1. USO DE ACEITE ACEITE QUEMADO QUEMADO PARA PARA MEJORAR MEJORAR BASES BASES Y SUBBASE SUBBASES S GRANULARES A continuación, se presentará un análisis del uso de aceite quemado para la estabilizaci estabilización ón de suelos, suelos, se presentará presentará resultados resultados obtenidos en laboratorios laboratorios para la viabilidad su empleo, las mejoras de las propiedades mecánicas del material granular empleado para la construcción de las estructuras de pavimentos, los beneficios y desventajas tiene esta aplicación. Se llama aceite quemado a todos los aceites industriales lubricantes construidos con base mineral o sintética, que se hayan vuelto inadecuados para el uso que se les hubiere asignado inicialmente, este ha pasado los lmites de contaminación por lo que sus propiedades fsicas y qumicas han cambiado y no permite realizar su objetivo a cabalidad. !os !os acei aceite tess resi residu dual ales es gene generad rados os repre represe sent ntan an más más del del "#$ "#$ de los los acei aceite tess lubricantes consumidos. %sto hace que los aceites usados sean uno de los residuos residuos contaminante contaminantess más abundantes que se generan actualmente, actualmente, pudiendo alcanzarse la cifra de &' millones de (m)a*o. +
1.1. ANTECEDENTES uch uchas as inve invest stig igac acio ione ness han han sido sido real realiz izad adas as para para anal analiz izar ar el efec efecto to del del hidrocarburo en las propiedades geotécnicas de los suelos. -no de los primeros estudios fue el efecto de la contaminación del aceite de motor en las propiedades geotécnicas de la arcilla sobre consolidada, realizada en %gipto presenta un análisis del efecto de este insumo en las propiedades geotécnicas de la arcilla respecto al tiempo dichas propiedades analizadas son el lmite lquido y limite plástico, coeficiente de permeabilidad, compresión inconfinada y consolidación. Se indica que el efecto significante de la contaminación con aceites es inducido con la duración de la contaminación por cerca de " meses más allá de los " meses hay un efecto menor. Se encontró un coeficiente de permeabilidad y los ndices de compresión y e/pansión y e/pansión, en las demás propiedades como el !!, !0 que e/iste decremento. %1 estudio, efecto de la contaminación del crudo de petróleo en las propiedades geot geotéc écni nica cass de los suel suelos os arci arcillloso lososs y aren arenos osos os,, rea realiza lizado do en 1rán rán por 1 2rupo
1nvestigación 2eotecnia, -niversidad ilitar 3ueva 2ranada 4 2rupo 5%5A(A, 5%5A(A, -niversidad 6averiana. -so de aceite quemado para mejorar bases y subbases granulares. 7%n lnea8. 95onsultado el &: de septiembre de &#+";. >>.redalyc.org)pdf)?++)?++#++#?.pdf
@hamehchiyan, ossein 5harBhabi y (ajiB en &##C, analiza dicho efecto en las propiedades= lmites de Atterberg, compactación, corte directo 7cohesión y fricción8, compresión unia/ial y permeabilidad. !a compactibilidad de todas las muestras de suelo aumenta con el contenido de petróleo pero hay una disminución de los lmites de Atterberg, densidad seca, contenido óptimo de agua, permeabilidad y esfuerzo a compresión simple. Dealizada la prueba de corte directo se muestra que hay un decremento pico del esfuerzo cortante de todas las muestras, con una reducción de la cohesión pero en suelos arcillosos la correlación del ángulo de fricción interna es directa. !a parte aplicativa del estudio es la estabilización de suelos contaminadas con hidrocarburo de petróleo. %n el estudio utilización de las arenas contaminadas con petróleo en concreto asfáltico para caminos secundarios en @u>ait, se encuentra que la arena contaminada con petróleo fue utilizada para mezclas de concreto asfáltico como suministro a ser abastecido en la producción de mariales de construcción asfáltica. !as mezclas fueron de concreto asfaltico de una calidad que puede ser usado por caminos secundarios, bases y sub bases de caminos, capas impermeables para vertederos y muros de contención, o estabilización de terraplenes. 0ara 1a capacidad de soporte del suelo, Deyes Ertiz en +??C en un estudio realizado sobre uso de aceite quemado para mejorar bases y subbaces granulares se pudo concluir la viabilidad del empleo de aceite quemado para mejorar 1a resistencia mecánica y densidad má/ima de algunas bases y subbases granulares. !os mayores incrementos de densidad má/ima para el ensayo de proctor estándar y proctor modificado se encuentran en 1as combinaciones de C:$ de agua y &:$ de aceite y :#$ de agua y :#$ de aceite respectivamente %n un estudio de caso, Shah, Shroff, 0atel, (i>ari y DamaBhshnan en &##F estabilizaron de suelos contaminados con petróleo, indicando que 1a contaminación con petróleo trae efectos adversos en 1as propiedades geotécnicas básicas del suelo de fundación. 0ara estabilizar estos suelos contaminados se ha usado varios aditivos, cal, ceniza volante y cemento, los cuales mejoran 1as propiedades geotécnicas del suelo, el mejor resultado fue 1a combinación de +#$ de ca1, :$ de ceniza volante y :$ de cemento adicionado al suelo contaminado. &
2 5A5%D%S, SA-%!. %fecto del
aceite residual de vehculos motorizados en los factores fsicos y mecánicos del suelo. revista de investigación Altoandina= &#+:, vol +C. 0ag.&#G.
1.2. COMPOSICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES USADOS !os aceites usados son una mezcla muy compleja de los productos más diversos. -n lubricante está compuesto por una mezcla de una base mineral o sintética con aditivos 7+ H&#$8.
Agua 0artculas metálicas, ocasionadas por el desgaste de las piezas en movimiento y fricción 5ompuestos órgano metálico conteniendo plomo procedente de las gasolinas Icidos orgánicos o inorgánicos originados por o/idación o del azufre de los combustibles 5ompuestos de azufre, Destos de aditivos= fenoles, compuestos de zinc, cloro y fósforo 5ompuestos clorados=
!os aceites no se disuelven en el agua, no son biodegradables, forman pelculas impermeables que impiden el paso del o/geno y matan la vida tanto en el agua como en tierra, esparcen productos tó/icos que pueden ser ingeridos por los seres humanos de forma directa o indirecta. !os hidrocarburos son sustancias que contienen elementos que no son biodegradables 7en el mar el tiempo de eliminación de un hidrocarburo puede ser de +# a+: a*os8. K la contaminación en el agua de + litro de aceite puede llegar a +.###.### de agua y un litro de aceite puede cubrir +### m&, perturbando gravemente el desarrollo de la vida acuática. F 1.3. ESTUDIO 1 %ste estudio fue realizado por el 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana. 1.3.1. METODOLOGÍA Y RESULTADOS Se hizo la 5aracterización del material granular 7>>.redalyc.org)pdf)?++)?++#++#?.pdf 3
de los Ingeles, equivalente de arena etc.8 0ara el estudio se empleó material granular proveniente de la cantera LanasM, ubicada en el municipio de 5ajicaH 5undinamarca, !as caractersticas del material se obtuvieron a partir de los ensayos de lmites de Atterberg, desgaste por la máquina de los Ingeles, contenido de materia orgánica, determinación de la humedad natural, equivalente de arena, gravedad especfica, proctor estándar y 5.J.D. (abla +. 5aractersticas del material granular
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana. !as pruebas de laboratorio para aceites quemados que se realizaron fueron la gravedad especfica, viscosidad, nOmero de neutralización, insolubles en pentano y benceno, determinación del color, punto de inflamación y combustión, porcentaje de cenizas y demulsibilidad y representan a continuación. (abla &. 5aractersticas del aceite quemado.
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana
Se realizó la ejecución de los ensayos de compactación proctor estándar y proctor modificado, para determinar la humedad óptima de agua, aceite y combinación de agua con aceite, en los materiales granulares empleados. %jecución de los ensayos 5.J.D. de laboratorio para los porcentajes de humedad óptima para agua, aceite y combinación de las dos. 5omparación y análisis de los resultados para los ensayos de proctor estándar, proctor modificado y 5.J.D. de laboratorio. Nigura += 0roctor modificado para bases
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana %l mayor incremento de la densidad má/ima en los ensayos de compactación 7proctor estándar y modificado8 fue de C.:$ para la base tipo 5, con una combinación de C:$ de agua y &:$ de aceite. !os incrementos de densidad má/ima para el ensayo de proctor modificado oscilan e C.#$ para el ensayo de proctor modificado. !os mayores incrementos de la densidad para los ensayos de proctor estándar y de proctor modificado se encuentran para las combinaciones de C:$ de agua y &:$ de aceite y para :#$ de agua y :#$ de aceite, respectivamente.
Nigura &= 5JD para bases
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana 0ara la resistencia mecánica calculada a partir de los ensayos de 5.J.D. de laboratorio, se determinó que para las bases tipo J, en combinaciones de &:$, :#$ y +##$ de aceite, e/iste un descenso de la resistencia mecánica, as como para la base tipo 5 en la combinación :#$ de agua y :#$ de aceite. !a resistencia mecánica má/ima se encuentra en las muestras de base tipo A, con incrementos entre el 'C$ y "&$. Nigura F= 0roctor estándar para sub bases
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana %l mayor incremento de la densidad má/ima en el ensayo proctor estándar es "$, en la subbase 5 y con una combinación de C:$ de agua y &:$ de aceite. !os
incrementos de densidad má/ima para el ensayo de proctor estándar oscilan entre +.&:$ y ".#$ y entre #.:$ y G.&:$ para el ensayo de proctor modificado. !os mayores incrementos de densidad má/ima para el ensayo de proctor estándar y proctor modificado se encuentran en las combinaciones de C:$ de agua y &:$ de aceite y :#$ de agua y :#$ de aceite, respectivamente. Nigura '= 5JD para subbases
Nuente= 2rupo 1nvestigación 2eotecnia de la -niversidad ilitar 3ueva 2ranada y 2rupo 5%5A(A de la -niversidad 6averiana 0ara la resistencia mecánica calculada con el ensayo de 5.J.D. de laboratorio, la subbase tipo A, en las diferentes combinaciones de agua con aceite, siempre presentó un descenso en su resistencia, las cuales llegaron hasta un &F$ con respecto a la muestra patrón. 1.4. ESTUDIO 2 %ste fue realizado por SA-%! -AP-1S(E 5I5%D%S en su revista de investigación alto andina en &#+:. !a población de estudio es el suelo fino de baja plasticidad e/trado del lugar denominado 0atallani H 0uno, cuyo tama*o maestral es #' calicatas e/cavadas a +.+#m de profundidad. 1.4.1. METODOLOGIA Y RESULTADOS !os materiales ulizados fueron el suelo fino y aceite residual. %l aceite se mezcló en proporciones de #$, &$, '$, "$, G$ y +#$ del peso seco de la muestra de suelo. !os instrumentos empleados fueron= 5uchara de 5asagrande, vidrio esmerilado, tamices, equipo 0roctor, pisón, permeámetro de carga variable 7ensamblado en laboratorio8, balanza, horno, equipo tria/ial y equipo de compresión unia/ial.
5aractersticas iniciales que presenta el suelo arcilloso. %l suelo natural en estudio una arcilla de baja plasticidad 75!8, con poca presencia de limos, arenas y gravas, el cual se encuentra en 1a parte superficial hasta una profundidad apro/imada de +.+# m, a partir del cual se encuentra lecho de roca. !a densidad seca del suelo es de +.:G g)cmF, humedad natural de &&."F$ variando segOn las estaciones del a*o. (abla F. 5aractersticas granulométricas y plásticas del suelo
Nuente= D%Q.
5aractersticas fsicas del suelo a diferentes contenidos de aceite
Nuente= D%Q.
Se detalla que los limites lquido, limite plástico e ndice de plasticidad y humedad disminuyen con el aumento de aceite, que en cierto modo es lo que se está buscando. 0ero también se ve como la densidad llega hasta un tope má/imo al acercarse al '$ de aceite y de ah empieza a disminuir hasta llegar a tal punto de encontrar una densidad mucho menor que la inicial, eso influira negativamente en la determinación de la factibilidad del uso del material estabilizante, por lo cual se podra decir que hasta alrededor de un '$ de aceite se podra utilizar para que as se obtuviera má/ima densidad y disminución de las propiedades antes mencionadas. Fact!"# $"ca%&c# '"( #)"( a!c&((# a*"cta'# +! "( ac"&t" !"#&')a( ediante la tabla F se busca analizar el cambio de los pactores mecanicos del suelo respecto al uso de aceite residual.
Ta,(a -. 5aractersticas mecánicas del suelo a diferentes contenidos de aceite residual
F)"%t"= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214 en base a los ensayos de clasificación. Se muestra el cambio de las caractersticas mecánicas del suelo a diferentes contenidos de aceite residual, se observa que, a mayor porcentaje de aceite residual, hay un aumento de las caractersticas, claro que esto se cumple Onicamente con un agregado de aceite residual de hasta el '$. K que al agregarle más del ' $, las caractersticas empiezan a disminuir paulatinamente, por lo cual se afirma que el óptimo de mejora de las caractersticas del material se logra agregándole hasta un '$ de aceite residual. EALUACIÓN DE CIERTAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES FRENTE AL AUMENTO DE CONTENIDO DE ACEITE RESIDUAL
G!/*&ca 1. Delación entre el contenido de aceite residual y el contenido de humedad óptimo.
Nuente= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214. Se observa que ante el aumento del contenido de aceite residual, la humedad óptima presenta un decrecimiento con solo el &$ de contenido de aceite, posteriormente se mantiene hasta el '$ relativamente y luego decrece levemente a medida que aumenta. %sto se describe como una considerable reducción en el contenido considerado óptimo de humedad, lo cual en lneas generales sin una evaluación más concreta se puede considerar desfavorable para el suelo o material en estudio. G!/*&ca 2. Delación entre el contenido de aceite residual y la cohesión.
Nuente= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214 en base a los ensayos. Analizando la gráfica se puede establecer que ante un &$ de contenido de aceite residual se observa un cambio decreciente considerado muy leve. Al llegar al '$ de contenido de aceite residual se percibe un gran aumento en la cohesión del material estudiado. Ante la adición de una cantidad mayor de aceite 7"$ o más8 se denota un decrecimiento en la cohesión del material. Se puede describir que el óptimo contenido de aceite con el fin de conceder una cohesión beneficiosa está dado en el '$. G!/*&ca 3. Delación entre el contenido de aceite residual y la permeabilidad.
Nuente= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214 en base a los ensayos. %n la gráfica presentada se observa que con el aumento del contenido de aceite se produce una reducción altamente significativa de la permeabilidad del material. 5uando se llega al '$ se puede considerar estable pues se reduce la permeabilidad, pero lentamente. Analizando la gráfica en general se sobreentiende que un '$ de contenido de aceite residual llega a ser ideal para conceder una reducción significativa a la permeabilidad de los materiales estudiados. G!/*&ca 4. Delación entre el contenido de aceite residual y el ángulo de fricción interna.
Nuente= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214 en base a los ensayos. %laborando la descripción de la gráfica se llega a establecer que ante la adición de aceite residual se produce un incremento en primera instancia lento del ángulo de fricción, pero al llegar al '$ se resalta el incremento del ángulo de fricción. 0osteriormente al continuar el aumento del contenido de aceite residual se observa el relativo decrecimiento continuo del ángulo de fricción. 3uevamente el '$ proporciona la mejor relación del contenido de aceite residual ante ciertas propiedades del material, en este caso el ángulo de fricción. G!a*&ca -. Delación entre el contenido de aceite residual y la resistencia a compresión simple.
Nuente= REV. De investig. Altoandin. 2015 vol 17 N°2 207-214 en base a los ensayos de clasificación.
%n la presente gráfica se observa claramente una progresiva resistencia a compresión simple ante el aumento del contenido de aceite residual, no obstante, se denota un pico cercano al '$ de contenido de aceite, luego la resistencia decrece significativamente a medida del incremento del contenido de aceite residual.
2. CONCLUSIONES 5omo futuros ingenieros, debemos ser capaces de encontrar soluciones a los problemas que surgen en la sociedad, as como lo es el impacto del medio ambiente por contaminación de los lubricantes utilizados o quemados. %sta forma de estabilización, ayuda a reciclar esta sustancia utilizándolos en problemas ingenieriles. 5on los resultados obtenidos en los ensayos proctor estándar, proctor modificado y 5.J.D. de laboratorio, se pudo concluir la viabilidad del empleo de aceite quemado para mejorar la resistencia mecánica y densidad má/ima de algunas bases y subbases granulares. Se determinó que los lmites lquidos y plástico, ndice de plasticidad, y permeabilidad disminuyen conforme se agrega más porcentaje de aceite. Se debe determinar la cantidad especfica para poder garantizar una buena estabilización, ya que al agregar la cantidad no adecuada puede obtenerse una estructura que no serán los óptima a peor aOn una estructura peor a la inicial. Al igual que en la mayora de estabilizantes, hay que estudiar las propiedades fsicas y qumicas del suelo, ya que como nos dimos cuenta para materiales distintos la reacción es distinta y podemos encontrarnos a lo largo de nuestras obras con materiales que no toleren la presencia de los compuestos de los aceites quemados.
