congreso químicas 2013
TRANSCRIPT
EMULSIONES ASFÁLTICAS: Una alternativa verde para los sistemas de caminos
L.Q.I. Sergio Serment [email protected]
2
“No es nuestra riqueza la que construye nuestros caminos.
Son nuestros caminos los que construyen nuestra riqueza.”
John F. Kennedy
4
Pavimento
Rígido Flexible
Mezclacaliente (HMA)
Mezcla tibia (WMA)
Mezcla fría(CMA)
Asfaltocaliente
+Agregados
Asfaltoespumado
+Agregados
Asfaltoemulsionado
+Agregados
Concretohidráulico
Asfalto: Historia
5
Siria hace 180,000años
Tracoma, lepra, asma, ezcema
625-604 A.C. Babilonia
Principios del siglo XX-Primer aplicación de mezcla asfáltica en México.1934-Primer laboratorio de pavimentos en México
7
Fracción %p/p Descripción Tg (°C)P.M.P.
(g/mol)
Saturados 5-15
Estructuras ramificadas y cadenas lineales largas de
hidrocarburos. De carácter alifático. Pueden poseer
algunas moléculas de n-alcanos capaces de
cristalizar (0-15%).
-70 600
Aromáticos 30-45
Tambien conocidos como aromáticos naftenos. Son
moléculas de carácter alifático con algunas
fracciones aromáticas. Son, junto con las resinas, los
constituyentes más abundantes del asfalto.
-20 800
Resinas 30-45
Fracción aromática polar que juega un papel crucial
en la estabilidad del asfalto, ya que actúa como
estabilizador de los asfaltenos. De composición
similar a los asfaltenos pero con menor peso
molecular.
N/A 1100
Asfaltenos 5-20
El contenido de asfaltenos afecta en gran medida a
las propiedades del asfalto, cuanto mayor sea el
contenido de asfaltenos, más rígido se comportará
el asfalto. Son la fracción más estudiada debido a su
influencia sobre la viscosidad del asfalto. Están
formados básicamente de moléculas aromáticas.
N/A800-
3500
¿Que es el asfalto?
8
Entonces el asfalto se puede definir como: “Un material de
comportamiento viscoelástico de color negro o café oscuro
constituido por un sistema coloidal de hidrocarburos de
diferentes pesos moleculares, encontrado en la naturaleza u
obtenido por destilación del petróleo, principalmente
utilizada en la construcción y conservación de caminos.”
Tipos de Asfalto
9
Clasificados de acuerdo a su dureza.• AC-5 (140-150dmm)• AC-10 (80dmm, no se maneja en
México)• AC-20 (60dmm, el más producido
en México)• AC-30 (50dmm, no se maneja en
México)• dmm=10-1mm
¿Que es una emulsión?
11
“Sistema heterogéneo con dos o más líquidos
consistiendo de una fase líquida continua y al menos
una segunda fase líquida dispersa en la primera en
forma de fotas finas.” Estándar francés NF EN ISO862 (NF T73-000).
Emulsión asfáltica
12
Componentes:• Asfalto 40-70%• Agua 30-50%• Solvente 0-15%• Emulsificante 0.2-2.5%• Polímero 0-3%
Cuando el asfalto es fragmentado en
partículas microscópicas y dispersado en
agua con un emulsionante, se convierte
en asfalto emulsificado. MS-19
Emulsionante o emulsificante
13
R- (CH2)x-COOH + NaOH R- (CH2)x-COO- Na+
Catiónico
Aniónico
R- NH-(CH2)3-NH2+ HCl R-NH2-(CH2)3-NH3
+Cl
-
1-2
0µµ µµm
Emulsiones modificadas
14
EMULSIÓN DE ASFALTO MODIFICADO
EMULSIÓN EN LÁTEX
SBS, SB, EVA, SBR, Caucho, Elvaloy, PE, PP, EMA, entre otros.
Nomenclatura
16
E (Emulsión)C o A (Catiónica o Aniónica)R, M, L o S (Velocidad de ruptura)# (% Contenido de asfalto)# (Grado de penetración del asfaltoP o PL (Si lleva asfalto modificado o polímero en látex)Ej. ECL65-90PL (Emulsión catiónica de ruptura lenta con65% de contenido de asfalto con grado de penetración de90 [10-1mm] modificado con polímero en latexEAR45-110 (Emulsión aniónica de ruptura rápida con 45%de contenido de asfalto con grado de penetración de 110[10-1mm]
Control de calidad
18
1. Retenido en malla #20 y 602. Contenido de asfalto*3. Viscosidad*4. Asentamiento5. Tamaño de partícula6. Carga de partícula7. Índice de rompimiento*8. Pruebas de calidad al asfalto obtenido por destilación*
Pruebas limitadas
19
Índice de rompimiento
Viscosidad
Penetración Destilación
¡¡¡ÁREA DE OPORTUNIDAD!!!
Aplicaciones
20
Fabricación de mezclas (ECM,
ECL y ECS)
Tratamientossuperficiales(ECR y ECM)
Bacheo (ECL y ECS)
22
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3
Series1
Series2
MJ/ton
kgCO2/ton
HMA WMA CMA
275
22
243
20.5114
Consumo Energético
24
Ventajas
• Reducen el consumo energético.• Minimizan los riesgos al trabajador (Evitan la
inhalación de vapores, humos y riesgo dequemaduras.
• Proveen mejor adhesión a los agregados pétreosdevido a la presencia de los tensoactivos.
• Evitan la oxidación inmediata del ligante.• Evitan emisiones de compuestos volátiles
orgánicos (VOC’s).• Tienen gran diversidad de aplicaciones como el
reciclaje de pavimentos.
25
Desventajas
• No cualquier asfalto puede ser emulsionado.• Al requerir un tiempo finito de ruptura y curado
generan retrasos en el proceso constructivo.• En general las mezclas asfálticas calientes han
presentado mejores propiedades mecánicas.• En México, la mayoría de las constructoras no
cuentan con el equipo adecuado para suaplicación.
26
México
En el 2009 se tuvo un consumo de 650mil toneladasde emulsión asfáltica, esto representa el 27% delconsumo nacional de asfalto. En el 2010 el consumoen México disminuyó a 440mil toneladas, lo queimplica un decremento del 32%. En el congresomundial de emulsiones en el 2010 se previó unaumento en el consumo mundial de emulsionesasfálticas para los próximos años.
30
Productores de emulsiones en México
Actualmente la Asociación Mexicana del Asfalto,A.C. (AMAAC) reconoce a 63 productores deemulsiones asfálticas en México. De los cuales, 4son neoleoneses y otros tienen plantas deproducción en diferentes estados de la república.
32
Investigación en Francia
Actualmente Francia representa la punta de la lanzaen emulsiones asfálticas.
33
Investigación en EEUU
Solamente en el estado de Texas se realizan másinvestigaciones en emulsiones asfálticas que entodo México.
36
Gracias
“…Voy a construir una carretera. En algún lugar, no sé, pero la
construiré. Una carretera como nadie se la haya imaginado
nunca…”
Alessandro Baricco (Esta Historia)