Nueva generación de // barreras de seguridad NEW JERSEY // construidas a partir de materiales reciclados y caucho procedentes de neumáticos al final de su vida util Proyecto New Jersey LIFE10 ENV/ES/515 www.lifeproject-newjersey.com
2 3 GENERAL La estricta aplicación de la prohibición de vertido de los neumáticos fuera de uso, establecida en 2006 por la Directiva 1999/31/CE, ha supuesto la puesta en marcha de una multitud de iniciativas para la gestión de neumáticos fuera de uso. En los últimos 10 años, las infraestructuras de recogida de neumáticos han logrado con éxito tratar las cantidades de neumáticos usados generados en toda Europa. Sin embargo, el mercado de productos elaborados a partir de los materiales obtenidos de los neumáticos fuera de uso se desarrolla y diversifica muy lentamente. Tan solo unas pocas aplicaciones del polvo de neumático copan el mercado total del caucho reciclado. Por otro lado, el consumo de plásticos es también importante y deben ser gestionados de forma apropiada para minimizar el impacto medioambiental que tiene este tipo de residuos. Un porcentaje elevado de estos residuos, el 38% se deposita en vertederos, por lo que es necesario desarrollar nuevas aplicaciones para dar valor añadido a estos materiales procedentes de residuos de plásticos. Cuál es el potencial de uso de los materiales derivados del neumático fuera de uso? La Europa de los 27 genera casi 3 millones de toneladas por año de neumáticos fuera de uso y como consecuencia de la aplicación de la Directiva de vertido, el 100% de los neumáticos fuera de uso están siendo recogidos y correctamente tratados de diferente forma. Existen suficientes aplicaciones para la totalidad de los materiales que se generan en toda Europa? A pesar de la existencia de infraestructuras suficientes para la gestión, la demanda de materiales derivados de los neumáticos fuera de uso es reducida, por lo que es importante que la industria del reciclaje desarrolle nuevas aplicaciones para sus productos. Diseño y maquetación: Europublic //// Diseño de ilustraciones: Freepik
4 5 PriNcipales objetivos del proyecto = = Prototipo 1 Prototipo 2 Resumen New Jersey es el nombre genérico de las barreras de seguridad realizadas con hormigón armado. El nombre viene dado por las primeras barreras de este tipo que tienen su origen en la ciudad del mismo nombre en los Estados Unidades de América. El equipo del estudio ha seleccionado este nombre también porque los objetivos del estudio han sido la demostración y validación de una nueva generación de barreras de seguridad ecológicas del tipo New Jersey, con unas prestaciones de absorción de impacto mejoradas, por el uso de caucho reciclado de neumáticos y plásticos reciclados en su composición, empleando los materiales reciclados de dos maneras diferentes. En el marco del proyecto se han desarrollado dos prototipos diferentes, en base al empleo de materiales reciclados a partir de plásticos y sobre todo de neumáticos fuera de uso. Prototipo 1: Se trata de una barrera convencional recubierta por una capa fabricada con la utilización de plásticos reciclados y caucho procedente del neumático fuera de uso, aglomerados mediante una resina para que conserven la estructura de protección adherida a la barrera de hormigón. El objetivo del recubrimiento es el de incrementar la capacidad de absorción de impactos derivados de la colisión de vehículos pero sobre todo la posibilidad de reducir la severidad de los accidentes de los motociclistas en puntos críticos de acumulación de de los mismos. Prototipo 2: Este prototipo consiste en la modificación de las propiedades del hormigón por la utilización de partículas de caucho en sustitución de los áridos que lo componen. Los hormigones formulados con caucho tienen una mayor capacidad de absorber energías de impacto en caso de accidente. El objetivo del incluir partículas de caucho es hacer que éstas actúen como puntos de formación de grietas ante el impacto de un vehículo, lo que conlleva la disipación de la energía del mismo.
6 7 Actividades del proyecto El proyecto ha consistido en el diseño completo de los dos tipos de barreras, con un elemento común, ambas han sido construidas empleando materiales reciclados procedentes de plásticos y neumáticos, según el concepto de cada diseño, con el objeto de obtener prestaciones de seguridad mejoradas. El desarrollo de las barreras comprende desde la etapa de diseño de los elementos hasta la verificación de la viabilidad técnica de la barrera a través de la homologación de los requisitos establecidos en la norma Europea EN 1317-2, de contención de vehículos en carreteras. Como resultado final de la viabilidad técnica del empleo de materiales procedentes de los neumáticos fuera de uso, dentro del proyecto, se ha construido un tramo experimental en una carretera real perteneciente a la red de carreteras de la Comunidad de Madrid, demostrando el empleo de materiales reciclados en el campo de la seguridad de carreteras. Diseño de los materiales Previamente al diseño y construcción de la barrera fue preciso llevar a cabo una etapa que comprenda el diseño de los materiales que la componen. Para el diseño de los materiales se llevó a cabo distintas pruebas que combinaron el plástico y caucho en diferentes proporciones para estudiar las características mecánicas de la mezcla resultante para el cumplimiento de la legislación vigente en materia de resistencia de materiales y comportamiento frente a las condiciones de un accidente. Para el diseño de materiales se han probado diferentes combinaciones de materiales reciclados, principalmente caucho procedente de los neumáticos fuera de uso, tanto con resinas para el diseño de un tipo de barrera como en las dosificaciones de chips de caucho en el hormigón. Otros componentes del neumático, como el alambre de acero también han formado parte de los ensayos de diseño, aunque la dificultad de incorporarlos al hormigón lo ha descartado. Los ensayos llevados a cabo sobre ambos prototipos establecieron unas cantidades medias de materiales reciclados incorporados a cada prototipo. Mientras que en el caso de la barrera recubierta con materiales reciclados podrían usarse hasta 42,5 t de plásticos y caucho por kilómetro, en el caso de la barrera de hormigón modificado con caucho procedente de los neumáticos se incorporan 7 toneladas de chip por kilómetro, esto significa una sustitución del 10 % en volumen de los áridos que componen el hormigón.
8 9 Diseño de las barreras El diseño de barreras es una de las partes críticas del proyecto ya que se debe recordar que son elementos de seguridad de una carretera y por tanto deben resistir el impacto provocado por vehículos en caso de accidentes. Para el diseño de las barreras se han llevado a cabo simulaciones y cálculo por elementos finitos y se ha tenido en cuenta información disponible en el mercado acerca de los requisitos de diseño para evitar que los vehículos se incrusten en la barrera o sencillamente la rompan en caso de colisión. Además de la simulación se han llevado a cabo ensayos de péndulo que permiten la comparación de los materiales que se empleen en la fabricación de barreras para predecir su comportamiento final en caso de accidente. Como parte del diseño se han calculado las exigencias de los elementos de unión de las barreras para elegir aquél que ofrece las características más adecuadas.
10 11 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Cálculo de la huella de carbono del caucho reciclado Durante la ejecución del Proyecto se ha llevado a cabo un análisis de la huella de carbono correspondiente al Caucho reciclado obtenido de los neumáticos, es decir las actividades comprendidas en el análisis de inventario y el análisis de impacto. Los resultados obtenidos indican que el rango de huella de carbono por tonelada de chip de caucho producido oscila entre 45 y 75 Kg de CO 2. 45 75 Kg CO 2 1T. Fabricación de las barreras Dentro de las actividades fijadas para el Proyecto se han fabricado 2 tipos diferentes de barreras. El prototipo 1 consiste en una gruesa capa de caucho y plásticos reciclados aglomerados con una resina recubriendo la barrera de seguridad de hormigón. Este tipo de barrera se produce en dos pasos, en el primero se fabrica una barrera convencional de hormigón y en el segundo se añade los elemento s especialmente diseñados para la barrera. Para la producción de la segunda barrera, se han empleado instalaciones y equipos industriales para la producción piezas de hormigón prefabricado. Esto permitió evitar una serie de problemas derivados de su producción industrial. La adición de partículas de caucho a la mezcla de hormigón se lleva a cabo de la misma manera que cualquier otro componente convencional. Se designó a la compañía Prefabricados Alberdi para la fabricación, ya que sus instalaciones cumplen previamente los requisitos para el marcado de CE de barreras.
12 13 PRINCIPALES INDICADORES DEL PROYECTO Validación de las barreras A partir de enero de 2011 todos los productos de la construcción deben exhibir el marcado CE, lo que significa que, está cubierto, o que cumple con los requisitos definidos en la norma armonizada correspondiente. En el caso de las barreras de seguridad, la norma aplicables es la EN 1317, con la que cualquier fabricante debe redactar una declaración de conformidad de acuerdo con sus especificaciones, para obtener el marcado CE de su producto. Se han llevado a cabo numerosos ensayos sobre ambos prototipos para cumplir con los requerimientos de la norma EN 1317 que define el nivel de seguridad de la barrera. Los principales resultados obtenidos en el ensayo de impacto con vehículo a escala real, de acuerdo con la EN1317 han sido diferentes. Mientras que el prototipo 1 alcanzó un nivel de contención N1, con un índice de severidad clase A, y una anchura de trabajo W3, después de ensayar el TB31. El prototipo 2 obtuvo un nivel de seguridad H1 y una anchura de trabajo (W6) después del ensayo TB42 (vehículo pesado). Además, en el caso del prototipo nº2 se llevaron a cabo otros ensayos con vehículo ligero (ensayo TB11) obteniéndose una clasificación C en el índice de severidad, suficiente para ser montado en carreteras pero limitado a áreas de seguridad específicas. El prototipo 1 puede incluir hasta 29,1 kg de material reciclado procedente de los neumáticos fuera de uso y 12,5 kg de plásticos, o lo que es lo mismo 30 t de neumáticos y 12,5 t de plásticos por cada kilómetro de barrera. El prototipo 2, puede consumir 43 kg de caucho reciclado de neumático fuera de uso por módulo de barrera o hasta 7 t por kilómetro lineal de barrera. En el prototipo 2 se han sustituido entre 7 y 10 % en volumen de agregados minerales por partículas de caucho. La huella de carbono del prototipo 2 es un 11,5 % inferior a una barrera convencional.
14 15 Implementación a escala real Una de las nuevas barreras desarrolladas dentro de este Proyecto (prototipo 2) ha sido implantada en una carretera real, de acuerdo a las características técnicas de la misma obtenidas en la etapa de validación. El lugar seleccionado para la demostración está situado en el municipio de Pozuelo de Alarcón. El tramo experimental se localiza en la salida de una rotonda de la M-511, una de las carreteras más transitadas de la Red de Carreteras de la Comunidad de Madrid, demostrando la viabilidad técnica del empleo de materiales reciclados procedentes de los neumáticos fuera de uso en el campo de la seguridad de carreteras. La principal ventaja de esta nueva barrera de seguridad es que su construcción es posible con el mismo equipo de montaje que una barrera convencional ya que tanto el aspecto de la barrera como los sistemas de unión son equivalentes a los empleados en una barrera convencional. Difusión del proyecto Las actividades de difusión de los resultados del proyecto llevadas a cabo han sido muy numerosas tanto a nivel regional como nacional e internacional. El principal punto de atención en las tareas de difusión ha sido la concienciación entre ciudadanos y autoridades para diseminar los resultados del Proyecto y sus potenciales beneficios para la sociedad en general.
16 17 Resultados del proyecto Uno de los principales logros del Proyecto ha sido la implantación del prototipo 2 en un tramo real de carretera, lo que demuestra su idoneidad como elemento de seguridad vial. Todo ello, después del cumplimiento de los requisitos del ensayo de homologación establecidos en la norma de ensayo EN 1317, obteniendo un nivel de contención de nivel H1 y una anchura de trabajo W6. Asimismo los ensayos para determinar el índice de severidad ASI han dado como resultado un nivel con el que pueden ubicarse en vías de unas determinadas características si bien no es válida para la totalidad de las carreteras. Transferibilidad de los resultados del Proyecto Los resultados del proyecto son plenamente transferibles a cualquier parte del mundo por la existencia tanto de materiales reciclados procedente del neumático fuera de uso como del uso de las barreras tipo New Jersey. Particularmente a nivel europeo esta transferibilidad de resultados se hace aún más evidente dado que dentro del mercado europeo existe una reglamentación común que deben cumplir este tipo de barreras y por lo tanto una vez verificados los niveles de seguridad alcanzados, estas barreras pueden ser instaladas en carreteras de toda Europa. Estamos seguros que, además de para este proyecto, el desarrollo de materiales novedosos a partir de materiales reciclados (resina-plásticos-neumáticos y hormigones modificados con caucho) abre la posibilidad de utilizarlos en el diseño y fabricación de otro tipo de aplicaciones distintas. Otro importante logro alcanzado en el proyecto ha sido todo el knowhow desarrollado relacionado con el estudio y utilización de materiales reciclados para el diseño de barreras de seguridad, demostrando que es posible utilizar este tipo de materiales sustituyendo a los originales sin detrimento de las prestaciones que se les exige a las barreras, abriendo nuevas vías de recuperación de materiales junto con mejoras en las características de las barreras.
18 19 BenefIcios e impactos del proyecto Los beneficios que estas nuevas barreras pueden aportar tanto a la seguridad como al medio ambiente son diversos. Al margen de otros más concretos, la apuesta por la Sostenibilidad y por el empleo y uso de materiales reciclados son, desde el punto de vista del origen del proyecto, los mayores beneficios del mismo. De esta forma, se da prioridad al reciclado de productos al final de su vida útil frente a otras alternativas de valorización, con la evidente mejora de su impacto sobre el medio ambiente. Técnicos Las nuevas barreras de hormigón producen una mejora de la seguridad por el aumento de la absorción de las energías de impacto en caso de accidente. La demostración de esta capacidad resulta compleja ya que tanto un prototipo como otro requerirían de un estudio independiente del comportamiento en condiciones reales. Sin embargo algunos ensayos de laboratorio llevados a cabo ponen de manifiesto que existe una mayor capacidad de disipar las energías de impacto lo que se traduce en un mejor comportamiento en caso de accidente. En el caso del prototipo 2 se ha verificado también que en el caso de un impacto y la rotura de los módulos de hormigón, la presencia de partículas de caucho retienen los fragmentos adheridos junto a la barrera lo que redunda aun más en la seguridad evitando la proyección de fragmentos. Ambientales Las barreras propuestas en el proyecto han demostrado el elevado consumo de materiales reciclados necesario para su producción: por kilómetro de barrera, el prototipo 1 puede incluir hasta 42,5 t de material reciclado y el prototipo 2 consume hasta 7 t de neumático. De esta forma, se consigue la puesta en el mercado de productos innovadores y sostenibles, basados en el uso de materiales reciclados procedentes de neumáticos fuera de uso y plásticos, abriéndose una nueva forma de valorizar estos materiales. Además, el diseño del prototipo 2 tiene una significativa reducción del peso de cada módulo de barrera, y por tanto el número de módulos transportados en cada camión es mayor, con la consiguiente reducción del número de vehículos para una idéntica cantidad de módulos transportados si se compara con una barrera convencional. Esta reducción de peso tiene un efecto muy positivo en la huella de carbono del producto por un doble motivo. Por un lado las menores emisiones derivadas del transporte y por otro el de la sustitución de materiales vírgenes obtenidos de la explotación directa de recursos naturales por la utilización de materiales reciclados con una huella ecológica menor. Los resultados del ACV indican que el impacto ambiental, en términos de huella de carbono, de la barrera con caucho es un 11,5% inferior al de una barrera convencional. Económicos La sustitución de materias primas vírgenes por materias primas recicladas procedentes de los neumáticos fuera de uso tiene una incidencia ligeramente positiva, derivada fundamentalmente de los ahorros producidos por la reducción de las necesidades de transporte a igualdad de longitud de barrera instalada. En línea con la política de la UE, los resultados obtenidos en este Proyecto cierran el lazo dentro de un modelo de economía circular.
Socios del proyecto Acciona Infraestructuras Es uno de los líderes mundiales en ingeniería civil, a la vanguardia en I+D+I, capaz de aplicar las técnicas más innovadoras en la ejecución sostenible de los trabajos de construcción. Fundación para la Investigación y Desarrollo en Transporte y Energía Laboratorio oficial autorizado para llevar a cabo la validación de los ensayos de homologación de las barreras de seguridad. European Union Road Federation Asociación sin ánimo de lucro que coordina los puntos de vista de diferentes compañías del sector de la carretera europea y actúa como plataforma de diálogo para la investigación de aspectos relacionados con la movilidad. SIGNUS Ecovalor Es una compañía sin ánimo de lucro dedicada a la gestión de los neumáticos fuera de uso en España bajo un esquema de responsabilidad extendida del productor. Coordinador del proyecto Localización del proyecto LIFE10 ENV/ES/515 Acrónimo: NEW JERSEY Datos del proyecto España Fecha inicio proyecto 01-10-2011 Fecha fin proyecto 30-06-2015 Total presupuesto 1.900.654 VIA M Es el departamento de carreteras de la Comunidad de Madrid. Contribución Comisión Europea 839.286 (%) de costes elegibles 46,78%