evaluación de la viruta de cuero generada en el proceso de
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
1-1-2016
Evaluación de la viruta de cuero generada en el proceso de Evaluación de la viruta de cuero generada en el proceso de
rebajado para la fabricación de un aglomerado en San Benito rebajado para la fabricación de un aglomerado en San Benito
Jenny Tatyana Sánchez Benavidez Universidad de La Salle, Bogotá
Raúl Andrés Cortes Castillo Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Sánchez Benavidez, J. T., & Cortes Castillo, R. A. (2016). Evaluación de la viruta de cuero generada en el proceso de rebajado para la fabricación de un aglomerado en San Benito. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/70
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EVALUACIÓN DE LA VIRUTA DE CUERO GENERADA EN EL PROCESO DE
REBAJADO PARA LA FABRICACION DE UN AGLOMERADO EN SAN BENITO.
Jenny Tatyana Sánchez Benavidez
Raúl Andrés Cortes Castillo
Director. Julio Cesar Ramírez
Ingeniería Ambiental y Sanitaria
Universidad de la Salle 2016
II
CONTENIDO
1 RESUMEN ....................................................................................................................... 10
2 INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 11
3 GLOSARIO ..................................................................................................................... 13
4 OBJETIVOS .................................................................................................................... 17
1.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 17
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 17
5 MARCO DE REFERENCIA ......................................................................................... 18
5.1 MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 18
Descripción del proceso de rebajado ........................................................................ 18
Máquina de rebajado ................................................................................................. 18
Producción de los residuos sólidos San Benito ......................................................... 20
Residuo de viruta de cuero ........................................................................................ 20
Propiedades físicas del cuero .................................................................................... 21
Resinas ...................................................................................................................... 21
Proceso de fabricación de aglomerado de viruta ...................................................... 24
Aglomerado .............................................................................................................. 26
5.2 MARCO LEGAL ........................................................................................................ 28
6 CURTIEMBRE- TECUR SAS ...................................................................................... 30
6.1 ÁREA DE ESTUDIO .................................................................................................. 31
6.2 GENERALIDADES .................................................................................................... 31
7 METODOLOGÍA ........................................................................................................... 33
III
7.1 FASE I: DETERMINACIÓN FISICOQUÍMICA Y CUANTIFICACIÓN DE LA
VIRUTA .................................................................................................................................. 33
Cuantificación de los residuos de viruta ................................................................... 35
Clasificación de la viruta aprovechable .................................................................... 36
7.2 FASE II: PROCESO DE APROVECHAMIENTO ................................................. 37
Recolección y almacenamiento ................................................................................ 37
Tamizado de la viruta aprovechable ......................................................................... 38
Adición de resina ...................................................................................................... 39
Mezclado ................................................................................................................... 40
Prensado .................................................................................................................... 40
Secado ....................................................................................................................... 41
Planchado de textura ................................................................................................. 42
Pintura ....................................................................................................................... 42
7.3 FASE III: DESARROLLAR PRUEBAS FÍSICAS ................................................. 43
Resistencia o módulo de rotura: ................................................................................ 43
Densidad aparente: .................................................................................................... 44
Contenido de humedad: ............................................................................................ 45
Hinchamiento y absorción de agua por sumersión total: .......................................... 45
Módulo de elasticidad MOE ..................................................................................... 47
8 ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................... 48
8.1 DESARROLLO GENERAL ...................................................................................... 48
8.2 DESARROLLO INTERNACIONAL ....................................................................... 48
8.3 DESARROLLO EN COLOMBIA ............................................................................ 50
9 MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 52
10 RESULTADOS ............................................................................................................... 53
10.1 FASE I: DETERMINACIÓN FISICOQUÍMICA Y CUANTIFICACIÓN DE LA
VIRUTA .................................................................................................................................. 53
Cuantificación de los residuos de viruta ................................................................. 55
IV
10.2 FASE II: PROCESO DE APROVECHAMIENTO ................................................. 56
Recolección y almacenamiento de la materia prima ............................................... 56
Tamizado de la viruta aprovechable ....................................................................... 56
Cantidad de resina y viruta ..................................................................................... 58
Prensado .................................................................................................................. 67
10.3 FASE III: DESARROLLO PRUEBAS FÍSICO MECÁNICAS ............................. 68
Elaboración de las probetas .................................................................................... 68
Prueba contenido de humedad ................................................................................ 69
Prueba densidad aparente ........................................................................................ 70
Prueba hinchamiento ............................................................................................... 71
Prueba módulo de rotura (MOR) ............................................................................ 74
Módulo de elasticidad ............................................................................................. 76
11 COSTOS .......................................................................................................................... 79
12 CONCLUSIONES ........................................................................................................... 81
13 RECOMENDACIONES ................................................................................................. 83
14 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 84
V
Lista de Tablas
Tabla 1 Espesor de acuerdo al tipo de uso del cuero ............................................................... 19
Tabla 2 Porcentaje de residuos en San Benito ......................................................................... 20
Tabla 3 Clasificación de las resinas según su origen ............................................................... 22
Tabla 4 Propiedades físicas de acuerdo al tipo de resina sintética ........................................... 23
Tabla 5 Propiedades físicas del acetato de polivinilo. ............................................................. 24
Tabla 6 Propiedades físico- mecánicas de aglomerados .......................................................... 28
Tabla 7 Marco legal ................................................................................................................. 28
Tabla 8 Número y tamaño de las Curtiembres en Colombia ................................................... 32
Tabla 9 Equipos a usar en el desarrollo de pruebas físico-mecánicas ...................................... 52
Tabla 10 Contenido de humedad de dos muestras de viruta de cuero ..................................... 54
Tabla 11 Resultados de la caracterización fisicoquímica de la viruta de cuero ....................... 54
Tabla 12 Propiedades de la viruta de cuero ............................................................................. 55
Tabla 13 Cuantificación de viruta por piel ............................................................................... 55
Tabla 14 Tamizado de la viruta ................................................................................................ 57
Tabla 15 Mezcla de viruta y resinas en diferentes cantidades ................................................. 58
Tabla 16 Presión del proceso de prensado. .............................................................................. 67
Tabla 17 Contenido de humedad en seis probetas ................................................................... 70
Tabla 18 Densidad aparente en seis probetas ........................................................................... 71
Tabla 19 Pruebas de hinchamiento y absorción de agua .......................................................... 73
Tabla 20 Datos para realizar la prueba de MOR y MOE ......................................................... 75
Tabla 21 Comparación de resultados y la norma NTC 2261, para MOR y MOE ................... 78
Tabla 22 Costos para la realización de un aglomerado ............................................................ 79
Tabla 23 comparación de precios ............................................................................................. 80
VI
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Maquina rebajadora ................................................................................................... 19
Figura 2 Maquina rebajadora empresa Tecur ........................................................................... 19
Figura 3 Residuo de viruta san Benito ..................................................................................... 20
Figura 4 Tamaño de tamiz usado para clasificar ...................................................................... 25
Figura 5 Ubicación de Tecur, empresa en donde se realzo el proyecto ................................... 31
Figura 6 Medición contenido de humedad ............................................................................... 34
Figura 7 Medición con multiparametro .................................................................................... 35
Figura 8 Salida de viruta en el Rebajado.................................................................................. 36
Figura 9 Viruta fina (izquierda) y gruesa (derecha). ................................................................ 37
Figura 10 Proceso de secado de la viruta ................................................................................. 38
Figura 11 Izquierda prensa hidráulica, derecha el molde de fabricación del aglomerado de
viruta ........................................................................................................................................ 41
Figura 12 Aglomerados con pruebas de pigmento liquido....................................................... 43
Figura 13 Cálculo de densidad aparente, (izquierda volumen inicial de 320 ml, derecha
volumen final) .......................................................................................................................... 45
Figura 14 Metodología ............................................................................................................. 47
Figura 15 Almacenamiento de la viruta de cuero. ................................................................... 56
Figura 16 Tamizado de viruta .................................................................................................. 57
Figura 17 Aglomerado 2 .......................................................................................................... 61
Figura 18 Ensayo 3................................................................................................................... 61
Figura 19 Ensayo 4................................................................................................................... 62
Figura 20 Ensayo 5................................................................................................................... 62
Figura 21 Ensayo 6 y 7............................................................................................................. 63
Figura 22 Ensayo 8................................................................................................................... 64
Figura 23 Ensayo 9, 2016......................................................................................................... 64
Figura 24 Comparación ensayo 4 y 9 ....................................................................................... 65
Figura 25 Ensayo 10................................................................................................................. 66
VII
Figura 26 Comparación probeta 4 y probeta 10 ....................................................................... 66
Figura 27 Ensayo 10 izquierda, ensayo 4 derecha ................................................................... 75
Figura 28 Curva de carga deflexión para ensayos estáticos de elasticidad probeta 1, ensayo
.................................................................................................................................................. 77
Figura 29 Curva de carga deflexión para ensayos estáticos de elasticidad probeta 2, ensayo
.................................................................................................................................................. 77
VIII
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1 Modulo de Rotura .................................................................................................. 44
Ecuación 2 Densidad aparente ................................................................................................. 44
Ecuación 3 Contenido de humedad .......................................................................................... 45
Ecuación 4 Hinchazón.............................................................................................................. 46
Ecuación 5 Absorción de agua ................................................................................................. 46
Ecuación 6 Modulo de elasticidad ........................................................................................... 47
IX
LISTA DE ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS
Aa. Absorción
CH. Contenido de Humedad
Cp. Capacidad calorífica
DA. Densidad Aparente
H. Hinchazón
ICONTEC. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación
m. Masa
mm. Milímetros
MOR. Módulo de Rotura
ON. Resina acrílica
pH. Potencial de Hidrógeno
PVA. Resina vinilacrilica
s.f Sin fecha
Vol. Volumen
10
1 RESUMEN
En el presente trabajo se aborda el tema del aprovechamiento de la viruta de cuero generada
en una curtiembre en San Benito para fabricar un aglomerado, en este proyecto se ve la
necesidad de reutilizar materias primas desechadas de manera inadecuada al medio ambiente,
en este caso, se encaminó en el aprovechamiento de uno de los residuos generados en el
proceso de curtido, llamado “viruta de cuero” encontrándose específicamente en la etapa de
rebajado, en la cual se le da el grosor deseado a cada piel. El desarrollo de este proyecto se
enfocó en el aprovechamiento de este tipo de residuo con el objetivo de integrar la viruta de
cuero y las resinas vinil acrílicas y acrílicas como materias primas de un producto nuevo.
Para esto se realizó una caracterización inicial de la materia prima, que comprendió pruebas
fisicoquímicas. Seguido a esto se realizó un proceso de aprovechamiento, el cual inició con el
tamizado de la viruta y la clasificación de la misma en aprovechable (fina y gruesa) y no
aprovechable; después se aplicaron las resinas a la viruta, con dos variables: el porcentaje y
tipo de resina, finalizando con un prensado hidráulico en seco. Una vez terminado el proceso
de prensado, la lámina fue evaluada por medio de pruebas físico mecánicas; los resultados de
estas pruebas determinarían la viabilidad del material para la fabricación de aglomerados y su
posible uso. Al identificar las probetas cuyas características físico mecánicas eran más
similares a las de un aglomerado de madera, en este caso de los 10 ensayos realizados, la
probeta numero 10 fue la que mejores resultados obtuvo, ya que su Módulo de Rotura (MOR)
y Módulo de elasticidad (MOE) sobrepaso la norma NTC 2261, con valores de 59.56 N/mm2 y
2694.60 N/mm2 respectivamente, está paso al proceso de pintura y planchado de textura.
11
2 INTRODUCCIÓN
En la actualidad el sector de curtiembres en Bogotá, específicamente en San Benito presenta
falencias en materia ambiental esto a causa del manejo inadecuado y la mala disposición de
los residuos sólidos que se generan en el proceso; la raíz de esta problemática parte del
desconocimiento de la normatividad ambiental que presentan las grandes, pequeñas y
medianas empresas que ejercen la actividad de curtido en este sector. Al desconocimiento de
la normatividad ambiental vigente hay que agregar que las curtiembres no cuentan con
instalaciones adecuadas y parámetros de referencia para realizar una adecuada disposición y
manejo de los residuos que se generan en esta actividad.
Unos factores claves que se identifica dentro de este sector es la falta de asesoría en materia
ambiental, ya que muchos de los productores de cueros desconocen totalmente alternativas de
aprovechamiento de los residuos que generan sus procesos, lo cual ocasiona que estos
residuos lleguen a cuerpos de agua, potreros o lugares donde no deben ser dispuestos.
(Zuluaga Mahecha, 2006)
Un gran porcentaje de los residuos sólidos llegan a ser reutilizados; como lo es el caso de los
retazos de cuero, las carnazas y las grasas los cuales se utilizan para la fabricación de
carteras, pelotas y accesorios para perros. Además de esto las carnazas y grasas se utilizan
para producir pegamentos, gelatinas y jabón. Sin embargo la viruta de cuero que surge del
proceso de rebajado es un residuo al cual no se le da ningún tipo de uso y hace parte
importante de la problemática ambiental que presenta el sector de las curtiembres. (Zuluaga
Mahecha, 2006)
En este trabajo de grado se procesó la viruta de cuero que se genera para la fabricación de un
aglomerado que surge como una alternativa para el aprovechamiento y disminución de la
cantidad de residuos que llegan a ser dispuestos inadecuadamente en rellenos, convirtiendo
12
de esta manera este residuo en una materia prima potencial para ser usada en la elaboración
de otros elementos.
Dicho proyecto puede llegar a convertirse en una guía de referencia para las curtiembres que
presentan deficiencias en el manejo de la viruta de cuero y que pueden llegar a implementar
esta alternativa dentro de su proceso productivo, para reducir de esta manera los residuos
generados y convertirlos en un ingreso adicional para su empresa.
13
3 GLOSARIO
Absorción de agua: determina el hinchamiento o incremento de las dimensiones del material
cuando son sometidos a absorción de agua, entendida como la cantidad de agua tomada por
las probetas cuando son sumergidas en agua. (Sanchez, Osechas, Estrella , Camero, & Torres,
2010)
Aprovechamiento y/o valorización: Es el proceso de recuperar el valor remanente o el
poder calorífico de los materiales que componen los residuos o desechos peligrosos, por
medio de la recuperación, el reciclado o la regeneración. (Ministerio de ambiente, Decreto
4741, 2005)
Contenido de humedad: Es la cantidad de agua contenida en un material, corresponde a la
humedad del tablero a la salida del proceso de producción. Este valor variará dependiendo de
la humedad relativa del ambiente en que se encuentre, tendiendo a buscar la humedad de
equilibrio. (Hidalgo Molina, 2013)
Curtido: Se denomina curtido al proceso por el cual se transforma la piel en un material que
se conserva a través del tiempo y posee características de flexibilidad, resistencia y belleza
que le da gran valor comercial y estético. (INTA E.E.A La Roja, s.f)
Densidad aparente: La densidad es una propiedad intensiva de la materia definida como la
relación de la masa de un objeto dividida por su volumen. La masa es la cantidad de materia
contenida en un objeto y comúnmente se la mide en unidades de gramos (g). El volumen es la
cantidad de espacio ocupado por la cantidad de la materia y es comúnmente expresado en
centímetros cúbicos (cm3) o en milímetros (ml) (un cm3 es igual a 1 ml). Por consiguiente,
las unidades comunes usadas para expresar la densidad, gramos por centímetros cúbicos
(g/cm3), o también en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). (Hidalgo Molina, 2013)
14
Disposición final: Es el proceso de aislar y confinar los residuos o desechos peligrosos, en
especial los no aprovechables, en lugares especialmente seleccionados, diseñados y
debidamente autorizados, para evitar la contaminación y los daños o riesgos a la salud
humana y al ambiente. (Ministerio de ambiente, Decreto 4741, 2005)
Hinchamiento: Al ser expuestos a la acción del agua, los tableros de partículas en general
presentan un aumento en espesor por absorción de agua. Con esta prueba se intenta
determinar cómo afecta la acción del agua sobre los tableros aglomerados. (Hidalgo Molina,
2013)
Pintura: Se puede definir como todo material orgánico conteniendo resinas que es usado
para: protección, decoración y recubrimientos funcionales (coatings) en cualquier tipo de
superficie. Esta definición incluye a las pinturas en medio húmedas y secas. (Construsur, s.f)
Prensa: Consiste de un bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia,
y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos rectos con relación a la
bancada. Una prensa debe estar equipada con matrices y punzones diseñados para ciertas
operaciones específicas. (Ecured, s.f).
Resinas: Sustancia sólida o de consistencia pastosa, insoluble en el agua, soluble en el
alcohol y en los aceites esenciales, y capaz de arder en contacto con el aire, obtenida
naturalmente como producto que fluye de varias plantas (Mandelbaum, s.f)
Residuo o desecho: Es cualquier objeto, material, sustancia, elemento o producto que se
encuentra en estado sólido o semisólido, o es un líquido o gas contenido en recipientes o de
pósitos, cuyo generador descarta, rechaza o entrega porque sus propiedades no permiten
usarlo nuevamente en la actividad que lo generó o porque la legislación o la normatividad
vigente así lo estipula. (Ministerio de ambiente , 2005)
15
Residuo sólido: Es cualquier material desechado que pueda o no tener utilidad alguna. Este
material puede ser generado en los procesos de extracción, beneficio, transformación,
producción, consumo, utilización, control o tratamiento cuya calidad no permita usarlo
nuevamente en el proceso que lo genero. (Jimenez Cisneros, 2001)
Residuo sólido aprovechable: Es cualquier material, objeto, sustancia o elemento sólido que
no tiene valor de uso directo o indirecto para quien lo genere, pero que es susceptible de
incorporación a un proceso productivo. (Corantioquia, s.f)
Residuo sólido no aprovechable: Es todo material o sustancia sólida o semisólida de origen
orgánico e inorgánico, putrescible o no, proveniente de actividades domésticas, industriales,
comerciales, institucionales, de servicios, que no ofrece ninguna posibilidad de
aprovechamiento, reutilización o reincorporación en un proceso productivo. (Corponariño,
2002)
Residuo o desecho peligroso: Es aquel residuo o desecho que por sus características
corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables, infecciosas o radiactivas puede causar
riesgo o daño para la salud humana y el ambiente. Así mismo, se considera residuo o desecho
peligroso los envases, empaques y embalajes que hayan estado en contacto con ellos.
(Ministerio de ambiente, Decreto 4741, 2005)
Resistencia o módulo de rotura: Se define como la tensión máxima que un espécimen de
prueba rectangular puede soportaren una prueba de flexión de 3 puntos hasta que se rompe,
expresado en N/mm2 o MPa. (Hidalgo Molina, 2013)
Reutilización: Es la prolongación y adecuación de la vida útil de los residuos sólidos
recuperados y que mediante procesos, operaciones o técnicas devuelven a los materiales su
posibilidad de utilización en su función original o en alguna relacionada, sin que para ello
16
requieran procesos adicionales de transformación. (Ministerio de ambiente , Decreto 838,
2005)
Temperatura: La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la
sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella, es un indicador de la dirección
que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros. (La temperatura, s.f)
Tratamiento: Es el conjunto de operaciones, procesos o técnicas mediante los cuales se
modifican las características de los residuos o desechos peligrosos, teniendo en cuenta el
riesgo y grado de peligrosidad de los mismos, para incrementar sus posibilidades de
aprovechamiento y/o valorización o para minimizar los riesgos para la salud humana y el
ambiente. (Ministerio de ambiente , Decreto 838, 2005)
17
4 OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la viruta de cuero generada en el proceso de rebajado para la fabricación de un
aglomerado en San Benito.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinación fisicoquímica y cuantificación de la viruta del proceso de rebajado.
Obtener muestras de aglomerado variando el tipo de resina, la granulometría del
material y el espesor de la lámina final.
Evaluar mediante pruebas físicas, las características finales de los materiales
obtenidos.
18
5 MARCO DE REFERENCIA
5.1 MARCO TEÓRICO
Descripción del proceso de rebajado
Este tipo de procedimiento es realizado cuando el cuero haya pasado por el proceso de
curtido; se tiene como objetivo darle un espesor uniforme al cuero, este espesor va a variar de
acuerdo a los requerimientos deseados.
El rebajado del cuero suele realizarse en cueros donde se ha realizado la operación de
dividido, además de este tipo de procedimientos también suele aplicarse este proceso en
cuero seco y pieles pequeñas las cuales no han pasado por un proceso previo de división.
Este tipo de procedimiento consiste en rebajar tanto el cuero flor como el descarne.
Además de darle el espesor requerido y uniforme al cuero, el rebajado permite que se abran
las fibras, lo cual facilita la introducción de algún tipo de producto químico que se le aplique
al cuero para operaciones posteriores. (Cueronet, s.f)
Máquina de rebajado
En la actualidad el rebajado se realiza con una máquina (ver Figura 1), que consta de un
cilindro con cuchillas con filo helicoidal, una piedra de afilar que mantiene las cuchillas
afiladas, una mesa operativa y un cilindro transportador de retención que mantiene el cuero
para que no se lo lleve la máquina; existen maquinas que no poseen este cilindro, en estos
casos la retención del cuero la realiza el propio operario con su cuerpo. Un aspecto clave para
la selección de la máquina de rebajado es el tipo de cueros que se va a rebajar.
19
Figura 1 Maquina rebajadora
Fuente: (Cueronet, s.f)
Figura 2 Maquina rebajadora empresa Tecur
Fuente: Autores (2016)
De acuerdo al tipo de cuero que se requiera, se le dará un espesor diferente al pasar por la
maquina rebajadora (ver Tabla 1/ Figura 2); una vez el cuero pase por este proceso, no
requiere ningún tipo de ajuste en cuanto a la variación del grosor del cuero se refiere. En
algunos casos hay que tener en cuenta donde aumentar el espesor que luego será disminuido
por algún tipo de proceso posterior como el secado, ablandado; esto con el fin de que haya
una uniformidad en el producto final del cuero.
Tabla 1 Espesor de acuerdo al tipo de uso del cuero
Tipo de cuero Requerimiento de espesor
Cuero stretch 0,4-0,5 mm
Napa confección 0,6-0,9 mm
Napa tapicería 0,8-1,2 mm
Napa calzado 1,0-1,4 mm
Empeine softy 1,5-2,4 mm
Rindbox plena flor y lijado 1,8-2,3 mm
Empeine deportivo pesado 2,3-2,8 mm y superior
Fuente: (Cueronet, s.f)
20
Producción de los residuos sólidos San Benito
Tabla 2 Porcentaje de residuos en San Benito
RESIDUO % en peso
Carnaza 61
Unche 16
Recortes de cuero
terminado
7
Lodos de pelambre 12
Viruta 4
Fuente: (Zuluaga Mahecha, 2006)
Como se puede ver en la Tabla 2 el residuo que más se produce es la carnaza ya que proviene
del descarne operación primordial para curtir el cuero, en esta parte del proceso se separa la
endodermis de los restos de la carne y grasa que deben eliminarse para evitar el desarrollo de
bacterias en la piel. Del total de los residuos que se generan en el curtido solo al 96 %
correspondiente a la carnaza, unche, recortes de cuero y lodos se les da un aprovechamiento.
Residuo de viruta de cuero
La etapa acabado comprende operaciones que dan al cuero características finales que se
requieren, dentro de las operaciones realizadas está la de rebajado la cual permite ajustar el
calibre del cuero dando origen a la viruta de cuero (ver Figura 3). Este es un tipo de residuo
que se caracteriza por contener Cr+3, en algunos casos es aprovechado como abono y
representa el 4% de los residuos producidos en San Benito.
Figura 3 Residuo de viruta san Benito
Fuente: Autores (2016)
21
Propiedades físicas del cuero
Dentro de sus propiedades más importantes las cuales lo hace un material valioso se
encuentran las siguientes:
• Posee una resistencia a la tracción alta
• Resistencia al desgarro
• Alta resistencia a la flexión
• Buen aislante térmico
• Debido a la cantidad de aire que contiene el cuero, lo hace un mal conductor de calor
El cuero presenta propiedades que permiten que este pueda ser moldeado y este retendrá su
nueva forma. Tiene propiedades tanto elásticas y de plástico en el desgaste; además de esto
también presenta resistencia a la abrasión húmeda y seca. Por otro lado, el cuero presenta las
siguientes características:
• El cuero es inherentemente resistente al calor y las llamas
• Resistente a los hongos
• Resistente al moho
• Resistente al ataque químico (Garcia, Morayala, & Quintanilla, s.f)
Resinas
Las resinas son aquellas sustancias orgánicas que son segregadas por muchas plantas, pero
específicamente por un tipo de árboles llamados conífera. Son consideradas sustancias
sintéticas con propiedades semejantes a las resinas naturales, estas son clasificadas de
acuerdo a su origen, de esta manera pueden clasificarse en resinas sintéticas y naturales; en la
Tabla 3 se observa la clasificación de las resinas de acuerdo a su origen o su fabricación.
22
Tabla 3 Clasificación de las resinas según su origen
Resinas naturales Resinas sintéticas
Ambar Poliester
Resina verdadera Poliuretano
Gomorresina Resina epoxi
Oleorresinas Acrilicos
Balsamos Vinilester
Lacto resinas Polivinilo
Fuente: (Pouler, s.f)
5.1.6.1 Resinas sintéticas
Existen un tipo de resinas que no son naturales, las cuales se obtienen básicamente por
reacción química de materias primas resinosas y no resinosas y que llegan a poseer aspectos y
algunas propiedades similares a las de las resinas naturales. Las resinas sintéticas se
producen por medio de procesos en masa, suspensión y emulsión.
Las resinas sintéticas son empleadas en diferentes industrias, su uso varía de acuerdo al tipo
de resina que se utilice y las propiedades de la misma (ver Tabla 4). Dentro de los usos que se
le puede dar a este elemento se encuentra su aplicación en laminados, adhesivos para
cemento, adhesivo para aglomerados, moldes, recubrimiento de papel, madera laminada,
estructuras de decoración, tratamiento de textiles.
Un parámetro a tener en cuenta en el uso de las resinas, es el requerimiento del material al
que se quiera llegar, para esto cada tipo de resina presenta una característica diferente, en su
gran mayoría las resinas varían en aspectos físicos como la flexibilidad, resistencia, dureza y
permeabilidad.
23
Tabla 4 Propiedades físicas de acuerdo al tipo de resina sintética
Resina Propiedades físicas
Poliéster Alta flexibilidad-Resistente al calor-Resistente a los químicos y llama-
Buenas propiedades mecánicas y eléctricas.
Policarbonatos Índice de refracción alto-Resistente a la filtración y al manchado- Buenas
propiedades eléctricas y térmicas.
Poliamidas Moldeo fácil-Resistente a la abrasión-Buena resistencia química- Bajo
coeficiente a la fricción.
Celulósicos Excepcional dureza-Alta resistencia al impacto, fuerza y superficie lustre
dieléctrica-Baja conductividad térmica.
Cloruro de polivinilo Alta resistencia química-Buena capacidad de mezcla con otro tipo de
resinas
Fluorocarbonos Bajo coeficiente de fricción, permeabilidad, absorción de humedad y
fuerza dieléctrica
Acetato polivinilo Resistencia a la luz solar-No corrosivo-Resistente a los impactos-
Resistente a la cizalladura.
Fuente: (Quiminet, 2007)
5.1.6.2 Resina de acetato de vinilo (PVA)
También es conocida como (PVAC), este tipo de resina puede estar hidrodispersa o
encontrarse en soluciones de disolventes orgánicos como lo son: cetonas, esteres, alcoholes;
en ambos casos la resina es utilizada como adhesivo y consolidante.
Existen tipos de resina de acetato de vinilo, cada uno con diferentes pesos moleculares. Las
propiedades físicas de cada una dependen del grado de polimerización. Las resinas que tienen
un grado de polimerización bajo presentan características de películas blandas con tendencia
a desplazarse en frio, mientras que las que tienen grados de polimerización alto, son duras y
se usan más como barnices.
Esta resina tiene aproximadamente un contenido en solidos del 50% y su aplicación
prioritaria se da sobre los sustratos que tienen características absorbentes, que colaboran en la
eliminación por medio de la absorción del agua no eliminada durante el proceso de
evaporación. En muchos casos se puede acompañar su uso con una sustancia plastificante,
aunque estas sustancias pueden llegar afectar a la fluencia de la resina cuando la unión este
sometida a esfuerzos.
24
Respecto a las características físicas mencionadas en la Tabla 5, se evidencia que no se ve
afectada por la luz solar, rayos ultravioleta; además de esto tiene una buena estabilidad al
calor por debajo de los 100°C, y se descompone entre 200 – 500°C. Es un tipo de resina que
posee flexibilidad, la cual puede ser mejorada si se le incluyen otro tipo de elementos,
también se caracteriza por soportar bien los esfuerzos por impacto.
Tabla 5 Propiedades físicas del acetato de polivinilo.
PROPIEDAD FISICA VALOR
Densidad 1.19 g/ml
Índice de refracción 1.466
Absorción de agua 2%
Coeficiente térmico de la
expansión lineal
8,6X10 -5 por °C
Conductividad térmica 38X10-5
Calor especifico 0,39 cal/g/°C
Momento dipolar 1,85 unidades Debye
Resistencia dieléctrica 1000 v/mil
Fuente: (Liesa & Bilurbina, 1990)
Proceso de fabricación de aglomerado de viruta
5.1.7.1 Clasificación de la viruta por tamaño (Tamizado)
Este proceso se le denomina tamizado en seco, ya que la materia prima que se quiere separar
contiene muy poca humedad. El tamizado consiste en hacer pasar la viruta por unas barras
fijas los cuales son hechas de malla de alambre forjado con aberturas rectangulares metálicas
para de esta manera poder obtener dos tipos de muestras; el primer tipo de materia será el
material que no logre atravesar la rejilla el cual será el será el de mayor tamaño. El segundo
tipo de material es más homogéneo, y se refiere al material menor a (0,5 cm), con el cual
también se realizan otro tipo de aglomerados. (ver Figura 4)
25
0,5 cm
0,5 cm
Figura 4 Tamaño de tamiz usado para clasificar
Fuente: Autores (2016)
Del material que no logra atravesar el tamiz se descarta una gran cantidad de material que no
puede ser utilizado para la fabricación del aglomerado. Este proceso también determina el
tipo de muestra final que se va a obtener y algunas características físicas del mismo.
5.1.7.2 Prensado
Este proceso consiste en compactar la viruta por medio de presión; el prensado utilizado para
la fabricación de aglomerados de viruta es el prensado en frio para este caso, en el cual se
tiene una plancha formada por viruta de cuero unida mediante la intervención de un agente
aglomerante. A esta plancha se le ejerce presión por medio de una prensa hidráulica; el
tiempo de prensado puede ser de uno a dos minutos. La presión que se utiliza en este proceso
puede variar de acuerdo al requerimiento del producto final. (Bavaresco, s.f)
5.1.7.3 Prensa
La prensa es una máquina utilizada para diferentes operaciones de trabajo; existen prensas en
frio y algunas en caliente. Están conformadas por un bastidor que sostiene una bancada y un
ariete, una fuente de potencia, y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos
rectos con relación a la bancada.
Además de la temperatura las prensas utilizadas para la fabricación de aglomerados varían de
acuerdo de acuerdo a la forma de entregar la energía; se clasifican en prensas mecánicas o
hidráulicas. (Bavaresco, s.f)
La prensa hidráulica se basa en el principio de pascal, la cual hace uso de un pistón de un
gran diámetro con fluido a alta presión y bajo caudal que le permite obtener altas fuerzas
26
resultantes. La entrega de energías en el proceso es controlada constantemente, como en
fuerza y velocidad. (Bavaresco, s.f)
Aglomerado
Los aglomerados se construyen a partir de pequeñas virutas de madera encoladas a presión.
La fabricación varía en función de la forma y el tamaño de las partículas, de la distribución a
lo largo de todo el tablero, así como también el tipo de aglutinante que se utilice para unirlas.
Por lo general en su fabricación se emplean maderas blandas, aunque en algunas ocasiones
también se llegan a incorporar maderas duras.
Los tableros aglomerados al igual que otros derivados de la madera, se ven afectados por
cualquier exceso de humedad, el tablero ve dilatado su grosor y no se recupera con el secado.
También existen modelos que son resistentes a la humedad que son recomendables para
entarimados o para su uso en condiciones de humedad. (Aricapa Garcia, 2008)
5.1.8.1 Clasificación de los aglomerados
5.1.8.1.1 Según su Densidad
De acuerdo a su densidad se clasifican en tres tipos de tableros aglomerados:
Tableros duros: La densidad de este tipo de tableros es de 900 Kg/ m3 y para
denominarlos se utilizan las siglas HB, de Hard Board. Sus fibras son templadas, y ha
sido impregnado con resina y aceite para obtener un material más fuerte que sea
impermeable y resistente a la abrasión. Los tableros de fibra estándar tiene solo una
cara lisa y se fabrican en una gran variedad de anchos, desde los 1,5 mm a los 12 mm,
se trata de un material barato y se usa principalmente para fondos de cajones y de
armarios. (Tableros de fibras- Generalidades, s.f)
Tableros semiduros: Su densidad es 400 Kg/ m3 e < 900 Kg/m3. Para denominar
este tipo de tableros se utilizan las siglas MB, que significan Medium Board. Los
tableros semiduros tienen dos clasificaciones adicionales :
27
Tableros semiduros de baja densidad: Su densidad es 400 Kg/m3 < 560
Kg/m3. Para denominarlos se utilizan las siglas MBL, de Medium Board
Light. (Tableros de fibras- Generalidades, s.f)
Tableros semiduros de alta densidad: Su densidad es 560 Kg/ m3 < 900
Kg/m3. Para denominarlos se utilizan las siglas MBH , de Medium Board
Heavy (Tableros de fibras- Generalidades, s.f)
El aglutinante para la fabricación del tablero se halla en las propias fibras de la madera. Los
tableros semiduros de baja densidad, que tienen una densidad que oscilan entre 6 y 12 mm, se
utilizan para revestimientos y para tableros de control. Por otro lado los de alta densidad se
utilizan para revestimientos de interiores ya que son más fuertes. (Aricapa Garcia, 2008)
Tableros Aislantes: Su densidad es 230 Kg/ m3 e < 400 Kg/m3. Para denominarlos se
utilizan las siglas SB, de Soft Board.
5.1.8.1.2 Tableros fabricados en seco
Este tipo de tableros son aquellos en los que el contenido de humedad de las fibras que los
componen, en el momento de formación es inferior al 20% y cuya densidad es 450
Kg/m3. Estos tableros se fabrican principalmente con un aglomerante sintético y
mediante la aplicación de calor y presión. Existen distintos rangos de densidad para
estos aglomerados:
MDF MDF con una densidad de 800 Kg/m3
MDF ligero MDF con una densidad de 650 Kg/m3
MDF ultra ligero MDF con una densidad de 550 Kg/m3
5.1.8.1.3 Propiedades físico mecánicas de los aglomerados
Estas propiedades nombradas en la Tabla 6, serán comparadas con los resultados arrojados en
las pruebas físico-mecánicas del aglomerado final.
28
Tabla 6 Propiedades físico- mecánicas de aglomerados
Grado Módulo de
rotura
(N/mm2)
Módulo de
elasticidad
(N/𝒎𝒎𝟐.)
Enlace
interno
(N/mm2 )
Sostenimiento del
tornillo
HG, Tablero
de grado alto
21,0
2400
0,90
CARA
1800
CANTO
1325
MGS,
Tablero de
grado medio
especial
14,5
2000
0,40
900
650
MG1 ,
Tablero de
grado medio
uno
11,0
1500
0,30
800
600
LG, Tablero
de grado
bajo
8,0
800
0,15
550
*1
Fuente: Norma técnica Colombiana 2261
5.2 MARCO LEGAL
Acerca del marco Legal que rige actualmente en Colombia, por lo cual se establece a
continuación en la Tabla 7 un marco con respecto a los residuos y medio ambiente.
Tabla 7 Marco legal
Acto administrativo Sección Referente
Constitución política
de Colombia
1991
Título II.
De los derechos, las
garantías y los deberes
Capítulo 3.
De los derechos
colectivos y del
ambiente
Articulo 79
Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley
garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan
afectarlo.
Es deber del Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente,
conservar las áreas de especial importancia ecológica y fomentar la
educación para el logro de estos fines (Republica, 1991).
1 No se encontró ningún dato en esta casilla según la NTC 2261.
29
Acto administrativo Sección Referente
Constitución política
de Colombia
1991
Título II.
De los derechos, las
garantías y los deberes
Capítulo 4.
De la protección y
aplicación de los
derechos
Articulo 88
La ley regulará las acciones populares para la protección de los derechos e
intereses colectivos, relacionados con el patrimonio, el espacio, la
seguridad y la salubridad pública, la moral administrativa, el ambiente, la
libre competencia económica y otros de similar naturaleza que se definen
en ella.
También regulará las acciones originadas en los daños ocasionados a un
número plural de personas, sin perjuicio de las correspondientes acciones
particulares.
Así mismo, definirá los casos de responsabilidad civil objetiva por el daño
inferido a los derechos e intereses colectivos (Congreso de la Republica ,
1991)
LEY 9ª DE 1979
Código sanitario nacional.
Se entiende por saneamiento básico y mejoramiento ambiental la
ejecución de obras de acueductos urbanos y rurales, alcantarillados,
tratamientos de aguas y manejo y disposición de desechos líquidos y
sólidos (Jaramillo Salazar, 1979)
LEY 1252 DE
2008
Por la cual se dictan normas prohibitivas en materia ambiental, referentes
a los residuos y desechos peligrosos y se dictan otras disposiciones
(Ministerio d. m., 2008).
DECRETO 2811 DE
1974
Parte IV
De las normas de
preservación ambiental
relativas a elementos
ajenos a los recursos
naturales
Título III
De los residuos,
basuras, desechos y
desperdicios
El presente código regula entre otras cosas los recursos del paisaje, Los
residuos, basuras, desechos y desperdicios (Lopez Michelsen, 1974)
DECRETO 838 DE
2005
Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición final de
residuos sólidos y se dictan otras disposiciones (Ministerio d. , 2005).
30
Acto administrativo Sección Referente
DECRETO 4741 DE
2005
Por el cual se reglamenta parcialmente la prevención y el manejo de los
residuos o desechos peligrosos generados en el marco de la gestión
integral (Ministerio de ambiente, Decreto 4741, 2005).
DECRETO 3930 DE
2010
CAPÍTULOVI. DE
LOS
VERTIMIENTOS
ARTICULO 25-3
Disponer en cuerpos de aguas superficiales, subterráneas, marinas, y
sistemas de alcantarillado, los sedimentos, lodos, y sustancias sólidas
provenientes de sistemas de tratamiento de agua o equipos de control
ambiental y otras tales como cenizas, cachaza y bagazo. Para su
disposición deberá cumplirse con las normas legales en materia de
residuos sólidos (Ministerio d. , 2010).
DECRETO 2981 DE
2013
Por el cual se reglamenta la prestación del servicio público de aseo.
(Ministerio d. m., 2013)
CONPES 2750 DE
1994
Política nacional ambiental, salto social hacia el desarrollo humano
sostenible (Ministerio d. M., 1994).
POLITICA PARA LA
GESTION
INTEGRAL DE
RESIDUOS SOLIDOS
1997
Política y legislación nacional, consolidación de información actual de
residuos sólidos y generación de estrategias para el manejo de los mismos
(Ministerio d. M., 1997).
PROYECTO DE
ACUERDO 249 DE
2013
Por medio del cual se institucionaliza en el distrito capital el programa de
basura cero. (Alcaldia, 2013).
Fuente: Elaboración propia (2016)
6 CURTIEMBRE- TECUR SAS
TECUR SAS- terminados para cuero, es una empresa integral, la cual es encargada por una
parte, de brindar a los curtidores del sector químicos de alta calidad para su proceso de
curtido, y por otra, también es la encargada de realizar el proceso de escurrido y rebajado,
esta se encuentra ubicado en una bodega cercana en la cual realizan algunos procesos de
31
curtido y también se almacenan los cueros que se utilizan para el rebajado y la viruta que sale
de este proceso.
6.1 ÁREA DE ESTUDIO
A continuación, en la Figura 5, se muestra la ubicación de la empresa en la cual se llevó a
cabo el proyecto actual. El Barrio San Benito se encuentra situado al suroccidente de la
ciudad de Bogotá, en la Localidad 6ª del Distrito Capital, denominada Tunjuelito. Está
ubicado geográficamente con la carrera 16B y la carrera 20 sur, y entre la calle 58 y la calle
60 sur. Limita al norte con el parque metropolitano el Tunal, por el oriente con el barrio San
Carlos, por el sur con el barrio Tunjuelito y por el occidente con el Río Tunjuelo (Vazquez
Daza, 2012).
Figura 5 Ubicación de Tecur, empresa en donde se realzo el proyecto
Fuente: Google earth, 2016
6.2 GENERALIDADES
Las actividades en el sector de curtiembres en Colombia datan de los años veinte en
Antioquia y en Cundinamarca más específicamente en los municipios de Villapinzon y
Choconta datan de los años cincuenta. Posteriormente algunos productores de la región de
32
Cundinamarca se trasladaron a las afueras de Bogotá cerca al rio Tunjuelito, zona conocida
como San Benito. Actualmente el sector de curtiembres se ha expandido a los departamentos
de Nariño, Quindío, Risaralda, Cundinamarca, Antioquia, Atlántico, Valle del Cauca, Tolima,
Bolívar, Santander y Huila. En la Tabla 8, se muestra la información sobre el número de
curtiembres, tamaño y producción para cada región.
Tabla 8 Número y tamaño de las Curtiembres en Colombia
Lugar Numero de curtiembres Tamaño de las empresas
Produccion3
Pieles / mes
Cundinamarca
(Villapinzon, Choconta y
cogua)
190
124 microempresas
66 pequeñas
Prom aprox: 70000
Máximo: 12000
Antioquia 5 Medellín, 1 Guarne, 1 Sonson 2 pequeñas,1 mediana,4
grandes
Prom. Aprox: 62000
Maximo: 74000
Bogotá 350 ( San Benito, San Carlos) 298 Microempresas, 42
pequeñas, 10 medianas
Prom aprox: 33000
Maximo: 140000
Valle del Cauca 22 10 Microempresas,8
pequeñas,4 medianas
Prom aprox: 40900
Máximo: 92150
Atlántico 2 2 grandes Prom Aprox: 21000
Nariño 64 Todas microempresas
Prom aprox: 19000
Máximo: 38000
Quindío 27 16 Microempresas,10
pequeñas, 1 medianas
Prom aprox: 12000
Máximo: 5000
Bolívar 1 Mediana Máximo: 10000
Risaralda 1 Mediana Prom aprox: 9000
33
Máximo: 12000
Santander 4 Sin información Sin información
Huila 1 Sin información Sin información
Tolima 8 Sin información Sin información
Total 677 Sin información 271.000
Fuente: Centro nacional de producción más limpia, 2004
7 METODOLOGÍA
El desarrollo de este proyecto se realizó por medio de una investigación tipo experimental, la
cual está compuesta por tres fases; la primera fase está enfocada en cuantificar y determinar
características fisicoquímicas de la viruta de cuero, la segunda fase se basa en la aplicación
del proceso para el aprovechamiento de la viruta de cuero, con el fin de obtener un producto o
aglomerado final, y la tercera fase se desarrollaron una serie de pruebas físicas al aglomerado.
7.1 FASE I: DETERMINACIÓN FISICOQUÍMICA Y CUANTIFICACIÓN
DE LA VIRUTA
En esta etapa del proyecto se determinó la composición y características iniciales de la
“viruta de cuero”, con el objeto de establecer cuáles son los mejores y más recomendados
usos para el aglomerado final. Para ello se tuvo en cuenta información secundaria y
experimental2. Las características que se evaluaron son: (1) Contenido de cromo, utilizando el
método de espectrofotometría (2) Contenido de humedad, el método utilizado para esta
medición es el gravimétrico; se determina mediante el secado de una muestra de cuero hasta
peso constante a 100 ° C, y el cálculo de la pérdida de peso. (3) pH, se utilizará el método
2 La información experimental se obtuvo mediante pruebas realizadas en el laboratorio de ambiental de
la Universidad de la Salle.
34
potenciométrico. (4) Conductividad eléctrica, se realizará por medio de un conductímetro
sobre una muestra de agua o extracto de suelo.
Las características y propiedades de la viruta de cuero generada en la etapa de rebajado son
usadas como materia prima en este proyecto. Para la caracterización fisicoquímica se
tomaron cuatro muestras, cada una recolectada de manera aleatoria y de diferente lona, para
esto se homogeneizó las muestras 1-2 llamada “m1”, y la muestra 2-3 como “m2”.
El método utilizado para el contenido de humedad “CH” es el gravimétrico, para determinar
únicamente la cantidad de agua de la viruta de cuero. Se determina mediante el secado de dos
muestras homogéneas de viruta de cuero así como se muestra en la Figura 6, llamadas (m1 y
m2) hasta peso constante a 100 ° C, y el cálculo de la pérdida de peso, incluyendo la pérdida
de pequeñas cantidades de material volátil.
Figura 6 Medición contenido de humedad
Fuente: Autores (2016)
Para la determinación del pH, conductividad eléctrica y temperatura se usó el método
potenciométrico, por medio del multiparametro en las muestras m1 y m2, en cada una de
ellas se disolvió 4 gramos de viruta de cuero en 100 ml de agua destilada, es decir, que se
realizó una dilución 1/25ml, luego se toma los datos correspondientes, como se indica en la
Figura 7.
35
Figura 7 Medición con multiparametro
Fuente: Autores (2016)
La determinación del cromo total fue medido en muestra seca, es decir, que las muestras m1
y m2 ya estaban previamente sin humedad, el método usado fue el método de
espectrofotometría, se realiza una digestión con ácido sulfúrico, para ello se toma un gramo
de la muestra y se le adiciona 5ml de ácido sulfúrico hasta homogenizar, la muestra digerida
se sebe filtrar mediante una bomba de vacío para evitar la interferencia de solidos que puedan
alterar la medición y luego se utilizó el método 80243. Con la muestra ya filtrada se toman 25
ml y se introducen en la celda, se agrega un sobre de cromaver 1 por un tiempo de 5 minutos.
El siguiente paso es agregar el sobre de cromaver 2 por otros 5 minutos, para luego añadir el
contenido del sobre que contiene acido e inmediatamente el sobre de cromaver 3 y dejar por
otros 5 minutos, se realiza la medición del blanco y luego se realiza la lectura de la muestra.
Cuantificación de los residuos de viruta
Se recolectó información que se genera en el proceso de rebajado como se muestra en la
Figura 8, el resultado está dado en Kilogramos de residuos de viruta por piel, consta en la
selección aleatoria de 10 pieles que son obtenidas después de la salida del proceso de
3 Es el método usado en las guías proporcionadas por el ingeniero químico del laboratorio de la
empresa Tercur, también es el mismo que se utiliza en los laboratorios de la Universidad de la Salle. HACH
36
escurrido, de esta manera se pretende obtener un dato promedio de viruta generada por piel,
El peso inicial se refiere a la piel antes de que esta entre al proceso de rebajado, y el final es
referido al peso obtenido después de que sale de este proceso.
Así mismo, esta información permitirá obtener un dato específico de la cantidad de residuos
que genera la curtiembre y que será utilizada como materia prima para la realización de la
prueba piloto con la alternativa de aprovechamiento.
Figura 8 Salida de viruta en el Rebajado
Fuente: Autores (2016)
La cantidad de viruta generada en el proceso se clasificó en aprovechable y no aprovechable,
se llama viruta no aprovechable a la que tiene contacto directo con el suelo, el cual se
encuentra húmedo todo el tiempo, debido a que el proceso de escurrido se encuentra en el
mismo lugar en donde se realiza el proceso de rebajado, por esto las pieles tienen alto
contenido de humedad. Y la viruta no aprovechable se refiere a los retazos de cuero que son
encontrados en las lonas.
Clasificación de la viruta aprovechable
Con el fin de homogenizar la muestra resulta importante realizar una clasificación de la viruta
aprovechable de acuerdo a su tamaño. Para esta clasificación se usó un tamiz de 0,5 cm que
37
permitió realizar la separación de la viruta de acuerdo a su tamaño, este tamizado se llevó a
cabo para la separación de dos solidos con diferente tamaño, el material retenido es llamado
viruta gruesa, y la viruta fina es la que pasa a través del tamiz, como se muestran en la Figura
9, una vez clasificada se inicia el proceso de aprovechamiento.
Figura 9 Viruta fina (izquierda) y gruesa (derecha).
Fuente: Autores (2016)
7.2 FASE II: PROCESO DE APROVECHAMIENTO
En esta fase la viruta de cuero será usada como materia prima, para obtener un aglomerado.
Es necesario aclarar que para la elaboración del aglomerado final se tendrá en cuenta la
comparación con la norma técnica Colombiana NTC 22614, la cual corresponde a “Madera,
tableros de partículas aglomeradas para aplicaciones interiores no estructurales”, obteniendo
de esta manera la guía necesaria para la construcción del aglomerado.
Recolección y almacenamiento
En esta etapa se establece el mejor y más adecuado medio de recolección y almacenamiento
de la viruta de cuero, con el fin de que la curtiembre lleve a la práctica las recomendaciones
establecidas en este proyecto.
4 Esta norma fue obtenida en la Biblioteca Luis Ángel Arango
38
El proceso de recolección de la viruta se realiza directamente de la maquina rebajadora en
lonas, para que pueda ser transportada al lugar donde se realiza el proceso de secado. Se
eliminará el exceso de humedad de la viruta, exponiéndola en una membrana de plástico al
aire libre para evitar que el material tuviera contacto con algún tipo de sustancia, y así poder
aprovecharla (ver Figura 10). En el proceso de secado, la viruta se movió cada 5 horas con
una pala para que el material quedara seco en su totalidad.
Figura 10 Proceso de secado de la viruta
Fuente: Autores (2016)
La viruta de cuero fue almacenada en lonas con capacidad de 40 kilogramos, una vez el
material estuviera completamente seco, las lonas fueron dispuestas sobre una membrana de
plástico en la superficie del suelo, con el fin de que el material no volviera adquirir humedad,
o pudiera tener contacto con algún tipo de químico o residuo del proceso de curtido.
Tamizado de la viruta aprovechable
Con el fin de homogenizar la muestra resulta importante realizar una clasificación de la viruta
aprovechable de acuerdo a su tamaño. Para esto se usará un tamiz que permita la separación
de la viruta de acuerdo a su tamaño, teniendo como resultado viruta fina y gruesa.
39
Una vez clasificada de acuerdo a su tamaño, se inicia con el proceso que permitirá aprovechar
el residuo, es decir se realizaran pruebas con las dos clasificaciones que se obtendrán después
del tamizado.
Para este proceso se eligió primero un tamiz que permitiera separar la mayor cantidad de
viruta fina del material grueso; para esto se hicieron varios ensayos por medio de los cuales
se logró establecer que el tamiz adecuado para este proceso era el de 0,5 cm.
Después de elegir el tamiz adecuado, se clasifico la viruta menor a 0,5 cm como viruta fina, y
la viruta igual o mayor 0,5 cm se clasifico como viruta gruesa; en la viruta gruesa existen otro
tipo de materiales, como pedazos de lona, pequeños fragmentos de piedra y algún otro tipo de
materiales que tuvieron que ser removidos para no alterar las características del aglomerado.
Una vez separado el material se pesa para cuantificar la cantidad de viruta fina y viruta gruesa
que se puede obtener de un bulto.
El tamiz consta de una superficie metálica con perforaciones, la cual se agito
aproximadamente durante 20 minutos por cada bulto de viruta, este proceso se realizó
manualmente hasta que se logró separar por completo las dos fracciones de viruta.
Adición de resina
En esta fase es donde se mezcla la viruta de cuero con cada una de las resinas; la viruta
aprovechable se rociará con las resinas urea formaldehido, vinil -acrílica y ON,
humedeciendo la viruta con el fin de formar una placa. Para esto hay que tener en cuenta
aspectos como la homogeneidad de los tamaños de la viruta y la cantidad de resina aplicada.
Para escoger el tipo de resina se tuvieron en cuenta factores como el costo de la resina,
facilidad para adquirirla, características físicas y el tipo de prensado que requieren para su
adecuado funcionamiento.
40
Con respecto a las resinas que se propusieron se descartó la de urea y formaldehido, ya que
este tipo de resina se utiliza para prensado en caliente, y de acuerdo al tipo prensa que se iba a
utilizar no era la adecuada para elaborar el aglomerado.
Las resinas que se utilizaron para el proceso de experimentación fueron la vinil acrílica y la
resina ON, para su elección se tuvo en cuenta la facilidad para obtenerlas, el costo en el
mercado y que las dos resinas se utilizan para prensado en frio.
En el proceso de experimentación se mantuvieron constantes las cantidades de viruta en cada
aglomerado con el objetivo de hallar la cantidad precisa de resina que se requiere para
obtener que el producto final cumpla con los parámetros físicos establecidos previamente.
Una vez se determinada la cantidad de resina se puede fijar un valor específico al variar la
cantidad de viruta y elaborar un aglomerado más grande.
Mezclado
Una vez se establecieron las cantidades y tipo de resina; se rocío la viruta aprovechable con la
resina con el fin de formar una placa uniforme. Para este proceso la placa debía tener la
misma densidad y para poder crear un molde continúo; es por esto que la viruta debía ser
uniforme y tener el mismo tamaño.
Es importante que la viruta quedara completamente impregnada con la resina, de esta manera
el aglomerado iba a tener las mismas características físicas en toda su área y seria uniforme.
Para el proceso se seleccionó un mezclado de tipo manual, el cual se realizó en un recipiente
de plástico.
Prensado
Para este proceso se realizará el prensado en húmedo, su ciclo es generalmente de 6 minutos
y medio para 3 milímetros de espesor. Es necesario tener en cuenta que se realizaran varias
pruebas en donde el espesor y tamaño de cada aglomerado cambia. Se manejaron ciclos de
41
prensado entre 4 a 5 minutos por cada aglomerado, para obtener un aglomerado entre 0,5 cm
y 1 cm de espesor. Fue necesario que se realizaran varias pruebas en donde el espesor y el
tamaño del aglomerado cambiaran. La prensa que se usó para este procedimiento es
hidráulica con fuerza vía manual y trabaja con capacidad de hasta 40 toneladas.
El molde que se utilizó para el prensado y la elaboración del aglomerado era un molde en
hierro con dimensiones de 2,5cm x 25 cm x 25 de longitud (ver Figura 11). Como la viruta
estaba impregnada de resina, al momento de realizar el prensado, fue necesario aplicar un
lubricante que no permitiera que la viruta impregnada quedara pegada a la paredes del molde
y evitar de esta manera que se pudieran generar pérdida.
Figura 11 Izquierda prensa hidráulica, derecha el molde de fabricación del aglomerado de viruta
Fuente: Autores (2016)
Secado
Después de que la viruta de cuero y la resina ha sido prensada tiene que pasar por un proceso
de secado, en este proceso el aglomerado puede ser dispuesto al aire libre, el tiempo que se
tiene estimado para este secado será de dos a tres horas, para que luego pase al proceso de
acabado.
En esta etapa se obtiene el aglomerado sin el proceso de acabado, una vez terminado este
proceso es necesario realizar las pruebas físicas correspondientes para determinar si el
42
aglomerado cumple con los parámetros físicos establecidos inicialmente. Después de obtener
los resultados de dichas pruebas se procede a continuar con las etapas finales del proceso de
aprovechamiento.
Planchado de textura
Este es uno de los dos procesos de acabado, lo cual quiere decir que para llegar a este proceso
el aglomerado tuvo que haber pasado por unas pruebas físico-mecánicas para determinar su
posible uso. Para planchado con textura el aglomerado que ha sido previamente secado, tiene
que pasar por una plancha la cual le dará la textura deseada, esta tiene una capacidad de hasta
200 toneladas. Cabe aclarar que esta plancha es la misma que es usada en el acabado del
cuero, siendo este un paso opcional, el cual depende de cómo lo requiera el actual comercio.
Esta parte del proceso tiene como objetivo brindarle estética y acabado al aglomerado, el cual
depende del posible uso final. Después de esta etapa el producto está listo para ser pintado (si
se desea).
Pintura
Esta es la fase final, siendo el último proceso de acabado, una vez el producto cumpla con las
condiciones físicas deseadas, se aplicará un pigmento en líquido sobre la mezcla de la resina
y la viruta, este pigmento se aplicó sobre la mezcla de resina y viruta, el cual permite que el
aglomerado tenga el color deseado, como se muestra en la Figura 12. El proceso de pintura
puede variar de acuerdo al requerimiento del producto, también puede llegar a realizarse con
spray. Una vez se realice este proceso el aglomerado pasa al planchado de textura, este
proceso también depende de la finalidad y el uso que se le pueda dar el producto.
El recubrimiento además de ser decorativo con gama de colores y texturas, le puede brindar
al aglomerado mayor resistencia contra la humedad.
43
Figura 12 Aglomerados con pruebas de pigmento liquido
Fuente: Autores (2016)
7.3 FASE III: DESARROLLAR PRUEBAS FÍSICAS
En esta fase se desarrollaron pruebas físicas a los aglomerados obtenidos, las variables de
estas pruebas fueron: variar tipo de resina y la granulometría de la viruta. Cada probeta será
cortada con dimensiones conocidas, las pruebas a desarrollar con cada probeta serán (1)
Modulo de rotura, (2) Densidad aparente, (3) Contenido de humedad, (4) Hinchamiento y
absorción de agua por sumersión total, las cuales son mencionadas a continuación.
Resistencia o módulo de rotura:
De acuerdo a los resultados obtenidos, se evaluó el módulo de rotura por medio de la
Ecuación 1 a la probeta que haya tenido mejores resultados en los ensayos de densidad
aparente, contenido de humedad, hinchamiento y absorción de agua por sumersión total.
El espesor se mide en tres puntos del eje transversal sobre el que se ha de aplicar la carga,
uno de ellos situado en el centro y los otros dos a 5mm de los bordes. La media aritmética de
las tres mediciones se toma como valor de espesor. El módulo de rotura se determina con una
máquina para ensayos de resistencia de materiales (Hidalgo Molina, 2013).
44
Ecuación 1 Modulo de Rotura
𝑀𝑂𝑅 = 3∗𝑃2∗𝐿
2∗𝑎∗ℎ2
En donde,
MOR: Módulo de Rotura, en N/𝑚𝑚2.
P: Carga aplicada en N
L: Longitud entre apoyos de la muestra en mm
a: Ancho de la muestra en mm
e: Espesor de la muestra en mm
Densidad aparente:
Para determinar la densidad aparente se calcula la masa de la muestras, para calcular el
volumen aparente (v), siendo este el volumen que desplaza el sólido cuando se sumerge en un
líquido, el cual será el volumen de sólido y el volumen de poro cerrado ya que el líquido
penetra en los poros abiertos, este procedimiento se observa en la Figura 13 (Almería, s.f).
Para el cálculo de la densidad aparente se utiliza la ecuación 2:
Ecuación 2 Densidad aparente
𝐷𝑎 = 𝑚
𝑣
En donde:
Da: Densidad aparente en g/𝑐𝑚3.
m: masa de la muestra en gramos (g)
v: volumen de la muestra en 𝑐𝑚3.
45
Figura 13 Cálculo de densidad aparente, (izquierda volumen inicial de 320 ml, derecha volumen final)
Fuente: Autores (2016)
Contenido de humedad:
Se introducen en la estufa las probetas a evaluar, en donde se mantiene la temperatura a
103°C ±2°C (Hidalgo Molina, 2013), para este caso se realizaron 6 probetas, en donde se
pesaron antes y después de someter las muestras a 105° C, durante 2 horas. Para calcular el
contenido de humedad (%H), se utiliza la ecuación 3:
Ecuación 3 Contenido de humedad
%𝐻 = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑓
𝑃𝑖∗ 100
En donde:
%H= porcentaje de humedad
Pi= Peso inicial de la muestra
Pf= Peso final de la muestra después de someter a 105 ºC
Hinchamiento y absorción de agua por sumersión total:
Se determina la masa de la muestra, se mide su espesor, longitud y su ancho. A continuación,
se sumergen las probetas verticales en el recipiente que contenga agua limpia y su
46
temperatura sea de 20 ºC; las probetas deben estar separadas unas de las otras y no deben
topar las paredes ni el fondo; los borde superiores de las probetas deben estar totalmente por
debajo de la superficie del agua. Se mantendrán sumergidas las probetas durante dos horas,
haciéndolas girar verticalmente alrededor de su eje horizontal al cabo de la primera hora. Al
principio de cada ensayo se comprobará que el PH del agua sea de 6, corrigiéndose en caso
contrario. Se vuelve a pesar y se mide su espesor, longitud y su ancho, del mismo modo que
antes de la sumersión (Arias Cazco, 2006). Para calcularla Hinchazón (H) se utiliza la
ecuación 4 y 5:
Ecuación 4 Hinchazón
𝐻 = 𝑉1 ∗ 𝑉0
𝑉0∗ 100
H = hinchazón en porcentaje
V1 = volumen después de la sumersión, en 𝑐𝑚3.
V0 = volumen antes de la sumersión, en 𝑐𝑚3.
Ecuación 5 Absorción de agua
𝐴𝑎 = 𝑃1 ∗ 𝑃0
𝑃0∗ 100
Aa = absorción de agua en porcentaje.
P1 = peso de la muestra después de la sumersión, en gramos
P0 = peso de la muestra antes de la sumersión, en gramos.
La finalidad de esta fase es saber qué tipo de usos se le puede dar al aglomerado generado
después de la realización de la prueba piloto, obteniendo en el mejor de los casos una
comercialización a futuro.
47
Módulo de elasticidad MOE
El módulo de elasticidad de determina bajo las mismas condiciones en que se efectúa el
módulo de Rotura como se muestra en el numeral 5.3.1, se calculara el MOR, y con los datos
obtenidos de este se remplaza en la Ecuación 6 el MOE.
Ecuación 6 Modulo de elasticidad
𝑀𝑂𝐸 = 𝑃1∗𝐿3
4∗𝑎∗𝑒3∗𝑦1
En donde,
MOE: Módulo de Elasticidad, en N/𝑚𝑚2.
P: Carga en el límite proporcional en N
L: Distancia entre los apoyos en mm
a: Ancho de la muestra en mm
e: Espesor de la muestra en mm
y: Deflexión en el límite proporcional, en mm
Finalmente, podemos decir que para el desarrollo de este proyecto se llevó a cabo mediante cuatro
fases y sus respectivos subíndices como se muestra en la Figura 14.
Figura 14 Metodología
Fuente: Autores (2016)
48
8 ESTADO DEL ARTE
8.1 DESARROLLO GENERAL
La industria de cuero ha estado en Colombia desde los años 60, para este sector la producción
ha estado dirigida al sector de calzado y marroquinería. Desde el año 2000, se generó una
creciente demanda por parte de los países productores de elementos en cuero, lo que generó
que se convierta en una de las actividades más contaminantes del medio ambiente; a raíz de la
problemática que causa en materia de daños ambientales y afectaciones a la salud humana se
han desarrollado estudios en busca de soluciones que permitan mitigar el daño causado por
esta industria.
8.2 DESARROLLO INTERNACIONAL
En el contexto global se han desarrollado trabajos enfocados en la creación de soluciones
para disminuir el impacto ocasionado por esta actividad, Persson & Rundqvist (2007),
llevaron a cabo una tesis en cooperación con Bolebyn´Tannerry, en Bole en Suecia, ésta fue
publicada en el 2006 “Designing New Leather Products by Utilizing Waste Material”. El
propósito de este proyecto fue el desarrollo de productos a partir de los residuos de la
producción. Con esta tesis se deseaba que los productos pudieran ser vendidos, y por esta
razón, la manufactura tenía que ser económica, y podría ser llevada a cabo en Bangladesh. El
proceso del estudio implico crear un conjunto amplio de productos y luego excluirlos uno por
uno e incrementar la especificación, para finalizar con el producto que cumpliera con las
demandas y sea más confiable de producir. (Person & Rundqvist, 2006)
Con el mismo objetivo de dar uso a los residuos del proceso, en Argentina profesionales de la
INTI desarrollaron una tecnología para aprovechar los desechos que se generan en la cadena
de valor del cuero, basada en hidrolizado de colágeno, un subproducto con potenciales
49
aplicaciones. Los técnicos del Centro INTI-Cueros obtuvieron un hidrolizado de colágeno a
partir del procesamiento de recortes y virutas de cuero. Esta sustancia tiene distintos usos
industriales y puede ser utilizado como mejorador de suelos, aplicarse como componentes de
fertilizantes o usarse como materia prima para obtener un polímero biodegradable necesario
en la fabricación de films. Además, si se modifica químicamente, se puede aplicar en
recurtientes para el cuero o emplear en alimentos balanceados para animales Finalmente este
trabajo de investigación en el Centro de Cueros dio como resultado el desarrollo de una
tecnología basada en la hidrólisis alcalina-enzimática para digerir las virutas de cromo a
moderada temperatura (entre 55ºC y 60ºC), empleando hidróxido de sodio/cal y un producto
enzimático comercial con actividad proteolítica (proceso de degradación) en medio alcalino
(Secretaria de comunicacion publica, s.f).
Por otro lado, en España una organización llamada REPAMAR realizo una investigación
llamada “Valorización de residuos sólidos en la industria curtidora”. Los objetivos de este
proyecto fueron los siguientes:
• Desarrollo a escala piloto de una tecnología para valorizar el residuo sólido virutas de
cromo obtenido en la operación de rebajado del cuero
• Caracterización de los subproductos obtenidos: hidrolizado de colágeno + precipitado
de hidróxido de cromo en presencia de compuestos orgánicos.
• Aplicación del hidrolizado de colágeno en los procesos de post-curtido para elaborar
distintos tipos de cueros.
Con base en los objetivos planteados y el desarrollo del proyecto se logró desarrollar una
tecnología para la digestión enzimática de residuos de viruta de cromo (III) que permitió
obtener el hidrolizado de colágeno con propiedades adecuadas para su posterior aplicación en
los procesos de post-curtido (recurtido y engrase). La técnica que se utilizó resulto realmente
50
viable desde el punto de vista económico y atractiva teniendo en cuenta la tasa interna de
retorno y el recupero de la inversión; además de que el hidrolizado permite elaborar cueros
con propiedades superiores a los estándares mejorando la clasificación (Cantera & Bertola,
2000).
En el mismo país se llevó un estudio con el fin de realizar un aglomerado a partir de las
virutas de cuero. Este proyecto propuso la elaboración de un aislante térmico aprovechando la
baja conductividad térmica del cuero, y el poder adhesivo de las colas que se generaron
producto del hidrolisis del colágeno; para de esta manera poder generar un material
aglomerado, utilizando como cargas las virutas y como adhesivo los productos de la reacción.
Para la caracterización del producto se hizo necesario conocer propiedades como la tracción,
conductividad térmica, densidad aparente y la influencia de la técnica del proceso (Schneider,
y otros, 2012)
Por otro lado, en Uruguay realizo un proyecto que tenía como objetivo el diseño de un
proceso de aprovechamiento energético para los residuos de viruta de cuero. Para este
proyecto se planteó la gasificación, de los recortes de cuero, viruta, para generar un gas
combustible que sustituyera el fuel oil empleado en la generación de vapor para proceso
(Barreto, Batalla, Ferraro, Garcia, & Pena, 2011).
8.3 DESARROLLO EN COLOMBIA
En el contexto nacional se desarrolló un proyecto encaminado a evaluar la viabilidad técnica
para la elaboración de un aglomerado laminar a partir de los residuos que se generan en el
proceso de pelambre y rebajado. En este proyecto se adecuaron los residuos como materia
prima, teniendo en cuenta que se aplicaron una serie de pasos para realizar el proceso de
aglomeración y finalmente se elaboraron las probetas con distintos tipos de resinas para
51
posteriormente poder realizar las pruebas físicas y poder evaluarlas con la norma NTC 2261
(Horn, Arevalo, & Velez, 2007)
También se realizó un trabajo titulado “Elaboración de madera aglomerada a base de residuos
de pescado” en el que se llevó a cabo para utilizar residuos de pescado, (escamas) en la
elaboración de madera aglomerada, se incorporó escamas al material usual (aserrín) con el
que se hacen estas tablas y la resina para obtener un mejor resultado. El trabajo pretendió
también incidir en el costo del material y en el impacto ambiental, para saber este impacto es
necesario conocer la cantidad de escama que se tira, y los problemas que ocasiona, así como
el costo que representa el aserrín como materia prima. (Lona Zamora, s.f)
Se han desarrollado diferentes trabajos desde hace varios años en el sector de curtiembres, en
la Universidad de la Salle se realizó un trabajo llamado “Plan de manejo ambiental para el
sector industrial de las curtiembres pertenecientes a las cuencas del rio Tunjuelito”. El
desarrollo del trabajo tenía como propósito la aplicación de nuevas tecnologías que para
buscar la disminución de los impactos y efectos ambientales negativos que son causados por
la industria. Para obtener los resultados que se esperaban era de suma importancia elaborar un
diagnóstico que permitiera conocer las condiciones ambientales en las que estaba el sector de
curtiembres de los barrios San Benito; una vez realizada la investigación se observó que la
actividad estaba afectando la red de alcantarillado al colmatarlas con los residuos generados
en el proceso, lo cual producía estancamiento de aguas residuales, acumulación de residuos
sólidos en el sector y malos olores. Finalmente el proyecto permitió formular una serie de
alternativas de tecnologías limpias para el manejo de la contaminación ambiental apropiadas
para el sector (Zapata & Rodriguez, 1996).
Para el tratamiento de las aguas resultantes del proceso también se han formulado alternativas
que reduzcan la carga contaminante del agua vertida que llega al rio Tunjuelito. Con base en
lo anterior se elaboró un proyecto denominado “Minimización de la carga contaminante por
52
cromo en curtiembres, utilizando tecnologías limpias y baños de curtido”. Mediante la
realización de este proyecto, se logró reducir la concentración de cromo en el agua residual
hasta un 92 % utilizando para ello el reciclo de un proceso limpio de 4,8 de sales de cromo
en función del peso de la piel en tripa, en el proceso de desencalado de pieles, hay que
resaltar que en ambos procesos se emplearon productos químicos de alto agotamiento y
biodegradabilidad los cuales permitieron ofertar menos y fijar más disminuyendo aún más la
contaminación por cromo en los procesos de curtido (Muñoz Medina & Medina Castellanos,
1997).
Con base en los anteriores proyectos se generaron buenos resultados, ya que la
implementación de esta tecnología logro permitir la disminución en la generación de residuos
y cargas contaminantes de cromo en los efluentes provenientes de la etapa de curtido, además
de que se pudieron evaluar materias primas críticas y se sustituyeron por nuevas de alta
biodegradabilidad.
9 MATERIALES Y MÉTODOS
A continuación, se puede evidenciar los equipos usados relacionando cada uno de ellos con las
pruebas que fueron utilizadas para el desarrollo de este proyecto, ver Tabla 9.
Tabla 9 Equipos a usar en el desarrollo de pruebas físico-mecánicas
Prueba
Equipo
Resistencia o
módulo de rotura
Densidad
aparente
Contenido
de humedad
Hinchamiento y
absorción de
agua
Calibrador X X X X
Micrómetro X X X X
Máquina Universal de ensayos,
Marca Shimadzu,
Modelo Autograph.AG-IS 5KN
X
53
Balanza X X X
Estufa- Capaz de mantener una
temperatura de 103°C ±2°C con
ventilación
X
Recipiente con agua. X
Dispositivo de calefacción con
un termostato- Que permita
mantener una temperatura de 20
±1°C
X
Método potenciométrico para
medir pH
X
Fuente: Autores (2016)
10 RESULTADOS
10.1 FASE I: DETERMINACIÓN FISICOQUÍMICA Y CUANTIFICACIÓN
DE LA VIRUTA
Para la determinación de contenido de humedad en la viruta de cuero, se pesaron los crisoles
y aluminio como material para realizar dicha prueba, los análisis repetidos en los que se usó
el aluminio fueron obtenidos para que el dato de humedad tenga mayor exactitud. La
diferencia de pesos se encuentra obtenida en el Contenido de Humedad que está dada en
gramos como se observa en la Tabla 10, y el porcentaje de humedad nos indica que esta
viruta de cuero tiene que en las cuatro muestras m1, m2 y las dos repetidas se acercan al 3%,
siendo este un porcentaje muy bajo, dándonos como resultado un mejor manejo para el
proceso de aprovechamiento de la viruta de cuero.
54
Tabla 10 Contenido de humedad de dos muestras de viruta de cuero
Muestra Peso del
crisol (g)
Peso inicial
(g)
Peso final
(g)
Contenido de
Humedad (g)
% de Humedad
m1 35,11 37,07 35,95 1,12 3,02
m2 39,89 42,04 40,86 1,18 2,80
Repetida m1 1,075 2 1,94 0,06 3
Repetida m2 2,48 4 3,88 0,12 3
Fuente: Autores (2016)
Los resultados de las muestras que fueron llamadas como “m1 y m2” es de 0,01 mg/l de
cromo, este valor se encuentra en dilución para cada una de ellas, lo cual indica que el valor
del cromo en nuestra materia prima en masa es de 1*10−5 mg/g de material, este es una valor
despreciable, debido a que su concentración es muy baja, como se puede ver en la Tabla 11,
encontrándose también el resumen de las pruebas fisicoquímicas realizadas de manera
experimental a la viruta de cuero, ene l caso del pH los valores oscilan en 4,02 a 4,18, la
temperatura esta aproximada en 19 ºC, y finalmente la conductividad eléctrica arrojando
valores de 24,81 a 26,15 µs.
Tabla 11 Resultados de la caracterización fisicoquímica de la viruta de cuero
Muestra Humedad
(%)
pH Temperatura
(ºC)
Conductividad
eléctrica (µs)
Cromo en
dilución
(mg/l)
Cromo
(mg/g de
material)
m1 3,02 4,02 19,6 24,81 0,01 1*10−5
m2 2,80 4,18 19,5 26,25 0,01 1*10−5
Fuente: Autores (2016)
Por otro lado en la Tabla 12, se pueden ver algunas propiedades con las que cuenta la viruta
de cuero, cabe acotar que esta información se encuentra en estudios previos de la Universidad
Nacional5 referenciada en la Universidad de América6
5 Trabajo de grado: Análisis de alternativas para la fabricación de los residuos sólidos generados en el
sector de curtiembres. U Nacional, Espinosa Hernando
6 Trabajo de grado: Disposición y aprovechamiento del residuo - pelo generado en la etapa de pelambre
de una curtiembre para generar alternativas de uso, Ana Yaritza Peréz Villamil, Elizabeth Rodríguez Rincón.
55
Tabla 12 Propiedades de la viruta de cuero
Propiedades Magnitud
Capacidad calorífica (J/g) 18.83
Contenido de Humedad (%) 50.70
pH 2.10
Contenido de cromo 4.25
Fuente: (Espinosa, 2007)
Comparando los datos obtenidos de manera experimental con los encontrados teóricamente,
podemos decir que en ambos tenemos un pH acido, con una diferencia de dos unidades, como
resultado de este proyecto arrojando un valor aproximado de pH 4; el contenido de Humedad
varia, en este caso se tiene un 3%, y en el caso teórico es más de 50 %, se puede decir que
esta variación depende del lugar y tiempo en que se realizó el proyecto, ya que el caso teórico
fue tomado de un estudio realizado en Villapinzón en el 2007.
Cuantificación de los residuos de viruta
A continuación, en la Tabla 13, se establece un promedio de viruta generada por piel
procesada, obteniendo como resultado que una piel en promedio puede generar hasta 1,45 +
−
0.2 kg de viruta, siendo esta la que se usara como materia prima.
Tabla 13 Cuantificación de viruta por piel
Piel Peso
inicial(Kg)
Peso
final(Kg)
Viruta
generada(Kg)
1 6 4,4 1,6
2 6,7 4,9 1,8
3 5 3,9 1,1
4 5,4 4,2 1,2
5 5,2 4,4 0,8
6 4,9 4 0,9
7 7,6 4,7 2,9
8 4,4 3,4 1
9 6,9 4,7 2,2
10 4,3 3,3 1
Fuente: Autores (2016)
56
La viruta que tiene contacto directo con el suelo no es aprovechada ya que se obtuvo una
cantidad muy pequeña y su recolección es muy difícil de realizar, y los retazos de cuero son
separados, estos retazos son usados como materia prima para realizar correas o artesanías.
10.2 FASE II: PROCESO DE APROVECHAMIENTO
Recolección y almacenamiento de la materia prima
En las visitas realizadas a la curtiembre, se observó que había un almacenamiento de
aproximadamente dos meses, sin que esta fuera dispuesta en un lugar adecuado, asi como se
muestra en la Figura 15. En total se encontraron 240 bultos, en los cuales cada uno pesaba
en promedio 28.5 Kg, es decir que en un periodo de tiempo de dos meses se obtienen 6840
Kg de viruta de cuero. Cabe aclarar que la cantidad de viruta varía dependiendo de
temporadas de alta y baja producción.
Figura 15 Almacenamiento de la viruta de cuero.
Fuente: Autores (2016)
Tamizado de la viruta aprovechable
Una vez tamizado el material (ver Figura 16) se obtuvo que la mayor parte del material fuera
viruta fina, es decir material menor a 0,5 cm; seguido a esto se obtuvo que en menor cantidad
viruta gruesa y finalmente, con una cantidad despreciable correspondía a fragmentos de lona
y otro tipo de elementos.
57
Figura 16 Tamizado de viruta
Fuente: Autores (2016)
Según la Tabla 14 el peso de la lona es de 22,22 kg, distribuidos en viruta fina, gruesa y
retazos. Se puede evidenciar que la mayor cantidad de viruta aprovechada de una lona, es de
tamaño fino ya que es el 93 %, y de viruta gruesa fue de 6,5%, en cada uno de los bultos se
encuentra material llamado retazos de cuero, en este caso este es el 0,5% del bulto.
Tabla 14 Tamizado de la viruta
Fuente: Autores (2016)
Viruta gruesa Viruta fina Retazos de cuero
1,44 kg/ 22,22 kg 20,66 kg/ 22,22 kg 0,12 kg/ 22,22 kg
0,09 kg/ piel 1,34 kg/piel 7,24 10−3
6,5% 93% 0,5%
58
También se puede decir que si una piel produce aproximadamente un promedio de 1,45 kg de
viruta de cuero, y teniendo en cuenta la relación anterior, podemos decir que el equivalente
de viruta fina por piel procesada es de 1,34 kg, y 0,09 kg de viruta gruesa y finalmente de
retazos serian 7,24 10−3 kg.
La viruta fina se usó como principal fuente de materia prima para realizar los ensayos y
fabricar los aglomerados, en total se hicieron seis ensayos correspondientes con viruta fina.
La cantidad de viruta gruesa obtenida fue 1,44 Kg, esta viruta no se molió si no que se
aglomero con el fin de evaluar sus características y definir qué tan viable seria su uso; para
este material se realizaron en total 4 ensayos. El material restante correspondía a residuos
compuestos de retazos y otros materiales, los cuales no se les dio ningún uso y fueron
almacenados; este material puede llegar a ser molido y reutilizado en ensayos posteriores
como materia prima.
Cantidad de resina y viruta
Se realizaron en total diez ensayos, en los cuales las variables que se manejaron fueron la
cantidad de viruta, tipo de viruta y en algunos casos se combinaron las dos resinas a la espera
de obtener un mejor resultado (ver Tabla 15).
Tabla 15 Mezcla de viruta y resinas en diferentes cantidades
PRUEBA
TIPO DE
VIRUTA
CANTIDAD
DE VIRUTA
(Kg)
TIPO DE
RESINA
CANTIDAD
DE RESINA
(Kg)
IMAGEN
1
FINA
0,50
ON
0,35
59
2
FINA
0,50
ON
0,40
3
FINA
0,50
PVA
0,40
4
FINA
0,50
PVA
0,45
5
FINA
0,50
PVA/ON
0,40
0,05
6
FINA
0,50
PVA/ON
0,30|
0,30
7
FINA
0,50
PVA/ON
0,25
0,25
8
GRUESA
0,50
ON
0,50
60
9
GRUESA
0,50
PVA
0,50
10
GRUESA
0,50
PVA
0,60
Fuente: Autores (2016)
Ensayo 1 y 2: Para esta prueba se empleó la resina acrílica (ON) y la viruta que se
aglomero fue viruta fina, inicialmente en el ensayo 1 se utilizaron 0,35 Kg de resina,
al observar que el material no adquiría dureza se decidió aumentar la cantidad de
resina utilizada a 0,35kg, lo cual no funcionó ya que los dos aglomerados obtenidos
eran altamente flexibles. Es importante resaltar que el material tenia alta capacidad de
resiliencia y al ejercer fuerza en sus extremos nunca se fracturó. Este aglomerado se
le puede dar un uso diferente, se puede utilizar específicamente para usos decorativos.
(ver Figura 17)
61
Figura 17 Aglomerado 2
Fuente: Autores (2016)
Ensayo 3: Para la elaboración de este aglomerado se utilizó resina Vinil acrílica; en
total se usaron 0,45 Kg de esta resina la cual le dio características de dureza al
material. En un principio se planteó que en el proceso de aprovechamiento debía
existir un secado de la viruta, pero en este ensayo se pudo comprobar que para el
aprovechamiento de la viruta era necesario que el material tuviera cierto grado de
humedad, ya que después de dejar secar el aglomerado se evidenciaron ciertas grietas
en la lámina. (ver Figura 18)
Figura 18 Ensayo 3
Fuente: Autores (2016)
Ensayo 4: Para este ensayo se tuvieron en cuenta los resultados obtenidos en la
prueba número 3, con base en esto se emplearon 0,45 Kg de resina vinil acrílica
(PVA) y también se realizó con viruta fina; a diferencia del ensayo anterior para este
se humedeció la viruta y se agregó más resina para obtener un grado mayor de dureza
y de esta manera evitar grietas en el aglomerado cuando este estuviera completamente
seco. El resultado que se obtuvo fue un aglomerado más compacto, con un mayor
62
grado de rigidez, y que posiblemente se acerca características físicas esperadas,
planteadas inicialmente. (ver Figura 19)
Figura 19 Ensayo 4
Fuente: Autores (2016)
Este aglomerado fue seleccionado para hacerle las pruebas físico-mecánicas debido a
la dureza y la compactación que se observó una vez estuvo seco el material.
Ensayos 5: En esta prueba se combinaron los dos tipos de resinas, variando las
cantidades de resina en cada ensayo. Para el ensayo 5 se utilizaron 0,40 Kg de resina
vinil acrílica y 0,05% de acrílica (ON). El aglomerado obtenido tenía rigidez, pero a
diferencia del ensayo 4 tenía grietas y se fraccionó después de haberse secado en su
totalidad. (ver Figura 20)
Figura 20 Ensayo 5
Fuente: Autores (2016)
63
En la anterior imagen se observa como en los bordes se concentra una gran cantidad
de resina, lo cual da a entender que las grietas que se generaron en el aglomerado
pudieron ser ocasionadas por un mal mezclado, es decir una mala distribución de la
resina en el aglomerado.
Ensayo 6-7: Para estos ensayos se realizó una variación de las cantidades de resina,
pero en ambos se utilizaron las mismas proporciones de resina vinil acrílica (PVA) y
acrílica (ON) y se utilizó viruta fina. En los dos casos el aglomerado era muy similar
al de los ensayos 1 y 2, es decir que eran flexibles, pero tenían un grado mayor de
dureza y rigidez; además de esto es difícil de fracturar. (ver Figura 21)
Figura 21 Ensayo 6 y 7
Fuente: Autores (2016)
Este aglomerado es compacto y como en ensayos anteriores se humedeció, además de
esto la mezcla de la resina fue uniforme lo cual lo hace óptimo para darle un uso
específico.
Ensayo 8: En este ensayo se utilizó 0,50 Kg de resina acrílica (ON), y además de esto
la viruta utilizada fue viruta gruesa. Debido al tamaño de la viruta utilizada era
importante que la mezcla quedara en buenas condiciones, y que la resina se
distribuyera uniformemente a lo largo del aglomerado. (ver Figura 22)
64
Figura 22 Ensayo 8
Fuente: Autores (2016)
En el ensayo número 8 se evidencio que la viruta no quedo compactada, además de
esto la lámina era flexible pero no se le puede dar ningún uso debido a que no está
compactada uniformemente. A partir de este resultado se evaluó la posibilidad
aumentar la presión y el tiempo de prensado, para corregir el grado de compactación
del material
Ensayo 9: Se utilizó resina vinil acrílica, en total se usaron 0,50 Kg de resina y la
viruta empleada fue viruta gruesa. El ensayo arrojo resultados favorables ya que el
material tenía un grado de rigidez alto, no se friccionaba al ejercer fuerza sobre él y
además de esto tenía un grado de humedad favorable ya que no se evidenciaban
grietas después de haber terminado el proceso de secado. (ver Figura 23)
Figura 23 Ensayo 9, 2016
Fuente: Autores (2016)
65
A pesar de que el material tenía un grado de rigidez alto, sin embargo al compararlo con el
Ensayo 4 se pueden ver que el material no está igual de compactado, como se muestra en la
Figura 24:
Figura 24 Comparación ensayo 4 y 9
Fuente: Autores (2016)
En la parte superior se puede ver que el material no presenta grietas y se ve mucho
más compactado que el ensayo 9 , es por esto que se decidió hacer un ensayo más con
un mayor tiempo de prensado y adicionando un poco más de resina para su
elaboración.
Ensayo 10: Se adicionaron 0,60 Kg de resina, la viruta que se utilizo fue viruta gruesa
y se manejó un tiempo de prensado mayor. Las características de este aglomerado se
asemejan a las del ensayo 4, ya que tiene un grado de rigidez aún más alto de este
ensayo y se ve mucho más compactado. (ver Figura 25)
66
Figura 25 Ensayo 10
Fuente: Autores (2016)
Al comparar este ensayo con el número 4 se puede ver que tiene un grado de compactación
aún más alto, es por esto que este ensayo fue seleccionado para realizarle las pruebas físico-
mecánicas correspondientes, como se observa en la Figura 26.
Figura 26 Comparación probeta 4 y probeta 10
Fuente: Autores (2016)
En total se hicieron 10 ensayos, de estos ensayos se descartaron en primer lugar los que eran
demasiado flexibles, es por esto que seleccionaron dos a los cuales se les realizaron pruebas
físico-mecánicas. Para la selección se tuvieron en cuenta variables como el grado de
67
compactación del material, rigidez, humedad; con esto se buscaba que el resultado fuera lo
más similar a un aglomerado de madera, es por eso fijaron inicialmente estos criterios de
selección.
Prensado
En los 10 ensayos realizados la mínima presión que se aplico fue de 500 psi y la máxima fue
de 2000 psi. De acuerdo al tipo de resina y la cantidad de adhesivo que se aplicaba, se variaba
la presión; además de esto, también se aumentaba la presión de acuerdo al resultado que se
obtenía en cada aglomerado. Para el ensayo diez se adicionó un mayor tiempo de prensado,
ya que a partir del ensayo 9 se detectó que la viruta gruesa requería mayor tiempo de
prensado para que pudiera tener un grado alto de compactación a diferencia de otros ensayos,
el tiempo de prensado para este ensayo fue de 6 minutos.(ver Tabla 16)
Tabla 16 Presión del proceso de prensado.
PRUEBA PRESION
(psi)
1 1500
2 1500
3 1500
4 1500
5 1500
6 2000
7 1000
8 1000
9 500
10 1000
11 1000
Fuente: Autores (2016)
68
10.3 FASE III: DESARROLLO PRUEBAS FÍSICO MECÁNICAS
Del total de los diez ensayos que se realizaron solo se caracterizaron seis probetas con las
pruebas de humedad, densidad, hinchamiento, absorción por sumersión total; se eligieron
estas probetas ya que eran las que más se acercaban físicamente a lo que era un aglomerado
de madera, aclarando que solo a los ensayos 4 y 10 se les realizo la prueba para evaluar el
módulo de rotura y módulo de elasticidad.
Elaboración de las probetas
En primera instancia se aprovechó la viruta de cuero de acuerdo al proceso que seguía los
siguientes pasos:
1. Recolección y almacenamiento de la materia prima
2. Tamizado de la viruta aprovechable
3. Aplicación de la resina
4. Mezclado
5. Prensado
A partir de este proceso se obtuvieron en total 10 aglomerados con dimensiones de 25 cm de
ancho y 25 cm de largo y un espesor de 15mm. De acuerdo a lo que establece la norma NTC
2261 los aglomerados se cortaron inicialmente con un ancho de 7,5 cm y largo de 20 cm ya
que su espesor nominal era mayor a 7mm. Teniendo en cuenta que el material que se
caracterizó en las pruebas de módulo de rotura y flexión requería un instrumento de mayor
precisión, las probetas debieron adecuarse a las siguientes dimensiones: Largo 20 cm, ancho
2,5 cm y un espesor de 9 mm; de esta manera se pudo realizar el ensayo correspondiente que
permitió determinar el módulo de rotura y la flexión del material.
69
Prueba contenido de humedad
Calculo del contenido de humedad
%𝐻 = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑓
𝑃𝑖∗ 100
En donde:
%H: Porcentaje de humedad
Pi: Peso inicial de la muestra
Pf: Peso final de la muestra después de someter a 105 ºC
Se remplazó en la ecuación, y se determinó el cálculo del porcentaje de humedad %H, como
se muestra a continuación:
%H3 = (49.62 − 47.75) g
49.62 g∗ 100 %
%H4 = (73.19 − 57.74) g
73.19 g∗ 100 %
%H5 = (61.86 − 55.77)g
61.86 g∗ 100 %
%H8 = (82.6 − 72.32) g
82.6 g∗ 100 %
%H9 = (65.5 − 58.79) g
65.5 g∗ 100 %
%H10 = (80.65 − 77.71) g
80.65 g∗ 100 %
70
Tabla 17 Contenido de humedad en seis probetas
Calculo humedad Probeta 3 Probeta 4 Probeta 5 Probeta 8 Probeta 9 Probeta 10
% H 3.76 21.11 9.84 12.44 10.24 3.64
Fuente: Autores (2016)
Según la Tabla 17, se puede decir que de las seis probetas a las cuales se realizó el porcentaje
de humedad %H, todos estos están por debajo de 22 %, lo cual quiere decir que la humedad
con la que cuenta el aglomerado es pequeña y adecuada para el manejo y uso que se le quiera
dar. También, es indicado decir que debido a esa baja humedad la presencia de hongos es
improbable.
Prueba densidad aparente
Calculo de la densidad aparente
El volumen inicial de la probeta fue de 350 ml, para hallar el volumen de la muestra es por
diferencia de volúmenes, el desplazado menos el inicial.
𝐷𝑎 = 𝑚
𝑣
En donde:
Da: Densidad aparente en g/ml
m: masa de la muestra en gramos (g)
v: volumen de la muestra en ml.
Se reemplazó en la ecuación, y se determinó el cálculo de la densidad aparente Da, como se
muestra a continuación:
Da3 = 49.62 g
70 ml
Da4 = 73.19 g
101 ml
71
Da5 = 61.86 g
76 𝑚𝑙
Da8 = 82.6 g
95 ml
Da9 = 65.5 g
75 ml
Da10 = 80.65 g
90 ml
Tabla 18 Densidad aparente en seis probetas
Densidad aparente Probeta 3 Probeta 4 Probeta 5 Probeta 8 Probeta 9 Probeta 10
Da g
𝑚𝑙 0.70 0.72 0.81 0.86 0.87 0.89
Da kg
𝑚3 700 720 810 860 870 890
Fuente: Autores (2016)
Se determina la densidad en kg/m3 (ver Tabla 18) con el fin de comparar con la sección que
habla de aglomerados de madera, mencionada en el numeral 9.1.8.1 clasificación de los
aglomerados, observamos que en cada una de las seis probetas la densidad se encuentran en
el rango de 560 Kg/ m3 < 900 Kg/m3, dando como resultado que todos son tableros
semiduros de alta densidad, denominados tableros MBH, los cuales pueden ser usados en
revestimientos de interiores.
Prueba hinchamiento
Para las pruebas de hinchamiento y absorción por sumersión total se sumergieron las probetas
con dimensiones conocidas durante dos horas para así poder determinar el volumen y peso
antes y después de la sumersión.
72
Calculo de la Hinchamiento
𝐻 = 𝑉1 − 𝑉0
𝑉0∗ 100
H: hinchazón en porcentaje
V1: volumen después de la sumersión, en 𝑐𝑚3.
V0: volumen antes de la sumersión, en 𝑐𝑚3.
Se remplazó en la ecuación, y se determinó el cálculo de Hinchamiento H, como se muestra a
continuación:
𝐻3 = 107,464 − 99,788
99,788∗ 100
𝐻4 = 138.852 − 135.198
135.198∗ 100
𝐻5 = 115,72 − 114,61
114,61∗ 100
𝐻8 = 120,785 − 119,705
119,705∗ 100
𝐻9 = 99 − 97,4
97,4∗ 100
𝐻10 = 125,8 − 124,8
124,8∗ 100
Se remplazó en la ecuación, y se determinó el cálculo la absorción de agua Aa, como se
muestra a continuación:
𝐴𝑎 = 𝑃1 − 𝑃0
𝑃0∗ 100
Aa: absorción de agua en porcentaje.
P1: peso de la muestra después de la sumersión, en gramos
73
P0: peso de la muestra antes de la sumersión, en gramos.
𝐴𝑎3 = (95,73 − 60,46)𝑔
60,46𝑔∗ 100
𝐴𝑎4 = (139,26 − 80,99)𝑔
80,99𝑔∗ 100
𝐴𝑎5 = (115 − 67,17)𝑔
67,17𝑔∗ 100
𝐴𝑎8 = (121,3 − 83,28)𝑔
83,28𝑔∗ 100
𝐴𝑎9 = (109,70 − 71,91)𝑔
71,91𝑔∗ 100
𝐴𝑎10 = (102,23 − 91,43)𝑔
91,43𝑔∗ 100
Tabla 19 Pruebas de hinchamiento y absorción de agua
Pruebas Probeta 3 Probeta 4 Probeta 5 Probeta 8 Probeta 9 Probeta 10
Hinchamiento (H %) 6,15 2,7 0,96 0,90 1,6 0,80
Absorción de agua (Aa %) 58,3 171,9 71,20 45,65 52,55 11.8
Fuente: Autores (2016)
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos de densidad, se determinó que estos entraban
dentro del rango de aglomerados de densidad media (500 kg/𝑚3. y 800 Kg/𝑚3.). De acuerdo
a la norma NTC 2712, se establece un hinchamiento máximo después de 2 horas de
sumersión de 13,80 % respectivamente. Con base en los resultados obtenidos en la Tabla 19,
se observa que el valor más alto de hinchamiento corresponde a 6,15% para la probeta 3, sin
embargo a pesar de ser el valor más alto ninguno de los resultados sobrepasa la norma, lo
cual se debe a que la cantidad de resina por unidad de área resulta ser alta, lo cual permitió
74
que hubiera una mayor adherencia de las partículas de viruta y una buena respuesta contra el
hinchamiento. (Jimenez, y otros, 2015).
Es importante resaltar que el aglomerado 10, a pesar de estar compuesto de viruta gruesa tuvo
el porcentaje más bajo de hinchamiento, lo cual puede deberse a que es uno de los
aglomerados que mayor cantidad de resina requirió para su elaboración.
Prueba módulo de rotura (MOR)
Para obtener las propiedades mecánicas de los materiales, en este caso hablando del
aglomerado de viruta de cuero, se realizó el módulo de rotura y de elasticidad para dos
probetas, los ensayos 4 y 10 nombrados con anterioridad. Se observó la falla en cada una de
las probetas, ejerciendo la fuerza necesaria hasta la fractura.
Las probetas a ensayar tienen dimensiones de espesor de 8, longitud de 150 mm y el ancho
varía entre 23 y 24 mm; dimensiones requeridas por la maquina utilizada.
Calculo del módulo de rotura
𝑀𝑂𝑅 = 3∗𝑃∗𝐿
2∗𝑎∗𝑒2
En donde,
MOR: Módulo de Rotura, en N/𝑚𝑚2.
P: Carga aplicada en N
L: Longitud entre apoyos de la muestra en mm
a: Ancho de la muestra en mm
e: Espesor de la muestra en mm
En la Figura 27 se muestra la Maquina Universal de ensayos, fue usada para realizar ensayos
de elasticidad y MOR, de dos probetas seleccionadas por sus características, ya que fueron las
que más se acercaban para darles un uso maderable.
75
<z
Figura 27 Ensayo 10 izquierda, ensayo 4 derecha
Fuente: Autores (2016)
Se remplazó en la ecuación, y se determinó el cálculo del MOR para los ensayos 4 y 10,
como se muestra a continuación:
MOR 4 = 3 ∗ 196.875 N ∗ 150mm
2 ∗ 23.8 mm ∗ 82𝑚𝑚
MOR 10 = 3 ∗ 411.719 N ∗ 150mm
2 ∗ 24.3 mm ∗ 82𝑚𝑚
Tabla 20 Datos para realizar la prueba de MOR y MOE
Probeta Ancho Espesor Longitud Velocidad Fuerza
max N
(𝒌𝒈∗𝒎
𝒔𝟐)
Max
Disp
MOR
N/𝒎𝒎𝟐.
4 23.8
mm
8 mm 150 mm 5 mm/min 196.875
N
15.0300
mm
29.08
N/𝑚𝑚2.
10 24.3
mm
8 mm 150 mm 5 mm/min 411.719
N
10.3620
mm
59.56
N/𝑚𝑚2.
Fuente: Universidad Nacional (2016)/ Autores (2016)
Al ensayar las dos probetas, como se muestra en la Tabla 20, se emplea una carga entre dos
apoyos fijos en cada uno de los extremos de esta. La carga aplicada como fuerza concentrada
en el medio de la distancia de los puntos de apoyo para el ensayo 4 fue de 196.875 N y del
ensayo 10 de 411.719 N, es decir que estos valores son la carga de rotura necesaria, de esta
Mordaza
76
manera el módulo de rotura (MOR) del ensayo 4 fue de 29.08 N/𝑚𝑚2y el del ensayo 10 fue
de 59.56 N/𝑚𝑚2. Según lo anterior y comparándolo con la norma NTC 2261, podemos decir
que el ensayo 4 como el 10, establece que el grado de los aglomerados es de MGS, tablero de
grado medio especial, nos podemos dar cuenta que estos resultados sobrepasan la norma,
indicando que entre más alto el valor del MOR, se necesita mayor cantidad de fuerza para su
fractura.
Módulo de elasticidad
Calculo de Elasticidad
𝑀𝑂𝐸 = 𝑃1∗𝐿3
4∗𝑎∗𝑒3∗𝑦1
En donde,
MOE: Módulo de Elasticidad, en N/𝑚𝑚2.
P: Carga en el límite proporcional en N
L: Distancia entre los apoyos en mm
a: Ancho de la muestra en mm
e: Espesor de la muestra en mm
y: Deflexión en el límite proporcional, en mm
77
Figura 28 Curva de carga deflexión para ensayos estáticos de elasticidad probeta 1, ensayo 10
Fuente: Universidad Nacional, 2016
Figura 29 Curva de carga deflexión para ensayos estáticos de elasticidad probeta 2, ensayo 4
Fuente: Universidad Nacional, 2016
0
563.2
60
120
180
240
300
360
420
480
540
Fo
rce
(N)
0 323 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Stroke(mm)
Max
AglomViruta - 1
0
563.2
60
120
180
240
300
360
420
480
540
Fo
rce
(N)
0 323 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Stroke(mm)
Max
AglomViruta - 2
78
𝑀𝑂𝐸4 = 196.875 𝑁∗1503𝑚𝑚
4∗23.8𝑚𝑚∗83𝑚𝑚∗15.03𝑚𝑚
𝑀𝑂𝐸10 = 411.719 𝑁∗1503𝑚𝑚
4∗24.3𝑚𝑚∗83𝑚𝑚∗10.362𝑚𝑚
Tabla 21 Comparación de resultados y la norma NTC 2261, para MOR y MOE
Ensayo
MOR
N/mm2
NTC
2261
MOE
N/mm2
NTC
2261
MOR
N/mm2
MOE
N/mm2
Imagen
Ensayo 4 14.5 2000 29.08 906.98
Ensayo 10 14.5 2000 59.56 2694.60
Fuente: Autores (2016)
En la Tabla 21 se puede evidenciar como quedaron las probetas después de realizar la fuerza
requerida para realizar la rotura. El ensayo 4 se fracturó cerca al punto de apoyo, y el ensayo
10 fue realizada en el centro de la probeta. Los datos experimentales se comparan con la
norma NTC 2261, teniendo en cuenta que según la densidad se asumió que el aglomerado
está clasificado como MGS, tablero de grado medio especial y el valor establecido para el
MOR es 14.5 N/𝑚𝑚2 y para MOE es 2000 N/𝑚𝑚2, comparándolo con los datos obtenidos
nos damos cuenta que para el ensayo 4 los valores de MOE experimental tiene como
resultado 906.98 N/𝑚𝑚2 estando este por debajo de la norma establecida; mientras que el
79
ensayo 10 se obtuvo como resultado 2694.6 N/𝑚𝑚2, dato que estuvo por encima de la
norma, en este caso podemos decir que cuando el dato se encuentra por encima de la norma
es favorable, ya que el aglomerado soporta más tensión ante de su fractura.
11 COSTOS
Para la evaluación completa del aglomerado del ensayo 10, se decidió verificar el costo
estimado de fabricación, y de esta manera poder compararlo con el valor en el mercado de un
aglomerado de madera con las mismas características de densidad.(ver Tabla 22)
Tabla 22 Costos para la realización de un aglomerado
Costos aglomerado ( 20mm x 250mm x 250mm)
Tiempo
(min)
Resina
(Vinil
acrílica)
($)
Mano de
obra
($)
Energía
($)
Pintura
($)
Materia
prima
($)
Total
($)
Tamizado 10 478,78
500
578,78
Mezclado 5 1500 239,39 1830,39
Prensado 5 239,39 180,7 520,09
Planchado 1 47,87 100 247,87
Pintura 1 47,87 1000 1147,87
TOTAL 4325
Fuente: Autores (2016)
Para el proceso de tamizado y mezclado se generó un gasto en la mano de obra, ya que esta
parte del proceso se realiza manualmente; el costo de la mano de obra se saca con base en el
tiempo gastado para este procedimiento, teniendo como referencia el valor de la hora para un
salario mínimo vigente.
El gasto de energía solo aplica para el prensado y el planchado, teniendo en cuenta que el
proceso de prensado requiere mucho más tiempo comparado con el planchado; además de
esto la prensa necesita más energía que la máquina para realizar el planchado, el gasto de
energía para estos dos procesos fue de $ 280,7.
Para el costo de las resinas se tomó un valor de $1500 por Kilogramo , hay que resaltar que el
precio resulta ser un poco alto debido a la baja cantidad de resina que se requiere, pero este
80
precio puede variar si se van a producir mayores cantidades de aglomerados que requieran
más resina.
Finalmente se asumió un valor de $500 para la materia prima que corresponden a 0,55kg de
viruta que fue la que se utilizó para elaborar el ensayo 10, este costo se asumió ya que este
tipo de materia no tiene ningún valor, pero es importante resaltar que al darle un uso se está
generando una entrada económica para las curtiembres ya que dejarían de pagar para
disponer estos residuos como lo vienen haciendo en la actualidad.
Se realizó la proyección para un aglomerado de viruta de mayores dimensiones, lo cual sirvió
para comparar su precio en el mercado respecto a un aglomerado de madera:
Tabla 23 comparación de precios
Costo aglomerado
de viruta
18MM 2,44 x 1,83
metros
($)
Costo tablero
18MM 2,44 x 1,83
metros
($)
34.600
94,900
Fuente: Autores (2016)
Al comparar el costo del aglomerado de viruta respecto al de madera, como se observa en
la Tabla 23, resulta ser más económico, hay que aclarar que este valor puede aumentar si se le
quiere dar un mejor acabado al producto para que pueda competir en el mercado no solo por
su valor económico sino también por la calidad, sin embargo el aglomerado no alcanza a
llegar al 50% del costo que representa un Tablero MDF.
81
12 CONCLUSIONES
Se evaluó la viruta de cuero generada en el proceso de rebajado para realizar un aglomerado
como alternativa de aprovechamiento.
La caracterización fisicoquímica dio como resultado que la viruta de cuero tiene una
concentración de 1*10−5mg/g de cromo, además de esto el valor promedio de pH para una
disolución es de 4,1, lo que hace que el residuo pueda ser apto para el contacto humano y no
resulte ser toxico a causa de su baja concentración de cromo.
La cuantificación del material permite identificar que para periodo de un año la producción
de viruta es de 41,04 ton ; a partir de esta cuantificación dio que la mayor cantidad de viruta
generada por piel correspondía a viruta fina con un valor aproximado de 29,75 ton, lo cual
equivale al 72,49% del total de viruta generada.
Se obtuvo diferentes tipos de aglomerados a partir de residuos de viruta cuero, variando el
tipo y cantidad de resina (vinil acrílica y ON) hasta determinar la proporción adecuada.
La variación de la granulometría del material permite determinar que la viruta gruesa necesita
mayor cantidad de resina y presión para la formación de aglomerados.
La resina ON no es óptima para la obtención de aglomerados con características físicas
similares a las de la madera.
Las láminas con espesores delgados tienen tendencia a ser más flexibles, y estas después de
ser deformadas vuelven a su estado inicial.
Al elaborar el aglomerado se descartó realizar el proceso de secado, los ensayos con menor
cantidad de humedad se fracturaron con mayor facilidad.
82
A partir de la prueba de hinchamiento se evidencio que el ensayo 10 (0,50 Kg de viruta y
0,60 kg de resina) obtuvo un porcentaje más bajo, a causa de la alta cantidad de resina y la
presión que se ejerció en el momento de su fabricación.
La sumersión en agua demostró que el material no debe ser expuesto en ambientes muy
húmedos ya que pierde dureza y tiende a ser más flexible.
El módulo de rotura (MOR) calculado para el ensayo 4 ( 0,50 Kg de viruta y 0,45 de resina)
dio un valor de 29,08 N/mm2 y el ensayo 10 ( 0,50 Kg de viruta y 0,60 kg de resina) con un
valor de 59,56 N/mm2, para los dos ensayos el valor fue más alto que el establecido por la
norma, mientras que en el módulo de elasticidad (MOE) el único ensayo que estuvo por
encima de la norma (2000 N/mm2) fue el número 10 con un resultado de 2694.60 N/mm2 , este
fue el que obtuvo mejores resultados en las pruebas físico-mecánicas, lo cual demuestra que
el material se puede llegar a utilizar en mesas, puertas, muebles debido a la resistencia que
tiene el material cuando se aplican altas tensiones.
La fabricación del aglomerado podría reducir el impacto ambiental que genera la mala
disposición de este tipo de residuos en espacios no aptos, además de reducir el costo
económico que representa para las curtiembres el transporte y la búsqueda de un lugar en
donde disponer de este residuo.
Al realizar la comparación de costos con respecto a un aglomerado de madera, se determina
que es más económico la fabricación de un aglomerado de viruta de cuero, teniendo en cuenta
que el costo de la resina fue alto debido a la poca cantidad que se utilizó.
83
13 RECOMENDACIONES
Por medio de la educación ambiental se puede capacitar a personas que manejan las
curtiembres, con el fin de fomentar su participación durante el proceso de manejo de la viruta
cuero.
En el aprovechamiento es necesario que la viruta se homogenice por medio de la molienda,
ya que el resultado puede mejorar, en especial mejoraría la cantidad de resina que fue
aplicada para la viruta gruesa.
Para la recolección de la viruta generada en el proceso de rebajado es necesario aislarla de
alguna manera del suelo, para que la viruta que tiene contacto con él no se tenga en cuenta
como perdidas.
Se sugiere hacer ensayos de inflamabilidad ya que de acuerdo a los usos propuestos el
material tiene alta exposición al fuego.
Se recomienda realizar ensayos implementando un material que le pueda brindar más rigidez
al aglomerado y que disminuya considerablemente el uso de la resina que se utiliza.
Se sugiere realizar más pruebas piloto variando resinas que no fueron evaluadas en este
proyecto.
Es importante que se agregue una sustancia que evite que el aglomerado tenga contacto con
la humedad y esta manera se pueda evitar que el material pierda dureza en este tipo de
condiciones.
En el proceso de mezclado podría implementarse un sistema que realice el proceso de manera
uniforme y evite que hayan excesos de resina en áreas de la lámina.
84
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