UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION Y VIAS TE RRESTRES PAVIMENTOS II
2013
Visita Técnica: Planta Asfáltica ECON
CATEDRATICO:
ING. DILBER ANTONIO SANCHEZ VIDES
PRESENTA:
ANAYA MEJIA, RAUL EDUARDO (AM09052) HERNANDEZ SORIANO, JOSUE DAVID (HS06018)
CICLO 02-2013
CIUDAD UNIVERSITARIA, 16 DE SEPTIEMBRE DE 2013
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Contenido INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2 OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 3 OBJETIVO GENERAL: ........................................................................................................................ 3 OBJETIVOS ESPECIFICOS: ................................................................................................................. 3 MARCO TEORICO ................................................................................................................................. 4 PLANTAS DE ASFALTO DEFINICION ................................................................................................. 4 CLASIFICACION DE LAS PLANTAS ASFALTICAS ................. .......................... ................... ................... .................. .................. .................. ................. ........ 4 PLANTA ESTACIONARIA O FIJA ........................................................................................................ 4 PLANTAS PORTATILES O MOVILES .................................................................................................. 5 PLANTAS DE TIPO CONTINUO ......................................................................................................... 5 PLANTAS DE TIPO DISCONTINUO .................................................................................................... 7 RECORRIDO REALIZADO EN LA PLANTA ASFALTICA ECON................... ............................ .................. .................. .................. .................. ........... .. 8 ACOPIO DE LOS MATERIALES .............................................................................................................. 8 DISEÑO Y PRODUCCION DE LA MEZCLA ASFALTICA................... ASFALTICA............................ ................... ................... .................. .................. .................. ......... 10 EL CALENTADOR ................................................................................................................................ 11 MEZCLADOR ...................................................................................................................................... 12 CONTROL DE CALIDAD ...................................................................................................................... 14 ZONA 1: TEMPERATURAS ALTAS ................................................................................................... 14 RESISTENCIA DE MEZCLAS BITUMINOSAS AL FLUJO FL UJO PLÁSTICO UTILIZANDO EL APARATO MARSHALL ..................................................................................................................................... 15 CONTENIDO DE ASFALTO POR MÉTODO DE IGNICIÓN .......... .................... ................... .................. .................. .................. .................. ......... 16 ZONA 2: TEMPERATURAS CONTROLADAS Y BAJAS .......... ................... .................. ................... ................... .................. .................. ............... ...... 17 GRAVEDAD ESPECIFICA TEÓRICA MÁXIMA ..................... .............................. .................. .................. .................. ................... ................... ................ ....... 17 GRAVEDAD ESPECIFICA BULK ........................................................................................................ 18 ZONA 3: DE TEMPERATURA AMBIENTE ........................................................................................ 19
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INTRODUCCION El presente trabajo fue elaborado con la información recopilada en la visita técnica a la Planta Asfáltica ECON ubicada en el kilómetro 26 y medio de la carretera a Santa Ana. La vista técnica fue organizada por la catedra de Pavimentos II; con el fin de mostrar a los estudiantes el proceso de producción de la mezcla asfáltica y de este modo reforzar los conocimientos teóricos vertidos en clase. Se presenta un marco teórico que resume las generalidades acerca de los diferentes tipos de plantas asfálticas que pueden visualizarse en el campo. Además mostramos paso a paso el recorrido realizado en la Planta Asfáltica ECON; el cual consta de las siguientes fases: acopio de materiales, producción de mezcla asfáltica y control de calidad. Cada una de estas etapas se describe detalladamente complementándose con imágenes tomadas durante el recorrido guiado. La planta asfáltica ECON trabaja la producción de mezclas asfálticas en caliente utilizando el método de diseño Marshall.
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:
Reforzar
los
conocimientos
teóricos
vertidos
en
clase
mediante
la
observación del proceso de producción de mezcla asfáltica y su respectivo control de calidad 3
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Visualizar y ser capaz de describir el proceso de producción de la mezcla asfáltica
Identificar cuáles son los factores y condiciones para un buen acopio de materiales y agregados para mezcla.
Conocer los diferentes tipos de ensayos realizados a la mezcla asfáltica para su respectivo control de calidad.
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MARCO TEORICO PLANTAS DE ASFALTO DEFINICION Una planta de asfalto es un conjunto de equipos mecánicos y electrónicos en donde los agregados son combinados, calentados, secados y mezclados con asfalto para producir una mezcla asfáltica en caliente (a grandes temperaturas), que debe cumplir con ciertas especificaciones y que se utilizan para la construcción de superficies de rodamiento. Y tiene como propósito producir una mezcla asfáltica en caliente que posea las proporciones deseadas y que cumpla con todas las especificaciones El términos generales cada planta puede ser clasificada en plantas continuas y discontinuas, la diferencia fundamental entre estas dos plantas reside en la dosificación; ya que en la planta discontinua se pesa los materiales cada vez que se inicia una amasada, mientras que la planta continua es preciso mantener una dosificación volumétrica continua del material.
CLASIFICACION DE LAS PLANTAS ASFALTICAS Las plantas asfálticas se clasifican por el equipo que contienen continuas, discontinuas o por el tipo de emplazamiento fijas o estacionarias móviles o portátiles.
PLANTA ESTACIONARIA O FIJA es la que se encuentra instalada o situada en un lugar permanentemente.
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PLANTAS PORTATILES O MOVILES Esta planta puede ser fácilmente desmantelada y movida por ferrocarril o carretera, para posteriormente volverla a instalar con un mínimo de tiempo y energía, es decir que puede ser transportada de una obra a otra.
PLANTAS DE TIPO CONTINUO Son de características más simples, adecuadas especialmente para concretos asfálticos a los que no se les exija especificaciones de gran rigidez.
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Disposición tipica de las partes que conforman una planta continua
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PLANTAS DE TIPO DISCONTINUO Suelen utilizarse en la producción de asfaltos de gran rigidez. La diferencia esencial entre ambas variantes reside en la máquina amasadora (mezclador), por lo que exteriormente, la instalación no ofrece características determinantes.
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Disposición básica de las partes que compone una planta asfaltica discontinua
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RECORRIDO REALIZADO EN LA PLANTA ASFALTICA ECON
ACOPIO DE LOS MATERIALES Según el ingeniero de control de cálida hay q hacer un riguroso control de los tamaños y manejar todos los conceptos como lo es el tamaño máximo nominal, hay que revisar rigurosamente los tamaños como lo es también todos las normas que especifican para el diseño de la mezcla AASHTO, SIECA 2004.
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Para los acopio de los materiales se pudo observar que tienen un control riguroso para mantenerlos secos y que no se mezclen con otros materiales y así asegurar la granulometría esperada. Continuando con la explicación del ingeniero de control de calidad cuando se dan fallas en el asfalto no solamente se puede decir que fallo el proceso constructivo si no que pudo haber fallado el agregado así como también la mezcla asfáltica. 9
Es importante la combinación de agregados en ECON solo se produce con 4 tipos de agregados, aunque las tendencias actuales están a que combinen 5 o 6 granulometrías algunas tienes 5 y la más grande tiene 6 tolvas para combinar las granulometrías, con eso habrá mayor adherencia o trabazón en las partículas y ningún desfase entre granulometrías para que así haya un mayor empaquetamiento y tener un menos número de vacíos. Los cuatro tipos de agregados que se manejan en la planta econ son: 3 / 4, 1 /2, 3 / 8, GRAVA CERO, CHISPA. ECON ocupa la granulometría del SIECA pero siempre entrando en los mejores rangos para con el método Bayle, para que haya un mejor acomodamiento entre los granos, ya que el instituto del asfalto da un rango demasiado grande de granulometría, con este método de Bayle da parámetros para dar el mejor combinación y empaquetamiento para densificar y el consumo de asfalto, para el método Bayle se retoma la línea de máxima densidad donde nos indicara que si está arriba del rango ya no necesitara mas asfalto la mezcla asfáltica este método bayle a salido mediante conceptos básicos. Para los agregados el control es riguroso ya que la forma de las granulometrías es de gran importancia, los materiales cúbicos son engañosos una grava bien cubica o una combinación de materiales bien cúbicos dará contenido de asfalto bien pobre en una mezcla la película de asfalto debe estar arriba de 8 micras para que sea una mezcla de buena calidad, entonces al diseñar solo con la arena triturada los asfaltos pobres disminuyen la película de asfalto en el agregado por lo tanto disminuyen la
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calidad son más susceptibles a la absorción de agua. Así es que debe haber una combinación entre las los agregados finos hay una diferencia en el contenido de asfalto que por 1 tonelada se ocupara 4 galones menos y una disminución de precio enorme, pero una menor calidad. Pero siempre se debe buscar un equilibrio con la unión de los agregados. Los asfaltos modificados son también diseñados para lugares en especial ECON maneja ese tipo de asfalto.
DISEÑO Y PRODUCCION DE LA MEZCLA ASFALTICA
Mediante esta rampa es llevado el material a las tolvas por un montacargas Las temperaturas que se manejan en el asfalto son de 150 grados Celsius los está temperatura no son arbitrarias las sacan de la carta de viscosidad que da el proevedor para ese asfalto la carta de viscosidad era 157 grados celsiul máxima, La planta se trabaja a puros dispositivos electrónicos que le da señales a otro aparato para que lance una llama sobre unos serpentines que están llenos con aceite térmico, el aceite térmico caliente circula por todo el tanque del asfalto y lo lleva a temperatura de trabajo.
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Las bandas llevan una velocidad para darle la cantidad de agregado para el diseño de la mezcla esperado, ahí es donde se da donde se mezclan los agregados para obtener los diseños de las mezclas requeridos para los lugares de trabajo. Esta planta está hecha con 4 tolvas de dosificación en frio, la humedad es calculada en laboratorio para después ser digitada y con esto demandar la cantidad adecuada extrayéndole la humedad esta información es envía por la computadora mediante un software genera esta información. Breve explicación del detalle si el agregado tiene una humedad del 2 % y se piden 100 toneladas la maquina demandara 102.02 para obtener la masa seca de 100 toneladas.
EL CALENTADOR
Es donde el agregado es secado y llevado a temperatura de trabajo de la mezcla, el agregado es el que determina la temperatura del agregado ya que la proporción del agregado es entre el 95 % y el asfalto es un 5%, este equipo es de recuperación de
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finos, los finos pasantes del tamiz # 200 estos finos son recuperados por un filtro y llevados otra vez a la mezcla.
MEZCLADOR La caja anarajada es donde se combina el fino el asfalto y el agregado caliente y sale la mezcla asfáltica, como control de calidad se tiene un operario que está captando la temperatura mediante un dispositivo de termómetro láser este obtiene la temperatura de cada una de las bachadas y se la da al operario del software para que el operador haga los cambios pertinentes para mantener la temperatura de trabajo. El vapor sale mediante una chimenea cuando hablamos de toneladas de emisiones es porque se evapora una cantidad grande agua. Las tolvas tienen que estar llenas siempre ya que esto requiere una pérdida ya que se para la maquina además es un gasto porque hay que reiniciar la maquina y en ese reinicio se pierde materiales y se pierde asfalto. Control de Maquina Funcionamiento: aquí es donde se la dosificación mediante una formula y es llevada al tambor secador, el laboratorio da los datos que deberán incorporarse como al igual se colocara la cantidad de asfalto a utilizar el mecanismo constas de: 4 tolvas 1 banda 1 secador 1 mezclador 1 elevador
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Lo más importante está en la dosificación correcta de los materiales para lograr obtener una mezcla asfáltica ideal o correcta para el proyecto. Y que se trabaje con la temperatura adecuada y que todos sus componentes dentro de los rangos esperados, mediante el laboratorio a diario se hacen ensayos para tener un control adecuado de las mezclas asfálticas. Este software del control de maquina nos permite revisar cada parámetro como temperatura, convertidores de frecuencia, pesos, la calibración del asfalto cuanto se está inyectado que ya es parte del control de la mezcla. La producción diaria de la planta es alrededor de 86 a 130 toneladas por hora, la tolva de descarga se llena de 3.20 toneladas y de 3.20 en 3.20 hasta llegar al peso que llevara cada camion.
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CONTROL DE CALIDAD La planta asfáltica ECON cuenta con un laboratorio de control de calidad para ensayar las muestras obtenidas de la producción diaria de mezcla asfáltica. Estas muestras se obtienen diariamente a partir de la rutina de producción de la mezcla para su posterior análisis, con el fin de mejorar las propiedades de los materiales utilizados y así producir con el tiempo mejores mezclas asfálticas. Después de muestrear el material producido es recibido en el laboratorio, donde posteriormente se cuartea y se reduce a tamaño de ensayo. De acuerdo a lo especificado por el laboratorio se reducen las muestras hasta lograr los siguientes pesos: 1. Elaboración de briquetas (1200 g) 2. Ensayo de gravedad especifica teórica máxima (2500 g) 3. Extracción de asfalto (2300 g) Todos los ensayos realizados a las muestras obtenidas son los especificados por el método de diseño Marshall para mezclas asfálticas en caliente. El laboratorio de ECON cuenta con tres zonas principales, dividas así por las temperaturas que se requieren para los diferentes tipos de ensayos realizados.
ZONA 1: TEMPERATURAS ALTAS Esta zona se ha destinado para trabajar con temperaturas bastante altas, las cuales se producen debido a la utilización de hornos y cocinas. La temperatura en estos aparatos puede llegar a alcanzar los 600°C. En esta área se elaboran los especímenes de mezcla asfáltica compactada y se cuartean el material para los diferentes tipos de ensayos.
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Antes de realizar cualquier ensayo a la muestra debe ser sometida a un proceso de acondicionamiento, el cual consiste en extraer el contenido de humedad interna presente en la mezcla asfáltica. De acuerdo a los datos de la planta esta humedad es alrededor de 2.5%; la cual puede ser eliminada de la muestra durante 2 horas de acondicionamiento. Luego de ser acondicionadas las muestras pasan al martillo Marshall para ser compactadas. Los ensayos más relevantes que se realizan en esta zona son: el de estabilidad Marshall y extracción de asfalto.
RESISTENCIA DE MEZCLAS BITUMINOSAS AL FLUJO PLÁSTICO UTILIZANDO EL APARATO MARSHALL Basado en norma AASHTO: T 245-97(2004), El ensayo de estabilidad está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la mezcla. La fluencia mide la deformación, bajo carga, que ocurre en la mezcla. Se sumerge el espécimen en un baño María a 60 ºC ± 1 ºC (140 ºF ± 1.8 ºF) de 30 a 40 minutos antes de la prueba. Se remueve el espécimen de ensayo del baño María y cuidadosamente se secará la superficie. Colocándolo y centrándolo en la mordaza inferior, se procederá a colocar la mordaza superior y se centrará completamente en el aparato de carga. Posteriormente se aplica la carga de prueba al espécimen a una velocidad constante de 50.8 mm/min (2 pulg/min), hasta que ocurra la falla. El punto de falla está definido por la lectura de carga máxima obtenida. El número total de Newtons (lb) requeridos para que se produzca la falla del espécimen deberá registrarse como el valor de estabilidad Marshall.
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Mientras que el ensayo de estabilidad está en proceso, si no se utiliza un equipo de registro automático se deberá mantener el medidor de flujo sobre la barra guía y cuando la carga empiece a disminuir habrá que tomar la lectura y 217 registrarla como el valor de flujo final. La diferencia entre el valor de flujo final e inicial expresado en unidades de 0.25 mm (1/100 “) será el valor del flujo Marshall.
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CONTENIDO DE ASFALTO POR MÉTODO DE IGNICIÓN El objetivo de este método de ensayo es determinar el contenido de asfalto presente en la muestra. El método consiste en calentar la muestra en un horno hasta que todo el asfalto haya sido evaporado, quedando así solo el agregado. De esta manera puede calcularse con mucha exactitud el porcentaje de asfalto que contiene la muestra producida.
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El horno utilizado, asi como el método descrito anteriormente son especificados por la norma ASTM D6307.
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ZONA 2: TEMPERATURAS CONTROLADAS Y BAJAS En esta zona se realizan ensayos que exigen de acuerdo a las normas temperaturas específicas para poder llevarse a cabo, tal como es el caso de la gravedad especifica Bulk; para el cual se requiere una temperatura de 25°C. Esta área de laboratorio está destinada específicamente para realizar los ensayos de Gravedad específica Bulk y Gravedad especifica teórica máxima.
GRAVEDAD ESPECIFICA TEÓRICA MÁXIMA Se determina la gravedad específica teórica máxima Gmm de acuerdo a la norma AASHTO T 209-05, de la mezcla asfáltica en su estado suelto, para al menos dos contenidos de asfalto; de preferencia en un rango en donde se estime que podrá encontrarse el contenido óptimo. Una vez hecho lo anterior, se pueden determinar los valores de Gmm para los distintos contenidos de asfalto que se utilizan en el
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diseño, empleando fórmulas de aproximación tal como lo describe el Instituto del Asfalto de Norteamérica en su manual de métodos de diseño de mezclas asfálticas en caliente.
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GRAVEDAD ESPECIFICA BULK El ensayo de gravedad específica bulk de mezclas asfálticas compactadas utilizando especímenes saturados superficialmente secos puede desarrollarse tan pronto como el espécimen se haya enfriado. Este ensayo se desarrolla de acuerdo con la norma AASHTO T 166-05, para la gravedad específica bulk de mezclas asfálticas compactadas usando especímenes cubiertos con parafina la norma AASHTO T 275 es aplicada. Para determinar cuál norma se debe utilizar, se realizarán pruebas de absorción a la mezcla asfáltica compactada; si la absorción es mayor al 2%, se utiliza la norma AASHTO T 166-05, en caso contrario, se recurre a la norma AASHTO T 275.
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ZONA 3: DE TEMPERATURA AMBIENTE En esta área se encuentra el laboratorio de materiales, y está hecho para trabajar a temperatura ambiente. Aquí se realizan las pruebas al asfalto tales como: punto de ablandamiento y penetración. Además se realizan pruebas al agregado tales como: equivalente de arena, partículas planas y alargadas y angularidad del agregado.
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Después de haber realizado el trabajo anterior concerniente a la visita técnica de la Planta Asfáltica ECON; podemos concluir de acuerdo a la experiencia adquirida lo siguiente:
Es de suma importancia como estudiantes
de ingeniería tener un
conocimiento minucioso de las mezclas asfálticas; tanto de su producción como de su control de calidad, ya que este tipo de mezclas es muy utilizado en la pavimentación de carreteras; y de estas mismas depende en gran medida el desarrollo de un país.
La calidad del agregado y su acopio en campo son determinantes en la calidad de una mezcla asfáltica, ya que estos conforman un mayor porcentaje de la misma, por la tanto se debe tener un control de calidad muy riguroso con estos materiales; porque de estos depende en gran medida el comportamiento adecuado de la mezcla después de colocada.
Como futuros ingenieros de este país debemos hacer hincapié en la honestidad, ya que esto demuestra la calidad que tenemos como personas y como profesionales, tomando en cuenta que nuestras decisiones y acciones son las que le darán el rumbo a nuestro país en el futuro.
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