Análisis pericial de las cenizas volantes, las cuales se obtienen por precipitación electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados. Se utilizan como adiciones para hormigón.
Por ser las cenizas volantes un subproducto industrial, debe tenerse especial cuidado en comprobar su regularidad, en este contexto es fundamental la intervención del perito a través de su análisis pericial, para el oportuno control de recepción de los diferentes suministros, a fin de comprobar que las posibles variaciones de su composición no afecten al hormigón fabricado con ellas.
Características de las Cenizas Volantes
El uso de Cenizas como Materiales Cementantes Suplementarios (SCM) es viable si éstas cuentan con propiedades fisicoquímicas como las ya mencionadas, permitiéndoles ser partícipes de la reacción de hidratación del cemento Portland. El origen de su reactividad proviene de las siguientes características:
Finura: para el desarrollo de su potencial cementante, es conveniente que procedan de la combustión de carbón pulverizado para que su granulometría se acerque su finura de activación, teniendo bastante similitud con la del cemento.
Composición química: la reactividad del cemento proviene de la presencia de compuestos que contienen Calcio (Ca), Silicio (S), Aluminio (Al) y Hierro (Fe), entre otros que inciden favorable o desfavorablemente en las reacciones asociadas a la hidratación, el fraguado y el desarrollo de resistencia.
Composición mineralógica: las cenizas deben contar con una alta proporción de minerales con estructura molecular amorfa ya que, al tener esta característica, se combinará con otros minerales para conformar una estructura cristalina estable.
Para medir la reactividad de las cenizas, las normas NTC 3493 y ASTM C618 recomiendan determinar el índice de actividad el cual se establece mediante ensayos comparativos de resistencia a compresión, de un mortero normalizado de referencia con 100% cemento y uno con sustitución del 20% de ceniza.
Por su reactividad, las cenizas tienen la capacidad de sustituir parcialmente la cantidad de cemento Portland previsto en un diseño de mezcla sin afectar negativamente el desarrollo de resistencia mecánica y optimizando otras propiedades como la manejabilidad, el desarrollo de calor de hidratación y los atributos que favorecen la durabilidad, entre otros.
Limpieza: Requisito indispensable para el uso de cenizas volantes como SCM
En cenizas manejadas, transportadas, almacenadas y aisladas adecuadamente de la humedad, su principal contaminante es el carbón no quemado (inquemado) resultante de las ineficiencias inherentes al proceso de combustión.
Optimización de propiedades de las Cenizas Volantes
Es necesario evaluar a través de un análisis pericial realizado por el perito experto para viabilizar el uso de cenizas cuyas propiedades no cumplen los requisitos especificados, por ello es aconsejable someterlas a algunos métodos de procesamiento como los descritos a continuación:
Reducción de tamaño: consiste en buscar un nivel de finura que permita alcanzar la mayor reactividad posible, el cual se logra mediante procesos de molienda donde se requieren inversiones iniciales considerables y alta demanda de energía. También es posible someter el material un proceso de clasificación para desechar las partículas más gruesas, con la necesidad de manejo de residuos que ello implica.
Clasificación gravimétrica: se basa en una diferencia considerable (mayor al 15%) entre la densidad del carbón inquemado y la fracción mineral de ceniza. Es posible por vía seca usando separadores ciclónicos requiriendo altas inversiones iniciales, o por vía húmeda mediante procesos de flotación con altos costos de operación (consumo de agua, energía para secado).
Clasificación por cribado: es una alternativa aplicable cuando por condiciones de granulometría bajo las cuales el carbón es quemado, exista una diferencia significativa entre el tamaño de las partículas del carbón inquemado y las partículas de la fracción mineral de la ceniza.
Combustión del carbón (“CBO”): consiste en eliminar el carbón inquemado incinerándolo. Implica altos consumos de energía y emisión de gases contaminantes.
Pasivación química del carbón: mediante el uso de agentes orgánicos que absorbe el carbón, se mitiga su efecto dañino en concreto con aire incluido. Al no mejorar las propiedades puzolánicas de la ceniza, el costo de los agentes debe ser justificado por los beneficios obtenidos, que se limitan a concretos con aire incluido únicamente.
Separación triboelectrostática: se basa en el principio físico de adopción de carga eléctrica diferencial originada por transferencia de electrones cuando partículas chocan entre sí. El uso de separadores triboelectrostáticos mejora las propiedades de la ceniza concentrando la fracción mineral y permitiendo recuperar gran parte del carbón inquemado y realimentarlo al proceso de combustión de la termoeléctrica, eliminando el 100% los residuos generados.
Activación alcalina o geopolimerización: proceso que interviene químicamente la ceniza mediante el uso de catalizadores como Silicato de Sodio (Na2SiO3), Hidróxido de Sodio (NaOH), Hidróxido de Potasio (KOH), Hidróxido de Calcio (Ca[OH]2), entre otros, aumentando la reactividad y el potencial de sustitución de cemento.
