Evaluación de la viruta de cuero generada en el proceso de ...

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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

14 BIBLIOGRAFÍA

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