizador gastado de FCC de la Refinería El Palito y del mortero seco obtenido de la mezcla resultante para su reuso como revestimiento, mediante caracterización ambiental acorde a lo normado en el Decreto No 2.635.
4.1.1.1. Análisis de laboratorio y caracterización de peligrosidad de muestra de catalizador gastado de FCC.
De acuerdo con los resultados obtenidos en las características de peligrosidad del catalizador gastado de FCC se considera que:
- Presenta un pH en solución acuosa de 6,25 unidades.
- Presenta una inflamabilidad >250 2C, por lo tanto no es inflamable.
- Presenta una Reactividad Simple no detectada.
- Presenta una reactividad al Ácido Sulfhídrico (H S) 0,8 mg/Kg, siendo el valor regulado por la U.S.E.P.A. de 500 mg/Kg. por lo tanto este desecho no es reactivo.
- Presenta una reactividad al Ácido Cianhídrico (HCN) 0,07 mg/Kg, siendo el valor regulado por la U.S.E.P.A. de 250 mg/Kg. por lo tanto este desecho no es reactivo.
Con respecto a los análisis de metales efectuados a la muestra real, los parámetros evaluados presentaron valores inferiores a los señalados en el Decreto No 2635, Anexo C, Artículo 5; por lo que se considera no peligroso en su contenido de metales.
En relación a las corridas cromatográficas realizadas en la muestra real para los análisis de hidrocarburos aromáticos policíclicos, se observaron valores inferiores a los reglamentados por el Anexo C, Artículo 5 del Decreto No 2635.
Referente a los análisis de metales efectuados en el lixiviado, se observaron valores inferiores a los reglamentados por el Anexo D del Decreto No 2635, por lo tanto se considera no tóxico para fines de disposición.
Con respecto a las corridas cromatográficas realizadas en lixiviado para los análisis de compuestos orgánicos volátiles, se observaron valores inferiores a los reglamentados por el Anexo D, Artículo 5 del Decreto No 2635.
Según los resultados obtenidos y comparando con la normativa COVENIN 3060:2002, se puede clasificar el desecho como un clase 9 (Misceláneo).
De acuerdo con todo lo anterior es importante indicar que solo el Ministerio del Poder Popular para el Ambiente es la autoridad ambiental nacional encargada de autorizar la disposición de un desecho sea o no peligroso, para lo cual al laboratorio acreditado solo le correspondió la ejecución de la caracterización de peligrosidad.
Tabla No1. Análisis de peligrosidad de catalizador gastado de FCC
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
En la Tabla N° 1 se evidencia que de acuerdo al Decreto N° 2.635, el desecho no es inflamable ni reactivo.
Tabla No2. Análisis de metales en muestra real de catalizador gastado de FCC
Fuente: Hidrolab Toro (2013).
En la Tabla N° 2 se evidencia que de acuerdo al Decreto N° 2.635, el desecho de acuerdo a su contenido de metales no es peligroso. Todos los valores evaluados: Vanadio, Cadmio, Zinc, Cobre, Mercurio, Níquel y Plomo estuvieron por debajo de lo reglamentado.
Tabla No 3. Compuestos aromáticos policíclicos en muestra de catalizador gastado de FCC
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
En la Tabla N° 3 se observa que no se detecto la presencia de ningún compuesto aromático policíclico en la respectiva muestra de catalizador gastado de FCC.
Tabla No4. Test de lixiviación (T.C.L.P.). Análisis de lixiviado en muestra de catalizador gastado de FCC
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
Tabla No 5. Test de lixiviación (T.C.L.P.). Evaluación en el lixiviado en muestra de catalizador gastado de FCC
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
En la Tabla N° 5 se aprecia que no se detectó la presencia de Cadmio, Mercurio y Cromo hexavalente en el respectivo test de lixiviación, además que los valores de Níquel y Plomo están por debajo del límite reglamentado por el Decreto N° 2.635.
4.1.2 Análisis de laboratorio y caracterización de peligrosidad del mortero seco obtenido por la mezcla de los agregados para la elaboración del mortero para revestimiento.
Tabla No6. Análisis de Peligrosidad. Bloque de Catalizador Gastado de FCC al 50%
Fuente: Hldrolab Toro (2014).
Tabla No7. Análisis de metales en muestra real. Bloque de Catalizador Gastado de FCC al 50%
Fuente: Hidrolab Toro (2014).
Se observa en la Tabla N° 7 que todos los valores de metales pesados evaluados en muestra real en el bloque de catalizador gastado de FCC: V, Cd, Zn, Cu, Hg, Ni y Pb, estuvieron por debajo del límite reglamentado por el Decreto N° 2.635.
Tabla No 8. Test de Lixiviación (T.C.L.P.): Análisis de Lixiviado. Bloque de Catalizador Gastado de FCC al 50%
Fuente: Hidrolab Toro (2013).
Tabla No 9. Test de Lixiviación (T.C.L.P.): Evaluación en el Lixiviado. Bloque de Catalizador Gastado de FCC al 50%
Fuente: Hldrolab Toro (2014).
En la Tabla N° 9 se aprecia que no se detectó la presencia de metales pesados: Cd, Hg, Cr, Ni y Pb, de acuerdo con el test de lixiviación realizado en el bloque de catalizador gastado donde se uso 50% de sustitución del cemento en la mezcla del mortero.
Tabla No 10. Comparación del análisis de peligrosidad para catalizador gastado de FCC (polvo) y bloque de mortero seco donde se uso 50% del desecho en su proporción de mezcla
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
La tabla N° 10 permite evidenciar que hubo una variación de los valores de pH en solución acuosa, reactividad al Ácido Sulfhídrico (H2S) y reactividad al Ácido Cianhídrico (HCN), siendo mayor en todos los casos para el bloque de catalizador donde se uso 50% en su proporción de mezcla y menor en el catalizador gastado de FCC en polvo, pero indicativa de ninguna peligrosidad para ambos casos.
Tabla No 11. Comparación de análisis de metales en muestra real para catalizador gastado de FCC (polvo) y bloque de mortero seco donde se uso 50% del desecho en su proporción de mezcla
Fuente: Hidrolab Toro (2014).
La tabla N° 11 evidencia que los valores de metales en muestra real son mucho más bajos en el bloque de catalizador gastado de FCC al 50% que en catalizador en polvo. Esto evidencia que existe una disminución considerable para todos los metales contenidos en muestra real cuando el desecho es reusado.
Tabla No12. Comparación de test de lixiviación (T.C.L.P.)-Análisis de lixiviado para catalizador gastado de FCC (polvo) y bloque de mortero seco donde se uso 50% del desecho en su proporción de mezcla
Fuente: Hidrolab Toro (2013).
Tabla No 13. Comparación del test de lixiviación (T.C.L.P.). Evaluación en el lixiviado para catalizador gastado de FCC (polvo) y bloque de mortero seco donde se uso 50% del desecho en su proporción
Fuente: Hldrolab Toro (2013).
La tabla N° 13 permite evidenciar que los valores de las trazas de metales pesados (Níquel y Plomo) detectados en la muestra de catalizador gastado de FCC (polvo) estando por debajo del límite reglamentado por el Decreto No 2.635, desaparición como valores no detectados para el bloque de catalizador donde se uso 50% en su proporción de mezcla.
Lo anterior demuestra que el contenido de trazas de metales del catalizador gastado de FCC no lixivia y por lo tanto, queda inmerso dentro de la matriz del mortero seco previsto a ser usado como revestimiento.
4.1.2 Fase II: Determinación de las proporciones de mezcla de cada uno de los componentes (catalizador gastado de FCC, arena, cemento y agua) requeridos en la obtención de morteros para revestimiento.
Se diseñaron tres (3) tipos de mezclas para la experimentación, utilizando cemento Portland CPCA2, arena lavada, agua de grifo y catalizador gastado de FCC; siendo las siguientes:
- Mezcla No 1: Mortero patrón
- Mezcla No 2: Mortero con catalizador de FCC al 15%
- Mezcla No 3: Mortero con catalizador de FCC al 50%
La siguiente Tabla No 13, muestra algunas características físico-químicas importantes que describen al cemento Portland CPCA2, la arena lavada (arena fina) y el catalizador de FCC (nuevo).
Considerando lo anterior, se refiere que las características del catalizador de FCC cuando pasa a ser gastado, se mantienen constantes en su mayoría, siendo las que varían, el tamaño de las partículas, el color y la presencia de posibles trazas de metales.
Tabla No 14. Características físico -químicas de los componentes de las mezclas para mortero de revestimiento
Fuente: El Autor (2014).
A continuación se especifican las proporciones de componentes en las mezclas consideradas en la investigación para el análisis de resistencia a la compresión a la edad de 28 días (en probetas cúbicas de 5cm x 5cm x 5cm) y de adherencia:
Mezcla No 1: Mortero patrón.
Tabla No 15. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero patrón) para análisis de resistencia a compresión a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 16. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero patrón) para análisis de adherencia a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No17. Total de dosificaciones de materiales (mezcla mortero patrón) para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días.
Fuente: El Autor (2014).
Debido a que se realizaron 6 repeticiones de mixtura para la mezcla de mortero patrón, los valores referidos en la tabla anterior del total de dosificaciones, permiten reflejar a continuación, las cantidades de materiales usados por cada repetición.
Tabla No18. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero patrón) por cada repetición mixtura para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Cada repetición permitió llenar 3 probetas cúbicas de 5 cm. x 5 cm. x 5 cm. para el análisis de resistencia a la compresión a los 28 días (18 probetas cúbicas en total) y una probeta de 50mm. x 50mm. para la determinación de la adherencia a la tracción a los 28 días.
Mezcla No 2: Mortero con catalizador de FCC al 15%
Tabla No 19. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero con catalizador de FCC al 15%) para análisis de resistencia a compresión a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 20. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 15%) para análisis de adherencia a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 21. Total de dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 15%) para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Debido a que se realizaron 6 repeticiones de mixtura para la mezcla de mortero patrón, los valores referidos en la tabla anterior del total de dosificaciones, permiten reflejara a continuación, las cantidades de materiales usados por cada repetición.
Tabla No 22. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 15%) por cada repetición mixtura para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Mezcla No 3: Mortero con catalizador de FCC al 50%
Tabla No 23. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 50%) para análisis de resistencia a compresión a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 24. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 50%) para análisis de adherencia a 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 25. Total de dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 50%) para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Cada repetición permitió llenar 3 probetas cúbicas de 5 cm. x 5 cm. x 5 cm. para el análisis de resistencia a la compresión a los 28 días (18 probetas cúbicas en total) y una probeta de 50mm. x 50mm. para la determinación de la adherencia a la tracción a los 28 días.
Tabla No 26. Dosificaciones de materiales (mezcla mortero catalizador de FCC al 50%) por cada repetición mixtura para análisis de adherencia y resistencia a la compresión a los 28 días
Fuente: El Autor (2014).
Cada repetición permitió llenar 3 probetas cúbicas de 5 cm. x 5 cm. x 5 cm. para el análisis de resistencia a la compresión a los 28 días (18 probetas cúbicas en total) y una probeta de 50mm. x 50mm. para la determinación de la adherencia a la tracción a los 28 días.
Se observó en la experimentación que el mortero proveniente de la mezcla con 50% de catalizador gastado de FCC, tuvo menor manejabilidad que las otras dos (2) mezclas, y por lo tanto, requirió de su vaciado inmediato en las probetas cúbicas. Además que se evidenció que el color de las probetas cúbicas en estado seco varía levemente, tornándose más oscuro, en la medida que la adición de catalizador en ellas se incrementa.
Las cantidades totales de los componentes requeridos para las tres (3) mezclas de la experimentación fueron las siguientes.
Tabla No 27. Cantidades totales de los componentes utilizados para las tres (3) mezclas de la experimentación
Fuente: El Autor (2014).
4.1.3. Fase III. Análisis de las propiedades del mortero seco que permiten su aplicación como revestimiento.
- 4.1.3.1 Determinación de propiedades mecánicas de las mezclas de los morteros de revestimiento
A continuación se representan los resultados del peso, volumen y densidad de las probetas cúbicas realizadas por cada una de las mezclas consideradas en la investigación, siendo obtenidos al siguiente día de la preparación de cada mezcla:
Tabla No 28. Valores peso, volumen y densidad de probetas cúbicas elaboradas con la mezcla de mortero patrón
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 29. Valores peso, volumen y densidad de probetas cúbicas elaboradas con la mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 15%
Fuente: El Autor (2014).
Tabla No 30. Valores peso, volumen y densidad de probetas cúbicas elaboradas con la mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 50%
Fuente: El Autor (2014).
Para el cálculo de la resistencia a la compresión se utilizó la siguiente fórmula: R = P/A
Siendo:
R= resistencia a la compresión (kg/cm2).
P= carga máxima aplicada (kg).
A= área de la sección transversal del cubo (cm2).
Se consideró como criterio de aceptación y rechazo, lo establecido en la norma COVENIN 484-93, la cual refiere que las probetas que difieren en más del 10% del valor promedio de todas las probetas elaboradas de la misma muestra y ensayadas a la misma edad no deben ser consideradas para el cálculo de la resistencia a la compresión.
Es importante referir que todas las probetas cúbicas fueron sometidas a un proceso de curado a una temperatura y humedad adecuadas que aseguraron su hidratacion y respectivo endurecimiento, según las indicaciones de la norma COVENIN 484-93.
De acuerdo con lo anterior, las probetas cúbicas fueron sacadas de sus moldes hasta que cumplieron 24 horas y luego se sumergieron con agua saturada con cal en un envase de almacenamiento construido de materiales no sujetos a la corrosión. El agua de almacenamiento se mantuvo limpia mediante cambios frecuentes.
Los resultados de la resistencia a la compresión a la edad de 28 días para cada uno de los tres (3) tipos de mezclas se expresan en las siguientes tablas:
Tabla No 31. Resultados de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero patrón
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 15. Valores promedio de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero patrón
Fuente: El Autor (2014).
La gráfica muestra que el valor mínimo promedio de resistencia a la compresión a los 28 días fue de 28,09 Kg/cm2 y el valor máximo de 39,85 Kg/cm2.
Tabla No 32. Valores promedio de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15%
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 16. Valores promedio de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con adición catalizador gastado de FCC al 15%
La gráfica muestra que el valor mínimo promedio de resistencia a la compresión a los 28 días fue de 33,98 Kg/cm2 y el valor máximo de 42,68 Kg/cm2.
Tabla No 33. Resultados de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 50% MEZCLA DE MORTERO CON 50 %
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 17. Resultados de resistencia a la compresión a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 50%
Fuente: El Autor (2014).
La gráfica muestra que el valor mínimo promedio de resistencia a la compresión a los 28 días fue de 22,11 Kg/cm2 y el valor máximo de 38,65 Kg/cm2.
Figura No 18. Distribución de los valores promedios de resistencia a la compresión a los 28 días de los seis (6) componentes de mezcla de los morteros evaluados
Fuente: El Autor (2014).
Se observa la distribución de los valores promedio de resistencia a la compresión a los 28 días de seis (6) componentes de mezcla de los tres (3) morteros evaluados. Los valores del mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15% presentan valores por encima del mortero patrón y los valores del mortero con adición de catalizador al 50% muestran valores por debajo de los correspondientes al referido mortero patrón.
Figura No 19. Distribución de promedios totales de resistencia a la compresión a los 28 días de los morteros evaluados
Fuente: El Autor (2014).
El mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15% presentó una resistencia a la compresión a los 28 días de 39,64 Kg/cm2, estando por encima del valor del mortero patrón que fue de 35,09 Kg/cm2 y el valor del mortero con adición del catalizador gastado de FCC al 50% fue de 30,17 Kg/cm2, siendo el valor mas bajo.
La adición de catalizador gastado FCC en el mortero con 15% de sustitución de cemento, evidenció el valor más alto de resistencia en la experimentación. Este diseño de mezcla mostró un aumento a razón de 4,55 Kg/cm2 en relación al diseño de mezcla del mortero patrón.
La adición de catalizador gastado de FCC en el mortero con 50% de sustitución de cemento, reflejó el valor mas bajo en la experimentación. Este diseño de mezcla mostró una disminución a razón de 9,47 Kg/cm2 en relación al diseño de mezcla del mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15% de sustitución del cemento y además mostró una disminución a razón de 4,92 Kg/cm2 en relación al diseño de mezcla del mortero patrón.
En lo que respecta a la adherencia a la tracción, para su cálculo, se utilizó la siguiente fórmula: o = Q/A
Siendo:
o = Resistencia a tracción (Newton/mm.2)
Q= Carga en el momento de despegue (Newton)
A = Área de la probeta (mm.2)
Los resultados de la adherencia a la tracción a la edad de 28 días para cada uno de los tres (3) tipos de mezclas se expresan en las siguientes tablas:
Tabla No 34. Resultados de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero patrón.
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 20. Valores de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero patrón
Fuente: El Autor (2014).
La gráfica muestra que el valor mínimo de adherencia a los 28 días fue de 0,40 N/mm2 y el valor máximo de 0,92 N/mm2.
Tabla No 35. Resultados de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 15%
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 21. Valores de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 15%
Fuente: El Autor (2014).
La gráfica muestra que el valor mínimo de adherencia a los 28 días fue de 0,72 N/mm2 y el valor máximo de 1,96 N/mm2.
Tabla Ne 36. Resultados de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 50%
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 22. Valores de adherencia a la tracción a los 28 días de probetas cúbicas elaboradas con mezcla de mortero con catalizador gastado de FCC al 50%
Fuente: El Autor (2014).
La gráfica muestra que el valor mínimo de adherencia a los 28 días fue de 0,8 N/mm2 y el valor máximo de 1,96 N/mm2.
Figura No 23. Distribución de los valores de adherencia a la tracción a los 28 días de los seis (6) componentes de mezcla de los morteros evaluados
Fuente: El Autor (2014).
Se observa la distribución de los valores de adherencia a los 28 días de seis (6) probetas de mezcla de los tres (3) morteros evaluados. Los valores del mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15% presentan valores por encima del mortero patrón y los valores del mortero con adición de catalizador al 50% muestran valores por debajo de los correspondientes al referido mortero patrón.
Figura No 24. Distribución de promedios de adherencia a ia tracción a ios 28 días de ios morteros evaluados
Fuente: El Autor (2014).
El mortero con adición de catalizador gastado de FCC al 15% presentó una adherencia a la tracción a los 28 días de 1,24 N/mm2, estando por encima del valor del mortero patrón que fue de 0,66 N/mm2 y del valor del mortero con adición del catalizador gastado de FCC al 50% que fue de 1,20 N/mm2.
La adición de catalizador gastado FCC en el mortero con 15% de sustitución de cemento, evidenció el valor más alto de adherencia a la tracción en la experimentación.
Este diseño de mezcla mostró un aumento a razón de 0,58 N/mm2 en relación al diseño de mezcla del mortero patrón.
La adición de catalizador gastado de FCC en el mortero con 50% de sustitución de cemento, reflejó un valor más alto en relación al mortero patrón a razón de 0,54 N/mm2, pero más bajo en relación al mortero con catalizador al 50% a razón de 0,4 N/mm2.
- 4.1.2.2. Realización de ensayos prácticos de verificación de la utilidad de los morteros de revestimiento.
Cada una de las tres (3) mezclas obtenidas en la experimentación (mortero patrón, mortero con catalizador de FCC al 15% y mortero con catalizador de FCC al 50%) fueron aplicadas como revestimiento (con 5cm de espesor) en paredes (9m2 cada una) y fue evaluado visualmente su comportamiento, luego de 28 días de haber sido aplicadas. El revestimiento de los morteros aplicados en las paredes destinadas para la prueba de aplicabilidad, no mostró evidencia de roturas o grietas.
Se necesitaron 8 golpes para la fijación de un clavo de acero totalmente incrustado en una pared revestida con la mezcla del portero tradicional. Por su parte, fueron necesarios 18 golpes para la fijación de un clavo de acero totalmente incrustado en una pared revestida con la mezcla del mortero con 15% de catalizador gastado de FCC. Para el caso de la mezcla del mortero con 50% de catalizador gastado de FCC que fue usada para revestir una pared, se requirieron 22 golpes para fijar un clavo de acero totalmente incrustado en la misma. Todo lo anterior resume que la resistencia, es una propiedad que aumenta a medida que se incrementa el porcentaje de catalizador gastado de FCC utilizado en la mezcla.
Para la mezcla de mortero patrón que se requirió para revestir una pared de 9m2 con un espesor de 5cm, considerando la relación agua-cemento (Nc)= 0,48, se requirieron las siguientes cantidades:
Tabla No 37. Dosificaciones de mezcla para revestimiento de pared con mezcla de mortero patrón
Fuente: El Autor (2014).
Para la mezcla de mortero con catalizador de FCC al 15% que se requirió para revestir una pared de 9m2 con un espesor de 5cm, considerando la relación agua-cemento (Nc)= 0,48, se requirieron las siguientes cantidades:
Tabla No 38. Dosificaciones de mezcla para revestimiento de pared con mezcla de mortero con catalizador al 15%
Fuente: El Autor (2014).
Con respecto a la mezcla de mortero con catalizador de FCC al 50% que se requirió para revestir una pared de 9m2 con un espesor de 5cm, considerando la relación agua- cemento (Nc)= 0,48, se requirieron las siguientes cantidades:
Tabla No 39. Dosificaciones de mezcla para revestimiento de pared con mezcla de mortero con catalizador al 50%
Fuente: El Autor (2014).
Las cantidades totales de componentes utilizados para las tres (3) mezclas de mortero utilizados como revestimiento en paredes fueron las siguientes:
Tabla No 40. Cantidades totales de los componentes utilizados para las tres (3) mezclas utilizadas como revestimiento de pared
Fuente: El Autor (2014).
4.1.4. Fase IV: Investigación de las implicaciones ambientales y de higiene ocupacional derivadas de la manipulación del catalizador gastado de FCC al ser utilizados como agregado en morteros para revestimiento.
Dado que la parte de la granulometría del catalizador gastado de FCC (5-20 micrones) se corresponde en cierto rango con la del polvo común (<10 micrones), se infiere que pose semejantes implicaciones en la salud del ser humano, además que es sabido que posee la capacidad de dispersarse por el aire.
El catalizador gastado de FCC, según la norma MA-01-02-05 de PDVSA "Manejo Integral de Catalizadores Gastados", es un material usado que pierde sus propiedades químicas, por lo que debe ser reemplazado al contaminarse con los metales derivados del producto con el que reacciona para fraccionar las moléculas de hidrocarburo y se constituye en un polvo fino fácil de transportar por el aire.
Según lo anterior, al relacionar las implicaciones del polvo con las del catalizador gastado de FCC, y asumiendo que de alguna u otra manera pudiesen derivarse efectos nocivos a la salud, aunque ésta presunción no posee respaldo científico que lo valide, el investigador refiere que para evitar cualquier implicación a la salud que de alguna u otra manera pudiese vincularse con la manipulación y reuso de los finos de catalizador gastado de FCC, se recomienda el uso de mascarilla contra polvo de sílice y/o alúmina, ajustada a los requerimientos de la normativa internacional y de los criterios establecidos por la Organización Mundial de la Salud.
Con el uso de una mascarilla contra polvo sílice y/o alúmina, la cual debe cumplir con las especificaciones de la norma COVENIN 1056/11-91 "Equipos de protección respiratoria contra partículas", se reduce la exposición al riesgo por inhalación, dado que se evita el contacto directo con las vías respiratorias y la mascarilla sirve como filtro del aire que inhala el individuo. En función de esto, el investigador refiere que las afecciones que pudiesen manifestarse en el individuo, estarían dadas por la combinación de varios factores como lo son las condiciones y capacidad pulmonar de la persona, presencia de humedad en el aire, tiempo de exposición a los finos de catalizador gastado de FCC y uso del equipo de protección respiratoria (mascarilla).
De igual manera el uso de la mascarilla se hace indispensable en la manipulación de todos los ingredientes requeridos para la mezcla del mortero para friso (cemento, catalizador gastado de FCC y arena), por criterios de salud ocupacional.
De acuerdo con lo anterior, el investigador refiere que el uso de mascarillas contra polvo (sugiriendo usar las de protección contra polvo de sílice y alúmina, por poseer alta efectividad), que pueden adquirirse en diversas casas comerciales, deben estar acordes con las especificaciones de calidad aprobadas por organismos internacionales como NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health o Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional), OSHA (Occupational Safety and Health Administración o Administración de Seguridad y Salud Ocupacional), y ANSÍ (American National Standards Institute o Instituto de Estándares Nacionales Americanos).
Algunos efectos de exposición al polvo sin protección alguna y sin acato de las disposiciones de la higiene ocupacional que refiere la Organización Mundial de la Salud, la normativa nacional e internacional y la propia norma HO-H18 "Programa de Protección Respiratoria" de PDVSA, podrían ser:
- La exposición intensa al polvo causa irritación a los ojos, la nariz, la garganta y en casos crónicos, los pulmones, de ello se refiere que las personas que entran a áreas que están cubiertas de polvo deberían considerar evitar la exposición prolongada.
- El asma y los síntomas como el silbido del pecho y la dificultad para respirar ocasionalmente son causados por la exposición a una alta cantidad de algún irritante como el polvo. Según lo anterior, es importante indicar que el tiempo de exposición es determinante, a la hora de realizar un estudio sobre las posibles afecciones que tuviese el contacto directo con los finos de catalizador de FCC.
Por todo lo anterior es importante indicar que haciendo uso de la respectiva mascarilla contra polvo, se disminuye la exposición al riesgo por contacto con dicho desecho, y ello debe ser una práctica operativa y cotidiana al momento de manipular el catalizador, como una medida de seguridad e higiene ocupacional.
En Venezuela, la legislación ambiental a saber, es decir, el Decreto No 638 "Normas sobre calidad del aire y control de la contaminación atmosférica" regula lo relativo a la calidad del aire en términos de partículas totales suspendidas y para fuentes fijas de emisión, regula lo relacionado a material particulado, pero en todo caso, esto se ajusta y se engloba en la denominación de "partículas suspendidas", para lo cual el rango de diámetro concebido es menor a 60 mieras. Esta consideración argumenta el hecho de que la exposición por contacto e inhalación al desecho en estudio, debe controlarse por criterios de salud e higiene ocupacional y de legislación ambiental, aun cuando la concentración de polvo o material particulado que constituye el desecho, sea mucho menor a las cantidades que la legislación ambiental refiere como valores máximos permisibles de tolerancia.
Considerando lo anterior, la legislación venezolana no es tan exhaustiva como la legislación internacional, donde se concibe al material particulado como una compleja mezcla de partículas suspendidas en el aire, variando en tamaño y composición dependiendo de sus fuentes de emisiones y donde también acepta los criterios de material particulado para fracciones más específicas y concebidas como las más dañinas para la salud humana, como son el PM25 y PM10 , constituyéndose en la fracción respirable.
El Material Particulado – PM2.5; (de partículas inferiores a 2.5 mieras, fracción fina), representa el material de tamaño más fino y resulta ser más dañino porque puede llegar más fácilmente al tejido pulmonar donde quedan alojadas (alvéolos).
El material particulado, según Santamaría, M. (2008), penetra en el organismo por las vías respiratorias y profundiza más o menos en función de su diámetro. Así, las partículas inhalables (diámetro inferior a 100 pm) quedan retenidas en las vías respiratorias altas (nariz y boca); las partículas torácicas (diámetro inferior a 10 pm, también denominadas PM10) penetran más allá de la laringe y alcanzan la región traqueo bronquial.
Es importante referir que independientemente de la granulometría de las partículas de catalizador gastado de FCC, el uso de la mascarilla cuando es manipulado para obtener la mezcla con los demás agregados del friso es tan importante como cuando son mezclados los elementos del friso en su forma y uso tradicional, así que no se considera una limitante para su aplicación lo relativo a su fina granulometría.
Considerando lo anterior, se hace necesario referir que el uso del catalizador gastado de FCC en la presente investigación solo se enfoca en el caso de que la respectiva caracterización de peligrosidad que demanda el decreto No 2635 indique su naturaleza no peligrosa. Pero en todo caso, habría que considerar aquellas caracterizaciones de peligrosidad que en algún escenario pudiesen resultar peligrosas en el contenido de metales en el desecho (trazas), dado que en este particular habría que realizar una posterior caracterización de peligrosidad al mortero seco obtenido por la mezcla de los componentes para revestimiento (en muestra real y en lixiviados), para determinar si las trazas de metales han quedado inmersas en la matriz del mortero o no, y por lo tanto no representen un riesgo a la salud humana y al ambiente.
Otro aspecto a considerar en la manipulación del catalizador gastado de FCC, que aplica también para los demás componentes de la mezcla para el mortero de revestimiento (arena y cemento) es que se recomienda, y particularmente a exposiciones prolongadas, el uso de protección ocular (lentes) y guantes, tal como lo refieren las respectivas hojas de seguridad y fichas técnicas de adquisición de éstos componentes.
4.1.5. Fase V: Realización de la relación costo-beneficio sobre el reuso del catalizador gastado de FCC de la Refinería El Palito como agregado en morteros para revestimiento.
PDVSA Refinería El Palito posee un inventario de 550 Ton. (647,6 m3) de catalizador gastado de FCC almacenado y genera una corriente anual de 2.550 Ton. (2.983,5m3).
Parte de la corriente anual del desecho generado en años anteriores, se dispuso mediante la técnica de co-procesamiento térmico en la empresa estatal INVECEM, en su centro de manejo mas cercano ubicado en Cumarebo-edo. Falcón, siendo seleccionado por razones de logística y de costos.
De acuerdo con la consideración anterior, los costos asociados a la disposición de las 550 toneladas de catalizador gastado acumuladas en inventario hasta 2014 y de los costos que en su oportunidad representaron su adquisición como catalizador nuevo, fueron estimados por el investigador, visualizándose en la siguiente Tabla N 5 41.
Tabla No 41. Costo por disposición de catalizador gastado y adquisición de catalizador nuevo de 550 toneladas acumuladas en inventario (647,6 m3)
Fuente: El Autor (2014).
La tabla anterior además de expresar los respectivos costos, evidencia que el catalizador, primeramente es un insumo para el proceso productivo de refinación que genera costos de adquisición y que cuando pasa a ser un desecho, pues también se adicionan costos para su eliminación.
La relación entre el porcentaje de reuso de las cantidades acumuladas de catalizador gastado de FCC (550 ton. = 647,6 m3) y el costo por la disposición final en 2014 de las cantidades restantes (no reusadas) a través de la técnica de co-procesamiento térmico se muestran en la tabla siguiente No 42.
Tabla No 42. Relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC almacenado como inventario y su costo por disposición final
Fuente: El Autor (2014).
La relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC almacenado como inventario y su costo por disposición final, expresado en bolívares y dólares, se muestran en las siguientes las figuras No 15 y No 16.
Figura No 25. Relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC almacenado como inventario y su costo por disposición final, expresado en BsF
Fuente: El Autor (2014).
El gráfico anterior evidencia la disminución progresiva en el costo económico expresado en bolívares por disposición final del desecho, a medida que el porcentaje reuso del mismo es mayor.
Figura No 26. Relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC almacenado como inventario y su costo por disposición final, expresado en $
Fuente: El Autor (2014).
El gráfico evidencia la disminución progresiva en el gasto económico expresado en dólares por disposición final del desecho, a medida que el porcentaje reuso del mismo es mayor.
Los costos asociados a la disposición de la corriente anual de generación del desecho (2.550 toneladas por año) y los asociados con la adquisición del catalizador nuevo, en una proyección 2014-2023, se reflejan en la siguiente Tabla No 42.
Tabla No 43. Costo por adquisición de catalizador nuevo y disposición de catalizador gastado en período 2014-2023 para 2.550 toneladas anuales generadas
Fuente: El Autor (2014).
La tasa de inflación utilizada para los cálculos de las proyecciones de disposición del desecho, fue calculada mediante su serie histórica 1998-2012, según valores reportados por el Banco Central de Venezuela. Se realizó la estimación de la tasa de inflación del período 2014-2023 por el método de línea recta tomado en consideración el desenvolvimiento de esta variable durante el periodo de la referida serie histórica.
La formula obtenida fue: Y= 0,3572*X + 19,915; usando un factor de correlación R2 = 0,0564.
La siguiente tabla muestra los valores de la serie histórica y proyección de la tasa de inflación según Banco Central de Venezuela.
Tabla No 44. Serie histórica y proyección de inflación según Banco Central de Venezuela
Fuente: Banco Central de Venezuela. (2012).
La relación entre el porcentaje de reuso de la generación anual de catalizador gastado de FCC (2.500 ton/año) y el costo (expresado en bolívares) de disposición de las cantidades restantes (no reusadas) a través de la técnica de co-procesamiento térmico, de acuerdo con una proyección de una década (2014-2023) se muestran en la siguiente Tabla No 44.
Tabla No 45. Proyección 2014-2023 de la relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC generado anualmente y su costo por disposición final, expresado en Bsf
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 27. Proyección 2014-2022 de la relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC generado anualmente y su costo por disposición final, expresado en Bsf
Fuente: El Autor (2014).
El gráfico anterior muestra que el costo por disposición de catalizador gastado de FCC aumenta progresivamente con los años, por lo que el porcentaje de reuso del desecho permite eliminar los costos de disposición.
La relación entre el porcentaje de reuso de la generación anual de catalizador gastado de FCC (2.500 ton/año) y el costo (expresado en dólares) de disposición de las cantidades restantes (no reusadas) a través de la técnica de co-procesamiento térmico, de acuerdo con una proyección de una década (2014-2023) se muestran en la siguiente Tabla No 45.
Tabla No 46. Proyección 2014-2023 de la relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC generado anualmente y su costo por disposición final, expresado en $
Fuente: El Autor (2014).
Figura No 28. Proyección 2014-2023 de la relación entre el % de reuso de catalizador gastado de FCC generado anualmente y su costo por disposición final, expresado en $
Fuente: El Autor (2014).
El gráfico evidencia que mientras aumenta el porcentaje de reuso de las cantidades anuales generadas, menor es el costo económico de disposición final por co- procesamiento térmico de las cantidades restantes sin reusar.
En definitiva el beneficio económico para PDVSA Refinería El Palito producto del reuso del desecho, se traduce en el ahorro en los costos de la disposición del mismo.
Asumiendo que el reuso del desecho se convierta en una práctica oportuna en la gestión del mismo, en esta medida se contribuye con la conservación del ambiente, dado que se evitaría el mecanismo actual de su incorporación a través de co-procesamiento térmico en la industria cementera para la generación de energía, que atrae consigo la emisión de gases contaminantes a la atmósfera.
El co-procesamiento térmico se alimenta con residuos de naturaleza variada con poder calorífico aprovechable (aceites, solventes, grasas, hidrocarburos contaminados, lodos orgánicos, resinas, textiles, plástico, madera, cuero, catalizadores gastados etc.), mezclados en la carga de incineración sin distinción ni separación, por lo que se constituyen en desechos tóxicos y peligrosos que poseen contaminantes propios o que favorecen su formación en productos secundarios que se emiten a la atmósfera en el flujo de gases y partículas finas ricas en metales pesados (plomo, cromo, níquel, vanadio y mercurio), dioxinas, bifenilos policlorados (PCB’s), naftalenos policlorados, bencenos clorados, hidrocarburos poliaromáticos (PAH’s) y numerosos compuestos orgánicos volátiles (COV’s).
La mayoría de estas sustancias son persistentes (resistentes a la degradación en el medio ambiente), bioacumulativas (se acumulan en los tejidos de organismos vivos) y tóxicas, asignándole propiedades que los convierten en los contaminantes al entorno natural; otras son cancerígenas, actuando como disruptores hormonales y otras como el dióxido de azufre (S02) o el dióxido de nitrógeno (N02), así como las partículas finas, se han asociado con trastornos del sistema respiratorio.
De acuerdo con lo anterior, Allsopp M. et all (2001) de GREENPEACE, argumentaron que las técnicas de incineración de desechos no resuelven el problema de las sustancias tóxicas presentes en ellos, sino que únicamente las transforman, en algunos casos, en formas más tóxicas que las originales.
La consideración anterior y otras condiciones de desventajas del co-procesamiento, en relación con el reuso del catalizador gastado de FCC, fueron reseñadas por el investigador en la siguiente Tabla No 46.
Tabla No 47. Ventajas y desventajas de alternativas en el manejo del catalizador gastado de FCC.
Fuente: El Autor (2014).
Datos para citar este artículo:
Jesús Antonio Lobo García. (2016). Reuso de finos de catalizador gastado de FCC: resultados. Revista Vinculando, 14(2). https://vinculando.org/empresas/reuso-finos-catalizador-gastado-fcc-resultados.html
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