01 - agregados y mezcla asfáltica
TRANSCRIPT
Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:http://www.researchgate.net/publication/277132827
Informe1/4asfaltopavimentadoraONICA,ubicadaenelVigíaEstadoMérida
TECHNICALREPORT·JULY2014
DOI:10.13140/RG.2.1.4163.9842
DOWNLOADS
5
VIEWS
4
1AUTHOR:
OsmanVielma
UniversityoftheAndes(Venezuela)
6PUBLICATIONS0CITATIONS
SEEPROFILE
Availablefrom:OsmanVielma
Retrievedon:27June2015
Aasf
m
Agregfálti
mezc
Sector lo
gadoicas clado
Pavimenos Pozones
os y en po co
ntadora ONs, El Vigía
mezplanontin
NICA a, Edo. Mé
zclasta d
nuo.
érida.
s de
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Informe de pasantías. Semana 01
Pasante: br. Vielma Contreras, Osman Eduardo. V.-14.917.826
Dirección electrónica: [email protected]
Tutor: Ing. Suescum Rodríguez, Carlos Eduardo. V.- 8.045.258
Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Mérida, Estado Mérida
Del 14 al 20 de Julio de 2014
2 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Esta página fue intencionalmente dejada en blanco
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 3
Resumen
Análisis e inspección de las operaciones de la planta Pavimentadora ONICA, ubicada en
el sector los Pozones del municipio Alberto Adriani del Estado Mérida. Se hace una evaluación
del proceso de obtención de los agregados componentes de las diferentes mezclas asfálticas a
realizarse en planta. Se analizan factores que podrían disminuir la producción de la planta así
como su posible impacto ambiental y posibles situaciones de riesgo, como por ejemplo, fuga de
asfalto y polvillo de roca en el tambor de mezclado en caliente. Se analiza el proceso global de la
producción de cemento asfáltico.
Palabras clave: Asfalto, Roca, Trituradora, Mezcla, Tambor, Diesel, Planta, Pavimento
4 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Abstract
Analysis and inspection of ONICA paver plant operations. Located in Sector Los Pozones at the Alberto Adriani municipality of Merida State. An assessment of the manufacturing process of the components of different aggregates to be employed on hot mix asphalt mixtures. Factors that could decrease the production of the plant and its potential environmental risk and impact scenarios, such as asphalt and rock dust drain in the hot mix drum are analyzed. The overall process of the production of Hot Mix Asphalt pavement is analyzed.
Keywords: Pavement, Roads, Asphalt, Hot Mix, Plant, Environment.
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 5
1 Introducción
Nuestra introducción al pavimento asfáltico ocurre en la carretera, al conducir, en bicicleta o al
caminar sobre la vía asfaltada. Esta mezcla material versátil, dinámica, química, resistente y
extremadamente útil, es necesaria para el desarrollo de la nación en pleno.
En el presente informe se analizan los distintos componentes que componen la mezcla
asfáltica, así como el funcionamiento de la planta mezcladora que los integra en un producto
altamente valorado en el desarrollo y mantenimiento de las vías que conforman la red vial del
occidente del país venezolano.
6 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
2 Agregados
La roca es el material de construcción más ampliamente utilizado y disponible de la corteza
terrestre, y esto en conjunto con su elevada resistencia a la erosión y a los esfuerzos a los que se
le somete, la convierten en la base del diseño de la mezcla asfáltica así como la del diseño de la
mezcla del concreto premezclado.
La roca utilizada como materia prima en los procesos de la empresa Pavimentadora
ONICA, proviene de los bancos del río Chama ubicados en las coordenadas UTM Zona 19P
209005 m E, 957462 m N.
Esta es transportada por camiones de volteo de 7m3 en lotes de alrededor de 15Tn c/u.
Esta carga es transportada 5 Kilómetros durante 20 minutos por carretera pavimentada hasta los
depósitos de materia prima de la Pavimentadora ONICA, ubicada en el sector Los Pozones del
Municipio Alberto Adriani del estado Mérida, propiedad del ciudadano Ordoñez Matheus, Waldo
Enrique, V.- 3.274.763, residenciado en la Quinta Victoria, Sector La Lago del Municipio
Maracaibo, del Estado Zulia.
El material rocoso comienza así su recorrido por las distintas etapas del proceso de
trituración y mezcla para finalmente ser transformado a mezcla asfáltica tipo M-IV, M-III o
suelo-asfalto.
2.1 Trituración de piedra
El proceso de trituración de la piedra es el que fractura el material heterogéneo hasta lograr 4 tipos de agregados áridos de mayor uniformidad. A saber, estos 4 agregados producidos y posteriormente utilizados en el proceso de la producción de la mezcla asfáltica son: Piedra picada de 1”, piedra picada de ¾”, Arena y Polvillo.
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 7
2.2 Proceso de trituración de la piedra
La materia prima en forma de grandes rocas de canto rodado de hasta 60 cm de diámetro es procesada a través de 3 trituradoras y una máquina cribadora que a través de un proceso de tamizado a gran escala, separa los 4 distintos sub-productos del proceso de trituración.
Las 3 máquinas trituradoras (figura 1) y la máquina cribadora son:
• 1 trituradora de mandíbula (Jaw Crusher) marca Hewitt Robins, modelo Grizzly King, de tamaño 12’ x 36” (figura 2)
• 1 trituradoras tipo cono marca Hewitt Robins, modelo Rollercone, tamaño 54” (figura 3)
• 1 trituradora tipo cono marca Telsmith, modelo 36S D'Style Gyrasphere, tamaño 36”
• 1 cribadora marca Allis-Chalmers, modelo RIPL-FLO Vibrating Screen, tamaño 5’ x 14’
Figure 1 - Trituradoras primaria, secundaria y terciaria
8 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Figure 2 - Trituradora mandíbula Hewitt Robins Grizzly King
Figure 3 - Trituradora Hewitt Robins Rollercone 54"
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 9
2.3 Mezcla asfáltica
Los 4 sub-productos del tipo árido, también conocidos como agregados, obtenidos de la planta picadora de piedra, son transportados mediante tractores cargadores tipo payloader marca CAT, del grupo Caterpillar, modelo 970F con pala de 4 m3, modelo 966G con pala de 4m3, y modelo IT28G; distancias menores a los 20 metros hasta las 4 tolvas de material en frio, las cuales representan el punto de partida del proceso de mezcla de asfalto en la planta de mezcla continua marca Stansteel Allis-Challmers.
Las tolvas de abertura fija son graduadas de acuerdo a la velocidad de sus correas trasportadoras y así calibrar su participación en proporción a la mezcla final.
El material transportado es descargado a su vez en una correa elevadora que pesa la cantidad de material en toneladas que es transportado hasta el horno de mezcla, en el que una llama de gasoil pulverizado eleva la temperatura de los agregados hasta 760 ºC, la cual va disminuyendo a medida que va circulando por el tambor mezclador para posteriormente mezclarse con el asfalto AC-20 proveniente del centro refinador Paraguaná-Amuay del estado Falcón.
El filtro de polvo se encarga de capturar las finas partículas que de otra manera quedarían libres en la atmósfera. Un sistemas de filtrado por agua captura las partículas entre 5 y 10 micrones de diámetro, lo que supone un filtrado de hasta 96% de las partículas de polvo liberadas por el proceso de mezclado en el tambor rotatorio.
El sistema de elevación de correas en caliente transporta la mezcla asfáltica caliente finalmente hacia el silo de almacenaje, el cual representa el punto final de la mezcla antes de se depositada en la tova de los camiones tipo volteo. Los tractores cargadores tipo payloader se encargan de retirar previamente el material remanente de operaciones anteriores, amontonando como material de desecho el material descartado.
10 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
3 Laboratorio de pruebas y diseño
El laboratorio de pruebas y diseño representa el salón de pruebas científicas a los
materiales que componen la mezcla asfáltica, así como su desempeño luego de elaborada las
briquetas o cilindros de prueba.
El laboratorio contiene 17 equipos de medición modernos entre los cuales se encuentran
los siguientes:
• Balanza OHAUS de 310 g
• Dial indicador Humbold
• Balanza OHAUS de triple pesa, modelo 700/800, rango de 2610 g – 5 lb
• Prensa Marshall marca FORNEY, modelo LA-2010-05, Capacidad 10.000 lb
• Equipo para baño de maría, marca CMS, modelo 392-134
• Balanza digital, modelo ACS 2510, rango 20 g – 3 Kg
• Vernier digital, marca Mitutoyo, modelo Digimatic.
• Copa Casagrande, marca Humbolt
• Vaso con bomba de vacío de 3 HP, rango de operación de 1425 a 1725 RPM
• Tamizadora eléctrica de 12 tamices, marca ICC, Charallave, Venezuela.
• Balanza de 20 Kg, marca Heavy Solutions, Modelo LB014
• Horno eléctrico Thermolyne, modelo IB1415M, rango de 0 a 1200 ºC
• Balanza digital, modelo ACS 5104, rango 100 g – 15 Kg
• Balanza de precisión OHAUS Adventurer Pro, modelo TA302, apreciación 0.01 g,
rango 1 – 300 g
• Máquina de ensayo a compresión marca Humbold, con unidad de potencia modelo
CM-3000-DIR de 8800 psi/605 BAR, capacidad de compresión de 300.000 lb.
• Horno electrónico, marca Blue M, temp. Max. 300 º C
• Centrifuga Italiana, modelo B22-B23
• Computadora de escritorio con paquetes para análisis y cálculo.
3.1 Granulometría del material
Entre las pruebas que se desarrollan en el laboratorio de la planta de asfalto, destaca la granulometría del material, ya q esta determina si los tamaños de los granos
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 11
de los componentes cumplen la normativa para la mayor calidad posible del producto final.
3.1.1 Fotografías referenciales de los granos de los distintos materiales utilizados en planta.
Figure 4 - Tolva en frio 1 - Polvillo Figure 5 - - Tolva en frio 2 - Arena
Figure 6 - Tolva en frio 3 - Piedra picada 1" Figure 7 - Tolva en frio 4 - Piedra picada 3/4"
12 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Figure 8 - Producto final (posible granulometría atípica)
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 13
4 Conclusiones
Es importante destacar que el contenido de humedad presente en los agregados, principalmente
en la arena, disminuye el rendimiendo en la producción de asfalto ya que el secado adicional
implica una pérdida de la energía que de otra manera sería empleada en el calentamiento de los
agregados para lograr la óptima unión de los componentes de la mezcla asfáltica que se desea
producir. Un contenido de humedad del 10% podría significar una disminución de la producción
de mezcla asfáltica de hasta el 70%.
Se han observado ciertos valores fuera de rango en una de las granulometrías recientes, esto
en conjunto con la inspección visual de los granos del material de la mezcla final da indicios para
que se revisen las mezclas y los diseños en detalles. Se debe hacer un estudio con mayor detalle
del proceso de diseño de mezcla y de la granulometría de los agregados así como el del producto
de mezcla asfáltica final.
Se han observado agujeros de fuga en el tambor mezclador giratorio de la mezcladora de
asfalto, lo cual podría significar la disminución de las condiciones de seguridad e higiene
industrial de la planta. La fuga de asfalto y de polvillo de roca suponen una alteración de la receta
diseñada para una mezcla deseada.
Las imágenes de satélite de la zona muestran una laguna o pozo a 500 metros de la planta de
asfalto la cual pudiese estar comprometida si existiese una descarga de hidrocarburos al suelo y
posteriormente siendo sumidos a dicho pozo o laguna, en la cual se dice que en tiempos pretéritos
los trabajadores y habitantes de la zona se reunían a pescar. Se recomienda un estudio más
detallado del impacto ambiental de los cuerpos de aguas a 5 kilómetros alrededor de la planta.
En apariencia la mezcla asfáltica final presenta una distribución atípica en los tamaños de los
granos agregados. Partículas filosas de escaso tamaño y gravas de casi 2 pulgadas de tamaño
máximo da indicio de que no nos encontramos frente a una mezcla competente o dentro de los
parámetros establecidos por el Instituto Venezolano del Asfalto (INVEAS), así como los
establecidos en la normativa COVENIN 2000-87. Cabe resaltar que los granos de la mezcla final
son de menor tamaño que la de 2 de sus componentes agregados, lo que podría indicar que el
material de la cantera es incompetente, de baja resistencia y se pudiese estar degradando con las
condiciones extremas del tambor de mezclado
14 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
5 Referencias
• Norma COVENIN 1670-97
• Corredor, Gustavo. Apuntes de pavimentos. Octubre 2004. Universidad Santa María. Universidad Católica Andrés Bello.
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 15
6 Anexos
• Picadora de piedra. Picadora tipo cono. Correa transportadora.
• Correa elevadora y pesadora de planta mezcladora de asfalto continua.
• Planta de mezclado de asfalto continua Allis-Chalmers Stansteel
• Análisis de laboratorio de asfalto AC-20, Centro Refinador Paraguaná Amuay
• Ubicación de plantas de asfalto del estado Mérida.
• Esquema general, planta de mezcla asfáltica de operación continua.
16 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Esta página ha sido intencionalmente dejada en blanco
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 17
Figure 9 - Picadora de piedra tipo cono
Figure 10 - Transportadora pesadora al tambor de mezcla y secado
18 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Figure 11 - Planta de mezclado Stansteel Allice-Chalmers ONICA
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 19
Figure 12 - Informe técnico PDVSA, asfalto AC-20
20 AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA
Figure 13 - Ubicación de plantas de asfalto en el estado Mérida
AGREGADOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS EN PLANTA CONTINUA 21
Figure 14 - Esquema General Planta mezcladora de asfalto de operación continua