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“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático” UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES Facultad de Ingeniería Carrera Profesional de Ingeniería Civil

“ASFALTO VERDE" PRESENTADO POR: 

Fernández Ladera, David A.

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Colonio Sobrevilla, Gustavo.

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Cruz Arzapalo, Roy

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Reymundo Vasquez, Raysa

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Garcia Pinco, Ricardo

CATEDRÁTICO ING. Weiner De la Cruz Vilca

Huancayo-Perú 2014

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ASFALTO VERDE

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DEDICATORIA Dedicamos este trabajo a nuestros padres, por haber estado en los momentos más importantes de nuestras vidas y por ser nuestros modelos a seguir.

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INTRODUCCIÓN

El presente trabajo fue realizado con el objetivo de profundizar en el tema de LOS ASALTOS VERDES, teniendo en cuenta un punto de vista ingenieril para el comportamiento futuro de las variables definidas en el estudio de los asaltos verdes Una de las investigaciones de esta era es pretender conseguir la eficiencia energética mediante el desarrollo de asfaltos denominados verdes. El hecho de que un vehículo consuma más o menos no solo es responsabilidad del propio coche y de su motor. También hay factores externos como el estado de las carreteras. Conocer la influencia que el asfalto

tiene sobre el consumo de combustible es

fundamental para el ahorro. Los especialistas creen que el principal gasto de energía se produce fundamentalmente por el rozamiento entre el neumático y el pavimento. Este asfalto verde permite, además, eliminar y aprovechar más de 10.000 toneladas de neumáticos anualmente, lo que contribuye a minimizar los problemas medioambientales que genera su falta de uso. Es por este motivo que el presente trabajo busca indagar y profundizar en este tema tan innovador que muestras grandes esperanzas para un futuro sostenible entre la ciencia del asfalto y el medio ambiente,

INDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... 4 INDICE ................................................................................................................................................... 5 MARCO CONCEPTUAL .......................................................................................................................... 6 MARCO TEORICO .................................................................................................................................. 8 CAPITULO I............................................................................................................................................ 8 ANTECEDENTES HISTORICOS ................................................................................................................ 8 1.1.- ANTECEDENTES ............................................................................................................................ 8 1.2.- CONCEPTO.................................................................................................................................... 9 1.3.- PARTICULARIDADES (ELABORACION)......................................................................................... 10 1.4.- EXPERIENCIA............................................................................................................................... 12 1.4.1.-Aplicación de un tramo de prueba en la Región de Aysén ...................................................... 12 1.4.2.- Aplicaciones del “Asfalto – Caucho” en otras partes del mundo .......................................... 12 1.5.- METODOLOGIA .......................................................................................................................... 13 1.5.1.- Trituración a temperatura ambiente: ..................................................................................... 13 1.5.2. Trituración criogénica:.............................................................................................................. 15 1.5.3.- Mezclado de asfalto con caucho ............................................................................................. 17 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................................... 18

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MARCO CONCEPTUAL 

ASFALTO VERDE Es un betún o asfalto desarrollado con tecnología innovadora de Repsol que proviene del reciclaje de neumáticos usados, y que está destinado para su utilización en las carreteras. Este producto permite eliminar más de 10.000 toneladas de neumáticos anualmente, lo que contribuye a minimizar este pasivo medioambiental.

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AHORRO ENERGÉTICO El ahorro energético, también denominado ahorro de energía o eficiencia energética, consiste en la optimización del consumo energético con el objetivo final de disminuir el uso de energía, aunque sin que por ello se vea resentido el resultado final. De acuerdo a los estudios e investigaciones que constantemente se realizan al respecto del cambio climático resulta imprescindible que los seres humanos podamos reducir nuestra enorme dependencia a la energía no renovable, que como tal, cada día se va agotando más y más.

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EFICIENCIA ENERGETICA La eficiencia energética es una práctica que tiene como objeto reducir el consumo de energía. Los individuos y las organizaciones que son consumidores directos de la energía pueden reducir el consumo energético para disminuir costos y promover sustentabilidad económica, política y ambiental

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ADHERENCIA Atracción molecular entre superficies de cuerpos distintos puestos en contacto

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IMPACTO ACÚSTICO Se llama contaminación acústica (o contaminación sonora) al exceso de sonido que altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona. Si bien el ruido no se acumula, traslada o mantiene en el tiempo como las otras contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las personas si no se controla bien o adecuadamente.

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IMPACTO VISUAL Importancia y/o gravedad de la alteración que se produzca en la cualidad de los recursos visuales como resultado de actividades o usos del suelo previstas (o ya desarrollados) en un o junto a un paisaje. Un impacto visual contribuye a la reducción en los valores escénicos. Grado de alteración producida en los recursos visuales y en la reacción del observador frente a esos recursos



BETUN O ASFALTO

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Es una mezcla de líquidos orgánicos altamente viscosa, negra, pegajosa, completamente soluble en disulfuro de carbono y compuesta principalmente por hidrocarburos aromáticos policíclicos 

EMULSIONES BITUMINOSAS Una emulsión se forma por la dispersión homogénea de un líquido en forma de gotas de pequeñas dimensiones dentro de otro que no es miscible con el primero. El conjunto de estas pequeñas gotas constituye la llamada fase dispersa o discontinua, mientras que el medio en el cual están dispersas aquéllas se denomina fase continua o dispersante.

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TIPOS DE ASFALTO VERDE o

Betunes con polvo de neumático, obtenida de las ruedas fuera de uso, dando solución al importante problema de acumulación en vertederos de neumáticos y mejorando el impacto acústico al reducir los niveles de ruido durante la rodadura de los vehículos.

o

Betunes y Emulsiones bituminosas, para reciclar carreteras que ya se han desgastado por su uso permitiendo un máximo aprovechamiento de los materiales ya degradados por el paso del tiempo.

o

Ligantes bituminosos, permite fabricar mezclas a una menor temperatura que la que se emplea tradicionalmente, con lo que se reduce el consumo de energía y emisiones a la atmósfera, además permite mejorar las condiciones de trabajo de los operarios durante la puesta en obra ya que se disminuye la emisión de humos y olores durante el extendido y compactación.

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MARCO TEORICO CAPITULO I ANTECEDENTES HISTORICOS 1.1.- ANTECEDENTES El uso del caucho como modificador posee una larga historia. En 1843 se registró una de las primeras patentes en el mundo para el uso de bitumen modificado con caucho natural fue creada en Chile. Posteriormente desde 1920 hasta la fecha, ha sido cada vez más empleado en las mezclas asfálticas en caliente principalmente en Estados Unidos. A principios de los 80 se comenzó a experimentar con la mezcla de partículas de caucho con asfalto y posteriormente en 1995 en Estado Unidos se introdujo el uso de miga de caucho (MdC) como modificador. Desde el punto de vista ambiental y de la ingeniería vial, el uso a gran escala del caucho proviene de neumáticos como modificador plantea una nueva perspectiva.

Especialmente en la reutilización del creciente volumen de neumáticos de desecho y en las propiedades que le confiere el caucho a las mezclas asfálticas.

Las

mezclas

asfálticas

en caliente modificadas con caucho

(MACC), permiten obtener un pavimento resistente al agua, y con una mejor respuesta a los cambios térmicos, resistencia a la ruptura, y una mayor viscosidad en la medida que la proporción de asfalto aumenta. Estudios realizados en Alaska, muestran que las MACC, presenta un mejor comportamiento a la fatiga y un mejor comportamiento al agrietamiento térmico a bajas temperaturas que las mezclas tradicionales.

Proporcionalmente, los pavimentos asfálticos existentes en la región emplearon mayoritariamente mezclas asfálticas en caliente. Recientemente, se han empleado asfaltos multigrados en la pavimentación de la Ruta X – 65, que une el sector de Villa Cerro Castillo con la ciudad de Puerto Ibáñez. En dicho sector, las condiciones climáticas son comparativamente más rigurosas que en el resto de la región, por lo cual la Dirección Regional de Vialidad (DRV) decidió pavimentar un tramo de prueba, utilizando un pavimento con una mezcla asfáltica en caliente modificada con migas de caucho (MdC). La DRV

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decidió estudiar el comportamiento de este tipo de producto con el fin de evaluar posteriormente la posibilidad de aplicarlo con mayor frecuencia en los programas de pavimentación de la red vial previsto para los próximos años.

Grafica N°1: Imagen referencial de asfalto verde

1.2.- CONCEPTO El Asfalto Modificado con Caucho es una mezcla asfáltica en caliente modificada con polvo obtenido de neumáticos de desecho.

Posee

características favorables desde el punto de vista ambiental y vial.

Por una parte presenta mejores respuestas en condiciones climáticas extremas, y por otra permite reutilizar el caucho proveniente de los neumáticos, un material difícil de reciclar.

Dentro de las alterativas razonables para su reutilización, una de las que se considera más apropiada, corresponde a la trituración del neumático, separación selectiva de sus componentes, molido e incorporación del caucho en las mezclas bituminosas en caliente, para mejorar las propiedades reológicas de las mezclas asfálticas.

El polvo de caucho de neumáticos está constituido, por varios polímeros naturales y sintéticos:

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Caucho natural (NR)

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estireno butadieno (SBR)

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polibutadieno (BR)

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polisoprenos sintéticos (IR),

Entre otros, que lo hacen apropiado para modificar el betún de las mezclas asfálticas. Estos polímeros se encuentran formando una estructura elástica, en la que los puentes de azufre formados durante la vulcanización entre cadenas de polímeros juegan un papel importante a la hora de definir el comportamiento del material.

Precisamente la presencia de estos enlaces, marca la diferencia entre los polímeros que habitualmente se utilizan en la modificación de betunes y el polvo de caucho de neumáticos. En este proceso, la incorporación del polvo de caucho, se realiza directamente en el proceso de amasado, sobre los áridos calientes, antes de la incorporación del betún y una vez fabricada la mezcla, tras un tiempo de maceración, se procede al extendido y compactación.

1.3.- PARTICULARIDADES (ELABORACION) Su proceso de producción consiste en trocear los neumáticos y separar todos sus componentes (metales, tejidos y caucho) y elaborar un polvo de neumático que, al combinarse con áridos (gravas y arenas), forma las mezclas asfálticas que se han utilizado ya en distintas carreteras.

Por razones de seguridad, la capa de superficie de los pavimentos se construye de tal forma que haya un buen rozamiento entre el neumático y el pavimento. Para conseguir esto, las capas de la superficie de la carretera no son lisas, sino que tienen una cierta textura. Repsol ha demostrado la efectividad de este sistema en vías públicas de Madrid, así como en diferentes carreteras de Andalucía, Castilla y León y País Vasco. Actual-mente, 1.700 km de carreteras han sido asfaltadas a partir del polvo de neumáticos usados. Se ha comprobado también que la utilización de este betún de neumáticos reduce el impacto acústico del tráfico, retrasa el

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deterioro del firme y mejora la adherencia a la ver que aumenta la seguridad de las carreteras.

El betún de neumático reduce el impacto acústico del tráfico, retrasa el deterioro del firme y mejora la adherencia aumentando la seguridad de las carreteras

Además

de

los

llamados

asfaltos verdes,

Repsol

desarrolla

continuamente proyectos para mejorar sus procesos en esta área. Así se han aplicado varias tecnologías para disminuir la temperatura de trabajo de las mezclas asfálticas logrando una reducción de hasta 30-40 ºC en la temperatura de las mismas. La reducción de la temperatura, tanto en la fabricación como en la puesta en obra, permite disminuir los humos y gases contaminantes, ahorrar energía y combustibles en las plantas durante la fabricación y el almacenamiento. Se estima un ahorro energético del 20% al 30% en combustibles y una disminución de aproximadamente cuatro toneladas de CO2 por cada kilómetro asfaltado.

Grafica N°2: Elaboración del Asfalto Verde

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1.4.- EXPERIENCIA El uso de estos asfaltos fue puesto a prueba en las siguientes localidades

1.4.1.-Aplicación de un tramo de prueba en la Región de Aysén No obstante lo cual, en proyectos recientes se ha optado por utilizar pavimentos asfálticos. Particularmente en la ruta X- 65 en la pavimentación se ha empleado una mezcla asfáltica multigrado y en un tramo de prueba una mezcla asfáltica con asfalto modificado con Caucho.

El tramo de prueba en donde se utilizó el AMC, forma parte del proyecto de pavimentación de la ruta X – 65 (31,8 km de longitud) que une la Ruta 7 desde la bifurcación Cerro Castillo hasta la cuidad de Puerto Ibáñez. Se emplaza 100 km al sur de Coihaique.

La pavimentación contempló el uso de una estructura de pavimento asfáltico de 50cm. de espesor, compuesta por una capa de mezcla asfáltica de 6 cm., una base estabilizada de 20 cm. y una subbase granular de 24 cm. Las especificaciones del proyecto, contemplaron el uso de una mezcla asfáltica multigrado, a excepción de un tramo de prueba de 500 m, en el cual se empleó la mezcla asfalto – caucho. Las condiciones climáticas del sector donde se emplaza el proyecto son adversas. En invierno la temperatura llega a – 20 °C. En verano las temperaturas más altas 49

El modificador de caucho (MdC) El MdC empleado fue el caucho en migas obtenidos por trituración criogénica proveniente de una planta de producción existente en Brasil.

1.4.2.- Aplicaciones del “Asfalto – Caucho” en otras partes del mundo Aplicación en Argentina Por una inquietud del gobierno de la Ciudad de Buenos Aires, Autopistas Urbanas S.A. y del CEAMSE (Cinturón Ecológico Área Metropolitana-Sociedad del Estado) se presentó la posibilidad de realizar una prueba piloto empleando caucho molido de neumáticos en desuso como material componente de mezclas bituminosas. Esta experiencia persigue

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verificar la factibilidad de adoptar esta tecnología en el medio urbano, cuantificando además las posibles mejoras derivadas de la incorporación del caucho molido a las mezclas asfálticas.

Al igual sucedió en España donde la empresa Repsol, que ya ha pavimentado 1.700 km de carreteras con materiales reciclados. Repsol ha demostrado la efectividad de este sistema utilizado ya en vías públicas de Madrid, así como en diferentes carreteras de Andalucía, Castilla y León y País Vasco. Se han incorporado más de 500 km de carreteras asfaltadas a partir del polvo de neumáticos usados a los que hay que sumar más de 1.200 km procedentes de la reutilización de antiguas carreteras.

1.5.- METODOLOGIA La metodología de elaboración de los asfaltos verdes se resume en las siguientes metodologías:

1.5.1.- Trituración a temperatura ambiente: Proceso puramente mecánico de trituración para conseguir “gránulos” de diferentes tamaños dependiendo de las etapas a las que se halla sometido. La eficacia de la separación entre el acero triturado y los textiles, del caucho, es función del grado de molienda.

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Grafica N°3: Esquema del proceso de trituración a temperatura ambiente

1.5.2. Trituración criogénica: Los neumáticos se someten a baja temperatura, del orden de –195,8ºC que corresponden al Nitrógeno líquido, en forma de espuma criogénica, en un túnel de ciclo cerrado aislado al vacío, a la cual el caucho se vuelve frágil y quebradizo. Se obtiene una excelente molienda, del orden de los 0,1 mm y una buena separación de cenizas, acero y fibras textiles.

El método descrito presenta la ventaja de recuperar los materiales que conforman los neumáticos en desuso de forma no contaminante. Por otra parte el sistema de tratamiento presenta problemas en cuanto a la complejidad de sus instalaciones y su alto costo de implantación y mantenimiento.

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Grafica N°4: Esquema del proceso de trituración criogénica

1.5.3.- Mezclado de asfalto con caucho Las migas de caucho resultantes del triturado pueden mezclarse con el asfalto mediante tres tipos de procesos: Proceso Húmedo, Proceso Seco o en Refinería.

Las migas de caucho forman parte del agregado fino, en un porcentaje entre el 1 y el 4% respecto al peso total de los agregados. Estas se añaden directamente en el proceso de mezclado de los áridos con el asfalto. En la mezcla no se producen reacciones químicas importantes, debido al corto tiempo de mezclado, el cual no es suficiente para que se produzca una reacción similar a la que se produce en el método de diseño húmedo. No necesita equipos especiales para mezclar ya que el caucho es parte de los áridos. Las temperaturas de mezclado no son más altas que el proceso húmedo, generalmente entre 160 y 190°C.

Grafica N°5: Proceso de mezclado por vía seca

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BIBLIOGRAFIA Para el desarrollo del presente trabajo de investigación se hizo uso de los siguientes apoyos bibliográficos: 

REPSOL: http://www.repsol.com/es_es/corporacion/conocer-repsol/canaltecnologia/proyectos-casos-estudio/casos-exito-estudio/asfaltos/



AMARILLO, VERDE Y AZUL: http://www.amarilloverdeyazul.com/2010/10/asfaltosverdes-betun-de-neumaticos-usados-para-nuevas-carreteras/



FUTURO VERDE: http://www.futuroverderd.com/primera-calle-con-asfalto-sostenible/



RCB: http://www.rcb.com.py/index.php/secciones/ecologia/item/212%E2%80%9Casfaltos-ecol%C3%B3gicos%E2%80%9D-es-la-soluci%C3%B3n-para-lascubiertas-usadas



LA REPUBLICA: http://www.larepublica.co/agronegocios/asfaltos-ecol%C3%B3gicosque-reducen-la-emisi%C3%B3n-de-gases_35037

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