APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS EN LAS AUTOPISTAS: ÁRIDO SIDERÚRGICO

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1 ECONOMÍA CIRCULAR APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS EN LAS AUTOPISTAS: ÁRIDO SIDERÚRGICO 29/06/2016 Gerencia de Obras y Conservación Central Abertis Autopistas

2 Introducción y definiciones Qué son las escorias siderúrgicas? Escoria de acería LD Proceso Linz-Donawitz Escoria de horno Alto Escoria negra de horno arco eléctrico (Electric Arc Furnace) Es la única que entra en juego en nuestro caso Escoria blanca de refino

3 Introducción y definiciones Proceso en el horno de arco eléctrico Generación del acero y las escorias de acería Horno de arco eléctrico (Chatarra de acero + CaO + Coque+ MgO) Escoria de horno de arco eléctrico (escoria negra) Horno cuchara (Acero fundido + ferroaleaciones + Gas) Escoria de horno cuchara (escoria blanca) Acero fundido final Productos de acero 29/06/2016 Gerencia de Obras y Conservación Central Abertis Autopistas

4 Las escorias, su naturaleza y propiedades Escorias de horno de arco eléctrico (EAF) Aspecto de las escorias EAF

5 Las escorias, su naturaleza y propiedades Escorias de arco eléctrico (EAF) Inestabilidad volumétrica (i) La expansión es debida a la hidratación del CaO y MgO libres. Al ser mucho menor el contenido del primero y mucho más lenta la hidratación del segundo, es este último el que representa el peligro mayor para la aplicación. Hay escorias negras con contenidos de MgO entre 4% y 8%. Low MgO content en la consideración europea. Otras con contenidos entre 8 y 15% son las llamadas High MgO content.

6 Las escorias, su naturaleza y propiedades Escorias de arco eléctrico (EAF) Densidad y propiedades químicas La densidad tiene como valor medio 3,5 t/m3. Valor más elevado que el de las BOF y los áridos naturales y que se debe al mayor contenido de hierro. El ph de la escoria negra EAF es alcalino e igualmente lo será el del árido siderúrgico obtenido a partir de ella. Esta situación favorecerá la adhesión con el betún, que tiene un ph ligeramente ácido. Los lixiviados de estas escorias suelen tener un ph superior a 10.

7 Las escorias, su naturaleza y propiedades Escorias de arco eléctrico (EAF) Propiedades mecánicas Las escorias EAF permiten obtener áridos con buena forma si se emplea una trituración adecuada. El árido obtenido tiene pocas lajas, y el índice de lajas no suele superar 10. Usualmente, el 100% de las partículas tendrá dos o más caras de fractura. (máximo S/PG3 <20) Las escorias EAF son más duras que las BOF (escorias de alto horno). Son muy poco desgastables y pulimentables, con valores de CPA alrededor de 0,60. (máximo S/PG3 >0,56) Coeficientes de desgaste de Los Ángeles entre 13 y 17, aunque en algunos pocos casos pueden llegar a 20. (máximo s/pg3 <15)

8 Compatibilidad del uso de áridos siderúrgicos con el PG3 Los áridos en las mezclas bituminosas en caliente podrán ser naturales o artificiales siempre que cumplan las especificaciones recogidas en este artículo (PG3 542,2,2,1). - Angulosidad del árido grueso. - Forma del árido grueso. - Resistencia a la fragmentación del árido. - Resistencia al pulimento acelerado. - Limpieza del árido grueso. - Naturaleza del árido. Pueden aplicarse todas las condiciones del PG3, artículos 542 Mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso y 543 Mezclas bituminosas para capas de rodadura, mezclas drenantes y discontinuas.

9 Acerías y productores de áridos siderúrgicos Las comunidades que poseen acerías de arco eléctrico son las siguientes: País Vasco 48%. Cataluña 15,4%. Andalucía 11,3%. Cantabria 7,6%. Madrid 6,7%. Galicia 5,0%. Extremadura 4,0%. Aragón 1,5%. Narón Santander Reinosa Bilbao Sestao Basauri Galindo Arroindo Amurrio Getafe Villaverde Jerez de los Caballeros Alcala de Guadaira Algeciras Olaberria Bergara Azpeitia Zumárraga Beasain Azcoitia Legazpia Zaragoza Castelbisball

10 cerías y productores de áridos siderúrgicos Empresas que valorizan escorias siderúrgicas Nombre Ubicación Certificación L.A. C.P.A Expansión (%) Edersa (Escoria y derivados S.A) Asturias ISO 9001/ISO < 60 Árido siderúrgico Nervacero Bizkaia ISO /0.3 Áridos siderúrgicos Ekober S.L Guipuzcoa --- FCC-ámbito (Ekonor) Bizkaia --- Grupo Exteberria Bizkaia --- Grupo Alfonso Gallardo Guipuzcoa --- Adec Global Barcelona Marcado CE 13/ /2.0 Promsa Zaragoza Marcado CE 15/ ArcelorMittal (Olaberria y Zumarraga) Guipuzcoa --- Global Steel wire Cantabria /0.3 Siderúrgica Bilbao Bilbao --- Tubos reunidos Amurrio ---

11 Mezclas bituminosas con áridos siderúrgicos Estado de la cuestión Uso de aridos siderúrgicos procedentes de escoria de horno de arco eléctrico (EAF) en el Reino Unido tiene ya 65 años. Se han utilizado algo más de 12 millones de toneladas de árido siderúrgico en capas asfálticas de carreteras con muy buen rendimiento. Esta práctica tiene en Alemania mas de 30 años, durante los cuales se ha llevado a cabo una intensa actividad de investigación comparando las propiedades de las mezclas bituminosas con árido siderúrgicos con las de áridos naturales.

12 Mezclas bituminosas con áridos siderúrgicos Estado de la cuestión En Alemania de la escoria de acero producida el 65,7% se aplica como materiales para ingeniería civil y de ellos el 25,7% para carreteras. Tramos experimentales tanto con áridos procedentes de escoria EAF, como BOF, sometidos a control de propiedades durante 25 años y las mezclas asfálticas han mostrado invariablemente un excelente comportamiento resistiendo a la deformación plástica, no se formaron roderas y resistieron al pulimento.

13 Tramo experimental 13

14 Tramo experimental 14

15 Dosificaciones y ensayos de mezclas asfálticas con áridos siderúrgicos Aspectos sobre la dosificación de la mezcla BBTM 11B Granulometría de los áridos Material que pasa (%) Tamiz siderúrgico Natural (mm) 4/11 0/3 31, , , ,

16 Material que pasa (%) Dosificaciones y ensayos de mezclas asfálticas con áridos siderúrgicos Aspectos sobre la dosificación de la mezcla BBTM 11B Dosificación: SID 6/14 = 83.0%. NAT 0/6 = 13.0%. FILLER = 4.0%. Li Ls MEZCLA 0,06250,125 0,25 0, Tamiz (mm) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

17 Material que pasa (%) Dosificaciones y ensayos de mezclas asfálticas con áridos siderúrgicos Aspectos sobre la dosificación de la mezcla BBTM 11B Realizando la corrección por densidades la combinación de áridos genera una curva que se encuentra en el límite del huso granulométrico. Se utilizó una densidad de 3.6 g/cm3 para el árido siderúrgico, 2.65 g/cm3 para el árido calizo y 2.65 g/cm3 para el filler. Li Ls MEZCLA 0,0625 0, Tamiz (mm) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

18 Dosificaciones y ensayos de mezclas asfálticas con áridos siderúrgicos Emplazamiento: Enlace Granollers. Gerencia Norte. Acesa Empresa que diseño la mezcla: UPC Departamento de ingeniería de la construcción. Tipo de mezcla: BBTM 11B. Componentes Cantidad [kg] % en peso s/mezcla ASA 6/ ,1 AF 0/6 caliza ,7 Filler calizo 39 3,9 Betún BM3C 43 4,3 Total

19 Dosificaciones y ensayos de mezclas asfálticas con áridos siderúrgicos Propiedades de la mezcla bituminosa Densidad y contenido de huecos Unidad Valor medio Densidad aparente compactada kg/m Huecos en la mezcla % 18,4 Sensibilidad al agua Unidad Probetas secas Probetas húmedas ITS MPa 1,70 1,72 ITSR % 101 Resistencia a la deformación permanente Unidad Valor Densidad kg/m Profundidad de deformación final mm 1.8 Velocidad de deformación mm/1000 ciclos 0,041

20 Aspectos económicos y ambientales del uso de mezclas bituminosas con AS Árido convencional Árido siderúrgico Árido siderúrgico (t corregida) Precio origen ( /t) 8,00 /t 4,00 /t 5,32 /t corregida Precio transporte mismo volumen ( /t.km) 0,05 /t.km 0,05 /t.km 0,0665 /t corregida.km

21 Aspectos económicos y ambientales del uso de mezclas bituminosas con AS Estimación del precio del árido, mismo volumen, en planta asfáltica Dist. (km) Precio transporte Precio material Precio total A. conv. A. sider. A. conv. A. sider. A. conv. A. sider. 10 0,5 0, ,32 8,5 6, ,33 8 5,32 9 6,7 30 1,5 1, ,32 9,5 7, ,66 8 5, ,0 50 2,5 3, ,32 10,5 8,6 60 2,5 3, ,32 10,5 8,6 70 3,5 4, ,32 11,5 10, ,32 8 5, ,6 90 4,5 5, ,32 12,5 11, ,65 8 5, ,0

22 Aspectos económicos y ambientales del uso de mezclas bituminosas con AS Estimación del aumento del coste del transporte debido a la mayor densidad del árido siderúrgico Dist. (km) Transporte a obra (50 km) Precio material + transporte (árido a planta + mezcla a obra) Mezcla conv. Mezcla sider. Mezcla conv. Mezcla sider. 10 2,50 2,875 11,00 8, ,50 2,875 11,50 9, ,50 2,875 12,00 10, ,50 2,875 12,50 10, ,50 2,875 13,00 11, ,50 2,875 13,00 11, ,50 2,875 14,00 12, ,50 2,875 14,50 13, ,50 2,875 15,00 14, ,50 2,875 15,50 14,85

23 Aspectos económicos y ambientales del uso de mezclas bituminosas con AS lixiviación de escorias siderúrgicas en Cataluña Compuesto Cantidad (mg/kg) Adec Global Límite DC 32/2009 * Arsénico < Bario 5 20 Cadmio < Cromo total < Cobre < Mercurio < Molibdeno < Niquel < Plomo < Antimonio < Selenio < Cinc < 1 4 Cloruros < Fluoruros 1 18 Sulfatos

24 Aspectos económicos y ambientales del uso de mezclas bituminosas con AS Lixiviación de las escorias siderúrgicas del País Vasco (según EN ) Compuesto Cantidad (mg/kg) Tubos reunidos Nervarcero LímiteDC 34/2003 * Arsénico Bario Cadmio < < Cromo < 0.1 < Cobre Mercurio Molibdeno < 1 < Niquel < 0.8 < Plomo < 0.8 < Antimonio Selenio < 0.09 < Cinc < 0.5 < Cloruros Fluoruros 13.2 < Sulfatos

25 Conclusiones Condiciones Previas En los distintos tramos el árido siderúrgico empleado será el disponible en la zona con la condición previa de que disponga de marcado CE y su estabilidad volumétrica venga garantizada por un resultado inferior o igual al 3,5% de expansión en el ensayo UNE EN tras 168 horas de acción del vapor. No se aceptarán resultados de otros ensayos de expansión. Los componentes de la mezcla y ella misma estarán sometidos a las condiciones, ensayos y valores límite del PG3 y de la norma UNE EN Se requieren estudios específicos sobre la evolución a medio plazo (estabilidad y variaciones de temperatura) antes de realizar actuaciones generalizadas.

26 Conclusiones Ámbito La situación de las actuaciones a proyectar, teniendo en cuenta la existencia de un árido siderúrgico válido, no debería superar una distancia de 100 km superior a la de mezclas con áridos convencionales. En primera aproximación cumplen esta exigencia algunos los tramos situados en Cataluña y los situados en Aragón y La Rioja.

27 Conclusiones Ventajas Valorización de un residuo/eliminación acopios. Mejora de algunos de los parámetros de las mezclas asfálticas (resistencia al rozamiento, mayor CPA) Reducción de costes económicos en mezclas asfálticas. Reducción impacto ambiental por no extracción en cantera

28 Gracias