UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA INSTITUTO DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES APARTADO CARACAS 1050-A

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1 UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA INSTITUTO DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES APARTADO CARACAS 1050-A TRABAJO DE ASCENSO VIABILIDAD DE RECICLAR EL CATALIZADOR GASTADO DE CRAQUEO CATALÍTICO DE LA REFINERÍA AMUAY SUSTITUYENDO PARCIALMENTE EL CEMENTO PORTLAND TIPO I POR ESTE RESIDUO Aplicación de la normativa COVENIN 3134:2004 Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela por el Ingeniero Civil Trino Antonio Baloa Montilla, para optar al escalafón de Agregado Caracas, 04 de diciembre de Ciudad Universitaria de Caracas Patrimonio Cultural de la Humanidad DIRECCION: CIUDAD UNIVERSITARIA, LOS CHAGUARAMOS, CARACAS. ENTRE LOS ESTADIOS Y ESTACIÓN DEL METRO C.U. TELÉFONOS: (0212) FAX: (0212)

2 Resumen VIABILIDAD DE RECICLAR EL CATALIZADOR GASTADO DE CRAQUEO CATALÍTICO DE LA REFINERÍA AMUAY SUSTITUYENDO PARCIALMENTE EL CEMENTO PORTLAND TIPO I POR ESTE RESIDUO Ing. Trino Antonio Baloa Montilla, MSc. Trabajo de Ascenso para optar al escalafón de Agregado, Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ingeniería, Año 2.014, número de páginas: 43. Palabras clave: puzolana, FCC, catalizadores de craqueo catalítico, cemento, residuos Resumen A nivel mundial se aplica tecnología de punta en la búsqueda de nuevos materiales rentables que permitan generar el mínimo de contaminantes en residuos y procesos de fabricación. De esta manera se ha buscado desde varios años reciclar materiales que aparentemente no tienen un valor agregado, más sin embargo, pueden aportar alternativas de uso y funcionalidad, transformando materiales de desecho en productos útiles a la industria y a la sociedad. La industria cementera y de la construcción es pionera en la reutilización de subproductos industriales incorporándolos en diferentes etapas del proceso productivo, tales casos se reflejan en los usos de la escoria de alto horno, las cenizas volantes de termoeléctricas y los áridos reciclados del concreto. En este trabajo se estudia la viabilidad de reciclar los catalizadores gastados de craqueo catalítico que se producen en la refinería Amuay ubicada en el Estado Falcón, se estudia un catalizador llamado en esta investigación Grueso, el cual, se utilizó tal como lo entregó el proveedor. Mientras que el catalizador llamado Fino es molido para disminuir los diámetros de los granos, por lo menos, un 80% de granos pasantes por el tamiz de abertura 45 μm, intentado alcanzar similitud con la finura del cemento. Para comprobar dicha viabilidad se realiza una caracterización química, mineralógica y morfológica del residuo en cuestión, por medio de técnicas experimentales como espectroscopía por emisión atómica de plasma de acoplamiento inductivo, difracción de rayos X, microscopía electrónico de barrido y granulometría láser. Además, se realizó un estudio del cemento Portland tipo I donde éste se sustituye en peso, por el 10% y el 20% de catalizador gastado de craqueo catalítico en lecho fluidizado, tanto Fino como Grueso. Dichos ensayos y estudio se realizaron para comprobar el cumplimiento de la normativa venezolana vigente. Los resultados obtenidos muestran la posibilidad de reutilizar este residuo de la industria petrolera como adiciones activas para la elaboración de Cementos Portland con adiciones Puzolánicas. (CPPZ)

3 Índice de Contenido Índice de contenido 1. INTRODUCCIÓN Motivación Antecedentes Objetivos Alcance Aporte original del trabajo Contenido CATALIZADORES DE CRAQUEO CATALÍTICO EN LECHO FLUIDIZADO FLUID CATALYTIC CRACKING Descripción EXPERIMENTAL Técnicas experimentales empleadas Espectroscopía por emisión atómica de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-EA) Difracción de Rayos X (DRX) Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) Granulometría Láser Materiales, elaboración de morteros con incorporación de catalizadores y metodología aplicada Materiales Preparación de mezclas Preparación de los morteros mezcla Exigencias Exigencias químicas Exigencias físicas... 21

4 Índice de Contenido 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización del cemento Portland tipo I Análisis químico Caracterización del cemento Portland Caracterización mineralógica por Rx Estudio físicos del cemento Caracterización de los catalizadores gastados de craqueo catalítico Composición química Composición mineralógica Estudio microestructural: Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) Granulometría láser Estudio de cemento Portland tipo I con incorporación de los catalizadores gastados de craqueo catalítico Exigencias químicas Exigencias físicas Resistencia a la compresión de probetas cúbicas Determinación de la superficie específica Expansión volumétrica por autoclave Tiempo de fraguado por aguja de Vicat Calor de hidratación CONCLUSIONES REFERENCIAS... 41

5 Índice de Tablas Índice de Tablas Tabla 1: Granulometría de la arena silícea de alta pureza utilizada en este estudio Tabla 2: Granulometría de fracción fina especificada en COVENIN Tabla 3: Requisitos químicos para cemento según COVENIN 3134: Tabla 4: Requisitos físicos para cemento según COVENIN 3134: Tabla 5: Composición química del cemento Tabla 6: Composición química del catalizador gastado de craqueo catalítico Tabla 7: Análisis realizados según exigencias químicas Tabla 8: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 2 días Tabla 9: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 7 días Tabla 10: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 28 días Tabla 11: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 2 días Tabla 12: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 7 días Tabla 13: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 28 días Tabla 14: Superficie específica por el aparato Blaine Tabla 15: Expansión volumétrica por Autoclave Tabla 16: Tiempo de fraguado: Fino (agua de consistencia normal constante) Tabla 17: Tiempo de fraguado: Grueso (agua de consistencia normal constante) Tabla 18: Tiempo de fraguado: Fino (agua de consistencia normal variable) Tabla 19: Tiempo de fraguado: Grueso (agua de consistencia normal variable)... 37

6 Índice de Figuras y de Ecuaciones Índice de Figuras Figura 1: Principales características de la Unidad de FCC. (Moreno M, 2000) Figura 2: Difragtograma del cemento. (Milles, 2012) Figura 3: Difragtograma del FCC gastado proveniente de la Refinería Amuay. (Milles, 2012) Figura 4: Micrografías MEB. a) Fino y b) Grueso Figura 5: Granulometría láser para catalizadores Fino y Grueso Figura 6: Resistencia a la compresión de probetas cúbicas de mortero de cemento Portland con FCC Fino Figura 7: Resistencia a la compresión de prob. cúbicas de mortero de cemento Portland con FCC Grueso Figura 8: Pérdida de resistencia a compresión por FCC Fino con respecto al cemento base Figura 9: Pérdida de resistencia a compresión por FCC Grueso con respecto al cemento base Índice de Ecuaciones Ecuación 1: Índice de Actividad Puzolánica indicada en norma COVENIN 3135:

7 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Motivación A nivel mundial se aplica tecnología de punta en la búsqueda de nuevos materiales rentables que permitan generar el mínimo de contaminantes en residuos y procesos de fabricación. De esta manera se ha buscado desde varios años reciclar materiales que aparentemente no tienen un valor agregado, más sin embargo, pueden aportar alternativas de uso y funcionalidad, transformando materiales de desecho en productos útiles a la industria y a la sociedad. La industria cementera y de la construcción es pionera en la reutilización de subproductos industriales incorporándolos en diferentes etapas del proceso productivo, tales casos se reflejan en los usos de la escoria de alto horno, las cenizas volantes de termoeléctricas y los áridos reciclados del concreto, entre otros residuos. En Venezuela, al inicio del mes de febrero de 2011 el Gobierno Nacional crea la Gran Misión Vivienda Venezuela, se planteó la necesidad de construir 3 millones de vivienda en los próximos 5 años. 1,2. Por tanto, es fundamental la ubicación de nuevas fuentes de suministro de materiales de construcción sin descuidar la instalación de nuevas fábricas de tuberías en instalaciones sanitarias y eléctricas, piezas sanitarias, plantas cementeras, ubicación de nuevas canteras y saques, es decir, instalaciones donde se consigan y/o se transformen las materias primas en los materiales comunes de construcción. Vale resaltar que la construcción de las instalaciones industriales antes mencionadas requieren tiempo para su ejecución, aunado al estudio de impacto ambiental y de factibilidad para la obtención de las materias primas (fundamentalmente yacimientos de roca caliza, arcillas, hierro, aluminio, gas entre otros), además, de la alta demanda requerida, hoy día, se investigan dentro y fuera del país, otras alternativas de materias primas que sean posibles de incorporar en la industria de la construcción Capítulo I: Introducción 7

8 Resulta importante hacer notar que las alternativas a las materias primas requeridas en la construcción son las provenientes de las industrias que estudian los nuevos materiales naturales o sintéticos, además, de las investigaciones de los residuos que generan todas las industrias a excepción de la militar y médica. (Esta excepción debido a las características muy particulares de los residuos y desechos que producen estas industrias) De las alternativas presentadas anteriormente, el Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología (FONACIT) auspicia el proyecto N Nuevos materiales alternativos para la construcción, el cual, persigue principalmente reducir los niveles de contaminación e impacto ambiental desfavorable que generan los residuos de las industrias intentando por medio de la investigación científica y técnica la incorporación de dichos residuos en la industria del sector construcción que por la demanda actual requiere se incrementen la producción de materiales. La normativa venezolana COVENIN 3134:2004 define y presenta seis tipos de cementos Portland con adiciones permitidas. En estos cementos se consideran adiciones de caliza u otro material calcáreo, puzolanas y cenizas volantes. Vale resaltar que la industria cementera venezolana utiliza actualmente el cemento con adiciones de caliza, siendo esta adición pasiva 3 en las reacciones cementantes del mortero realizado. Específicamente, se produce el CPCA I y CPCA II. El cemento CPCA I le fue sustituido hasta un 15% en peso de cemento por caliza, mientras que el cemento CPCA II se sustituye entre el 15% y 30 % en peso de cemento por caliza o material calcáreo. Adicionalmente, se produce el cemento/escoria para uso general, cuya adición es de escoria siderúrgica básica granulada finamente molida entre 20% y 70%, la cual, cumple con la norma venezolana COVENIN 935:1976. Referente al catalizador gastado de craqueo catalítico en la investigación realizada por García de Lomas y colaboradores (García de Lomas y col., 2006) indican que las producciones anuales de FCC gastados es de Tm/año, estas producciones anuales de subproductos no son muy elevadas, por ello, se debe pensar y estudiar el uso de este material como un mejorador de la propiedades cementantes de resistencia, igualmente, de durabilidad más que como forma destino del material residual. 3 Adición pasiva es el material adicionado al cemento que no aporta resistencia mecánica en la matriz cementante. Capítulo I: Introducción 8

9 Esta investigación pretende dar a conocer la viabilidad de utilizar el residuo del catalizador de craqueo catalítico FCC: Fluid Catalytic Cracking proveniente de la refinería Amuay como una adición activa en la matriz cementante de los morteros de cemento, aplicando las especificaciones exigidas por la normativa vigente. 1.2 Antecedentes Una revisión bibliográfica ha puesto de manifiesto los estudios más recientes del uso del FCC en la industria cementera en el mundo. Payá y colaboradores (Payá y col., 1999) presentan cómo influye el FCC en las resistencias mecánicas de morteros sustituidos con el catalizador, concluyendo que existe un aumento en las resistencias al utilizar el residuo, siempre y cuando haya sido sometido a molienda, con el tiempo óptimo por lo menos 20 minutos. En este mismo trabajo, concluyeron que la sustitución óptima en los morteros estudiados se encuentra entre el 15% y 20%. Jung-Hsiu y colaboradores (Jung-Hsiu y col., 2003) prepararon pastas y morteros con una sustitución de un 5%, 10% y 15% con relaciones de agua/(cemento+fcc gastado) de 0,2; 0,25 y 0,3, evaluando la resistencia a compresión a las edades de 3, 7 y 28 días. Tanto a las pastas como a los morteros mezcla se les añadió un superplastificante para tener trabajabilidad, de los resultados obtenidos concluyeron que en morteros la resistencia a compresión aumenta substancialmente y en pastas aumenta ligeramente. En el 2006, García de Lomas y Colaboradores (García de Lomas y col., 2006) realizan el estudio del comportamiento científico-técnico del cemento Portland elaborados con FCC gastado donde aplicaron la normativa española vigente para la fecha, concluyendo que es posible reutilizar este subproducto industrial como adición activa para la elaboración de cementos Portland comerciales. En lo que respecta a estudios más recientes para el momento de la elaboración de esta investigación, Izquierdo y sus colaboradores (Izquierdo y col., 2013) evalúan la corrosión del acero en morteros de cemento adicionado con catalizador gastado de craqueo catalítico (FCC Capítulo I: Introducción 9

10 gastado) provenientes de la industria petroquímica en ambientes contaminados con Cloruros de Sodio en concentración 3,5% y/o Anhídrido Carbónico en concentración al 3%. Se evaluó el potencial y la corriente de corrosión. Complementariamente en los especímenes no reforzados, se determinó la absorción total, penetración de cloruros, resistividad y frente de carbonatación. A partir de los resultados, se concluye que la adición del 12% de FCC al cemento reduce la permeabilidad a cloruros y la susceptibilidad a la carbonatación del mortero en órdenes hasta del 50%, asimismo genera un incremento del 128% en la resistividad del mortero. Los aceros embebidos en los morteros adicionados presentaron velocidades de corrosión más bajas, particularmente en presencia de iones cloruros. Por otra parte, Martínez-López y sus colaboradores (Martínez-López y col., 2013) evalúan la viabilidad ambiental de utilizar dos catalizadores gastados de craqueo catalítico procedente de diferentes fuentes (Colombia y España), como sustitución parcial de cemento Portland para la fabricación de materiales de construcción. Los autores realizaron pruebas de lixiviación para determinar la migración de contaminantes en morteros con cemento adicionado (80% de cemento y 20% de FCC gastado). Los resultados obtenidos indican que las concentraciones de los metales pesados lixiviados son muy bajas, comparadas con las establecidas en la legislación ambiental de los países de donde proceden los residuos. Por tanto, se considera que los FCC gastados hasta en un 20% de sustitución de cemento no constituye un problema ambiental, proponiéndose como un material alternativo para el sector de la construcción. Mientras que Pacewska y sus colaboradores (Pacewska y col., 2013) estudian la hidratación temprana (hasta 24 horas) del aluminato de calcio en el cemento Portland adicionado con FCC gastado a dos temperaturas (10 ºC y 25 ºC). Las medidas calorimétricas fueron utilizados para estudiar las pastas de cemento adicionado en 0%, 5% y 25% de sustitución de cemento por FCC gastado con una relación constante de agua entre (cemento+fcc gastado) igual a 0,5. En base a los resultados obtenidos se encontró que la influencia de catalizador de FCC gastado en la hidratación temprana del Aluminato Cálcico del cemento depende estrictamente de la temperatura de proceso de hidratación. Vale resaltar que 25 ºC de temperatura el aluminosilicato del FCC gastado acelera la configuración y el endurecimiento del cemento pero 10 ºC de temperatura actúa como retardador de la hidratación. Por tanto, la presencia de estos residuos Capítulo I: Introducción 10

11 minerales provoca un efecto menor sobre los hidratos cristalinos producidos después de 1 día de endurecimiento aunque aumenta claramente el grado de hidratación de los Aluminatos de Calcio. Otro artículo publicado por Izquierdo, Mejía y demás colaboradores en el año 2013, (Izquierdo; Mejía y col., 2013) estudian el efecto de la incorporación del catalizador gastado del craqueo catalítico (FCC gastado) proveniente de la industria colombiana, en la hidratación y microestructura de pastas cementantes. Los autores utilizan como materiales de referencia, además del cemento Portland ordinario, dos tipos de adición de alto desempeño, metacaolín (MK) y humo de sílice (HS). Los resultados indican que los principales productos de hidratación en las pastas adicionadas con FCC son silicato cálcico hidratado (CSH), aluminatos cálcicos hidratados (CAH) y silicoaluminatos cálcicos hidratados (CASH), pastas con 10% de FCC reportan un consumo de cal del 61% a edad de 360 días de curado, valor muy superior al reportado por las adiciones de MK y HS en la misma proporción, esto indica una mayor reactividad del FCC gastado, que incluso se manifiesta a edades tempranas. Mientras, que Soriano y sus colaboradores (Soriano y col., 2013) profundizan en el estudio del proceso de hidratación de las pastas de cemento adicionado, no solo en los catalizadores gastados de craqueo catalítico (FCC gastados) sino también en el metacaolín (MK) al ser curadas a temperaturas entre 5 ºC y 20 ºC, con esta condición térmica los autores determinaron las cantidades de hidratos y portlandita presentes en las pastas para los 3 y 28 días. En base a los resultados obtenidos se indica que el FCC gastado actúa principalmente como una puzolana a temperaturas entre 5 ºC y 10 ºC. Mientras que a este intervalo de temperatura el MK acelera el proceso de hidratación del cemento Portland. Respecto a los morteros que contienen un 85% de cemento Portland y 15% de las puzolanas propuestas, presentaron un aumento relativo de resistencia a la compresión cuando se curó a 5 C. Adicionalmente, se estudió el uso de FCC gastado, MK y la Piedra Caliza (PC) como sustitutos parciales del agregado en los morteros de cemento. De este estudio se afirma que el MK y FCC son materiales eficaces incluso para bajas temperaturas de curado, especialmente cuando se utilizan para reemplazar una fracción de los agregados en morteros. El uso de FCC gastado como adición activa en los cementos portland adicionados han sido estudiados en los últimos años en países europeos, tal que la norma española considera este Capítulo I: Introducción 11

12 material como un adicionado puzolánico favorable para la disminución del calor de hidratación, la mejoras en resistencia y de la durabilidad. La reutilización de los residuos industriales es una alternativa viable para disminuir los altos índices de contaminación ambiental que ellos generan. Por tanto, otra alternativa para utilizar el FCC gastado es tratarlo de una manera que permita producir ligantes con bajas emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ). El uso de materiales de aluminosilicato en la producción de materiales alcalinos activados es un tema de investigación en curso y de mucho interés por presentar bajo nivel de emisiones de CO 2 en su proceso de conformación. En esta investigación, Tashima y colaboradores (Tashima y col., 2013) evalúan la influencia de la relación molar SiO 2 entre Na 2, así como la relación de agua (H 2 O) entre FCC gastado tanto en la resistencia mecánica, como en la microestructura. Los morteros con álcali activado alcanzan hasta 80 MPa después de un curado de 72 horas a 65 ºC. Por esta razón, se demuestra el potencial de FCC gastado para producir cementos alcalinos activados. Otra aplicación incipiente pero no menos importante del uso de FCC gastado es en el área de los Geopolímeros. Según Rodríguez y colaboradores (Rodríguez y col., 2013) evalúan el uso de la tecnología de activación alcalina para producir carpetas de geopolímeros. En particular, se determinan los efectos de las condiciones de activación en las características estructurales de los geopolímeros a base de catalizador gastado de craqueo catalítico. Las fases zeolíticas presentes en el catalizador gastado son las principales fases que participan en la reacción geopolimerización, que es accionado por la conversión del material zeolítico a un gel de aluminosilicato conglomerante con un contenido de alúmina mayor a 40%. Un mayor contenido de álcali y de la relación SiO 2 entre Na 2 O conduce a una estructura más densa con un mayor grado de formación de gel geopolímeros y el aumento de grado de reticulación, tal como se identifica a través de 29 Si MAS-RMN. Estos resultados ponen de manifiesto la viabilidad del uso de catalizador de FCC gastado como un precursor para la producción de geopolímeros. La presente investigación pretende aplicar la normativa vigente para conocer la factibilidad de uso del residuo de catalizador de craqueo catalítico que son procedentes de reactores de la refinería de Amuay, como adición en el cemento Portland tipo I. Para su estudio, se realizarán análisis fisicoquímicos de las muestras del catalizador y del cemento a utilizar, para valorar si presentan cambios apreciables en sus propiedades que impidan su uso como un solo material. Capítulo I: Introducción 12

13 Seguidamente se realizarán ensayos químicos, físicos y mecánicos exigidos por la normativa venezolana vigente. Al estudiar estos escenarios, surgen las siguientes interrogantes: Los FCC producidos en la refinería de Amuay serán activos al utilizarse como reemplazo del material cementante?, Podrán ser utilizados estos residuos sin producir diferencias apreciables en el tiempo de fraguado?, Las mezclas con adiciones proporcionan valores similares o mayores de resistencia que una mezcla sin adiciones?, El catalizador gastado de craqueo catalítico puede causar expansividad volumétrica?, La finura de las partículas es aceptable al incorporar este residuo? 1.3 Objetivos El objetivo principal de este trabajo de investigación es conocer la viabilidad de reciclar el catalizador gastado de craqueo catalítico que se genera en la Refinería Amuay del Complejo Refinador Paraguaná utilizando el mismo como adicionado al cemento Portland. Para la consecución de este objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos: 1. Estudio del residuo industrial catalizador de craqueo catalítico generado en el Complejo Refinador Paraguaná. a. Caracterización química, física y mineralógica. b. Definir el tipo de adición de este residuo para ser incorporado al cemento Portland tipo I. 2. Comportamiento de las matrices cementantes con incorporación del FCC gastado. a. Determinar si la sustitución en peso de cemento en un 10% y 20%, por el catalizador gastado de craqueo catalítico cumplen con las exigencias químicas, mecánicas y físicas que contempla la norma COVENIN 3134: Contrastar las propiedades mecánicas de los morteros de cemento Portland tipo I, con sustituciones en peso de dicho cemento por catalizadores gastados de craqueo catalítico fino y grueso, en 10% y 20%. Capítulo I: Introducción 13

14 1.4 Alcance Esta investigación considera el estudio de los FCC gastados que se retiran de los reactores de la refinería de Amuay del Complejo Refinador Paraguaná, sustituyendo en peso el cemento portland tipo I por el 10% y 20% de residuos de FCC Fino y Grueso, lo que indica, que el material Fino el cual fue molido y se encuentra en condiciones físicas del 80% o más de material pasante del cedazo #325 o menores a 45 µm, mientras que el material Grueso se utiliza tal y como fue suministrada por el proveedor. 1.5 Aporte original del trabajo Presentar un procedimiento científico técnico que permita por medio de la investigación aplicada, la reutilización de los catalizadores gastados de craqueo catalítico, además, de otros residuos industriales y urbanos, para que sean considerados como adiciones en el cemento Portland ampliando los recursos primarios en el sector de la industria cementera de Venezuela. 1.6 Contenido El presente trabajo está estructurado de la siguiente manera: en el Capítulo 1 se presenta una introducción al tema, los antecedentes y los objetivos del trabajo; en el Capítulo 2 se presentan algunos aspectos sobre la utilización del Catalizador de Craqueo Catalítico en Lecho Fluidizado en la industria petrolera; en el Capítulo 3 se describe la metodología empleada en la realización de los experimentos, así como los materiales utilizados; en el Capítulo 4 se presentan los resultados y la discusión de los mismos; en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones obtenidas en este trabajo y, finalmente, se presentan las referencias bibliográficas junto a las normas venezolanas vigentes consultadas en esta investigación. Capítulo I: Introducción 14

15 2.1. Descripción 2. CATALIZADORES DE CRAQUEO CATALÍTICO EN LECHO FLUIDIZADO FLUID CATALYTIC CRACKING El catalizador es un compuesto químico capaz de acelerar o retardar la velocidad con que se lleva a cabo una reacción química, y que al finalizar la misma, no ha sufrido ninguna transformación. El catalizador de craqueo fluidizado es un polvo fino y poroso compuesto de óxidos de silicio y aluminio, que acelera las reacciones químicas que se llevan a cabo. Otros elementos pueden estar presentes en muy pequeñas cantidades. Cuando se airea con gas, el polvo adquiere la propiedad similar a la de un fluido, lo que permite comportarse como un líquido. Esta propiedad hace, que el catalizador que circula entre el reactor, despojador y el regenerador tome el nombre de catalizador de craqueo catalítico en lecho fluidizado. El FCC se utiliza en las refinerías de petróleo, este material está en el proceso de rotura de las cadenas hidrocarbonadas de elevado peso molecular, para obtener una mayor proporción de gasolinas. Durante la utilización de estos catalizadores en las unidades de FCC, parte de ellos son retirados por tener baja actividad y son sustituidos por nuevos catalizadores con el fin de que se mantenga la actividad catalítica u otra parte se recogen en los precipitadores electrostáticos de las mismas unidades. El diagrama de un sistema reactor-regenerador comercial de catalizador de craqueo catalítico FCC se muestra en la Figura 1. Figura 1: Principales características de la Unidad de FCC. (Moreno M, 2000) Capítulo I1: Catalizador gastado de craqueo catalítico en lecho fluidizado 15

16 El proceso FCC se basa en la descomposición o rompimiento de moléculas de alto peso molecular; este tipo de reacciones se promueven por un catalizador sólido anfótero de ácido a base de zeolitas, que se pone en contacto con los hidrocarburos en un reactor de tipo tubular (riser) con flujo ascendente, a una temperatura entre C con presiones manométricas entre 0,5 y 1,5 kgf/cm 2. Las reacciones de craqueo son de carácter endotérmico y los mecanismos de reacción han sido explicados mediante la teoría de carbocationes. Las reacciones de craqueo catalítico están acompañadas por la formación de coque, el cual, se deposita sobre la superficie externa e interna del catalizador, provocando pérdida de actividad debido al bloqueo de poros y de sitios activos. A la salida del reactor, el catalizador se separa de los productos de reacción a través de ciclones y de un paso de inyección de vapor de agua (despojamiento) que separa del catalizador algunos de los productos que aún permanecen adsorbidos en éste. El coque que se deposita, se quema en otro reactor (regenerador) antes de recircularse al reactor; el calor producido en la combustión del coque suministra la energía necesaria para llevar a cabo las reacciones de desintegración en el reactor. En la etapa de regeneración se producen gases que son emitidos al medio ambiente como CO, CO 2 y H 2 0 además de SO X, y NO X, los cuales eventualmente pueden producir problemas de contaminación ambiental. Capítulo I1: Catalizador gastado de craqueo catalítico en lecho fluidizado 16

17 3. EXPERIMENTAL 3.1. Técnicas experimentales empleadas Espectroscopía por emisión atómica de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-EA) Este estudio permite determinar los tenores de óxidos que componen químicamente cada una de las muestras definiendo la composición química del material en estudio. El espectrómetro utilizado fue un Horiba modelos Ultima 2 ICP, propiedad del Instituto de Ciencias de la Tierra, Facultad de Ciencias de la Universidad Central de Venezuela Difracción de Rayos X (DRX) Esta técnica es utilizada para identificar las fases cristalinas presentes en las muestras analizadas: un cemento Tipo I, los catalizadores gastados de craqueo catalítico FCC Fino y Grueso. El difractómetro empleado fue un equipo marca: Philips, Modelo: PW-1840; Apreciación: a bajos ángulos y a altos ángulos. Propiedad del Centro de Asistencia a la Industria Cerámica, Instituto Universitario Tecnológico Federico Rivero Palacios, núcleo Región Capital Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) Esta técnica permite conocer la morfología y microanálisis de las partículas que constituyen los catalizadores objetos de estudios. El microscopio electrónico de barrido utilizado fue un equipo marca Jeol JMS-6390 que se encuentra en Centro de Microscopia Electrónica de la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y de los Materiales, Universidad Central de Venezuela Granulometría Láser Por medio de la granulometría láser se determina la distribución y el tamaño de las partículas del catalizador utilizado. Capítulo II1: Experimental 17

18 El granulómetro láser utilizado fue el MASTERSIZER 2000 de la casa Malver, serial con un intervalo de medida entre 0,002 μm a 2000 μm. Apreciación: 0,001 μm. El análisis de la muestra se realizó mediante vía húmeda. Propiedad del Centro de Asistencia a la Industria Cerámica, Instituto Universitario Tecnológico Federico Rivero Palacios, núcleo Región Capital. 3.2 Materiales, elaboración de morteros con incorporación de catalizadores y metodología aplicada Materiales Cemento: El cemento Portland utilizado como referencia o cemento base, es del tipo I, según designación de la norma venezolana vigente COVENIN , es un cemento Portland tipo I producido a granel en la planta de la Fábrica Nacional de Cemento, ocupare del Tuy, el cual, se puede usarse en las construcciones de concreto en general. Catalizadores gastados de craqueo catalítico: este material proviene de la refinería Amuay del Complejo Refinador Paraguaná, dichos catalizadores se han denominado como Fino y Grueso. El catalizador gastado Fino fue tratado mecánicamente en un molino de bolas ubicado en el Laboratorio conjunto de las Escuelas de Geología y Metalúrgica, Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela. Esta acción tiene la finalidad de reducir en un 80% o más, el tamaño de granos con diámetros iguales o menores a 45 µm. Mientras que el catalizador llamado Grueso fue utilizado tal como proviene de la planta refinadora, cuyos diámetros de granos, a saber, son mayores a 45 µm en un 80%. (Milles, 2012) Arena: Se emplea como árido una arena silícea para ensayos de cemento con el 98% de pureza adquirida en una comercializadora privada de agregados especiales ubicada en la zona industrial del Estado Aragua. Importante hacer saber que la arena utilizada se diferencia de la arena especificada en la norma COVENIN A continuación, en las Tablas 1 y 2 se indican las fracciones de arena utilizadas en este estudio y las especificadas en normativa, respectivamente. Capítulo II1: Experimental 18

19 Tabla 1: Granulometría de la arena silícea de alta pureza utilizada en este estudio Tamiz Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 % retenido 0.0 1,8 4,5 64,3 29,4 % retenido acumulado 0 1,8 6,3 70,6 100 Tabla 2: Granulometría de fracción fina especificada en COVENIN Tamiz Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 % retenido acumulado Al contrastar las Tablas 1 y 2, se observa que la arena utilizada en este estudio tiene mayor finura que la especificada en norma COVENIN 2503:1990, ya que, el retenido acumulado de la arena en el tamiz Nº 40 es de 6,3% y la norma indica un mínimo de 25%. Mientras, que al comparar el porcentaje de arena retenida para este estudio en el tamiz Nº 50 se evidencia que cumple en el retenido acumulado con 70,6%. A pesar de ser una arena de fracción más fina que la especificada en la norma, no fue posible encontrar arena de igual composición química e igual calidad con tamaños de granos pasantes del tamiz N 30 y retenidos en tamiz N 40. Por tanto, se realizaron con esta fracción de arena más fina los morteros con cemento patrón y proporciones de FCC. Agua: Se emplea agua potable proveniente del sistema de acueducto de la ciudad de Caracas Preparación de mezclas La preparación de las mezclas se realizó en una mezcladora de polvo de alta velocidad, que garantiza la adecuada homogeneidad de los materiales sin perturbar sus finuras. Capítulo II1: Experimental 19

20 3.2.3 Preparación de los morteros La preparación de los morteros se realizó de acuerdo con las normas COVENIN 484:1993 y la COVENIN 3134:2004, utilizando las siguientes dosificaciones: Cemento base/catalizador: 100/0; 90/10; y 80/20, es decir, una sustitución en peso de cemento Portland por catalizador gastado en un 10% y un 20%, del catalizador denominado Fino y Grueso. La relación de agua/cemento utilizada fue de 0,485; una relación arena/cemento de 2,75/1 y curado según las normas antes mencionadas Exigencias Las exigencias estudiadas son las recogidas en la normativa vigente COVENIN 3134: Exigencias químicas Pérdida al fuego (según COVENIN 109:1990 Cementos hidráulicos. Métodos de ensayo para análisis químicos ) Sulfatos (según COVENIN 109:1990 Cementos hidráulicos. Métodos de ensayo para análisis químicos ) Residuos insolubles (según COVENIN 109:1990 Cementos hidráulicos. Métodos de ensayo para análisis químicos ) En la Tabla 3 se presentan los valores de requisitos químicos según las exigencias químicas establecidas en la norma venezolana vigente COVENIN 3134:2004. Tabla 3: Requisitos químicos para cemento según COVENIN 3134:2004 Requisito CPCA1 CPCA2 CPPZ1 CPPZ2 CPPZ3 CPCV Método de ensayo Pérdida al fuego (%) COVENIN 109:1990 Sulfatos (%) COVENIN 109:1990 Residuos Insolubles (%) COVENIN 109:1990 Capítulo II1: Experimental 20

21 Exigencias físicas Resistencia a la compresión (según COVENIN 484:1993 Cementos Portland. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros en probetas cúbicas de 50,8 mm de lado ) Ensayo de permeabilidad al aire (según COVENIN 487:1993 Cementos Portland. Determinación de la finura por medio del aparato Blaine de permeabilidad ) Expansión de autoclave (según COVENIN 491:1994 Cementos Portland. Determinación de la expansión en autoclave ) Tiempo de fraguado inicial y final (según COVENIN 493:1992 Cementos Portland. Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat ) Calor de hidratación (según COVENIN 495:1992 Cementos Portland. Determinación del calor de hidratación ) En la Tabla 4 se presentan los valores de requisitos físicos y mecánicos según las exigencias físicas establecidas en la norma venezolana vigente COVENIN 3134:2004. Tabla 4: Requisitos físicos para cemento según COVENIN 3134:2004 Requisitos CPCA1 CPCA2 CPPZ1 CPPZ2 CPPZ3 CPCV Resistencia a la 3 días 9,8 8,3 8, ,3 compresión 7 días 16,7 14,7 14,7 14,7 9,8 14,7 mínima (MPa) 28 días 27,4 24,5 24,5 24,5 20,6 24,5 Finura Blaine mínima (Superficie específica) mediante el ensayo de permeabilidad al aire (m 2 /kgf) Estabilidad de volumen, mediante ensayo de expansión 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 autoclave (% máximo) Tiempo de fraguado, mediante ensayo de Vicat (minutos) Calor de hidratación máximo (kj/kgf) Tiempo inicial Tiempo final máximo días días Método de ensayo COVENIN 484:1993 COVENIN 487:1993 COVENIN COVENIN COVENIN 495:1992 Capítulo II1: Experimental 21

22 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Caracterización del cemento Portland tipo I Análisis químico En la Tabla 5 se presenta la composición química del cemento comercial utilizado, tipo I ultra de la Fábrica Nacional de Cemento. Tabla 5: Composición química del cemento Composición (%) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O + K 2 O PAF R.I. Cemento tipo I 23,28 6,09 3,76 61,01 2,12 2,51 1,56 1,10 0,40 Su composición química se corresponde con el análisis típico de un cemento tipo I sin adiciones. Cuyos componentes principales son el CaO y SiO 2, es decir, presenta una naturaleza sílico cálcica. Por tanto, se clasifica según la norma COVENIN 28:1993. Cemento Portland. Especificaciones como un cemento tipo I, el cual, es de uso general en la construcción Caracterización del cemento Portland Caracterización mineralógica por Rx El cemento anhidro es un conjunto de diferentes fases que muestran un estado cristalino notable pudiéndose identificar sus distintos componentes. La Figura 2 presenta el difractograma del cemento anhidro, donde se observa que la mayoría de los picos principales de las fases con mayor intensidad de energía se asocia a la alita (C 3 S). En esta figura es posible observar las reflexiones de la belita (C 2 S). Luego con menor intensidad de energía se aprecia el ferroaluminato tetracálcico (C 4 AF). Vale resaltar que es posible identificar el aluminato tricálcico (C 3 A) y la anhidrita, esta se forma al deshidratarse el yeso en la molienda, el cual pierde sus dos moléculas de agua dando lugar a sulfato cálcico anhidro. Capítulo IV: Resultados y discusión 22

23 Figura 2: Difragtograma del cemento. (Milles, 2012) Estudio físicos del cemento Resistencia a la compresión La resistencia a compresión de las probetas cúbicas de mortero de cemento para los días 2 4, 7 y 28 días son 12,4; 20,9 y 27,7 MPa, respectivamente. Cumpliéndose el requisito establecido en la normativa venezolana COVENIN 484:1993, la cual, indica que los valores de resistencia a la compresión para los 3, 7 y 28 días deben ser superiores a 10,0; 17,0 y 27,4 MPa, respectivamente. Superficie específica La superficie específica por Blaine indica un valor de 399 m 2 /kgf cumpliendo con el requisito indicado en la normativa venezolana COVENIN 487:1993, donde este valor debe ser mínimo de 280 m 2 /kgf. 4 Se realizaron los ensayos a 2 días y no a los 3 días como se establece en normativa vigente porque sólo se autorizó la realización de probetas cúbicas los días miércoles. Los lunes y martes en el departamento de control de calidad de la planta concretera San Antonio de El Valle perteneciente a la Fábrica Nacional de Cemento debían continuar con sus actividades ordinarias. Capítulo IV: Resultados y discusión 23

24 Expansión volumétrica por autoclave La expansión volumétrica por autoclave fue del 0,4%, cumpliéndose con la exigencia de no ser mayor al 0,8%. Cumpliéndose el requisito establecido en la normativa venezolana COVENIN 491:1994. Vale resaltar que el aparato de Autoclave utilizado es un Boeked LCC-019 con presión máxima de 4,0 MPa y calibrador-medidor de barra de pasta de cemento es un Humbolt H con apreciación 0,0001 y 0,400 de rango, este aparato pertenece a la Planta cementera de la Fábrica Nacional de Cemento ubicada en Ocumare del Tuy, Edo. Miranda.. Tiempo de fraguado El tiempo para el fraguado inicial y final del cemento es de 167 ± 7 minutos y 245 ± 15 minutos, respectivamente. Cumpliéndose el requisito establecido en la normativa venezolana COVENIN 493:1992, la cual, indica que el tiempo de fraguado inicial y final del cemento debe ser mínimo 45 minutos y máximo 480 minutos, respectivamente. Calor de hidratación No fue posible la realización de este ensayo por la dificultad de encontrar reactivos para la realización por disolución química según norma COVENIN 495:1992. Referente, a realizar otro método que no requiere reactivos es el de la botella de Langavant, el cual, pertenece a una planta cementera ubicada en Pertigalete, Estado Anzoátegui pero no pudo ser posible su aplicación porque se informó que el termómetro de 0,1ºC de apreciación se encuentra dañado Caracterización de los catalizadores gastados de craqueo catalítico Composición química El análisis químico del catalizador gastado de craqueo catalítico realizado por espectroscopia se presenta en la Tabla 6. Tabla 6: Composición química del catalizador gastado de craqueo catalítico Composición (%) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O + K 2 O PAF R.I. FCC gastado 44,48 44,21 0,63 0,21 1,76 0,09 0,59 3,29 -- Capítulo IV: Resultados y discusión 24

25 Se puede destacar el alto contenido de SiO 2 y Al 2 O 3 en catalizadores gastados, cuya suma de óxidos es del 88,69%. Con estos porcentajes de SiO 2 y Al 2 O 3 se presume que este residuo pueda funcionar como una puzolana, siempre y cuando, se corrobore la fijación de cal a temperatura ambiente, en presencia de agua, formando compuestos con propiedades hidráulicas. O bien, determinando el índice de actividad puzolánica establecido en la norma COVENIN 3135: Composición mineralógica El estudio mediante difracción de Rx pone de relieve que estas muestras presentan un alto contenido en material amorfo o poco cristalino. En la Figura 3 se evidencia que los únicos picos de difracción observados, corresponden a una zeolita similar a la estructura mineralógica de la Faujasite de magnesio aunque con mayor cantidad de alúmina en su composición química. Figura 3: Difragtograma del FCC gastado proveniente de la Refinería Amuay. (Milles, 2012) La desviación en la línea base observada en la zona 2θ = 15-30º, así como la formación de picos pocos definidos es característico de materiales amorfos, esto resulta lógico si se toma en cuenta que es un material usado durante el proceso de ruptura catalítica, el cual, experimenta tratamientos rigurosos en el regenerador modificando su comportamiento y estructura mineral, que se pone de manifiesto en la consecuente pérdida de su actividad para el proceso de craqueo. Capítulo IV: Resultados y discusión 25

26 4.2.3 Estudio microestructural: Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) Los estudios por Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), muestran diferencias apreciables en las morfologías de ambos catalizadores. En el catalizador Fino, se puede observar la existencia de partículas irregulares siendo esferas fracturadas; mientras que el catalizador Grueso principalmente las partículas observadas son esféricas. (Ver Foto 1.a y 1.b de la Figura 4). Figura 4: Micrografías MEB. a) Fino y b) Grueso Capítulo IV: Resultados y discusión 26

27 En cuanto a las superficies de ambos catalizadores (Foto 2.a y 2.b de la Figura 4), se observa que presentan una superficie rugosa. El microanálisis realizado sobre los granos de ambos catalizadores revela que tienen como elementos mayoritarios Si y Al, presentando los dos catalizadores una relación Si/Al de 0,98, valores cercanos a los obtenidos por análisis químico correspondiente a 1,01 para catalizador Fino y catalizador Grueso. También, se han observado algunos cristales de Ca depositados sobre las superficies de las esferas. (Foto 3.a y 3.b de la Figura 4) Granulometría láser Las granulometrías láser realizadas tanto a los catalizadores Fino como los catalizadores Grueso se presentan en la Figura 5. En esta se aprecia que la distribución de Fino es bimodal, mientras que la distribución del catalizador Grueso es monomodal. Figura 5: Granulometría láser para catalizadores Fino y Grueso Para el catalizador Fino, el tamaño de partícula varía entre 2,024 μm y 83,969 μm con tamaño medio de partícula de 30,187 μm, mientras que para el catalizador Grueso, el tamaño de partícula es mayor, ya que varía entre 48,994 μm y 141,196 μm, presentando un tamaño medio de partícula de 83,631μm. Capítulo IV: Resultados y discusión 27

28 4.3. Estudio de cemento Portland tipo I con incorporación de los catalizadores gastados de craqueo catalítico Uno de los objetivos de este trabajo de investigación es el estudio del comportamiento del cemento Portland tipo I en los que se han incorporado distintos porcentajes de catalizadores Fino y Grueso, de acuerdo con las especificaciones indicadas en la normas venezolanas vigentes COVENIN 3134: Exigencias químicas Los resultados experimentales obtenidos, tanto del cemento base, como de los cementos con incorporación de los catalizadores (Fino y Grueso) se muestran en la Tabla 7. Tabla 7: Análisis realizados según exigencias químicas Exigencias químicas Muestras PAF (%) Sulfatos (%) Álcalis (%) Cemento base, tipo I-R 1,100 2,510 1,560 Catalizador gastado Fino 4,020 0,010 0,590 Catalizador gastado Grueso 3,690 0,013 0,590 Cemento con Fino 10% 1,830 2,140 1,463 20% 1,860 1,890 1,366 Cemento con Grueso 10% 1,720 2,140 1,463 20% 1,900 1,810 1,366 Los resultados obtenidos indican que el cemento Portland tipo I elaborados con catalizadores cumplen las exigencias químicas requeridas por las normas vigentes venezolanas, ya que todos los valores están dentro de los límites exigidos: El valor de Pérdida Al Fuego (PAF) exigido por la norma es menor o igual a 5%, cumpliendo con esta exigencia. Respecto a los sulfatos, el valor especificado en norma debe ser inferior al 4% y el resultado obtenido en esta investigación para los catalizadores gastados por sí solos es de 0,013%, con lo cual, se evidencia el cumplimiento de esta exigencia. Asimismo, se evidencia en los cementos combinados o adicionados en sus diferentes proporciones estudiadas, se encuentran por debajo del valor especificado en norma, siendo el valor más alto de dichas proporciones de 2,140%. Capítulo IV: Resultados y discusión 28

29 Respecto a los residuos insolubles, las exigencias químicas en norma para cementos portland con adiciones de puzolanas no exige la realización de estos ensayos porque su incorporación es después de la obtención del Clinker, es decir, este residuo no ingresa al horno donde dichos residuos insolubles pueden afectar los ladrillos refractarios Exigencias físicas Resistencia a la compresión de probetas cúbicas En las Tablas 8, 9, 10 y la Figura 6 se recogen los resultados obtenidos de las resistencias a compresión a 2, 7 y 28 días de los morteros preparados con incorporación de FCC Fino y; en las Tablas 11, 12, 13 y la Figura 7 se presentan las resistencias para los morteros con incorporación de FCC Grueso. Las Figuras 8 y 9, muestran las pérdidas o ganancias de resistencias a la compresión con respecto al mortero de cemento patrón tanto de FCC gastado Fino y Grueso. Edad 2 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Fino 80/20 Fino Tabla 8: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 2 días Peso (gr) 274,20 272,63 274,60 267,50 268,10 273,07 263,50 266,93 267,20 Densidad (gr/cm 3 ) 2,19 ± 0,01 2,16 ± 0,02 2,13 ± 0,02 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 13,7 13,5 12,3 10,8 10,7 10,5 9,0 9,4 8,7 11,4 12,1 12,5 10,6 10,8 11,5 9,2 8,9 8,6 11,4 12,1 12,5 10,6 11,0 11,5 9,1 8,8 8,8 Compresión media (MPa) 12,4 ± 0,8 10,9 ± 0,4 8,9 ± 0,3 Edad 7 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Fino 80/20 Fino Tabla 9: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 7 días Peso (gr) 275,10 274,20 276,40 269,43 272,30 273,33 263,13 265,73 269,23 Densidad (gr/cm 3 ) 2,20 ± 0,02 2,17 ± 0,02 2,13 ± 0,02 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 22,0 22,9 20,6 20,2 22,1 20,8 17,3 18,7 18,0 19,9 20,4 19,4 22,5 21,1 23,2 19,7 17,7 16,3 21,0 19,4 22,1 21,8 20,7 22,2 17,5 19,0 17,5 Compresión media (MPa) 20,9 ± 1,2 21,6 ± 0,9 18,0 ± 1,0 Capítulo IV: Resultados y discusión 29

30 Edad 28 días Tabla 10: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Fino a 28 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Fino 80/20 Fino Peso (gr) 277,10 270,45 278,40 271,05 264,10 275,10 263,00 268,00 270,90 Densidad (gr/cm 3 ) 2,20 ± 0,03 2,16 ± 0,03 2,14 ± 0,02 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 27,7 29,7 27,7 30,0 32,9 35,3 30,3 31,3 28,3 28,0 27,1 26,7 29,8 34,0 35,1 29,1 28,2 28,5 28,8 27,0 27,6 35,8 35,0 28,8 33,9 29,8 31,2 Compresión media (MPa) 27,8 ± 0,8 33,0 ± 2,6 30,1 ± 1,8 Figura 6: Resistencia a la compresión de probetas cúbicas de mortero de cemento Portland con FCC Fino Edad 2 días Tabla 11: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 2 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Grueso 80/20 Grueso Peso (gr) 274,20 272,63 274,60 264,63 269,63 271,37 259,30 261,80 261,27 Densidad (gr/cm 3 ) 2,19 ± 0,01 2,15 ± 0,03 2,09 ± 0,01 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 13,7 13,5 12,3 9,4 10,8 9,1 7,1 6,8 7,3 11,4 12,1 12,5 9,2 9,0 8,9 7,3 6,9 7,3 11,4 12,1 12,5 9,1 9,1 9,0 7,3 6,9 7,3 Compresión media (MPa) 12,4 ± 0,8 9,3 ± 0,5 7,1 ± 0,2 Capítulo IV: Resultados y discusión 30

31 Edad 7 días Tabla 12: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 7 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Grueso 80/20 Grueso Peso (gr) 275,10 274,20 276,37 267,05 268,65 272,40 260,53 260,15 260,20 Densidad (gr/cm 3 ) 2,20 ± 0,02 2,15 ± 0,02 2,08 ± 0,02 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 22,0 22,9 20,6 17,8 16,7 19,6 14,9 15,8 14,2 19,9 20,4 19,4 19,4 21,1 17,4 14,1 14,3 14,6 21,0 19,4 22,1 17,7 17,3 17,7 17,3 16,0 16,3 Compresión media (MPa) 20,9 ± 1,2 18,3 ± 1,3 15,3 ± 1,0 Edad 28 días Tabla 13: Ensayos mecánicos de morteros de cemento mezclado con FCC Grueso a 28 días Mortero cem/fcc 100/0 90/10 Grueso 80/20 Grueso Peso (gr) 277,10 270,45 278,40 269,23 272,63 272,30 260,63 261,93 263,84 Densidad (gr/cm 3 ) 2,20 ± 0,01 2,17 ± 0,01 2,10 ± 0,01 Compresión (MPa) Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 27,7 29,7 27,7 27,3 23,8 25,1 24,0 25,2 24,9 28,0 27,1 26,7 24,8 24,4 23,7 25,0 22,5 23,1 28,8 27,0 27,6 25,7 25,9 27,4 25,6 25,2 24,6 Compresión media (MPa) 27,8 ± 0,8 25,3 ± 1,3 24,5 ± 1,0 Figura 7: Resistencia a la compresión de probetas cúbicas de mortero de cemento Portland con FCC Grueso Capítulo IV: Resultados y discusión 31