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APLICACIÓN DE FUNDENTES LIQUIDOS. SALMUERAS
Mª de los Ángeles Basurto Álvarez Abril 2013
INDICE
1. GENERALIDADES
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
3. SALMUERA DE CLORURO DE SODIO
4. SALMUERA DE CLORURO CALCICO
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
7. COSTES
• Objetivo: Asegurar una circulación lo más segura, cómoda y fluida, evitar la formación de hielo
• Directriz básica: Anticipación
• Estrategias
• Para un buen resultado
• Tratamientos preventivos• Tratamientos curativos
Producto adecuado en forma y dosificación.
Sólido
Salmuera
Sólido prehumidificado
1. GENERALIDADES
Actuaciones de Vialidad invernal
FUNDENTES
IMPIDEN LA FORMACIÓN DEL HIELO
BAJAN EL PUNTO DE CONGELACIÓN DEL AGUA A
TEMPERATURAS INFERIORES A 0ºC
FUNDEN HIELO SI YA SE HA FORMADO
T. PREVENTIVO
T. CURATIVO
Anticongelante
Descongelante
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
PRODUCTO SOLIDO
Humedad
Nieve de la calzada
Humedad ambiental
Inactivo
PRODUCTO DISUELTO EN AGUA
Activo
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
Factores que influyen en la acción
anticongelante ó descongelante de los
fundentes.
Concentración fundente
Temperatura de trabajo
Determinan el tiempo de reacción
Tipo de fundente a emplear
3:1 Mix
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
NaCl + H2O Disolución de NaCl en agua
Calor
Cl2Ca + H2O SALMUERA de Cl2Ca
Calor
EndotérmicaPavimento y aire
Exotérmica
SALMUERA de NaCl
Disolución de Cl2Ca en agua
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
• Tratamientos Preventivos extensión previa de fundentes sobre el pavimento buscando la formación “in situ”, de una solución de fundente sobre la propia calzada, en el momento en que se produzca la aparición de agua o nieve.
• Tratamientos Curativos extensión de fundentes sobre el pavimento ya con nieve buscando fundir la nieve o el hielo en el momento en el que se produzca.
2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES
ESTRATEGIAS
• Es una mezcla homogénea de ClNa en agua• Densidad del ClNa =2,165 Kg/l• La densidad de la salmuera de ClNa depende de la concentración de la misma
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
KG AGUA KG SAL SUMA CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%) DENSIDAD (KG/L)
1000 0 1000 0,00% 1,000996 25 1021 2,45% 1,019987 54 1041 5,19% 1,040978 80 1058 7,56% 1,059969 106 1075 9,86% 1,077960 132 1092 12,09% 1,092951 158 1109 14,25% 1,109942 183 1125 16,27% 1,125934 204 1138 17,93% 1,138924 231 1155 20,00% 1,155913 259 1172 22,10% 1,172910 275 1185 23,10% 1,181907 276 1183 23,33% 1,183
890 318 1208 26,32% 1,208
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00%0.900
0.950
1.000
1.050
1.100
1.150
1.200
1.250
densidad
CONCENTRACIÓN DE SAL (% EN PESO)
DEN
SID
AD
• Descenso crioscópico =a la disminución de la temperatura del punto de congelación que experimenta una disolución
respecto del disolvente puro.• El descenso crioscópico es una propiedad coligativa de las disoluciones (depende
únicamente de la concentración) y se puede explicar a partir de la variación que sufre la entropía (medida del desorden de un sistema de partículas) durante el cambio de estado .
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
• Una disolución tiene más desorden que un liquido puro
• Un cambio de estado viene acompañado de una variación de la entropía
• Podemos relacionar:
la variación de la entropía con la entalpia del cambio de fase
• La entalpia es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno
• En el cambio de estado, la Entalpía se mantiene constante, tanto en:
- el paso del disolvente puro de líquido a sólido como- del disolvente de la disolución a sólido
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
• Si la Variación de la entropía es mayor en la disolución
• Entonces la temperatura del cambio de fase deberá ser menor
• Por tanto
Las temperaturas de congelación de las disoluciones
Las temperaturas de congelación del
disolvente puro
3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
RESUMEN
• A mayor concentración de soluto, mayor desorden,
mayor entropía en la disolución
menor temperatura de congelación
mayor descenso crioscópico
CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%)
PUNTO DE CONGELACION DE LA SOLUCIÓN (ºC)
12,09% -7
14,25% -8
16,27% -12
17,93% -15
20,00% -16,2
22,10% -17,5
23,10% -21,1
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
El diagrama de fases nos ayuda a comprender el proceso de congelación de la salmuera de ClNa
Equilibrio entre fases
La temperatura de congelación de la salmuera estará por debajo de 0ºC
Por debajo de los 0º solo congela el agua dulce
Aumenta la concentración de lo que queda en disolución
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
La disolución congelará a temperaturas más bajas
Si aumenta la concentración de la disolución
Aumenta el descenso crioscópico
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
hielo
Solución saturada
equilibrio
Hielo en fusión
Solución
Sal sólida
Tres fases:- 1 liquida (solución)- 2 sólidas (hielo y sal sólida)
El hielo capta calor del sistema y funde la solución se diluye
El sistema no está en equilibrio
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
hielo
Solución saturada
equilibrio
Hielo en fusión
Solución
Sal sólida
Si se agota el soluto libre se alcanzará un nuevo equilibrio pero a una temperatura inferior a 0ºC
si no se agota el soluto, la temperatura seguirá descendiendo hasta el denominado “punto eutéctico”, que es la temperatura más baja a la cual puede existir la fase líquida.
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
Si la disolución se enfría, según la concentración, cortara a una de las ramas (AE o EB) de la curva de equilibrio
Si llega a la rama AE, empezará a separar cristales de hielo
Si llega a la rama EB, empezará a separar cristales de sal
En el punto E, empezará a separar cristales de hielo y sal
RESUMEN
3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO
Curva AEB
Corresponde al equilibrio entre la disolución y una de las dos fases sólidas
Punto E
Corresponde al punto eutéctico
La temperatura de congelación de la disolución disminuye al aumentar la concentración siguiendo una curva descendente
Punto eutéctico
Concentración eutéctica
23.1%
-21.1 ºC
NaCl
Concentración eutéctica
30%
-52 ºC
Cl2Ca Punto eutéctico
Pérdida del efecto fundente de los productos
4. SALMUERA DE CLORURO CÁLCICO
Tratamientos Preventivos
Tratamientos Curativos
Calzada seca
Calzada húmeda Tendencias Uso de salmueras
+
+Condiciones extremas de Tª y viento
Prehumidificada con Salmuera
Sal sólida
Salmuera
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS
CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%)
PUNTO DE CONGELACION DE LA SOLUCIÓN (ºC)
12,09% -7
14,25% -8
16,27% -12
17,93% -15
20,00% -16,2
22,10% -17,5
23,10% -21,1
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS
Factores que influyen en la acción anticongelante: - Concentración de fundente- Temperatura de trabajo
Calzada muy húmeda: ClNa sólido
Calzada poco húmeda: salmuera de ClNa - Se evita el enfriamiento inicial- Se reduce el tiempo de reacción- Mayor permanencia de sal
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS
Los tratamientos preventivos con salmuera nos garantizan:
- Adecuada homogeneidad del fundente extendido
- adecuada concentración de salmuera en calzada
- Rápida actuación del fundente
Calzada seca: salmuera de ClNa
CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%)
PUNTO DE CONGELACION DE LA SOLUCIÓN (ºC)
12,09% -7
14,25% -8
16,27% -12
17,93% -15
20,00% -16,2
22,10% -17,5
23,10% -21,1
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
nieve
Salmuera ClNa
equilibrio
Nieve en
fusión
Salmuera ClNa
ClNa sólida
Los cristales de nieve captan calor del sistema y funden la solución se diluye
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
Para espesores de nieve < 5 cm
Si se agota el ClNa sólido el punto de congelación será < 0ºC
Si no se agota el ClNa sólido el punto de congelación alcanzará el punto eutéctico
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
Para espesores de nieve > 5 cm
Reforzar con sal sólida para aumentar la concentración
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa ralentiza su acción anticongelante
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera
5. TRATAMIENTOS CURATIVOS
Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera
5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS
VENTAJAS:
Mayor permanencia del fundente en calzada Mayor homogeneidad al extender el producto Disminución del tiempo de reacción del fundente Menor perdida de material por la acción del viento o del
tráfico No se producen perdidas de concentración en su
almacenamiento Limpieza mas rápida de la calzada
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
FUNCIONES DEL PAVIMENTO:
Proporcionar una buena adherencia Impermeabilidad Comodidad en la circulación Que no sea ruidoso Que presente una superficie homogénea
Tipos de MBC Continuas Discontinuas Drenantes
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
MEZCLAS DISCONTINUAS
Buena resistencia a las deformaciones plásticas Gran textura Alto rendimiento en la durabilidad de la mezcla Permiten reducir el espesor de la capa de rodadura
TIPOS BBTM A (antiguas tipo F) BBTM B (antiguas tipo M)
BBTM B relativamente permeables
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
Un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo determinado
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores:
Porosidad del materialDensidad del fluido considerado (afectada por la temperatura)Presión a la que esté sometido el fluido
DENSIDAD DEL FLUIDO CONSIDERADO DENSIDAD DE LA SALMUERA
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
En términos generales:
Si la temperatura aumenta : - disminuye la viscosidad - la velocidad del flujo aumenta
Las partículas angulares: - reducen el coeficiente de permeabilidad más que las redondeadas o esféricas
Si el grado de saturación aumenta:- el coeficiente de permeabilidad aparentemente también se incrementa
Importante en la salmuera: - densidad- viscosidad
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
VISCOSIDAD: Explica la relación entre la fuerza aplicada para moverlos y la velocidad con que se mueven
Cuanto más viscoso es un líquido : - menor la velocidad con que se mueve
- mayor la fuerza para moverlo
TRATAMIENTO PREVENTIVOS evitar la formación de hielo
Objetivo de los T.P. con salmuera: - la menor perdida de material - la mayor permanencia en calzada
Experiencia en estos pavimentos: - dotaciones muy superiores- mayor frecuencia de los tratamientos
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
PAVIMENTO CONVENCIONAL
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
PAVIMENTOS BBTM B
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
TRATAMIENTO CURATIVO Fundir la nieve o el hielo
Experiencia en estos pavimentos: - dotaciones muy superiores- mayor frecuencia de los tratamientos
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
salmuera Fundir la capa de nieve
Salmuera + nieve fundida Drenada a través de la capa de rodadura en tiempo muy breve
Sigue nevando El proceso de fusión se ralentiza
CALZADA BLANCA
DOTACIONES MAYORES MAYOR FRECUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable
6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO
La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable
Hay que dotar a la salmuera de mayor
viscosidad
7. COSTES
En pavimentos convencionales
Coste de la salmuera: - Sal consumida- Agua consumida- Luz
Para una concentración del 22 ,10 % y 1.000 litros de salmuera = 18,00 €
0,018 €/l
En pavimentos discontinuos
- Mayor dotación
- Mayor frecuencia en los tratamientos
El coste de un episodio se llega a multiplicar por 5
8. CONCLUSIÓN
VENTAJAS DE LA SALMUERA
Mayor permanencia del fundente en calzadaMayor homogeneidad al extender el productoDisminución del tiempo de reacción del fundenteMenor perdida de material por la acción del viento (hasta un 30% menos)No se producen perdidas de concentración en su almacenamientoLimpieza más rápida de la calzadaMenor coste que el producto sólido
EN PAVIMENTOS DISCONTINUOS
Mayores dotaciones Mayor frecuencia de los tratamientosAumenta el coste de los tratamientos
MUCHAS GRACIAS
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