DISEO Y PRODUCCIN DE MEZCLAS ASFLTICAS TIBIAS, A PARTIR DE LA
MEZCLA DE ASFALTO Y ACEITE CRUDO DE PALMA (ELAEIS GUINEENSIS)
CONRADO HERNANDO LOPERA PALACIO UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIAFACULTAD DE MINAS MEDELLN 2011 DISEO Y PRODUCCIN DE MEZCLAS
ASFLTICAS TIBIAS A PARTIR DE LA MEZCLA DE ASFALTO Y ACEITE CRUDO DE
PALMA Por: CONRADO HERNANDO LOPERA PALACIO Informe final de
investigacin aplicada presentado como requisito para optar al ttulo
de Mster en Ingeniera Infraestructura y Sistemas de Transporte
Director Jorge Elicer Crdoba Maquiln Ph.D. UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIAFACULTAD DE MINAS MEDELLN 2011 NOTA DE ACEPTACIN
_________________________________ Firma del Presidente del Jurado
_________________________________Firma del Jurado
_________________________________Firma del Jurado Medelln,
noviembre 15 de 2011 DEDICATORIA
Atodasaquellaspersonasquehicieronposiblelarealizacindeesta
investigacin. CONTENIDO pg. RESUMEN ABSTRACT INTRODUCCIN 1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA24 2. JUSTIFICACIN27 3. OBJETIVOS29 3.1
OBJETIVO GENERAL29 3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS29 4. MARCO TERICO30 4.1
ANTECEDENTES30 4.1.1 Las mezclas tibias32 4.1.2 Antecedentes
cronolgicos en el trabajo con Mezclas Tibias (WMA) 33 4.2
BENEFICIOS DE LA MEZCLA TIBIA35
pg. 4.2.1 Consumo de energa35 4.2.2 Emisiones36 4.2.3
Viscosidad37 4.2.4 Tcnicos37 4.3 ESTUDIOS COMPARATIVOSSOBRE LAS
VENTAJAS DE LASMEZCLAS TIBIAS38 4.3.1 Emisiones y exposicin laboral
a temperaturas inferiores de Producciny extensin de mezclas
asflticas38 4.4 MTODOS PARA PRODUCIR MEZCLAS TIBIAS47 4.4.1
Sistemas mediante el uso de aditivos49 4.4.2 Sistemas a base de
espuma (1/3) - Zeolita50 4.4.3 Sistemas a base de espuma (2/3)
LEA51 4.4.4 Sistemas a base de espuma (3/3). Planta de Doble
Tambor52 4.4.5 Sistema de doble envuelta Shell WAM foam53 4.4.6
Sistema basado en emulsin54 pg. 4.5 EL CRUDO DE PALMA55 4.5.1
Historia55 4.5.2 La planta57 4.5.3 Proceso Agroindustrial58 4.5.4
Usos59 4.5.5 La palma de aceite como cultivo ecolgico60 5.
METODOLOGA62 5.1 TIPO DE ESTUDIO62 5.2 ORGANIZACIN, SISTEMATIZACIN
Y ANLISIS DE LOS DATOS62 5.3 ALCANCE DEL TRABAJO64 5.3.1 Resultado
164 5.3.2 Resultado 264 5.3.3 Resultado 364 6. RESULTADOS DEL
ESTUDIO66 pg. 6.1 DESARROLLO DEL PROCESO66 6.1.1 Objetivo Uno66
6.1.1.1 Muestra 166 6.1.1.2 Muestra 267 6.1.1.3 Muestra 368 6.1.2
Caracterizacin del asfalto Base69 6.1.3 Dosificacion en laboratorio
Crudo de palma Asfalto70 6.1.3.1 Resultados dosificacin crudo de
palma Dismaprim71 6.1.3.2 Resultados dosificacin crudo de palma
Palmagro74 6.1.4 Caracterizacin de Materiales77 6.1.4 Diseo
Marshall83 6.1.4.1.Objetivo83 6.1.4.2.Caractersticas de los
agregados83 6.1.4.3Caractersticas del cemento asfltico86 pg.
6.1.4.4 Determinacin de las temperaturas de mezclado y
compactacin86 6.1.4.5Diseo Marshall86 6.1.4.6 Frmula de trabajo89
6.1.4.7Relacin llenante / ligante efectivo89 6.1.4.8Concentracin
crtica del llenante90 6.1.4.9Resistencia conservada mediante el
ensayo de traccin indirecta90 6.1.4.10ndice de pelcula de ligante92
6.2 RESULTADOS 92 6.2.1 Generalidades92 6.2.2 Procedimientos93
6.2.2.1 Peso especfico aparente y unitario de mezclas
asflticascompactadas empleando especmenes saturados con superficie
seca93 6.2.2.2 Mdulos Dinmicos93 6.2.2.3 Deformacin Permanente94
pg. 6.2.2.4.Fatiga por Traccin Indirecta (Fatiga a esfuerzo
controlado) 94 6.2.3 Resultados del estudio tcnico95 6.2.3.1 Mdulos
dinmicos, ITSM95 6.2.3.2. Deformacin permanente96 6.2.3.3 Fatiga a
esfuerzo controlado98 CONCLUSIONES101 BIBLIOGRAFA102 LISTA DE
TABLAS pg. Tabla 1. Reducciones en las temperaturas para obtener
mezclasasflticas mediante diferentes mtodos31 Tabla 2. Antecedentes
cronolgicos de la produccin demezclastibiasWMA33 Tabla 3. Valores
de exposicin45 Tabla 4. Clasificacin de las mezclas asflticas por
temperatura 48 Tabla 5. Objetivos y actividades de la investigacin
62 Tabla 6. Caractersticas tcnicas generales del Crudo de Palma 66
Tabla 7. Caractersticas del crudo de palmade Dismaprim67 Tabla 8.
Caractersticas del crudo de palmade Palmagro 68 Tabla 9.
Caractersticas del crudo de palmade Santa Marta68 Tabla 10. Ensayo
de viscosidad asfalto base 69 Tabla 11. Dosificacin del crudo de
palma versus Cemento asfaltico Base 60-7071 pg. Tabla 12.
Viscosidades a Diferentes Temperaturas para concentracionesde
Aceite de Palma Dismaprin 71 Tabla 13. Variaciones con adiciones de
aceite Dismaprim 72 Tabla 14. Viscosidades a Diferentes
Temperaturas para concentracionesde Aceite de Palma Palmagro 74
Tabla 15. Variaciones con adiciones de aceite Palmagro75 Tabla 16.
Caracterizacin de materiales77 Tabla 17. Caractersticas
granulomtricas de la muestra84 Tabla 18.Caracterizacin del agregado
grueso84 Tabla 19. Caracterizacin del agregado fino85 Tabla 20.
Caracterizacin del llenante 85 Tabla 21.Caracterizacin de los
agregados combinados85 Tabla 22. Caractersticas del cemento
asfltico 86 Tabla 23. ndice de pelcula de ligante92 Tabla 24.
Recepcin y descripcin de materiales92 pg. Tabla 25. Fecha de
realizacin de ensayos93 Tabla 26. Resumen Mdulos dinmicos de la
mezcla G-115-11 95 Tabla 27. Deformacin permanente de mezclas
asflticas. G-115-11 97 Tabla 28. Resultados del anlisis deLey de
Fatiga G-115-1198 Tabla 29. Constantes de ecuacin de ley de fatiga
G-115-1199 Tabla 30. Cuadro comparativo de desempeo100 LISTA DE
FIGURAS pg. Figura 1. Reducciones registradas en las emisiones de
planta en laproduccin de mezcla35 Figura 2. Niveles de emisin de
CO2 en tres momentos de medida en la plantade asfalto 42 Figura 3.
Niveles de emisin de CO y NOx en tres momentos de medidaen la
planta de asfalto43 Figura 4.Niveles de emisin de SO2 y polvo en
tres momentos de medidaen la planta de asfalto 43 Figura 5.
Emisiones en la planta asfaltadora44 Figura 6. Emisiones PAH segn
resultados del estudio46 Figura 7. Rangos de temperatura para
produccin de Mezclas asflticas48 Figura 8. Apariencia del aditivo
granulado. Sasobit50 Figura 9. Estructura de la zeolita, bajo
microscopio51 Figura 10. Fases para producir mezcla tibia tecnologa
LEA52 Figura 11. Sistema de inyeccin del asfalto en forma de
espuma53 Figura 12. Sistema de doble envuelta Shell WAM foam54 pg.
Figura 13.Etapas para producir mezcla tibia basada en emulsin 55
Figura 14. Distribucin geogrfica de los principales productores de
palmade aceite en Colombia57 Figura 15. Plantas de palma de
aceite58 Figura 16. Planta de beneficio de palma de aceite59 Figura
17. Algunos de los usos de la palma de aceite60 Figura 18. Curva
reologica asfalto base70 Figura 19. Curvas de viscosidad de asfalto
con adicin de aceite Dismaprim72 Figura 20. Variacin de la
viscosidad con adiciones de aceite Dismaprim73 Figura 21. Variacin
de las temperaturas de trabajo con adiciones deDismaprim73 Figura
22. Curvas de viscosidad de asfalto con adicin de aceite Palmagro75
Figura 23. Variacin de la viscosidad con adiciones de aceite
Palmagro76 Figura 24. Variacin de las temperaturas de trabajo con
adiciones de Palmagro76 Figura 25. Anlisis granulomtrico 82 pg.
Figura 26. Curvas Marshall91 Figura 27. Curva Maestra del mdulo
dinmico. G-115-11 96 Figura 28. Deformacin permanente de la mezcla
asfltica G-115-11 97 Figura 29. Fatiga a esfuerzo controlado para
los especmenes99 RESUMEN
Elaumentodelaconcienciaambientalyunaregulacinmsestrictadelas
emisionesatmosfricashanllevadoaundesarrollodeproduccindemezclas
asflticas tibias (WMA). Las mezcla asfltica tibias son aquellas que
se producen a una temperatura
menorquelasmezclasencalientesypretendereducirlaviscosidaddelasfalto
hasta lograr una adecuada envuelta de los agregados y el asfalto.
Existenvariastecnologasqueproporcionanestareduccindelaviscosidada
bajastemperaturas,entreotraspodemosmencionar:lossistemasdeaditivos,
Sistemas a base de espuma, zeolitas, la tecnologa
LEA,Sistemadedoble
envuelta,entreotros.Entrelosbeneficiosdeutilizarmezclastibiasenla
pavimentacin se pueden mencionar los siguientes:
-Facilidadparacompactarempleandomenosesfuerzosymenortemperatura
obteniendo valores de densidades muy cercanos a la densidad
dediseo, lo cual ocasiona que tengamos mezclas asflticas de alto
desempeo.
-Menorporcentajedevaciosenlamezclaasflticacompactada,conlocual
evitamos la oxidacin del asfalto e incrementamos la densidad.
-facilidadparaquelamezclaasflticaseatransportadaagrandesdistanciasde
donde es producida. -Facilidad para poder tolerar la incorporacin
de mezcla asfltica reciclada.
Encuantoalosbeneficiosdeutilizarmezclastibiasenelmedioambiente,cabe
resaltarquealtenerquecalentarmenoselasfaltoparaelaborarlamezcla
asflticaahorramoselconsumodecombustiblereduciendolasemisionesde
diversosgases,siendoelprincipalelDixidodeCarbonoqueeselresponsable
del calentamiento global. En Estados Unidos la produccin aproximada
de Dixido deCarbonoenlasplantasdemezclasasflticasencalienteesde
aproximadamente2.500toneladasporao,conelusodelasmezclasasflticas es
posible reducir esta cantidad hasta 1.700 ton. Por otra parte,
entre los beneficios de utilizar mezclas tibias en las condiciones
de trabajo, podemos sealar los siguientes: -Reduccin de los humos
azules (componentes voltiles orgnicos) generados en la colocacin de
las mezclas asflticas en caliente, con los cuales los trabajadores
aspiran menos cantidades de los mismos.
-Menorconsumodecombustibleporpartedelamaquinariadebidoaquecon
menosesfuerzoseobtienenaltosvaloresdedensidadesdelamezcla(Gandhi,
2008). EnlamayorpartedeEuropayEstadosUnidossehanutilizadounaseriede
tecnologas las cuales se mencionaron anteriormente, en ste trabajo
se utiliza el
crudodepalmacomoaditivoreductordeviscosidadyseinvestigaelpotencial
que tiene sobre la misma. Se ha evidenciado que el crudo de palma
que contenga buenas caractersticas de pureza y cumpla con los
parmetros de control exigidos puede ser utilizado como
reductordeviscosidadyporconsiguientesepuedehacerunamezclacrudode
palma asfalto, con el fin de producir mezclas asflticas tibias.
Estetrabajosehizoenformaexperimentalenlaboratoriolograndounos
resultadossatisfactoriosencuantoaldesempeodelamezclaasflticatibia
comparada con las mezclas en caliente.
Conbaseenloanteriorsepuedeconcluirqueelcrudodepalmaesunaopcin
viableparareducirlaviscosidaddelasfaltoamenorestemperaturasysepuede
utilizar en la produccin de mezclas asflticas, ademsse puede
incluir dentro de las tcnicas utilizadas para tal objetivo.
PALABRAS CLAVES Mezclas Asflticas Tibias, viscosidad, temperatura,
compactacin, crudo de palma. ABSTRACT
Increasingenvironmentalawarenessandstricterregulationofairemissionshave
led to development of production of warm mix asphalt (WMA). The
warm mix asphalt are those that occur at a lower temperature than
hot mixes
andaimstoreducetheviscosityoftheasphalttoachieveadequatewrapped
aggregates and asphalt.
Thereareseveraltechnologiesthatprovidethisviscosityreductionatlow
temperatures,amongothersinclude:additivesystems,foam-basedsystems,
zeolites, technology LEA, double wrapped System, among others. The
benefits of warm mixes used in paving can be mentioned: -Easy to
compact using less effort and lower temperature density
valuesobtained
areveryclosetothedesigndensity,whichcausesustohavehigh-performance
asphalt.
-Lowpercentageofvoidsinthecompactedasphaltmixture,whichprevents
oxidation of asphalt and increased the
density.-Facilityfortheasphaltmixtobetransportedlongdistancesfromwhereitis
produced. -Easy to tolerate the addition of recycled asphalt. As
for the benefits of using blends warm in the environment, it is
worth noting that having less to heat the asphalt to produce
asphalt mix fuel saved by reducing the
emissionsofvariousgases,themainCarbonDioxideis responsibleforglobal
warming. In the U.S. the approximate production of carbon dioxide
on plants of hot mix asphalt is approximately 2,500 tons per year,
with the use of asphalt mixtures is possible to reduce this amount
to 1,700 tons.
Moreover,thebenefitsofusingblendsinwarmconditions,wenotethe
following: -Reduction of blue smoke (volatile organic compounds)
generated in the placement of hot mix asphalt, with which workers
aspire less of them. -Lower fuel consumption by the machine because
less effort is high density values obtained from the mixture
(Gandhi, 2008).
InmostofEuropeandtheUnitedStateshaveusedanumberoftechnologies
whichwerementionedearlierinthispaperusespalmoilasanadditiveviscosity
reducer and investigates the potential on it. It has been shown
that oil palm contains good characteristics of purity and meets the
required control parameters can be used as a viscosityreducer and
therefore canmakeacrudepalm-mixasphalttoproduceasphalt warm. This
work was done on an experimental laboratory achieving satisfactory
results in terms of performance compared to warm mix asphalt hot
mixes.
Basedontheforegoingitcanbeconcludedthatoilpalmisaviableoptionto
reducetheviscosityofasphaltatlowertemperaturesandcanbeusedinthe
productionofasphaltmixturescanalsoincludeinthetechniquesusedforsuch
purpose. KEYWORDS Warm Asphalt Mix, viscosity, temperature,
compaction, crude palm. INTRODUCCIN
Lascarreterassonesencialesparaelbienestardelahumanidad,tantoen
trminossocialescomoeconmicos,peroesinnegablequesuconstruccin,
mantenimientoyusotienenunimpactonegativoenelambiente.Paraminimizar
partedeesosimpactos,larespuestadelosingenieroshasidolaproducciny
aplicacindemezclasasflticasatemperaturareducida.Enestalnea,seha
desarrolladolatcnicaparaproducirlasmezclastibias,lacualexploralas
distintas opciones y su eficacia a la hora de reducir el impacto
medioambiental en la construccin y mantenimientode las carreteras
pavimentadas. Efectivamente, una mayor concientizacin acerca del
necesario sostenimiento del
medioambienteaunadoalasestrictasregulacionesdeemisionesdegasespor
partedelosentesreguladoreshallevadoaquesedesarrollennuevastcnicas
paralaproduccindemezclasdeasfaltotibio(WMA,WarmMixAsphalt)conlo
cualsebuscareducirlasaltastemperaturasutilizadasenlaproduccindelas
mezclasencaliente(HMA,HotMixAsphalt).Enestecontexto,laIngenieraCivil
proponecomoprincipalinnovacinlautilizacindemezclasasflticasentibio,
conlascualesloquesepretendeesreducirlastemperaturasdemezclado,
compactacin y viscosidad de la mezcla asfltica. Consciente de la
importancia que para el equilibrio ambiental tiene la utilizacin de
lasmezclasdeasfaltotibio,elpresentetrabajodegradotienecomopropsito
disear y producir en laboratorio mezclas asflticas tibias a partir
de la mezcla de asfalto y aceitecrudo de palma.
Losbeneficiosesperadosdelproyectoseveranreflejadosenlareduccindel
consumo de energa durante la produccin de la mezcla asfltica y la
reduccin de las emisiones tanto en la fase de produccin como en la
de colocacin. Un primer acercamiento al objeto de estudio, permite
conocer de la existencia de
variosmtodosdepruebaparalaproduccindeestetipodemezclas(WMA)estosmtodos
tienen como comn denominador la reduccin de la viscosidad del
asfaltoaunatemperaturadeterminada,locualpermitealagregadoestar
plenamente cubierto a temperaturas ms bajas que en la produccin de
HMA. LasinvestigacionessobreWMAsehancentradomuchoenlaproduccincon
variastecnologas.Enestetrabajoseinvestigaelpotencialdelaceitecrudode
palmacomoagentereductordelaviscosidadenelasfaltoparaposteriormente
evaluar sus caractersticas de desempeo y compararlas con las de la
mezcla en caliente (HMA). El presente trabajo de investigacin est
dirigido a Ingenieros Civiles y empresas
dedicadasaldesarrolloyaplicacindemezclasasflticas,ascomoalos
contratistasdeobraspblicasinteresadosenpreservarelmedioambiente
mediante la utilizacin en las obras de materiales menos
contaminantes.
Laestructuradeestetrabajosecomponedeseisapartados,deloscualeslos
primeros cinco estn destinados al planteamiento del problema de
investigacin, la justificacin, los objetivos que se persiguen con
el trabajo llevado a cabo, el marco terico y la metodologa adoptada
para la realizacin del mismo.
Elsextoyltimoapartadoestdestinadoapresentarlosresultadosdela
investigacinefectuada.Entreotrasactividadesdesarrolladasendichoapartado,
se presenta la caracterizacin del asfalto Base, los resultados de
la dosificacion en
laboratoriodelCrudodepalmaasfalto,lacaracterizacindelosmateriales
agregados de la mezcla y se presentan los resultados del estudio
tcnico para la mezcla asfltica utilizando aceite de palma. 24 1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Unodelosprincipalesproblemasmedioambientalesquedebeafrontarla
humanidadenelsigloXXIeseldelcambioclimtico,dichocambio,sedebeen
granmedidaalaemisindegasesquecontribuyenaaumentarlatemperatura
ambiental,dentrodetalesgasesdestacaeldixidodecarbonoquees
responsabledel80%delasemisionestotales;durantemilesdeaos,las
emisionesdedixidodecarbonosemantuvieronestables,sinembargoa
aumentado mucho desde la Revolucin Industrial pasando de 280 ppm en
el ao 1800a380ppm.enlaactualidad,estaevolucinhavenidoacompaadadeun
aumento de la temperatura media que ha pasado de 13,7oC a 14,4oC.
Elimpactoeconmicocomoconsecuenciadelcalentamientoglobalesenorme,
puesdichofenmenoestasociadoaunamayorfrecuenciaeintensidaddelos
desastresnaturalesylaprdidadetierrasdebidoalaumentodelniveldelos
ocanos, as como a PIB no generado como consecuencia de la
disminucin en la
produccinagrcola,entalsentido,seestimaporejemploqueelcostodela
inaccin frente al calentamiento global podra ascender al 8% del PIB
por ao en 2100.
Porloanterior,desdeladcadadelosochentaseobservaunaimportante
tendencia hacia la investigacin, desarrollo e innovacin en
productos, procesos y servicios,quegenerensostenibilidad
ambientalcontribuyendo alamitigacin oa la adaptacin frente al
Cambio Climtico como problema de naturaleza compleja. El sector
transporte no ha escapado a esa tendencia, debido a que es uno de
los sectoresmscontaminantespuesrepresentael40%delasemisionestotales
deCO2deorigenenergticoyun80%delasdeCO,siendoademslaprimera fuente
de contaminacin ambiental en el medio urbano. 25
AnteelatrasoeneldesarrollovialdealgunospasescomoColombia,elmal
estadoenqueseencuentranlasvas,lapocaduracindelacarpetade
rodamientoenlospavimentosflexibles;esnecesariobuscaralternativasque
minimicen las fallas de stos pavimentos, en funcin de la disminucin
de costos econmicos y ambientales.
Lamezclaasflticaesunmaterialparaconstruccindepavimentos,compuesto
porasfaltoyunagregadomineral.Elasfaltoactacomounagenteligantey
aglutinadordelaspartculasminerales,formandounamasacohesivamuy
efectiva,porloqueresultaunmaterialmuyatractivoparaconstruircarpetasde
rodadura.
Sinembargo,losprocesosdemezcladoycompactacinempleadosenlas Mezclas
Asflticas en Caliente requieren altas temperaturas, por lo que la
emisin
degasescontaminanteseselevadaparaelprocesoproductivo,hacindolo
costosoycausantedeungravedaoambiental.Comosolucin,sehan
desarrolladoalgunastecnologasdestinadasaladisminucindelatemperatura
mediante la reduccin de viscosidad de los ligantes asflticos. De
esta manera, se
hanconcebidolasMezclasAsflticasTibias(WMAWarmMixAsphalts)que
ademsdegenerarahorrosenelconsumodecombustibledurantelas operaciones
de mezclado y compactacin, reducen la emisin de los gases que se
forman durante la produccin y aplicacin de la mezcla asfltica. Es
precisamente en la industria de fabricacin demezclas asflticasdonde
se ha
observadouninterssignificativoenlaproduccindemezclasatemperaturas
ms bajas. Los avances en la tecnologa, junto con las crecientes
preocupaciones
medioambientalesydeseguridadocupacionalhanorientadolasinvestigaciones
por la senda de una produccin ms respetuosa del medio ambiente. 26
Lareduccindelacalefaccindeproduccindelamezcla,nosloinvolucraun
menorconsumodecombustible,sinotambin,significativasreduccionesenla
cantidaddeemisionesdepartculasdelosagregadosfinos,enlacantidadde
gases de efecto invernadero generados, en la cantidad de humo
generadapor el
betn,locualesespecialmenterelevanteentornoalasmaquinasde
pavimentacin, y por ende la reduccin en la cantidad de combustibles
fsiles no renovables utilizados. La mayoradelos
pavimentosdehoyendaserealizancon mezcla,queconsta
deasfaltoyagregadosminerales.Elagregadoesgeneralmenteunamezclade
agregadogrueso,agregadofinoyllenantemineral.Losagregadosyasfaltoen
caliente se mezclan normalmente entre 150 y 180 Cy para
sucompactado se recomiendan temperaturas entre 130 y 150 C. El
asfalto y los agregados se calientan a una temperatura alta, para
garantizar una
viscosidadadecuada,capazdecubrirlaspartculasdeagregado.Elasfaltose
compacta,cuandoanestcaliente,locualhaceoptimizarsudesempeo.A medida
que el asfalto se enfra, se vuelve ms difcil de compactar,
disminuyendo
suscaractersticasdeviabilidadencuantoalcumplimientodelas
especificaciones.
Laproblemticaquesehaplanteadorelativaalasdificultadestcnicas,los
mayorescostosyelimpactoambientaldelasmezclasasflticasencaliente
(HMA) dan pie para que se formule como principal pretensin de este
trabajo la de
producirmezclasasflticas(WAM)abajatemperatura,empleandounbioinsumo
disponibleenColombia,comoeselaceitecrudodePalma.Entalsentido,la
pregunta problema que se pretende responder con este trabajo es:
Cmo lograr el diseo de mezclas asflticas tibias, mediante la mezcla
del asfalto base y aceite crudo de Palma que sirvan para reducir la
temperatura de produccin de la mezcla y la viscosidad del asfalto?
27 2. JUSTIFICACIN
Losegresadosdelasuniversidadestienenelcompromisodeasumircon
responsabilidad el reto de contribuir a mejorar las condiciones
medioambientales a
partirdelconocimientoadquiridoenlaacademia,enestesentido,yanosetrata
solamente de ser socialmente responsables, sino tambin, de asumir
con la mejor
disposicinlaresponsabilidadambientalqueacadaunodesdesurbita
profesional le compete. El reto es grande, pues se trata de
compaginar el progreso
delahumanidadyelmejoramientodelascondicionesdevida,coneldeberde
preservarlosrecursosnaturalesquehoysetienen,paraeldisfrutedelas
generaciones futuras.
EnelquehacerprofesionaldelaIngenieraCivil,sonreiteradaslasinquietudes
que se generan en los proyectos de pavimentacin de mallas viales
relacionadas con la mejor forma de reducir costos en la materia
prima, en la produccin y en el
desechodemateriales,aestasituacin,sesumalaimperiosanecesidadtica,
legalyambiental,deayudaralasostenibilidaddelambienteatravsdela
implementacindealternativasquecontribuyanalaminimizacindeimpactos
ambientales negativos.
Apartirdeello,elfundamentodelpresentetrabajogiraentornoaunasolucin
para la produccin de mezclas asflticas, de forma tal que reduzca el
uso de alta
calefaccinaplicadasobrelamezclaparalaadhesindepartculas,yconello,
disminuyasignificativamente,elusodecombustiblesfsilesparaalimentardicho
sistema de calefaccin. Cabe recordar que en la actualidad la oferta
en soluciones para la produccin de mezclas asflticas en el pas, se
limita nicamente a las mezclas en caliente, entre 28
tanto,lasfirmasdepavimentacinnacionales,noidentificanlanecesidadde
invertirenproyectosdeinvestigacin,desarrolloeinnovacinparala
implementacindenuevastecnologasasflticas,deahlaimportanciadel
presente proyecto de investigacin. Desde la perspectiva
medioambiental, la realizacin del proyecto de investigacin
queseplanteaesrelevanteyestplenamentejustificado,puesseidentificacon
una necesidad surgida en el seno de la sociedad actual, donde lo
que se busca es brindar soluciones que adems de mejorar las
condiciones de vida de los usuarios
yreducircostos,prevenganoporlomenosminimiceneldeterioro
medioambiental. 29 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL
Disearmezclasasflticastibias,apartir debioasfalto,elcualse
produceconla mezcla del asfalto base y aceite crudode Palma
buscando reducir la temperatura de produccin de la mezcla y la
viscosidad del asfalto. 3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS Disear bioasfalto
a partir de la mezcla de aceite crudo de Palma y asfalto base,
definiendolas proporciones que satisfaganlas normas estipuladas por
INVIAS en 2007, para la produccin de mezcla asfltica.
Elaborareldiseo procedimentalparala produccin dela mezclaasfltica,
de acuerdo al MtodoMarshall, y a la caracterizacin precisa de
materiales asflticos y ptreos, aplicados a una mezcla asfltica tipo
semidensa 2 (MSC-2).
Establecerunacomparacinquepermitalaevaluacindedesempeoenel
laboratorio,entrelasmezclasasflticastibiasconbioasfaltosapartirdeaceite
crudo de Palma y las mezclas asflticas producidas en caliente. 30
4. MARCO TERICO 4.1 ANTECEDENTES
Constantementesalenalmercadonuevosproductosyprocesosquebuscan
mejorarelimpactoambientalqueproducelaconstruccindecarreteras,enaras
degenerarmecanismosdeconstruccindevas,conmnimosimpactos
ambientales, y que consoliden una industria verde. Recientemente la
industria de la construccin, se ha enfocado en la reduccin de
lastemperaturasenlaproduccinyaplicacindelasmezclasasflticas.
Tpicamentelaproduccinyaplicacindemezclasencalienterequierequelos
materiales se calienten entre 135C y 180C.
Latemperaturavienedictadaporpartedelaviscosidaddelliganteasfltico,
siendo necesario aplicar calefaccin para garantizar un
revestimiento homogneo
ycompletodelosagregadosporpartedelasfalto.Dichaslimitaciones,debern
tomarseencuentaalahoradeconsiderarlasposibilidadesdereducirlas
temperaturas de produccin y aplicacin; junto con la necesidad de
garantizar las
propiedadesmecnicasdelnuevopavimentoinmediatamentedespusdela
terminacindelaobra,parareducirasumnimaexpresin,losriesgosyla
interrupcindeltrnsito.Laclaveestenladifusindelliganteporelesqueleto
mineral de los agregados. Ante este panorama, se han introducido
varias opciones
paralogrardichosobjetivosdereduccin,aplicandotemperaturas
significativamente reducidas, como se detalla en la siguiente
tabla. 31 Tabla 1. Reducciones en las temperaturas para obtener
mezclas asflticas mediante diferentes mtodos Proceso de Mezclas
asflticas tibias Compaa Aditivos Temperatura de Produccin (en
planta) C Reporte de uso Aproximado Total Toneladas producidas a la
fecha ADITIVOS- CERAS Sasobit (Fischer- Tropsch cera) Sasol Si, en
Alemania aadieron un promedio 2.5 Variados,1 20C130C Alemania
yOtros pases Por todo el mundo >10 millones de toneladas por
todo el mundo Asfalto -B (Montan cera) Romonta Si, en Alemania
aadieron un promedio de 2.5% a peso Variados,115C135C Alemania
Desconocido Licomont BS 100 (aditivo) o Sbit (acido adiposo amidas)
Clariant Si, alrededor de 3% del peso Variados,115C135CAlemania
>322.500 metros cuadrados desde 1994 3E LT or
Ecoflex(proprietario) Colas Si 2% del peso Variados,115C135C
Francia Desconocidos PROCESO ESPUMADO Aspha-min (zeolite) Eurovia y
MHI Si, alrededor de 0.3% en peso total de la mezcla Entre 110C y
135C Alemania, Francia y Estados Unidos Alrededor de 300,000
toneladoas ECOMAC (mezcla fria antes de echarla) Screg Si (tipo y
calidad desconocida) Situado alrededor de 45C (113F) Francia
Algunas pruebas LEA, tambien EBE y EBT (espumoso De una porcin de
fraccin agregada) LEACO, Fairco, y EIFFAGE Travaux Publics Si, 0.2%
en peso de archivador de capa y agente de adhesin 100,000 toneladas
LEAB (espuma directa con aditivo archivador) BAM Si, aadieron un
0.1% en peso 90C (194F)Pases Bajos Siete proyectos comerciales
Proceso de espuma 32 Proceso de Mezclas asflticas tibias Compaa
Aditivos Temperatura de Produccin (en planta) C Reporte de uso
Aproximado Total Toneladas producidas a la fecha LT Asfalto
(asfalto espumoso con adiccin de Higroscopio) pasta de relleno para
mantener funcionalidad Nynas Si, aadieron 0.5-1.0% de una pasta de
relleno de Higroscopia 90C Pases bajos e Italia Desconocido Mezclas
tibias de asfalto espumoso Kolo Veidekke, Shell Bitumen (Derechos
patentes por todo el mundo excepto U.S.), y BP (derechos patentes
U.S.) Inyeccion de agua alta presion 110-120 Francia, noruega,
tambin Canad, Italia, Luxemburgo, pases bajos, Suecia, Suiza y
reino unido >60,000 toneladas Aparicin de tecnologas de Estados
Unidos Evotherm (agregado caliente cubierto con emulsin Mead-
Westvaco Si85-115 C Francia, tambin Canady , China, Surfrica y
Estados Unidos > 17,000 toneladoas Doble- Barrel Green Astec
Inyeccion de agua a presin vaporizada 116-135 CEstados Unidos
>4,000 toneladas Advera (zeolite) PQ Corporation Si, alrededor
de 0.25%de peso total de la mezcla Variados,1 20C130C Estados
Unidos >10,000 toneladas Fuente: Federal Highway
Administration,U.S. Department of Transportation, 2008 4.1.1 Las
mezclas tibias. Las mezclas tibias se describen como aquellas que
se producenatemperaturasmenoresquelasmezclasencaliente,esdecirentre
100C y 135C , su produccin involucra nuevas tecnologas a partir de
los cuales33
esposibleproducirycolocarlosconcretosasflticosatemperaturas
sensiblemente inferiores a las tcnicas convencionales.
ElconceptodemezclatibiasurgienEuropa,traslanecesidaddeunamezcla
bituminosa que ofreciera economa de energay tuvierael mismo
desempeo de las mezclas bituminosas en caliente.
Eldesarrollodeestatecnologaconenfoqueenlareduccindetemperaturade
mezcla y compactacin empez en 1997, para cumplir con el Protocolo
de Kyoto. La alternativa tambin facilita el trabajo de pavimentacin
en los pases en los que el invierno es muy riguroso, una vez que la
mezcla tibia enfra ms lentamente que la mezcla en caliente. En
2002, especialistas de los Estados Unidos empezaron a investigar
esta tcnica, que rpidamente sera adoptada por ese pas. En Brasil,
se empez a investigar la tecnologa, adaptndola para las condiciones
de trabajo locales. 4.1.2 Antecedentes cronolgicos en el trabajo
con Mezclas Tibias (WMA). Los
antecedentescronolgicoseneltrabajoconmezclastibiassepresentanenla
siguiente tabla. Tabla 2. Antecedentes cronolgicos de la produccin
demezclastibias WMA AOANTECEDENTE 1995
En1995,ShellyKoloViedekke,iniciaronunprogramaenconjunto,parael
desarrollo de un producto, ydel proceso para la fabricacin de
mezclaagregado-
asfaltoatemperaturasmsbajas;obteniendomejorespropiedadesoequivalentes
condiciones de desempeo, con relacin a las mezclastradicionales
encaliente. 1999-2001
ReportesinicialesdelastecnologasdelamezclatibiaenelCongreso
Eurasphalt/Eurobitume,elFrumAlemndeBitumen,Conferenciasobre
Pavimentos Asflticos en Sudfrica, principalmente. 2002 Recorrido de
exploracin a Dinamarca, Alemania y Noruega realizado por directores
de NAPA para examinar las tecnologas de la mezcla asfltica tibia
(WMA),Aspha-min,laEspumayelSasobit.Enlaagendadetrabajodelgrupo,seincluyeron
34 AOANTECEDENTE reuniones con el Frum Alemn de Bitumen, con
elobjetivo de consideraralgunas actividades del grupo de Trabajo
sobre Reduccin de Temperatura. 2003
Losestudiossobremezclastibias,sonpresentadosenlaConvencinAnualdela
Asociacin Nacional de Pavimento Asfltico NAPA. 2003
ElCentroNacionalparalaTecnologaenAsfalto,investigasobrelosprocesosde
lasmezclastibias,Alpha-min(zeolitecristalino)ySasobit(unaceradeFsher-Tropsch).LainvestigacinespatrocinadaporNAPA,AdministracinFederalde
Carreteras FHWA, Eurovia (Aspha-min) y Sasol (Sasobit). 2004
Meadwestvacompany,introduceEvothemDAT(aditivoqumico)alamezcla,al
tiempo que apoya la investigacin de NCAT. 2004La demostracin de
mezclas tibias, es presentada en el Mundo del Asfalto. 2004Las
primeras pruebas de campo fueron realizadas en Florida y Carolina
del Norte 2005 Formacin del grupo de trabajo (TWG) de la mezcla
Asfltica Tibia de NAPA-FHWA.
Elobjetivoprincipaldeltrabajoeslaimplementacinadecuadaatravsde
recoleccin de datos y anlisis, de un mtodo genrico de
especificaciones tcnicas en WMA. 2005
Declaracindeinvestigacindeproblemassometidoalaconsideracindela
American Association of State Highway and Transportation Officials
,AASHTO. 2005 Se realizan pruebas de campo en Florida, Indiana,
Maryland, New Hampshire, Ohio; y en Canad. 2005La NCAT, publica sus
primeros reportes sobre Sasobit y Aspha-min. 2006 Durante la
Conferencia de Pavimento Asfltico en el Mundo del Asfalto, se
presenta una sesin de medio da sobre mezclas tibias 2006
GrupodeTrabajoTcnicoTWG,publicalineamientossobreelfuncionamientoy
pruebas ambientales. 2006
Conbaseenladeclaracindeinvestigacindeproblemas,cuyodocumentofue
sometidoen2005aevaluacinporpartedelaAASHTO,sedefinecomodealta
prioridad la destinacin de fondos de la investigacin en WMA. 2006
El TWG, somete dos declaraciones ms de investigacin,a consideracin
por parte de la AASHTO. 2006
Serealizanpruebasdecampoen:California,conlamezcladehuleasfltico;Michigan,Missouri,sobrelanuevaaplicacinparaevitarbachescausadospor
temperaturaenlacarretera;NuevaYork,dondeseprobelnuevoprocesode
Asfalto de bajo consumo de energa; Ohio,donde serealiz unaexhibicin
abierta
alpblicocon225asistentes;CarolinadelSur,Texas,VirginiayWisconsin,
tambin se realizaron exhibiciones abiertas al pblico. 2006 Un
contratista de Missouri, realiza trabajos de produccin de pavimento
con mezcla en tibio partiendo de una prueba exitosa. 2006NCAT
publica un reporte sobre el Evotherm. 2006 Para la realizacin de la
Conferencia Anual de NAPA, fueron requeridas numerosas
presentaciones 2007
AASHTOyFHWA,realizavisitasguiadasaexperienciasenWMA,enFrancia,
Alemania y Noruega. 2007 La sesin de trabajo de 2007, del Grupo en
Investigacin de Transporte TRB, tuvo como nico tema WMA 2007Astec
Industries introduce su tecnologa de asfalto espumado. 2007
Meadwestvacompany,presentaelsistemadeintroduccindelaTecnologadel
Asfalto Dispersado (DAT) para el Evotherm. 2007
Sedesarrolla,AdveraWMA,unproductoapartirdeZeolite,introducidoporPQ
Corporation. 35 AOANTECEDENTE 2007Demostracin en calle de San
Antonio en la Reunin Anual de la APWA. 2007
30.000toneladasdediferentestecnologasdeWMA,soncolocadascercade
Yellowstone, para el mes de Agosto. En las pruebas realizadas en la
Yellowstone, se utilizaron 9,000 toneladas mtricas de asfalto, en
cada una de las tres secciones (Seccin de Control, Seccin Sasobit y
SeccindeAdvereWMA).Duranteelprocesodeacarreo,lasmezclasfueron
conducidas cerca de 90 minutos desde una planta porttil en Cody,
Wyo.
Aunquefuedifcillalogstica,lascuadrillasdepavimentacinlograronbuenas
densidades:elpromediodeAdvereWMA-93.9%dedensidadtericamxima;el
promediodeSasobit93.4%.Neitke,quienestuvoacargodelproyecto,declar
que:Ladensidadnofuedifcildealcanzar,auncuandolastemperaturasdela
mezcla bajan, ante lo cual, Pareca un tanto difcil mantener bajas
las temperaturas de la mezcla; las temperaturas de produccin tenan
una tendencia a brincar de 120 a 127C. Las pruebas mostraron que
los agregados se secaron adecuadamente aun con las temperaturas
bajas. Los contenidos de humedad estaban abajo del mximo de 0.5%
tanto para las mezclas en tibio como para la mezcla de control.2007
Son realizadas numerosas pruebas de campo, en California, Illinois,
Nueva Jersey, Nueva York, Carolina del Norte, Ohio, Carolina del
Sur, Tennessee, Texas, Virginia, Wisconsin, Wyoming y otros
estados; y en Ontario. Fuente: Revista HMAT, 2008. 4.2 BENEFICIOS
DE LA MEZCLA TIBIA 4.2.1 Consumo de energa. La reduccin del consumo
de energa es el beneficio ms obvio de las mezclas
tibiasyesdiscutidoenlaliteraturacomounodelos dos principales
beneficiosde sta.
Losestudioshandemostradoquelareduccindelconsumodeenergade
alrededorde30%se puedelograrmediantelareduccindelastemperaturas de
produccin en la planta de asfalto. La reduccin en el consumo de
energa reduce
asuvezelcostodelaproduccindelamezcla,peropuedehabertambinun aadido
por reduccin en los costos involucrados en el uso del proceso de
mezcla tibia, es decir, para los aditivos y/o equipos de
modificacin. Otro beneficio adicional de la reduccinde las
temperaturas de produccin quea veces se mencionaes el menor
desgaste de la planta de asfalto. 36
4.2.2Emisiones.Otradelasventajasdelamezclatibiaeslareduccindelas
emisionesdebidoalareducidatemperaturadeproduccin.Deacuerdoala
literatura, la produccin de mezcla tibia reduce significativamente
las emisiones de
gascarbnicoylosolores,encomparacinconlaproduccindemezclasen
caliente. Cabe recordar que las emisiones de produccin de mezcla -
asfalto y la colocacin
pueden,enciertosniveleselevados,serperjudicialesparalasalud.En2000,el
InstitutoNacionalparalaSeguridadySaludOcupacional(NIOSH)deEE.UU.
publicunestudioderiesgosobrelosefectosenlaSaludOcupacionaldela
exposicinalamezcla-asfalto.Enestarevisin,elNIOSHevalulosefectos
potencialesparalasaluddelaexposicinocupacionalaasfalto.En1977,el
NIOSHdeterminqueentrelosefectosadversosparalasaludporlaexposicin
seencuentranlairritacindelasmembranasdelaconjuntivayeltracto
respiratorio. Figura 1. Reducciones registradas en las emisiones de
planta en la produccin de mezcla 37
Segnsepuedeapreciarenlafigura1lasmezclasasflticastibias(WMA)
presentan unas reducciones importantes con respecto a las mezclas
asflticas en caliente (HMA) en cuanto a las emisiones, as por
ejemplo, con las mezclas WMA se pueden lograr reducciones entreel
25 y 55% en las partculas de polvo, entre 30% y 40% en las
emisiones de gas carbnico, entre 60% y70% en las de xido de
nitrgeno, 50% encompuestos orgnicos voltiles y 35% en las emisiones
de dixido de azufre.
4.2.3Viscosidad.LafuncionalidaddelastecnologasdeWMAsebasaenla
reduccin de la viscosidaddel asfalto.
Laviscosidadreducidapermitealagregadosertotalmentecubiertoauna
temperaturainferioraloquetradicionalmenteserequiereenlasmezclasde
produccin en caliente.
Debidoalaviscosidadreducida,losprocesosdemezclatibiapuedenfuncionar
comouna ayudaen la compactacin y algunos beneficios relacionados
con este son mencionados a menudo en relacin con este tipo de
mezclas. 4.2.4 Tcnicos. Produccin, colocacin y compactacin a
temperaturas ms fras, lo cual genera un control de densidades ms
eficaz.
Aumentoenlasdistanciasdetransporte,dadoqueporlamenortemperaturade
produccinhayunamayorconservacindelaenergadecompactacindelos
equipos,portantoserequieremenosesfuerzoparaobtenerlasdensidades
requeridas, en otras palabras, los menores requerimientos de
temperatura para la
compactacindelamezcla,agilizaneltrabajoaumentandolasdistanciasde
coberturadelamezclaasflticaloquesetraduceenunadisminucindelos
costos. 38 SepuedeincorporarademsunmayorporcentajedeRAP(reciclajede
pavimentos asflticos) debido a las bajas temperaturas. Se puede
lograr tambin una apertura al trfico en menor tiempo comparado con
lasmezclasencalienteyobtenerunamenoroxidacinenelasfaltoporlos
gradientes de temperatura.
4.3ESTUDIOSCOMPARATIVOSSOBRELASVENTAJASDELASMEZCLAS TIBIAS
4.3.1Emisionesyexposicinlaboralatemperaturasinferioresde produccin
y extensin de mezclas asflticas. Es bien sabido que la reduccin
delastemperaturasdeproduccindemezclasasflticaspresentaventajas
ambientalesimportantessobrelasemisiones,exposicioneslaboralesyconsumo
deenerga.Laindustriadelasmezclasasflticasencalienteconoceestodesde
hacemuchosaos.Elmayorreto,sinembargo,hasidosiempreconseguiruna
calidadadecuadadelasmismasatemperaturasdeoperacininferioresa
temperatura ambiente.
Enlosltimosaos,nuevosprocesosdeproduccinatemperaturas comprendidas
entre 80 y 135C han atrado gran inters debido a la posibilidad de
aproximarseoinclusoalcanzarlacalidaddelamezclaencalienteylograr
reducciones en el consumo de energa, las emisiones y la exposicin
laboral. En tal sentido, fue llevado a cabo un estudio por
funcionarios de Shell Bitumen el
cualserealizlosdas25y27deoctubrede2006enFlorenciaenunaplanta
mezcladoraquesehabamodificadoparaproducirasfaltodeacuerdoconel
procesoWAMFoam.ElbetnduroutilizadoparaWAMeraungradode penetracin
20/30 (EN12591) y el betn flexible era un grado V10000 (EN12591).
39 Los objetivos del estudio fueron los siguientes: _ Determinar
las exposiciones personales para aplicaciones para el contratista
de carreterasConglobit.utilizaelprocesoWAMFoamparaproduciryextender
mezclas asflticas bajo el nombre "Greenfalt".
_Comparar,encondicionesdeexposicinencampo,eltipodeemisiones
utilizandoGreenfaltconlasproducidasutilizandoHMA(mezclaencaliente
convencional). _ Recoger y comparar los valores de emisin de las
operaciones de mezcla en la planta de asfalto durante la produccin
de WAM y HMA.
Lasexposicionesamaterialconstituidoporpartculassedeterminarony
compararon con los Lmites de Exposicin Laboral (OEL) italianos para
humos de
betn(betndepetrleonmeroCAS8052-42-4).Algunospases,talescomo
Italiaen2003,hanadoptadolasrecomendacionesdelaConferenciaAmericana
deSanitariosIndustrialesdelGobierno(ACGIH)enlalegislacinnacional.En
enerode2000,ACGIHmodificsuslmitesdeexposicinrecomendados(REL)
parahumosdebetn.Ellmiteera5mg/m3medidocomoaerosolestotales
(minerales y orgnicos). El ltimo valor REL es 0,5 mg/m3, medido
como aerosol
solubleenbencenodelafraccininhalable,esdecirlafraccinorgnicadelos
aerosoles totales. Los aerosoles totales se miden utilizando una
casete de 37 mm
decarascerradasequipadaconunfiltrodePTFE,queesuntomamuestrasde
"aerosoltotal"(fraccinrespirable).Losaerosolesorgnicostotalesseextraeny
secuantificanluego(FraccinSolubleenBencenooBSF).Obsrvesequela
fraccininhalableseconsideracomosimilaraBSFparaestetrabajo.Las
duraciones de toma de muestras para HMA y WAM estaban comprendidas
entre 3 y4horas,loqueseadoptafindeobtenerunacantidadmayorquelamnima
(BSF>0,1mg/m3)requeridaporNIOSH5042.Lasposicionesenlascuales
fueron ubicadas las tomas muestras fueron las siguientes: 40 _ Dos
toma muestras prximas a la amasadora; debido a la saturacin
observada
delosfiltrosenelcasodelaproduccindemezclaencaliente,seaadiun
tercerfiltroconuntiempodetomademuestrasde60minutos.Noseobserv
saturacin alguna en el caso de WAM Foam. _ Dos toma muestras
situados en el extremo superior de las tolvas de descarga. _ Uno o
ms toma muestras en el punto de descarga.
_Tomamuestrasesttico,aproximadamentea50mdedistanciadelaplanta
mezcladora.
El26deoctubre,eltrabajodepavimentacinimplicabalaconstruccindeuna
capa estructural utilizando Greenfalt. Se extendi en el lugar una
cantidad de 870
toneladasdeGreenfaltconunalongitudde1.300m,3,5mdeanchuraycon
espesores de 90, 50 y 90 mm para las tres secciones de esta capa.
Las temperaturas del aire registradas eran 19C por la maana y 30C a
las 3 de latarde.Elestado deltiempoeranublado,
sinviento.Laduracindelatomade muestras por el personal de
pavimentacin fue aproximadamente 400 minutos. La toma de muestras
para las medidas de exposicin se realiz para los puestos de trabajo
Siguientes: _ Un conductor de la terminadora. _ Dos operarios de la
plantilla maestra. _ Un obrero/rastrillador experto. _ Un conductor
de la Compactadora.
Seutilizaronbombaspersonalesparalatomademuestrasdehumosconun
caudalde2l/min.Elmaterialserecogisobrefiltros(2m)dispuestosenel
casete estndar de 37 mm. _ Aerosoles totales, lo que representa los
aerosoles minerales y orgnicos. 41
_BSFextradodelfiltroconbenceno,loquerepresentalosaerosolesorgnicos
totales (la parte restante se considera como la fraccin mineral o
MF). Se tomaron tambin dos muestras estticas a fin de abarcar el
rea total del lugar
detrabajoenlacarreteraycomprobarsiexistanfuentesdeaerosolesdistintas
del tren de extensin.
Durantetodoeldadelatomademuestras,debiobservarselaausenciade
humos(visualyolfativa)durantelaextensindela
mezcladeasfaltoencaliente nicamente se apreci algo de vapor de agua
procedente del agua utilizada para la compactadora.
Lascasetesdefiltroestndarde37mmseutilizaronenseriecontubos
adsorbentesafinderecogerlafraccindevapores(gases).Eladsorbente
adecuado utilizado para atrapar los compuestos voltiles es XAD-2
con secciones
adsorbentesanterioryposterior.Lasseccionesanterioryposteriorseextrajeron
por separado utilizando dicloro metano para comprobar la ruptura.
El anlisis y las
cuantificacionesfueronrealizadospormediodecromatografadegasescon
deteccin por ionizacin de llama (GCFID).
LadeterminacinycuantificacindelosHidrocarburosAromticosPolicclicos
(PAH)enlasfraccionessolublesenbencenoserealizaronsobrelostoma
muestras de HMA. Esto no se ha hecho en el caso de WAM, dado que la
cantidad
demateriaorgnicarecogidaerademasiadopequeaparadichoanlisis.La
identificacindeloscompuestosestFiltroAdsorbenteBombaLaausenciade
humosdurantelaextensindeWAM5/10basadaenlos16compuestosde prioridad
mencionados en la lista de EPA (Agencia de Proteccin Ambiental de
los EstadosUnidos).ElanlisisdePAHserealizdeacuerdoconelmtodoShell
AMS 1057-1 elaborado por la propia empresa (basado en el mtodo
610-EPA para 42 aguas residuales). Los PAH se extrajeron con THF a
partir de la parte orgnica de las materias particuladas recogidas
(BSF) y se analizaron por HPLC-UV.
Resultadosdelconsumodecombustibleenlaplantadeasfalto.El
consumodecombustible(gas)semidiadiferentesnivelesdecapacidadde
produccin de la planta en el intervalo de 60-100%. Los resultados
mostraron una reduccin en el consumo de combustible de un 35%. Los
resultados de emisiones de gas y polvo por la chimenea durante la
produccin
demezclaasflticaparaeltrabajodepavimentacinenlaautopistaFlorencia-Pisa-LivornoenItalia,fueronmedidosporDetNorskeVeritasASvarios
contaminantesdelaire(CO2,CO,NOx,SO2,TOCypolvo)emitidosporla
chimenea de la planta mezcladora. Figura 2. Niveles de emisin de
CO2 en tres momentos de medida en la planta de asfalto Se muestra
la emisin de CO2 en toneladas por hora y la reduccin de las
emisiones alcanzada es aproximadamente de un 35%. 43 Figura 3.
Niveles de emisin de CO y NOx en tres momentos de medida en la
planta de asfalto Las reducciones de CO alcanzadas fueron
aproximadamente de un 8% y la reduccin de NOx fue aproximadamente
de un 60%. Figura 4.Niveles de emisin de SO2 y polvo en tres
momentos de medida en la planta de asfalto Los niveles de emisin de
SO2 y polvo son bajos, pero pueden obtenerse todava reducciones del
orden del 25 al 30%. 44
Enlasfiguras2,3y4sepresentanlosresultadosobtenidosparaunritmode
produccinde140toneladasdemezclaporhora.Ladisminucindelas
temperaturasdeoperacindesde180Cenlaproduccindemezclacalientea
aproximadamente125-130Cenlaproduccindemezcladeasfaltotemplada
produjo una reduccin considerable en la cantidad de emisiones de
gas y polvo. Resultados acerca de las emisiones en la planta de
asfalto. Se llev a cabo
unprimerestudiodeemisionesenunaplantamezcladoraenelao2000,este
estudio es el ms extenso en una planta de este tipo. Los resultados
(en mg/m3)
sepresentanenlaFigura5,enlacualMFindicalafraccinmineral,BSFla
fraccin soluble en benceno y VF la fraccin voltil. Figura 5.
Emisiones en la planta asfaltadora Se aprecia que la descarga de la
amasadora es el punto en el que se emiten ms humos. _ La fraccin
mineral (MF) se encontr similar.
_Lafraccinorgnica(BSF)seencontrnotablementemayorparaHMA(hasta 200
veces mayor). Los aerosoles orgnicos representan una pequea parte
de las 45 emisionestotalesparaWAMalcontrarioqueHMA(hastael4%yel90%
respectivamente).
_Lafraccinvoltil(VF)seencontrmayorparaHMA(hasta6vecesmayor). Debido
al nivel muy bajo de BSF emitida con WAM, las fracciones voltiles
pueden representar casi la totalidad de las emisiones orgnicas
(hasta el 99%). Resultadosencuantoalasmedidasdeexposicinenellugarde
pavimentacin.Losvaloresdeexposicin(corregidosporensayoenblancode
campo) se dan en la Tabla 3. Se trata de valores Medios Ponderados
por Tiempo
(TWA)de8horas.LosvaloresTWAde8horascorrespondenalaexposicin
mediaalolargodeunturnodetrabajode8horas.Estevalorespreferidoen
muchos casos dado que es ms representativo de un da de trabajo
total. Tabla 3. Valores de exposicin
Laparteprincipaldelosaerosolesesinorgnica(polvomineral).Losdatosde
exposicinrelevantes(BSF)hansidocomparadosconlosvaloresOELitalianos.
Sobre unabase deMediaPonderadapor Tiempode8h,ningunodelosvalores
medidosexcedadeestosOEL.Debeentendersequeentodosloscasos (produccin
en caliente y templada) los valores determinados son muy inferiores
a
cualquierexposicinlaboralolmiteambiental.Estodemuestraclaramenteque
tantolaproduccindemezclaencalientecomolaWAM-Foamsonplenamente 46
aceptables desde un punto de vista laboral y ambiental. Cuando se
comparan con
lasmedidasdeexposicinpreviasdeShellconducidassobrelapavimentacin
HMA, estas emisiones se encuentran en el rango inferior (comnmente
0,05-0,60 mg/m3enBSF).Elmismoniveldemagnitud(
