ES2342759A1 - Mejoras introducidas en la patente de invencion p200803491 por "losa para pavimentos y procedimiento de obtencion de la misma". - Google Patents

Mejoras introducidas en la patente de invencion p200803491 por "losa para pavimentos y procedimiento de obtencion de la misma". Download PDF

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Abstract

Mejoras introducidas en la patente de invención P200803491 por "losa para pavimentos y procedimiento obtención de la misma" que consisten en la adición en la capa superficial (2) de la lasa (1) de óxidos férricos o FeO{sub,2} además de zeolitas como catalizador para conseguir un aumento en la eficiencia y descontaminante y así poder degradar compuestos como los argénteos y purificar el aire.

Description

Mejoras introducidas en la patente de invención nº P 200803491 por: "Losa para pavimentos y procedimiento de obtención de la misma".
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una serie de mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, consistente en una losa (1) para recintos exteriores fabricada a partir entre otros, de materiales de reciclaje que es capaz de degradar elementos contaminantes de una forma eficaz y sin la necesidad del uso de aparatos adicionales gracias a que la losa (1) para pavimentos comprende un cuerpo provisto de dos capas, una primera capa superficial (2) y una segunda capa base (3) las cuales están solapadas entre sí de forma solidaria, comprendiendo la capa superficial (2) una pasta solidificada que incluye cemento, arena sílice, dióxido de titanio, marmolina y materiales reciclados, en la cual el dióxido de titanio está dopado y se halla comprendido en un rango entre 0,5 y 5% en peso total de la masada en seco y en el que el espesor máximo de la capa superficial (2) es igual o inferior a 12 mm. La capa base (3) una pasta solidificada que incluye cemento, preferentemente del tipo gris, partículas áridas y materiales de reciclaje.
Invención Española con número de solicitud P200803491 también se refiere a un procedimiento de obtención de la losa para pavimentos citada anteriormente que comprende una primera etapa de vertido de una mezcla en estado viscoso en un molde y posteriormente una segunda etapa de vertido de una segunda mezcla en estado viscoso solapada sobre la primera mezcla en dicho molde, tras la cual se lleva a cabo una fase de vibrado y compactación de la mezcla de los dos vertidos y posteriormente una etapa de desmoldeo de la mezcla en un estado semi-sólido.
Las mejoras de la presente invención afectan concretamente a determinados aspectos tanto de la losa como de los procesos fotocatalíticos que dan lugar a la degradación de los elementos contaminantes, concretamente aspectos relacionados con la adición en la capa superficial (2) de la losa (1) de catalizadores de diferente naturaleza como el dióxido de titanio dopado junto con zeolitas y óxidos férricos o FeO_{2} para conseguir un aumento en la eficiencia descontaminante y así poder degradar otros compuestos orgánicos y purificar el aire.
Antecedentes de la invención
Como ya se ha apuntado en el párrafo anterior, la losa (1) objeto de la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 se ha desarrollado con el fin de proporcionar una losa ecológica que resuelva los inconvenientes del estado de la técnica, aportando, además, otras ventajas adicionales como un bajo coste de fabricación con respecto a la técnica anterior, no solo por la baja proporción de dióxido de titanio empleado sino también porque se emplean materiales previamente utilizados y por lo tanto reciclados de modo que se reducen los costes para la obtención de las dos capas de la losa descrita, por ello, la característica ecológica y medioambiental viene dada por la capacidad de descomponer y degradar los compuestos que conforman gases contaminantes por un proceso denominado fotocatálisis gracias a la presencia del dióxido de titanio, manteniendo también unas buenas propiedades de resistencia y durabilidad apropiados para el uso a la cual está destinada.
Esta losa (1), cumpliendo de forma plenamente satisfactoria la función básica para la que ha sido prevista, presenta en la práctica algunas limitaciones, que se resumen de forma general en que aunque es capaz de descomponer y degradar los compuestos que conforman gases contaminantes por un proceso denominado fotocatálisis gracias a la presencia del dióxido de titanio dopado, la nueva adicción de materiales naturales como la zeolita y el óxidos férricos o FeO_{2} van a incrementar su eficiencia descontaminante notablemente.
Una de estas limitaciones se centra en el hecho de que la losa (1) objeto de la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 solo emplea un proceso fotocatalítico heterogéneo utilizando un semiconductor como catalizador -dióxido de titanio dopado- que utiliza el 52% de radiación solar y luz visible.
Descripción de la invención
Las mejoras que la invención propone resuelven de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en todos los aspectos comentados, combinando los elementos que conforman la losa (1) objeto de la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 con un catalizador adicional que consiste en la combinación de zeolita y óxidos férricos o FeO_{2} para obtener un rendimiento superior del proceso descontaminante, ya que éstos incrementan notablemente el nivel de radicales OH generados, lo que se traduce en una mejora sustancial del procedimiento y consecuentemente de la losa (1) así como sus características técnicas.
Para ello, de forma más concreta y de acuerdo con las mejoras de la invención, combinando la adición de TiO_{2} dopado con zeolita y óxidos férricos o FeO_{2} como catalizadores se consigue descomponer y degradar mayor cantidad de los compuestos que conforman gases contaminantes gracias a la combinación de dos procesos: un proceso denominado fotocatálisis heterogénea (gracias al TiO_{2} dopado como catalizador) combinado con otro proceso denominado fotocatálisis homogénea (gracias a la presencia de zeolita y óxidos férricos como catalizador adicional) para descomponer y degradar mayor cantidad de compuestos orgánicos y purificar el aire en mayor grado que si se emplea solo TiO_{2} dopado.
Para el objeto de la presente invención, la mejora introducida consiste en utilizar de forma combinada dos procedimientos de fotocatálisis. Así, se consigue aprovechar al máximo la generación de especies fuertemente oxidantes (como los radicales hidroxilo, OH^{-}) mediante dos procesos de oxidación avanzada que son capaces de aprovechar la radiación solar y que para la presente invención son de especial interés ya que el coste energético sería nulo al suministrarse la radiación por el sol. Estos dos procesos son la fotocatálisis heterogénea y los procesos foto-Fenton. El primero de ellos se basa en la acción de un semiconductor (TiO_{2} dopado) que se encuentra en suspensión y que genera radicales hidroxilo a través de reacciones en las que el agua y el oxígeno resultan esenciales. Y el segundo se basa en la utilización del reactivo Fenton (descrito por H. J. H. Fenton a finales del siglo XIX) que se basa en la generación de radicales hidroxilo en presencia de peróxido de hidrógeno e iones ferroso (Fe^{+2}) en condiciones de pH ácido y temperaturas moderadas; la acción de este reactivo se aumenta significativamente al introducir radiación UV-Visible dando lugar al proceso foto-Fenton. Los procesos foto-Fenton tienen mayor sensibilidad a la luz que los procesos de fotocatálisis heterogénea lo que supone mayor aprovechamiento de la energía solar, y sustancialmente superior al tratarse de dos procesos combinados.
Para el objeto de la presente invención y a modo ilustrativo y no limitativo, la formación de los radicales oxidantes tiene lugar mediante las siguientes reacciones:
1
Donde H^{+} y E^{-} son los huecos generados en el semiconductor al adsorber la radiación ultravioleta y los radicales OH son aquellos con un poder oxidante muy fuerte que solo es superado por el flúor.
Junto con el catalizador, óxidos férricos ó FeO_{2} (foto-Fenton) se generan también los radicales OH al reaccionar el FeO_{2} con H_{2}O_{2} y el Fe_{3} generado en presencia de luz ultravioleta puede dar lugar a estos mismos radicales OH. Así la reacción foto-Fenton se produce al catalizar el peróxido de hidrógeno con hierro, dando como resultado la generación de radicales altamente reactivos del oxhidrilo (OH).
2
Así, la combinación de óxidos de hierro, por ejemplo en forma de ferrosita, en una superficie de zeolitas o arena sílice como contenedoras de H_{2}O debido a su estructura de jaula porosa van a producir radicales OH que van a complementar a los generados por el proceso fotocatalítico utilizado cuando el catalizador es TiO_{2}.
Para el objeto de la presente invención se entiende por "óxidos férricos" a los óxidos de hierro compuestos químicos formados por hierro y oxígeno y seleccionados de forma no limitativa del grupo formado por: óxido ferroso (FeO), óxidos férricos (Fe_{2}O_{3}) y óxido ferroso férrico (Fe_{3}O_{4}), y todas sus combinaciones.
Para el objeto de la presente invención se entiende por "FeO_{2}" al compuesto con dicha fórmula química generado por un proceso denominado "proceso foto-Fenton".
Para el objeto de la presente invención se entiende por "proceso foto-Fenton" al proceso de oxidación avanzada que consiste utilizar sistemas basados en la generación de especies fuertemente oxidantes (como los radicales hidroxilo, OH^{-}) mediante la utilización del reactivo Fenton (descrito por H. J. H. Fenton a finales del siglo XIX) que se basa en la generación de radicales hidroxilo en presencia de peróxido de hidrógeno e iones ferroso (Fe^{+2}) en condiciones de pH ácido y temperaturas moderadas y que da lugar al peróxido de hidrógeno disuelto en una sal ferrosa.
Para el objeto de la presente invención se entiende por "zeolita" a un conjunto de minerales que comprenden silicatos alumínicos hidratados de metales alcalinos y alcalinotérreos. Más concretamente, aluminosilicatos con cavidades de dimensiones moleculares de 8 a 10 Ángstrom que contienen iones grandes y moléculas de agua con libertad de movimiento, para así poder permitir el intercambio iónico.
Por ello, el efecto técnico esencial de la invención mejorada es generar muchos más radicales para lograr una eficiencia descontaminante mucho mayor, no solo de los compuestos que conforman gases contaminantes sino también de otros compuestos orgánicos y así purificar el aire en mayor medida.
Es por lo tanto un objeto de la invención proporcionar una serie de mejoras para ser introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, consistente en una losa (1) para recintos exteriores fabricada a partir entre otros, de materiales de reciclaje que es capaz de degradar elementos contaminantes de una forma eficaz y sin la necesidad del uso de aparatos adicionales gracias a que la losa (1) para pavimentos comprende un cuerpo provisto de dos capas, una primera capa superficial (2) y una segunda capa base (3) las cuales están solapadas entre sí de forma solidaria, comprendiendo la capa superficial (2) una pasta solidificada que incluye cemento, arena sílice, dióxido de titanio, zeolita y óxidos férricos o FeO_{2}, marmolina y materiales reciclados en la cual el dióxido de titanio está dopado y se halla comprendido en un rango entre 0,5 y 5% en peso total de la masada en seco y en el que el espesor máximo de la capa superficial (2) es igual o inferior a 12 mm y comprende óxidos férricos o FeO_{2} en una proporción entre 0% a 10% en peso como catalizador junto con zeolita en una proporción del 0 a 10% en peso. La capa base (3) comprende una pasta solidificada que incluye cemento, preferentemente del tipo gris, partículas áridas y materiales reciclados.
Para el objeto de la presente invención los valores individuales de los porcentajes de la misma son tales que el total de la composición nunca supere el 100%.
Ventajosamente, la capa superficial incluye pigmentos, tales como por ejemplo, óxido de hierro, en una proporción de, por ejemplo, 0,30% en peso que aporta una tonalidad de color al conjunto de la losa.
Según otro aspecto de la invención, los materiales reciclados en la capa superficial comprenden vidrio, partículas cerámicas y hormigón.
La capa base puede tener un espesor comprendido entre 35 mm y 150 mm, más preferentemente entre 38 mm y 68 mm.
Adicionalmente la capa base puede incluir además un hidrofugante que está comprendido en un rango entre 0,15 y 0,30% que actúa como elemento reductor para la filtración de agua, siendo más preferentemente entre 0,20 y 0,28%, así como también un aditivo fluidificante que está comprendido en un rango entre 0,15 y 0,30%, más preferentemente entre 0,20 y 0,28% que permite disminuir la cantidad de agua requerida en el proceso de fabricación de la losa.
Más en particular, las partículas áridas proporcionadas en la capa base tienen una granulometría de 0,1 a 5 mm en una proporción entre 0-47% en peso respecto al total en peso mientras que adicionalmente se proporcionan también partículas áridas silíceas con una granulometría de 0,1 a 1 mm y en una proporción entre 15-20% en peso respecto al total en peso.
Las partículas áridas proporcionadas en la capa base de materiales reciclados pueden tener una granulometría de 0,1 mm a 8 mm y estar en una proporción del 10% en peso.
Las partículas áridas proporcionadas en la capa base pueden ser arenas de río de 0,1 mm a 6 mm en un 10% en peso respecto al peso total de la capa base.
Gracias a estas características, se obtiene una losa ecológica mejorada respecto a la losa (1) descrita en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 para ser colocada en zonas exteriores que tiene un bajo coste de fabricación con respecto a la técnica anterior, no solo por el baja proporción de dióxido de titanio sino también porque se emplean materiales previamente utilizados y por lo tanto reciclados de modo que se reducen los costes para la obtención de las dos capas de la losa descrita. La característica ecológica y medioambiental viene dada por la capacidad de descomponer y degradar los compuestos que conforman gases contaminantes por un proceso denominado fotocatálisis combinado (tanto heterogéneo como homogéneo) gracias a la presencia del dióxido de titanio así como al óxidos férricos o FeO_{2} y a la zeolita, manteniendo también unas buenas propiedades de resistencia y durabilidad apropiados para el uso a la cual está destinada.
Además, otro aspecto ventajoso de la invención es el hecho de que al emplear materiales de reciclado se reduce el número de procesos de fabricación y transformación de los elementos que conforman la losa, reduciendo así la emisión de gases de CO_{2} a la atmósfera.
No se va a entrar a detallar la explicación del proceso de fotocatálisis más allá de lo previamente descrito ya que se trata de un proceso que es conocido por aquellos expertos en la materia.
En esta memoria se entenderá por materiales de reciclado como aquellas partículas que han formado parte previamente de otras piezas o losas fabricadas y que posteriormente han sido trituradas.
Es también otro objeto de la presente invención proporcionar un proceso de obtención de una losa para pavimentos como la anteriormente descrita, que comprende una primera etapa de vertido de una mezcla en estado semi-seco en un molde y posteriormente una segunda etapa de vertido de una segunda mezcla en estado semi-seco solapada sobre la primera mezcla en dicho molde, tras la cual se lleva a cabo una fase de vibrado y compactación de la mezcla de los dos vertidos y posteriormente una etapa de desmoldeo del producto obtenido.
\newpage
Cada una de las primera y segunda mezcla se llevan a cabo a través de una correspondiente hormigonera mientras que el vibrado puede llevarse a cabo por medio de un dispositivo vibrador eléctrico.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Es una vista esquematizada en perspectiva de una losa para pavimentos de acuerdo con la presente invención; y
Figura 2.- Es un diagrama de bloques correspondiente al proceso de fabricación de una losa de acuerdo con la invención.
Una realización preferente de la invención
A la vista de las figuras reseñadas 1 y 2 puede observarse cómo, de acuerdo con una de las mejoras de la invención, según una realización de la invención, la losa para pavimentos está formada por un cuerpo con una forma sensiblemente paralelepipédica, por ejemplo con unas dimensiones en planta de 20x10, y referenciado de forma general con (1), si bien dicha forma no debe considerarse como limitativa, presentando la misma una primera capa superficial (2) con un espesor aproximadamente entre 7 y 12 mm y una segunda capa base (3) con un espesor aproximadamente de 50 mm las cuales están solapadas entre sí. Esta losa resulta adecuada para el recubrimiento de suelos en zonas de recreo, plazas o calles de ciudades o pueblos, quedando la capa superficial (2) orientada hacia el exterior mientras que la capa base 3 queda oculta y en contacto con el suelo.
Para el objeto del presente ejemplo, los valores individuales de los porcentajes indicados en el mismo son tales que el total de la composición nunca supere el 100%.
Con referencia a la primera capa superficial (2) comprende una pasta solidificada que incluye cemento que puede ser de tipo blanco o gris en una proporción del 0% al 19% en peso, arena sílice en una proporción del 0% al 43% en peso con una granulometría entre 0,1 y 1 mm, dióxido de titanio dopado en una proporción del 0% al 5% en peso, óxidos férricos ó FeO_{2} en una proporción entre 0% a 10% en peso y zeolita en una proporción del 0 a 10% en peso, marmolina en una proporción del 0% al 16% en peso, plastificante en una proporción de un 0% al 0,33% en peso. Además se proporcionan materiales reciclados, tales como vidrio reciclado con una granulometría de 0,1 mm a 2 mm en un porcentaje del 0% al 10% en peso así como arena procedente del reciclaje de 0,1 mm a 8 mm en un porcentaje máximo de un 10% en peso. La presencia de este vidrio reciclado amplia la proyección solar de modo que facilita el proceso de fotocatálisis en la losa (1) mientras que la arena la mejora la propiedad de absorción de humedad sin perder la resistencia requerida.
Por otro lado, con referencia a la capa base (3) de la losa comprende una pasta solidificada que incluye cemento, preferentemente del tipo gris, partículas áridas y materiales reciclados. Las partículas o materiales áridos se encuentran en una proporción comprendida entre 0% y 12% en peso respecto al total en peso de la capa base (3), incluyéndose además un hidrofugante que está comprendido en un rango preferentemente entre 0,20 y 0,28% en
peso.
Los materiales reciclados en la capa base (3) comprenden materiales áridos en una proporción comprendida entre 0% y 12% en peso respecto al total en peso de la capa.
Es indudable por ello las características ecológicas y medioambientales que aporta la losa (1) de la invención ya que además de captar contaminación atmosférica, permite reaprovechar satisfactoriamente aquellas partículas procedentes del campo de la cerámica y pavimentación hasta ahora desaprovechadas. Otro aspecto no menos importante es el hecho de que el tipo de losa descrito puede ser desechado y posteriormente triturado de tal modo que sus restos pueden servir de base para la obtención de una nueva losa.
Seguidamente se detalla el modo de obtención de la losa (1) anteriormente descrita:
En primer lugar, se lleva a cabo una primera etapa de vertido (10) de una mezcla en un estado semi-seco contenida en una hormigonera convencional en un molde con la forma a obtener que corresponda a la capa superficial. Seguidamente, en una segunda etapa de vertido (20) de una segunda mezcla, correspondiente a la capa base, se vierte en un estado también semi-seco igualmente contenida en otra hormigonera de tal modo que se solapa sobre la primera mezcla en dicho molde desplazable por medios mecánicos, tras la cual se lleva a cabo una fase de vibrado (30) mediante la utilización de vibradores mecánicos alimentados eléctricamente conocidos en la técnica, más en particular dos vibradores, y de compactación de la mezcla de los dos vertidos por medio de un cilindro hidráulico de tipo conocido por lo que no se va a entrar en mayor detalle en su explicación.
\newpage
En último lugar, se realiza una etapa de desmoldeo (40) donde la pieza obtenida, es decir, la losa (1), es extraída del molde para ser finalmente enfriada a temperatura ambiente hasta solidificarse plenamente y estar lista para ser instalada o colocada en un medio exterior.
Las hormigoneras están vinculadas a tolvas (no representadas) provistas de los elementos a mezclar en las correspondientes hormigoneras, siendo transportados los materiales desde las tolvas a las hormigoneras mediante una cinta transportadora.
Las operaciones y etapas anteriores son controladas y gobernadas por medios de control, tales como un ordenador, encargado de indicar el tiempo y cantidad en peso a depositar en cada una de las respectivas fases, realizándose dicho procedimiento de una forma automatizada y en una cadena de modo que mientras un molde es desmoldeado otro molde está siendo llenado con las mezclas y así sucesivamente.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación de la losa de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.

Claims (9)

1. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 por "losa para pavimentos y procedimiento de obtención de la misma" caracterizadas porque la primera capa superficial (2) de la losa (1) comprende óxidos férricos o FeO_{2} en una proporción entre 0% a 10% en peso como catalizador.
2. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491 según la reivindicación 1 caracterizadas porque la primera capa superficial (2) de la losa (1) comprende zeolita en una proporción entre 0. a 10% en peso.
3. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque la capa superficial (2) comprende materiales reciclados seleccionados del grupo formado por vidrio, partículas cerámicas, hormigón y material de caucho.
4. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 3, caracterizadas porque el vidrio está comprendido en un rango entre 0% a 15% en peso respecto al peso total de la capa superficial, y más preferentemente entre 0% y 12% en peso.
5. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque la capa base (3) tiene un espesor comprendido entre 35 mm y 150 mm, más preferentemente entre 38 mm y 68 mm.
6. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque la capa base (3) comprende materiales áridos en una proporción comprendida entre 8 y 12% en peso respecto al total en peso de la capa base (3).
7. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque la capa base (3) incluye un hidrofugante que está comprendido en un rango entre 0,15 y 0,30%, más preferentemente entre 0,20 y 0,28% en peso.
8. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque la capa base (3) comprende un aditivo fluidificante que está comprendido en un rango entre 0,15 y 0,30%, más preferentemente entre 0,20 y 0,28% en peso.
9. Mejoras introducidas en la Patente de Invención Española con número de solicitud P200803491, según la reivindicación 1, caracterizadas porque las partículas áridas provistas en la capa base (3) están en una proporción comprendida entre 60 y 65% en peso total de la masada en seco.
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