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Tecnología

Puzolanas: el mapa de la mina

Estudios detectan valiosas rocas para la industria del cemento

Después de recorrer más de 24 mil kilómetros, en un esfuerzo iniciado en 1996, un grupo de investigadores del Instituto de Geociencias (IG) de la Universidad de São Paulo (USP) acaba de mapear los principales depósitos de puzolanas existentes en el Estado de São Paulo. Dicho material, formado por rocas o arcilla, cuando es utilizado por la industria del cemento, permite una reducción de costos de producción, provoca menos agresiones al medio ambiente y genera ventajas tecnológicas, como la de hacer que el producto sea más resistente a la acción del agua. Para valerse de esos beneficios, le faltaba a la industria de São Paulo y de la región sudeste de Brasil un conocimiento más preciso de la localización de las puzolanas.

El hecho de saber dónde ellas se hallan contribuye para incorporarlas a la mezcla tradicional que resulta en la fabricación de cemento, un proceso inventado y patentado por el albañil británico Joseph Aspdin en el siglo XIX. El nombre (portland) proviene de la semejanza del producto final con una piedra calcárea abundante en la isla de Portland, en Gran Bretaña. El método consiste en una mezcla de un 80% de calcáreo con un 20% de arcilla que, cuando es sometida a altas temperaturas, se transforma en clínquer (bloques de cemento). Ese producto, después de ser molido, resulta en el llamado cemento Portland. El cemento Portland puzolánico es aquel que en su composición permite la adición de hasta un 50% de puzolanas.

El nombre de las puzolanas, por su parte, deriva del de las rocas volcánicas encontradas en la región de Pozzuoli, cerca del monte Vesubio, en el sur de Italia. Cuando son mixturadas con cal, dichas rocas -trituradas- se transforman en cemento. Las mismas fueron muy utilizadas por los antiguos romanos. El cemento usado en el Coliseo de Roma tiene material puzolánico en su composición. Recientemente, el término empezó a aplicarse también para productos con la misma utilidad. Son puzolanas, por ejemplo, las escorias ácidas de las plantas siderúrgicas, las cenizas de las termoeléctricas, desechos de la refinación del petróleo, cenizas de residuos vegetales y derivados de la extracción del carbón mineral.

La investigación denominada Evaluación del Potencial Geológico de Materiales Puzolánicos en el Estado de São Paulo, coordenada por el profesor Jorge Kazuo Yamamoto, del Departamento de Geología Sedimentaria y Ambiental del IG de la USP, resultó en diversos mapas y en la colecta de 350 muestras. Los investigadores eligieron 60 de estas para analizar su actividad puzolánica y, finalmente, 32 para efectuar pruebas de laboratorio. “Al margen de la importancia que tuvo como trabajo científico, la investigación acabó mostrando las posibilidades de explotación en varias regiones del estado que no tienen actualmente ninguna actividad económica importante”, comenta el geólogo Tarcísio José Montanheiro, del Instituto Geológico de la Secretaría de Medio Ambiente del estado de São Paulo, que llevó adelante su tesis de doctorado en el marco de este auxilio al proyecto de investigación.

“Los resultados del estudio muestran el gran potencial del producto, prácticamente sin explotación en São Paulo”, afirma Yamamoto. “Con la utilización de puzolanas en la fabricación de cemento, la industria reducirá sus costos de producción. No tenemos un porcentaje, pues eso va a depender de distancia entre los yacimientos y cada fábrica”, prosigue. Además, el trabajo tiene un evidente mérito científico. “Nunca antes se había hecho un mapeamiento tan extenso y riguroso de la existencia de material puzolánico en el estado de São Paulo”, declara el profesor.

Resistencia al tiempo
En Brasil, las puzolanas se usan principalmente en la región sur, donde las cenizas resultantes de la quema del carbón realizada en las centrales termoeléctricas acaban formando parte de la mezcla que produce el cemento, y en el nordeste, donde la mezcla del cemento incorpora arcillas calcinadas. En el sudeste, precisamente en la región del país que produce más cemento, con un 54,25% del total, el uso de las puzolanas es reducido, pese a que tiene ventajas económicas, tecnológicas, geológicas y ambientales con relación al clínquer.

Pero no es solo eso. La calidad también mejora. “El cemento con adición de puzolanas presenta una ostensible reducción en la reacción álcali-agregado, común en las grandes obras civiles”, declara el profesor Yamamoto. Es decir que, con el correr del tiempo, el concreto con puzolanas se hace menos permeable y más compacto que aquél elaborado usando cemento común. “El uso de cemento puzolánico en las construcción de represas de hormigón ya está consagrado por sus beneficios tecnológicos de seguridad y durabilidad”, dice.

Otra ventaja de las puzolanas es la de preservar los yacimientos de calcáreo, el principal componente del cemento común. El calcáreo es un producto con muchas otras aplicaciones tales como la de corrector de suelos, como materia prima para la fabricación de cal y en la producción de arrabio en la industria siderúrgica. Para el medio ambiente, el uso de puzolanas reduce la emanación de dióxido de carbono. “La producción del cemento puzolánico, por ejemplo, para la calcinación de arcillas, requiere temperaturas mucho menos elevadas que las que demanda la producción de cemento convencional”, recuerda Yamamoto.

Los hornos de alta temperatura usados en la quema de calcáreo y arcilla para la producción del tipo Portland son responsables por la emanación de enormes cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. “La adopción del cemento puzolánico es un excelente camino para mejorar la calidad y reducir los niveles de contaminación en las empresas”, agrega.

Alta tecnología
La base tecnológica para el uso de las puzolanas no constituye un problema. “Brasil ocupa una posición destacada en la búsqueda de alternativas viables para la producción de cemento”, dice otro participante del proyecto, Yushiro Kihara, profesor del Departamento de Mineralogía y Geotectónica del Instituto de Geociencias de la USP e investigador de la Asociación Brasileña de Cemento Portland (ABCP). “El uso de cemento puzolánico les brinda soluciones de alta tecnología a varios problemas enfrentados por la construcción civil”, completa.Para los investigadores, uno dos motivos del escaso uso de puzolana en el sudeste es la falta de conocimiento acerca de existencia en la región.

Ese problema acaba de ser solucionado, en parte, debido al trabajo del equipo del IG. Los investigadores concluyeron, en una primera instancia, que el área geológica con mayores posibilidades de existencia del producto en el estado de São Paulo es la Cuenca del Paraná. También se seleccionaron nueve regiones del estado para que reciban atención especial: Leme, Casa Branca, Araçatuba, Franca-Pedregulho, Piraju-Fartura, Assis, Pederneiras, Araraquara y Limeira-Rio Claro-Ipeúna-São Pedro.

Los investigadores no siempre tenían un trabajo suave o tranquilo cuando recorrían las diversas regiones del estado en busca de puzolanas. De vez en cuando se encontraban con un tipo especial de puzolana (esponjilitos – pó de mico) que causa grandes accesos de picazón, por más grande que sea la prudencia, en quienes se acercan a los lugares en los cuales se acumulan. Sin embargo, para el alivio general, este molesto tipo de puzolanas representa solo una fracción relativamente pequeña de dichos depósitos. “Esa variedad constituye una excelente puzolana, pero la comezón que provoca deja a cualquiera molesto”, relata Montanheiro, una de las víctimas más frecuentes de dicho malestar.

Pruebas en el laboratorio
Los tests con muestras se realizaron en los laboratorios de ABCP. La entidad es una organización que representa a 11 grupos industriales, con 59 fábricas de cemento dispersas por todo Brasil. “Los resultados de las pruebas mostraron que las principales existencias corresponden a rocas basálticas y arcillas”, revela Montanheiro. “Esos dos tipos fueron encontrados en mayor cantidad y, por lo tanto, ofrecen mayores perspectivas de viabilidad económica”, agrega. La mayor existencia de basaltos encontrada por los investigadores está en el Alto Paranapanema, y la de arcillas en el centro-oeste del estado.

El detalle de las existencias de puzolanas ciertamente contribuirá al desarrollo de la industria de cemento del estado de São Paulo. El crecimiento de la producción de cemento fue grande en los últimos años. Creció de 25,8 millones de toneladas en 1990 a, según estimaciones, 40 millones en 2000. Brasil es el sexto productor mundial, atrás de China, India, Estados Unidos, Japón y Corea del Sur. El sector emplea a 18 mil trabajadores directos y facturó 4 mil millones de dólares en 1999.

Después del sudeste, que fabrica el 54,25% del total nacional, la región que más produce cemento es el nordeste, con un 17,45%. Le siguen la región sur, con un 14,50%, centro-oeste, con un10,82%, y norte, con un 9,01%. El mayor productor brasileño es el grupo Votorantim, con un 41,7% del total. Los lugares siguientes los ocupan el grupo João Santos, con un 11,8%, y Cimpor, con el 9,0%. El seguimiento de la producción de cemento es importante, pues muestra las oscilaciones de la economía brasileña.

La construcción civil, principal consumidora del producto, es uno de los primeros sectores que reacciona cuando el país está bien o mal. En los últimos cinco años, el escenario fue de recesión. En 1999, por ejemplo, el PBI del sector cayó un 3,68%. Sin embargo, con la vuelta al crecimiento, la situación ha cambiado y, en 2000, se espera un aumento del PBI del 4% y un crecimiento del 6% en la construcción civil y en la producción de cemento.

Para 2001, las perspectivas son todavía mejores, pues diversos proyectos de construcción a gran escala de viviendas populares ya han sido anunciados en los últimos meses. La levantada de la construcción civil es una buena noticia. No solo porque el sector absorbe mano de obra de baja calificación, de difícil colocación en otras áreas de la economía, sino también porque fomenta la demanda de otros sectores estratégicos, como los de acero y vidrio. En ese sentido, el papel de las puzolanas puede ser muy importante, pues ellas representan una alternativa viable para el desarrollo sostenible de la industria del cemento.

EL PROYECTO
Evaluación del Potencial Geológicode Materiales Puzolánicos en el Estado de San Paulo
Modalidad
Auxilio a proyecto de investigación
Coordinador
Jorge Kazuo Yamamoto -Departamento de GeologíaSedimentaria y Ambientaldel Instituto de Geología de la USP
Inversión
R$ 39.571,00 y US$ 2.500,00

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