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MANUAL DE PRACTICAS
INGENIERÍA INDUSTRIAL
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Nombre de la práctica Análisis del proceso para la fabricación del hormigón asfaltico
No. De práctica: 1 No. De sesiones: 1 sesión de 3 horas.
No. De integrantes máximo por equipo: 6 alumnos
Objetivo
Analizar y evaluar en base a todos los conocimientos adquiridos durante el semestre, la elaboración del asfalto para carretera u hormigón asfaltico de acuerdo con los lineamientos de la ley mexicana.
Marco teórico
Asfalto 1. 1.
Mineral negro de origen natural u obtenido artificialmente por destilación del petróleo.
Sinónimos: chapapote
2. 2.
Mezcla de este mineral con cal, arena y otras sustancias que se emplea principalmente en la pavimentación de las vías públicas de circulación. Sinónimos: chapapote
Definición y clasificación
Una mezcla asfáltica es el producto obtenido de la incorporación ydistribución unifor
me de un material asfáltico en uno pétreo.
Las mezclas asfálticas, según el procedimiento de mezclado
Propiedades del asfalto Dentro de las propiedades del asfalto se encuentran que a temperatura ambiente se
conserva sólido. Posee propiedades aglutinantes e impermeabilizantes, características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la acción de la mayoría de los ácidos, sales y alcoholes
Mezclas asfálticas en caliente
Son las elaboradas en caliente, utilizando cemento asfáltico ymateriales pétreos, en una planta mezcladora estacionaria o móvil,provista del equipo necesario para calentar l
os componentes de lamezcla.
Las mezclas asfálticas en caliente se clasifican a su vez en:
Mezcla asfáltica de granulometría densa
Es la mezcla en caliente, uniforme y homogénea, elaboradacon cemento asfáltico y
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materiales pétreos bien graduados,con tamaño nominal entre treinta y siete coma ci
nco (37,5)milímetros (1.½ in) y nueve coma cinco (9,5) milímetros
Características de los materiales
(⅜.in), que satisfagan los requisitos de calidad establecidos En la cláusula d. De la norma n·cmt·4·04, materiales Pétreos para mezclas asfálticas . Normalmente se utiliza en la Construcción de carpetas asfálticas de pavimentos nuevos en Los que se requiere una alta resistencia estructural, o en Renivelaciones y refuerzo de pavimentos existentes.
Mezcla asfáltica de granulometría abierta
Es la mezcla en caliente, uniforme, homogénea y con un alto
Porcentaje de vacíos, elaborada con cemento asfáltico y Materiales pétreos de granulometría uniforme, con tamaño Nominal entre doce coma cinco (12,5) milímetros (½ in) y seis Coma tres (6,3) milímetros (¼ in), que satisfagan los requisitos De calidad establecidos en la cláusula e. De la norma N·cmt·4·04, materiales pétreos para mezclas asfálticas. Estas mezclas normalmente se utilizan para formar capas de Rodadura, no tienen función estructural y generalmente se Construyen sobre una carpeta de granulometría densa, con la Finalidad principal de satisfacer los requerimientos de calidad De rodamiento del tránsito, al permitir que el agua de lluvia Sea desplazada por las llantas de los vehículos, ocupando los Vacíos de la carpeta, con lo que se incrementa la fricción de Las llantas con la superficie de rodadura, se minimiza el Acuaplaneo, se reduce la cantidad de agua que se impulsa Sobre los vehículos adyacentes y se mejora la visibilidad del Señalamientohorizontal.Lasmezclasasfálticasde Granulometr íaabiertanodebencolocarseen zonas Susceptibles al congelamiento ni donde la precipitación sea
Menor de seiscientos (600) milímetros por año.
Hormigón asfáltico, también conocido como hormigón bituminoso,1mezcla
asfáltica o concreto bituminoso consiste en un agregado de asfalto y materiales
minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se
extienden en capas y se compactan. Debido a sus propiedades es el material más
común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y
aparcamientos. . Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se
usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante.2
Los términos "hormigón asfáltico", "cemento asfáltico bituminoso" y sus abreviaciones
"a" (del inglés asphalt concrete) son generalmente usados sólo en ingeniería y en
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documentos de construcción y literatura. El término más común es "asfalto", que
además por defecto tiende a incluir a los pavimentos de hormigón de cemento aunque
en realidad éstos no estén compuestos realmente de asfalto. La definición ingenieril de
hormigón incluye cualquier material compuesto por un agregado cementado con un
aglutinante, que puede ser cemento portland, pero que en el caso que nos ocupa es
asfalto. Informalmente el hormigón asfáltico es conocido en norteamérica como
"blacktop" (en referencia a su superficie negra)
Propiedades requeridas
Las mezclas asfálticas tienen que cumplir los siguientes criterios para ser utilizables en
firmes:
Resistentes a las cargas del tráfico (tanto a la abrasión, como al asentamiento
vertical, como al despegue por los neumáticos)
Impermeable, ya que si el agua penetra por debajo del firme se filtrará al cimiento de
la carretera, desestabilizándolo.
Debe poderse trabajar con facilidad y su puesta en obra factible
.
Fórmulas de mescla
Las mezclas asfálticas y agregados pueden realizarse de la siguiente forma:
Mezcla de hormigón en caliente: son producidas por el calentamiento del
aglutinante asfáltico, lo que disminuye su viscosidad, y permite mezclar el material
con el agregado de áridos. La mezcla se realiza a 150 °c para el asfalto puro, y a
160 °c si el asfalto está modificado con polímeros. La extensión y el compactado
tienen que realizarse mientras el material está caliente. En muchos países el asfalto
se restringe a los meses de calor porque en invierno la base compactada puede
estar demasiado fría para realizar la operación. Es el material más empleado en
carreteras, autopistas, aeropuertos y pistas de carreras.
Hormigón asfáltico templado3 se produce por la adición de zeolita, ceraso
emulsiones asfálticas para realizar la mezcla. Esto permite bajar significativamente
la temperatura de mezcla y extendido y disminuir el consumo de combustibles
fósiles, además de disminuir la emisión de dióxido de carbono, aerosoles y vapores.
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También permite reducir el tiempo de construcción y ciertos aditivos facilitan sus
características en la puesta.
Hormigón asfáltico frío se aplican en pequeñas reparaciones con materiales
capaces de alcanzar resistencias a temperatura ambiente.4
Hormigón asfáltico cut-back se produce disolviendo el aglutinante en queroseno u
otro líquido que disminuya la fricción de los componentes y permita la mezcla. Se
usa para pequeñas reparaciones, cuando no resulta rentable usar maquinaria a gran
escala y calentar mezclas. Debido al uso del queroseno es muy contaminante.5
Hormigón asfáltico mastico o capa asfáltica se produce mediante el calentamiento
del material y su oxidación en un mezclador, hasta que se licua y se puede agregar
el árido. El agregado tiene entre 6 y 8 horas para ser puesto. Una vez transportado
en la obra donde se vierte hasta realizar una capa fina de 2 a 3 centímetros, y
también para impermeabilización de techos con una capa de 1 centímetro.
Hormigón asfáltico natural puede ser producido de rocas bituminosas, de lugares
muy puntuales del mundo, donde la roca sedimentaria ha sido impregnada de betún
natural.
Entre la variada gama de tipos de asfalto, podemos nombrar los siguientes:
Asfaltos Oxidados o Soplados
Estos son asfaltos que han sido sometidos a un proceso de deshidrogenación y
posteriormente a un proceso de polimeración.
Este asfalto es expuesto a una eleveda temperatura pasándole una corriente de aire
con el objetivo de mejorar sus características y ser empleado en aplicaciones más
especializadas.
El proceso de oxidación en los asfaltos presenta las siguientes modificaciones físicas:
Aumento del peso específico.
Aumento de la viscosidad.
Disminución de la suceptibilidad térmica.
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Asfaltos Sólidos o Duros
Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10.
Además de ser aglutinante e impermeabilizante, se caracteriza por su flexibilidad,
durabilidad y alta resistencia a la acción de la mayoría de los ácidos, sales y alcoholes.
Fluxante o Aceite Fluxante
Fracción de petróleo relativamente poco volátil empleada en ocasiones para ablandar el
asfalto hasta la consistencia deseada; frecuentemente se emplea como producto básico
para la fabricación de materiales asfálticos para revestimientos de cubiertas.
Asfaltos Fillerizados
Asfaltos en cuya composición hay materias minerales finamente molidas que pasan por
el tamiz # 200.
Asfaltos Líquidos
Son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida, por ello no se incluyen en el
ensayo de penetración, cuyo límite máximo es 300. También se los denomina asfaltos
rebajados o cutbacks.
Se componen por una fase asfáltica y un fluidificante volátil, que puede ser bencina,
queroseno o aceite. Los fuidificantes se evaporan (proceso de curado), quedando el
residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona las partículas del agregado.
Dentro de los asfaltos líquidos encontramos los siguientes productos:
Asfalto de curado rápido:
Es aquel cuyo disolvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos
rebajados de curado rápido y se designan con las letras RC (Rapid Curing), seguidos
por un número que indica el grado de viscosidad cinemática en centiestokes.
Asfalto de curado medio:
El disolvente de este asfalto es queroseno, y se designa con las letras MC(Medium
Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida
en centiestokes.
Asfalto de curado lento:
El disolvente o fluidificante es aceite liviano, relativamente poco volátil, y se designa por
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las letras SC (Slow Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad
cinemática medida en centiestokes.
Road oil:
Es la fracción pesada del petróleo, usualmente uno de los grados de asfalto líquido de
curado lento (SC, Slow Curing).
Asfaltos Emulsificados
a. Emulsiones Asfálticas:
Son parte de los asfaltos líquidos.
Es un sistema heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles (no se mezclan),
como son el asfalto y el agua, al que se le incorpora una pequeña cantidad de un
agente activador de superficie, tensoactivo o emulsificante de base jabonosa o solución
alcalina, que mantiene en dispersión el sistema, siendo la fase continua el agua y la
discontinua los glóbulos del asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones.
El asfalto es emulsificado en un molino coloidal con 40 - 50% por peso de agua que
contiene entre 0.5 y 1.5% por peso de emulsificante. Permite la aplicación del asfalto
donde no es posible calentar el material.
Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio
que la rompe, llevando a las partículas del asfalto a unirse a las superficie del agregado.
El agua fluye o se evapora, separándose de las particulas pétreas recubiertas por el
asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea instantánea y otros que
retardan éste fenómeno.
De acuerdo con la velocidad de rotura, las emulsiones asfálticas pueden ser: (ver
Emulsiones Bituminosas)
De rompimiento rápido: RS (Rapid Setting).
Forman una capa relativamente dura y principalmente se usan para aplicaciones en
spray sobre agregados y arenas de sello, así como penetración sobre piedra quebrada;
que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante.
De rompimiento medio. MS (Medium Setting).
De rompimiento lento. SS (Slow Seting).
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Sirven especialmente para una máxima estabilidad de mezclado. Se las emplea para
dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla
estabilizada.
El tipo de emulsión a utilizar depende de varios factores, tales como las condiciones
climáticas durante la construcción, tipos de agregados, etc.
Las emulsiones asfálticas deben tener una buena adherencia.
Esta cualidad la confiere el emulsificante, que puede darle polaridad negativa o positiva,
tomando el nombre de aniónicas, las primeras, afines a los áridos de cargas positivas y
catiónica, las segundas, afines a áridos de cargas negativas; como son las de origen
cuarzoso o silíceo.
En Costa Rica se producen las siguientes: catiónica rápida y lenta, aniónica rápida y
lenta.
b. Emulsión Asfáltica Inversa
Emulsión asfáltica en la que la fase continua es asfalto de tipo líquido, y la fase
discontinua está constituida por diminutos glóbulos de agua en porción relativamente
pequeña.
Este tipo de emulsión puede ser también aniónica o catiónica
3.4 maquinaria y equipo.
Ítems Nº de maquinas
Planta de asfalto 1
1. Tolvas de vertido 3
2. Banda transportadora de recolección 1
3. Filtro para objetos extraños 1
4. Banda de alimentación 1
5. Tambor giratorio 1
6. Depósitos de chapopote 2
7. Quemador 1
8. Depósito de combustible 1
9. Mesclador 1
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10. Colectora de polvo 1
11. Banda de producto terminado 1 Maquinaria
Retroexcavadoras 5
Camión volteo 15
Medidas de seguridad La planta de asfalto se activara solo hasta que estén todos los trabajadores en
un sitio seguro
El personal no capacitado no puede acercarse ala planta cuando está en función
El personal capacitado tiene que portar ropa de acuerdo a su función (gafas,
guantes, pantalón y camisa gruesos, casco, entre otros)
Se deben coordinar el llenado de las tolvas
Antes de cargar el producto terminado se debe esperar a que disminuya su
temperatura
Proceso de fabricación
Materiales
Fille(5%)
Graba (45%)
Arena (50%)
Chapopote (asfalto)(112 l por m3)
(porcentaje por m3 )
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extracción de materiales
Todos los materiales se extraen del banco de materiales marques
De donde se extraen arena, falle, graba. Estos son los vertidos de la
mezcla.
Después de su extracción se transportan al depósito de la empresa hasta
que se requiera usar.
En el almacén se dividen en montones por tipo de material.
Producción de la carpeta de asfalto
Para la preparación del asfalto se necesitan una planta de asfalto que es
la maquina donde se vierten las distintas arena en las tolvas de la
maquina planta la maquina consta de 3 tolvas donde en cada una se
vierte los distintos materiales, la las tolvas están reguladas a su salida
que se depositan en una banda transportadora la cual pasa por debajo de
las tres tolvas donde se mesclan y después llegan a un filtro donde se
separa los materiales demasiados grandes y basura que pueda tener los
vaciados , después del filtrado los materiales son recogidos por la banda
alimentadora del tambor de mesclado, al entrar en el tambor de mesclado
los vaciados pasan por un proceso de eliminación de humedad en la
primera mitad del tambor esto para garantizar que el producto está
completamente seco y se adhiera de forma correcta el asfalto a los
vaciados; los vaciados después del secado pasan a la segunda parte
donde se le agrega a la mescla de los vaciados el asfalto para después
pasar a la mescladora donde se revuelve la mescla atreves de dos ejes
con espátulas adheridas hasta quedar como una especie de pasta
homogénea que sale de la mescladora y cae a la banda del producto
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terminado, la banda deposita el producto a 8 metros de la planta para su
enfriado y posterior vaciado en los camiones volteo
Figura 1. Planta de asfalto de tiposemiautomática
Figura 2. Tolvas de vertido y banda recolectora
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Figura 3. Banda colectora
Figura 4. Filtro de objetos extraños y banda de alimentación
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Figura 5. Tambor mesclador
Figura 7. Quemador
Figura 9. Tanque de asfalto
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Figura 10. Tanque de combustible
Figura 11. Mesclador
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Figura 12. Capturadora de polvo
Figura 13. Depósito de polvo
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Cuestionario.
1. ¿por que utiliza el chapopote? R=por sus capacidad de adherencia, su baja temperatura de fucion y su
resistencia al desgaste
2. ¿cuánto asfalto producen por hora? R= se produce un aproximado de 35 m3
3. ¿qué función tiene la grava para el asfalto?
R=la grava representa el cuerpo principal de la mescla
4. ¿la grava se podría sustituir por otro material? R=si se podría remplazar por algún otro tipo de material siempre y cuando el material de remplazo no sea poroso
5. ¿por qué no puede ser poroso el material? R= la grava se utiliza porque es un material compacto que no cede ante
la presión lo cual le da una mayor durabilidad a la carpeta de asfalto y un material poroso sedería con mayor facilidad y seria menos duradero
6. ¿cuánto debe durar una carpeta de asfalto? R= debe durar entre 8 y 10 años
7. ¿se puede producir si esta húmedos los materiales? R=si lo materiales contienen poca humedad se puede producir pero si se encuentran empapados no se produce porque se demoraría demasiado en el secado de los materiales y sería muy costosa la
producción
8. ¿se utiliza algún tipo de aditivo para la mezcla?
R=se utilizan aditivos solo cuando el chapopote no es de buena calidad
para que la mescla tome la textura adecuada
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Conclusión
Después de la realización de esta prácticahemos aprendido bastante de las propiedades del
asfalto, la forma en que lo preparan y como está constituido. Durante el desarrollo de la
investigación teórica encontramos que existen diversos tipos de elaboración del asfalto que
serian el preparado en caliente, en frio , entre otros los cuales dan diferentes propiedades al
asfalto resultante desde mayor viscosidad, mayor dureza, mayor maleabilidad, entre otros
aspectos.
Ya en la visita al a planta nos encontramos con que contaban con solo una planta de asfalto la
cual producía un estimado de 7 m3 por cada 20 minutos en trabajo normal, la planta contaba
de barias pates unidas entre si al principio se encantaban las tolvas que se estaban llenando
constantemente de de los vertidos después esto descargan el una banda que lo transportaba a
un especie de colador donde se quedaban atrapados las piedras demasiado grandes y la basura
que pudiera traer los vaciados parra después caer a otra banda que los transportaba al
interior del tambor que estaba siendo calentado por un inmenso quemador mientras giraba
sobre sí mismo, saliendo después por una última banda ya combinados todos los elementos en
forma del asfalto, al momento de acercarnos al asfalto este se podía sentir la gran temperatura
que estaba ala que se encontraba
