Viabilidad de la aplicación de materiales reciclados y cenizas de biomasa en la fabricación de materiales tratados con cemento

La presente Tesis Doctoral es una contribución al conocimiento y la investigación sobre el uso de áridos reciclados y cenizas de fondo procedentes de la combustión de biomasa para su uso en ingeniería civil. El interés en el uso de áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD) están en continuo crecimiento debido a su potencial frente a diversos usos, entre ellos como material tratado con cemento para capas estructurales de carretera. Por otro lado, la producción de energía eléctrica a partir de centrales termoeléctricas que emplean biomasa como combustible, origina principalmente dos residuos: Cenizas de fondo (CF) formadas por el material total o parcialmente quemado y cenizas volantes (CV), partículas arrastradas por la corriente de gases al exterior de la cámara de combustión. En el desarrollo de este trabajo, se evaluó en una primera etapa, el comportamiento físico, químico y mecánico de diferentes mezclas de materiales granulares reciclados tratados con cemento, con diferentes contenidos de sulfato y de esta manera poder establecer protocolos de aplicación en la fabricación de suelocemento. Posteriormente, se analizo la viabilidad técnica de las cenizas de fondo de biomasa de varias plantas de energía andaluzas y de esta manera, evaluar su potencial uso en obras de infraestructura civil. Se determinó que las cenizas de fondo biomasa poseen propiedades aceptables para ser utilizados como un material de relleno en el núcleo de terraplenes de carreteras de más de 5 m en altura sin medidas de precaución adicionales. Por último, se estudio la posibilidad de incorporar, en proporciones determinadas, cenizas de fondo de biomasa en diferentes mezclas con árido natural y árido reciclado para su uso en ingeniería civil, concretamente como suelocemento para base y subbase de carreteras. El análisis de las propiedades mecánicas fue muy positivo. Las características físicas, químicas y mecánicas han sido estudiadas de acuerdo a la normativa vigente, y los parámetros han sido comparados con las especificaciones técnicas impuestas por la regulación española. La concepción del residuo como recurso para incorporarlo de nuevo al sistema productivo es un reto clave y una obligación y la principal motivación para el desarrollo de la presente Tesis Doctoral. Por ello, la correcta gestión de estos subproductos industriales, es esencial para evitar los impactos negativos sobre los ecosistemas, la biodiversidad y la salud humana, sin olvidar el beneficio económico que supone esta práctica.

Aplicación de residuos en la fabricación de morteros industriales

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de la fracción fina de los residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de morteros de albañilería. El principal uso de los áridos reciclados de RCD es la construcción de rellenos o firmes de carreteras, aunque su uso como áridos para la fabricación de hormigones o morteros le daría un mayor valor añadido. A nivel internacional existen numerosos estudios sobre la utilización de la fracción gruesa de los áridos reciclados de RCD en la fabricación de hormigones. Sin embargo son escasos los trabajos llevados a cabo para valorizar la fracción fina. Actualmente en España la fracción fina de los áridos reciclados de RCD está infrautilizada y en la mayoría de los casos depositada sin uso en los vertederos de las Plantas de reciclaje. En este trabajo se han utilizado dos tipos de áridos reciclados, uno procedente de residuos de hormigón (FRCA) y otro de residuos mixtos de tabiquería con un alto porcentaje de ladrillo rojo cerámico (FMRA). Todos los materiales han sido caracterizados desde un punto de vista físico, químico y mineralógico para justificar el efecto de su incorporación a la fabricación de morteros industriales de albañilería. En una primera fase se estudiaron las propiedades del mortero fresco y endurecido fabricado con FRCA y cinco niveles de sustitución volumétrica de arena natural y FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%.Se utilizó un cemento puzolánico tipo CEM-IV y se evaluaron las propiedades a corto y largo plazo de morteros de baja resistencia (M5) En una segunda fase, se utilizó un cemento tipo CEM-II y se fabricaron morteros de mayor resistencia (M-10) utilizando FRMA. En esta etapa se llevaron a cabo sustituciones de arena natural por arena reciclada de 0%, 25%, 50%, 75% y 100%. El residuo fue evaluado medioambientalmente mediante el test de conformidad antes y después de ser ligado con cemento (lixiviación). Los resultados fueron completados con estudios de durabilidad. Con el objetivo de completar los estudios anteriores, se llevó a cabo una tercera fase, donde se sustituyó hasta un 100% de arena natural por FRCA, utilizando un cemento tipo CEM-II para fabricar un mortero tipo M-10, dosificado de manera similar al empleado en la segunda fase de este trabajo. Como conclusión general de esta tesis, se puede decir que pueden admitirse tasas de sustitución de hasta un 50% de arena natural por árido reciclado en morteros industriales de albañilería para usos de interior sin que sus propiedades puedan verse afectadas significativamente. Los resultados obtenidos contribuyen a reducir la extracción de arena natural de canteras y ríos, minimizar el consumo de energía y emisiones de CO2, mitigar el calentamiento global y evitar el depósito en vertedero de la fracción fina de RCD.

Estudio y optimización de las infraestructuras de los carriles para bicicletas

La necesidad cotidiana de los ciudadanos de desplazarse para realizar diferentes actividades, sea cual fuere su naturaleza, se ha visto afectada en gran medida por los cambios producidos. Las ventajas generadas por la inclusión de la bicicleta como modo de transporte y la proliferación de su uso entre la ciudadanía son innumerables y se extienden tanto en el ámbito de la movilidad urbana como del desarrollo sostenible. En la actualidad, hay multitud de programas para la implantación, fomento o aumento de la participación ciudadana relacionado con la bicicleta en las ciudades. Pero en definitiva, todos y cada uno de estas iniciativas tienen la misma finalidad, crear una malla de vías cicladles eficaz y útil. Capaces de permitir el uso de la bicicleta en vías preferentes con unas garantías de seguridad altas, incorporando la bicicleta en el modelo de intermodalidad del transporte urbano. Con la progresiva implantación del carril bici, muchas personas han empezado a utilizarlas para moverse por la ciudad. Pero todo lo nuevo necesita un periodo de adaptación. Y, la realidad es que la red de viales destinados para estos vehículos está repleta de obstáculos para el ciclista. La actual situación ha llevado a cuestionar qué cantidad de kilómetros de carriles bici son necesarios para abastecer la demanda existente de este modo de transporte y, si las obras ejecutadas y proyectadas son las correctas y suficientes. En este trabajo se presenta una herramienta, basada en un modelo de programación matemática, para el diseño óptimo de una red destinada a los ciclistas. En concreto, el sistema determina una infraestructura para la bicicleta adaptada a las características de la red de carreteras existentes, con base en criterios de teoría de grafos ponderados. Como una aplicación del modelo propuesto, se ofrece el resultado de estos experimentos, obteniéndose un número de conclusiones útiles para la planificación y el diseño de redes de carriles bici desde una perspectiva social. Se realiza una aplicación de la metodología desarrollada para el caso real del municipio de Málaga (España). Por último se produce la validación del modelo de optimización presentado y la repercusión que tiene éste sobre el resultado final y la importancia o el peso del total de variables capaces de condicionar el resultado final de la red ciclista. Se obtiene, por tanto, una herramienta destinada a la mejora de la planificación, diseño y gestión de las diferentes infraestructuras para la bicicleta, con capacidad de interactuar con el modelo de red vial actual y con el resto de los modos de transportes existentes en el entramado urbano de las ciudades.