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MATERIA: FORMULACION Y EVALUACION DE PROYECTOS.

INFORME TECNICO.

TRABAJO: IMPLEMENTACION Y ANALISIS DE LA MELAZA DE CAÑA APLICADA COMO UN ADHERANTE EN LAS CARPETAS ASFALTICAS. MAESTRO: ING. JOSE JESUS JURADO. ALUMNOS: CRUZ PEÑA EDGAR I. HUCHIN CACH DIEGO M.

GRUPO: VV-8

SAN FRANCISCO DE CAMPECHE, CAMPECHE, JUNIO DEL 2018.

Contenido: Resumen ............................................................................................................. 4 Introducción........................................................................................................ 5 Marco teórico .................................................................................................... 6 Objetivos.......................................................................................................... 24 Objetivo general ............................................................................................ 24 Objetivos específicos .................................................................................... 24 Preguntas de investigación ............................................................................... 25 Recursos para desarrollar el proyecto ......................................................... 25 Técnicos ........................................................................................................ 25 Económicos ................................................................................................... 25 Tiempo .......................................................................................................... 25 Humanos ....................................................................................................... 26 Institucionales ............................................................................................... 26 Método ............................................................................................................. 27 Población y muestra ...................................................................................... 27 Hipótesis ........................................................................................................ 27 Tipo de estudio .............................................................................................. 27 Diseño de investigación ................................................................................ 28 Investigación Aplicada .................................................................................. 28 Investigación de Laboratorio ........................................................................ 28 Instrumento o herramientas ........................................................................... 28 Lugar donde se desarrollará el proyecto ....................................................... 29 Procedimiento, técnicas, normas ................................................................... 30 Metodo Hveem ............................................................................................. 30 2

Normas .......................................................................................................... 30 Ensayo de Campo.......................................................................................... 30 Procedimiento ............................................................................................... 30 Resultados .................................................................................................... 51 Conclusiones ................................................................................................. 52 Bibliografia ................................................................................................... 53

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RESUMEN

RESUMEN “IMPLEMENTACION Y ANALISIS DE LA MELAZA DE CAÑA APLICADA COMO UN ADHERANTE EN LAS CARPETAS ASFALTICAS”

La presente investigación tiene como propósito estudiar y analizar el comportamiento de la melaza al incorporar porcentajes de la misma en la estructura de una carpeta asfáltica en concentraciones de 5:1.33:1 respectivamente, entre los materiales que se usaran para poder llevar acabo el prototipo podemos encontrar los materiales granulares como el granzón, calhidratada y la melaza de caña de azúcar, estas 3 juntas harán una mezcla homogénea Para el ensayo a compresión se realizara pruebas de igual manera para el ensayo a flexión se utilizara lo especificado en las normas de la SCT los resultados obtenidos nos permitirán comprobar que la composición de la melaza posee elementos y propiedades iguales al derivado del petróleo (betún) estableciendo un ahorro en lo económico, en la elaboración, la manejabilidad y tiempo.

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INTRODUCCIÓN

El desarrollo de los países debe considerar, entre otros aspectos, el avance tecnológico, científico y económico, lo que implica evaluar también la transformación de los residuos que se generan y utilizarlos para obtener productos útiles que contribuyan a disminuir la presión que ellos ejercen sobre el ambiente. México es un país en el cual la agricultura ha sido durante muchos años una de las principales actividades económicas, la cual se ha orientado hacia la exportación y ha constituido una fuente importante de ingreso de divisas (Moya y col., 2001). En el caso de la caña de azúcar, la estimación de derivados, según la Liga Agrícola Industrial de la Caña de Azúcar (LAICA), obtenidos por la agroindustria azucarera en la zafra 2001/2002, indica que de 3.5 millones TM de caña recibida se reportó una producción total de azúcar de 360,000 TM y 120,000 TM de miel final. Entre los subproductos formados durante Este proceso, se encuentran la melaza y el bagazo que constituyen más del 25% del total de subproductos de la caña, el cual está constituido principalmente porcelulosa, hemicelulosa y lignina. Específicamente, en el caso de los subproductos de la caña de azúcar, la melaza proviene de la cristalización del jugo concentrado. Una parte es empleada para la alimentación animal y otra se utiliza en la elaboración de alcohol carburante para la exportación, para la producción de lácteos y numerosos productos biotecnológicos. Los principales componentes de la melaza son el agua y los carbohidratos.

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MARCO TEÓRICO MELAZA DE CAÑA DE AZUCAR FUENTE: DOCUMENTO: AZÚCAR, CO-PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS EN LA DIVERSIFICACIÓN DE LA AGROINDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZÚCAR. Mieles incristalizables o melazas de caña (pág.20 y 21) Las mieles finales o melazas de caña son el licor madre resultante de la cristalización final del azúcar, del cual no puede extraerse más sacarosa por métodos convencionales. Se presenta como un líquido viscoso, denso, rico en azucares reductores y aproximadamente 60 % de los sólidos está compuesto por sacarosa, glucosa y fructuosa, además de otras sustancias de origen orgánico como aminoácidos, ácidos carboxílicos, alifáticos y olefínicos, vitaminas, proteínas y fenoles, entre otros. La miel está constituida por una fracción de origen mineral de gran importancia en la que se encuentran más de 20 metales y no metales en distintas proporciones. La composición de la miel es en extremo variable (Tabla 8), pues depende de factores agrícolas e industriales como variedad, grado de madurez, clima, condiciones de cultivo, tipo de corte, eficiencia industrial, etc. Debido a su alto contenido de azucares, tiene un considerable precio en el mercado internacional; actualmente, constituye un producto importante de la industria azucarera por su empleo como material o sustrato, al ser un co-producto de bajo costo capaz de ser modificado por la acción de los elementos vivos para la transformación en procesos biotecnológicos en productos o derivados finales útiles al hombre. Tabla de la composición promedio de la melaza de caña. COMPOSICION PROMEDIO DE LAS MELAZAS DE CAÑA COMPONENTE (%) Valor COMPONENTES (%) VALOR Agua 20.5 Calcio 0.8 Brix 79.5 Fosforo 0.08 Solidos totales 75.0 Sodio 2.4 Densidad 1.41 Cloruros 1.4 Azucares totales 46.0 Azufre 0.5 Sucarosa 28.0 Cu 36

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Glucosa Proteína cruda Nitrógeno ELN Grasas Fibra bruta Cenizas Gomas y coloides Aminoacidos

9.3 3.0 0.35 63.0 0.0 0.0 8.1 8.9 0.95

Hierro Manganeso Zinc Biotina Colina Ac. Pantotenico Riboflavia Tiamina Si

249 35 13 0.36 745 21 1.8 0.9 0.2

FUENTE: DOCUMENTO: EMPLEO DE MELAZA DE CAÑA DE AZÚCAR PARA LA OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE POLIURETANOS POTENCIALMENTE BIODEGRADABLES. Melaza de caña de azúcar. La melaza es un subproducto del proceso fabril de cristalización del jugo de caña de azúcar, una parte es empleada para la alimentación animal y otra se utiliza en la elaboración de alcohol carburante para la exportación y para la producción de lácteos. Los principales componentes de la melaza son el agua y los carbohidratos. Los valores promedio de los componentes de la melaza se muestran en la Tabla 1. (pág. 409 y 410)

Tabla 1. Composición de la melaza de caña de azúcar. Componente Agua Sacarosa Glucosa Levulosa Otras sustancias reductoras Otros carbohidraticos Cenizas Compuestos nitrogenados Compuestos no nitrogenados Ceras, esteroides y esterofosfolipidos

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Composición 20 35 7 9 3 4 12 4.5 5 0.4

FUENTE: EVALUACIÓN DE UN PROCESO INTEGRADO DE EXTRACCIÓNREEXTRACCIÓN EN CONTACTORES DE MEMBRANA PARA LA RECUPERACIÓN DE BETAÍNA DE MELAZAS DE AZUCARERA. Las melazas de la industria azucarera constituyen un jarabe denso de color tostado con contenido superior al 50% de sacarosa y entorno al 20% de sustancias no azucaradas, 18% de agua, 10% de sales y 2% de otros azucares (pág.1). La viscosidad y las impurezas de las melazas hacen inviable la separación de más sacarosa por cristalización. Su aprovechamiento industrial se realiza mediante fermentación para obtener principalmente alcohol, junto con otros productos de interés como ácido láctico y ácido cítrico. El elevado contenido de azucares en las melazas también permite que sean un medio de cultivo óptimo para el crecimiento de levaduras, principalmente para la elaboración de pan y para la obtención de fármacos (pág.1). La composición química de las melazas puede presentar una cierta variabilidad en función del clima, tipo de suelo, variedad de la planta, estado de madurez y eficiencia del proceso de extracción del azúcar. Esta variación puede repercutir en el contenido nutritivo, el sabor, el color, la viscosidad y el contenido total de azúcar (pág.2).

FUENTE: DOCUMENTO: PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR DE CAÑAAPROVECHAMIENTO DE MELAZA-FERMENTACIÓN. Subproductos Mieles La miel o también llamada melaza, es un líquido denso y viscoso de color oscuro, es producto final de la fabricación o refinación de la sacarosa procedente de la Caña de Azúcar. Este subproducto se usa para alimentos concentrados para animales y como suplemento alimenticio para el hombre. (Pág.22)

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FUENTE: DOCUMENTO: PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR DE CAÑAAPROVECHAMIENTO DE MELAZA-FERMENTACIÓN. Melaza de caña de azúcar. Las melazas, mieles finales o melazas “blackstrap”, suelen ser definidas, por muchos autores como los residuos de la cristalización final del azúcar de los cuales no se puede obtener más azúcar por métodos físicos. (Pág. 23) La miel final o melaza (no cristalizable) es el jarabe o líquido denso y viscoso, separado de la misma masa cocida final y de la cual no es posible cristalizar más azúcar por métodos usuales. (Pág. 23) La denominación melaza se aplica al efluente final obtenido en la preparación del azúcar mediante una cristalización repetida. El proceso de evaporación y cristalización es usualmente repetido tres veces hasta el punto en el cual el azúcar invertido y la alta viscosidad de las melazas ya no permitan una cristalización adicional de la sacarosa. (Pág. 24) La melaza es una mezcla compleja que contiene sacarosa, azúcar invertido, sales y otros compuestos solubles en álcali que normalmente están presentes en el jugo de caña localizado, así como los formados durante el proceso de manufactura del azúcar. Además de la sacarosa, glucosa, fructosa y rafinosa los cuales son fermentables, las melazas también contienen sustancias reductoras no fermentables (Tabla 1). Estos compuestos no fermentables reductores del cobre, son principalmente caramelos libres de nitrógeno producidos por el calentamiento requerido por el proceso y las melanoidinas que si contienen nitrógeno derivadas a partir de productos de condensación de azúcar y amino-compuestos (Honig, 1974). (Pág. 24)

Tabla. Composición de la melaza de caña de azúcar. COMPONENTES

Componentes mayores

CONSTITUYENTES Metería seca Proteínas Sacarosa Azucares reductores Sustancias disueltas Agua Grasas Cenizas

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CONTENIDO 78 3 60 – 63 3–5 4–8 16 0.40 9

Contenido de minerales

Contenido de aminoácidos

Contenido de vitaminas

Calcio Magnesio Fosforo Potasio Glicina Leucina Lisina Treonima Valina Colina Niacina Acido pantoténico Piridoxina Riboflavina Tiamina

0.74 0.35 0.08 3.67 0.10 0.01 0.01 0.06 0.02 600 48.86 42.90 44 4.40 0.88

FUENTE: DOCUMENTO: PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR DE CAÑAAPROVECHAMIENTO DE MELAZA-FERMENTACIÓN. COMPOSICIÓN DE LA MELAZA La composición de las melazas es muy heterogénea y puede variar considerablemente dependiendo de la variedad de caña de azúcar, suelo, clima, período de cultivo, eficiencia de la operación de la fábrica, sistema de ebullición del azúcar, tipo y capacidad de los evaporadores, entre otros. Por otro lado, la melaza de caña se caracteriza por tener grados Brix ó sólidos disueltos de 68- 75 % y un pH de 5.0- 6.1 % (Castro, 1993). Azúcares Los principales azúcares en la melaza son la sacarosa (60 % - 63 % en peso), la glucosa o dextrosa (6 % - 9 % en peso), y la fructosa o levulosa (5 % - 10 % en peso); estas dos últimas constituyen la mayor porción de los azúcares reductores encontrados en los análisis. La fructosa puede sufrir transformaciones al igual que la glucosa, debido a reacciones dependientes de la temperatura. El contenido de glucosa y fructosa en las melazas puede variar a causa de la hidrólisis de la sacarosa, a valores de pH ácido y a temperaturas altas (Castro, 1993).

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No azúcares Los no azúcares están compuestos por 33% de sustancias inorgánicas (Fe+++, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, As3+, Cd2+, Hg+, Pb+ y Cl-, NO3-, SO2-); el 42% corresponde a sustancias nitrogenadas (aminoácidos, péptidos, colorantes); y el 25% a sustancias orgánicas libres de nitrógeno (ácidos carboxílicos, alcoholes, fenoles, ésteres, vitaminas, gomas y dextranos) (Castro, 1993). Cenizas En general la composición de las cenizas de las melazas, es cualitativamente similar a la del jugo, del cual se obtiene éstas. Casi todos los análisis publicados, muestran que el contenido de potasa varía alrededor de 40% del peso del carbono total de la ceniza; el contenido de cal es de 10% al 20%, el de sulfatos varía entre el 10% y el 20%, y las sales de magnesio, sodio, aluminio, la sílice, los cloruros, fosfatos y los óxidos de hierro, completan el resto del contenido de cenizas (Castro, 1993). Compuestos nitrogenados Están constituidos principalmente por aminoácidos mono y dibásicos, amidas ácidas, betaínas y pequeñas cantidades de peptonas y nitratos. Cuando los azúcares reductores, glucosa y fructosa, son sometidos a los procesos de clarificación, en el tratamiento subsiguiente, se producen varias reacciones, siendo la más importante la de los aminoácidos con estos azúcares, en la cual se forman productos coloreados como las melanoidinas y los residuos fermentables a los cuales se les ha encontrado un contenido aproximado de 68% de nitrógeno combinado, en melazas. El Nitrógeno total de las melazas, varía entre 0.4% y 1.5% del peso total de la melaza. La proteína cruda frecuentemente se determina como porcentaje en peso del contenido de nitrógeno (Castro, 1993). Ácidos El ácido aconítico, es el más abundante de los ácidos orgánicos presentes en la caña que se acumula en las melazas, representando aproximadamente el 6% del peso de sólidos en la melaza. Los ácidos málico y cítrico están presentes en cantidades apreciables en las melazas. El ácido Fórmico está presente como producto de descomposición; la mayoría de estos ácidos son metabolizados por los microorganismos, como fuente de carbono y no presentan problemas de inhibición de crecimiento (Castro, 1993).

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Vitaminas Aquellas vitaminas resistentes a la acción del calor y de los álcalis, aparecen encontradas en las melazas. La niacina, ácido pantoténico y riboflavina, importantes para el crecimiento microbiano, pueden estar presentes en cantidades significativas y otras vitaminas lo están en cantidades muy pequeñas (Castro, 1993). Fenoles y Compuestos volátiles Los fenoles presentes en las mieles finales, provienen de la parte fibrosa de la caña, éstos se derivan de los ácidos hidroxicinámico y parahidroxibenzóico. Es necesario tener en cuenta, que desde el punto de vista de la fermentación, algunos fenoles son indeseables, por presentar actividad inhibitoria sobre el crecimiento de los microorganismos, a concentraciones de 0.5g/L. Los ácidos fenólicos que mayor actividad bacteriostática han demostrado son el cloragénico, el p-cumárico y el telúrico; estos dos últimos son capaces de inhibir totalmente el crecimiento de algunas bacterias (Castro, 1993). Valor nutricional Aunque hay muchos reportes sobre el valor nutritivo de las melazas, como ingredientes de las raciones para rumiante, parece haber poca concordancia entre los resultados obtenidos por los diversos investigadores. Aunque algunos de ellos llegan a la conclusión de que el valor nutritivo de las melazas es equivalente aproximadamente al 85% del maíz en grano (Tocagni, 1981). Cuando las melazas son suministradas como alimento a novillos de engorde en proporción del 10%, éstas suministran una energía neta relativamente alta (EN). Sin embargo, cuando el nivel es incrementado a 25 y 40%, la EN se reduce en casi 100% (Olsen y Allermann, 1991). La melaza es portadora de energía de fácil aprovechamiento por el animal, la cual representa del 70 al 75% del valor energético del maíz (Olsen y Allermann, 1991). Propiedades fisicoquímicas Viscosidad Las relaciones entre concentración y viscosidad para soluciones de azúcar pura son igualmente válidas para las melazas. La viscosidad de las soluciones saturadas de azúcar impuro, aumenta rápidamente con el contenido de impurezas debido al incremento de la concentración de sólidos.

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El efecto de las sales minerales sobre la viscosidad de las soluciones de azúcar es variable. Un enriquecimiento de iones Ca2+ aumenta la viscosidad, mientras que un incremento de iones K+, la disminuye (Swan y Karalazos, 1990). Los compuestos orgánicos no azúcares, tienen un profundo efecto sobre la viscosidad, pues los componentes de alto peso molecular pueden incrementarla considerablemente (Swan y Karalazos, 1990). La aireación influye marcadamente sobre la viscosidad aparente de las soluciones de azúcar, y si se disminuye el contenido de aire en las melazas, disminuye la viscosidad (Swan y Karalazos, 1990). El efecto de las variaciones del pH sobre la viscosidad de las soluciones de azúcar es insignificante, excepto cuando el pH es superior a 11; en este caso, la viscosidad aumenta. El efecto de la concentración y la temperatura sobre la viscosidad de las melazas, tiene importancia práctica en la cantidad de melaza que fluye por las tuberías y bombas, así como a descarga por gravedad natural, o el desplazamiento por fuerza centrífuga. Si se considera que la viscosidad de las melazas decrece a una temperatura dada, con una disminución de la concentración, y también cuando la concentración es constante y la temperatura aumenta (Swan y Karalazos, 1990). La región de viscosidad crítica en la melaza de caña, está en un intervalo de concentraciones en grados Brix entre 81 y 85. Esto significa que un aumento de solo algunas décimas en el valor de la concentración, determina un incremento notable en la viscosidad (Swan y Karalazos, 1990). pH. Las melazas de caña son ligeramente ácidas, tienen un pH entre 5.5 y 6.5; un pH bajo es atribuible a la presencia de ácidos alifáticos y al bajo pH de la clarificación, si es ácida (Swan y Karalazos, 1990). El pH de las melazas cambia con la temperatura y depende también de la naturaleza y de la cantidad de material estabilizador del pH que posea (Swan y Karalazos, 1990). La acción estabilizadora del pH tiene efecto sobre la melaza para resistir la adición de ácidos o álcalis, sin cambiar su naturaleza ácida o básica. En la melaza la acción estabilizadora depende del contenido de no azúcares y de las características de la melaza (Swan y Karalazos, 1990).

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La estabilización del pH en las melazas de caña tiene un patrón uniforme, es decir, no existen variaciones irregulares debidas a relaciones de cambio de peso entre las sustancias que intervienen, por lo tanto la actividad estabilizadora se modifica (Swan y Karalazos, 1990). Calor específico y Conductividad Térmica En las soluciones de azúcar, el calor específico depende de la temperatura, de la concentración y de la composición. Se ha comprobado, que el calor específico disminuye al aumentar la concentración de las soluciones impuras de azúcar; es necesario, conocer el calor específico de las melazas para calcular la transferencia de calor durante el calentamiento o enfriamiento (Swan y Karalazos, 1990).

Densidad En la práctica, la densidad se determina mediante equivalencia con la concentración en grados Brix. Además, para su determinación se usan tres instrumentos densimétricos: el hidrómetro, la balanza de Westphal y el picnómetro, de los cuales el primero es el más utilizado (Swan y Karalazos, 1990). Microorganismos de la melaza Mediante ensayos adecuados con soluciones diluidas de melazas, se ha demostrado que éstas, a pesar de su bajo contenido de fósforo, constituyen un buen medio nutritivo para muchos microorganismos, tales como levaduras, hongos y bacterias (Ariza y González, 1997). Se considera importante la presencia de microorganismos mesófilos y termófilos dentro de la melaza. Los organismos mesófilos se desarrollan bien durante la dilución de las melazas (Ariza y González, 1997). Aprovechamiento de la melaza La melaza ha sido suministrada al ganado de carne y de leche por muchos años, principalmente como aditivo para incrementar la gustosidad o facilitar la reducción a comprimidos de las raciones convencionales mezclados en seco. También ha sido utilizada como vehículo en varios tipos de alimentos líquidos; como suplemento para el ganado en pastoreo solo o adicionado con otros componentes como urea y ácido fosfórico. Igualmente ha sido común como ingrediente alimenticio para pollos y cerdos, en donde constituye un subproducto de primer orden para su alimentación, ya que puede ser utilizada a niveles hasta de 40%, logrando alimentación adecuada en los animales (Ariza y González, 1997).

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Por otro lado, se usa como fertilizante para suelos, mezclada con bagazo y otros componentes, en casos especiales de abundancia. También es frecuentemente utilizada como combustible, para la preparación de pavimentos. Los diferentes usos de la melaza se resumen en la Tabla 2. UTILIZACION Alimentos Animales

Recuperación líquidos desazucarados

GENERALIDADES Alimentación rica Alimentación menos rica: desecados sobre pulpas, mezcla con diversos alimentos, pulverizados de forrajes, suplementos de ensilajes. de Vinazas para la obtención de ácido glutámico. Lejías finales como alimento animal y para la obtención de aminoácidos. Levaduras para panificación.

Fermentación.

Levaduras para alimentación humana y animal: aditivo para piensos, extractos e hidrolizados de levadura, fuente de enzimas, vitaminas y ácidos nucleicos. Grasas de levadura. Alcohol etílico Productos colaterales de fermentación alcohólica.

Almacenamiento de la melaza Los principales cambios notados durante el almacenamiento son: pérdida de sacarosa, ganancia de azúcares reductores, incremento del porcentaje de compuestos orgánicos no azúcares, pérdida de sólidos totales, y gran incremento de color (Honig, 1974). La descomposición se atribuye principalmente a la reacción de las sustancias orgánicas inestables, con los azúcares reductores, formándose impurezas coloidales coloreadas, con alto contenido de carbono. Estos productos llegan a contener entre un 15 y 50% del nitrógeno total de la melaza, en forma no asimilables por los microorganismos (Honig, 1974).

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Para reducir la probabilidad de cambios químicos originados por las altas temperaturas (climas tropicales), la melaza recién centrifugada debe enfriarse, a la menor temperatura posible, antes de ser almacenada. La cantidad de melaza almacenada y la duración del período de almacenamiento, son factores que deben considerarse en las medidas de seguridad (Honig, 1974). La pérdida de sacarosa, azúcares reductores y azúcares totales está acompañada de un aumento de las sustancias reductoras no fermentables. Normalmente, el aumento de éstas últimas, es más rápido durante los tres primeros meses de almacenamiento. La formación de estos productos va acompañada de desprendimiento de anhídrido carbónico y además está en relación inversa con la magnitud de la temperatura de almacenamiento (Honig, 1974). Es necesaria la limpieza periódica de los tanques de almacenamiento, ya que los sólidos sedimentables se adhieren y se compactan con facilidad, principalmente en el fondo, siendo necesario removerlos con elementos cortantes (Honig, 1974)

FUENTE: DOCUMENTO: USO ALTERNATIVO DE LA MELAZA DE LA CAÑA DE AZÚCAR RESIDUAL PARA LA SÍNTESIS DE ESPUMA RÍGIDAS DE POLIURETANO (ERP) DE USO INDUSTRIAL.

Tabla 1. Composición de la melaza de caña de azúcar (Delgado, 2003) Componente Agua Sacarosa Glucosa Levulosa Otras sustancias reductoras Otros carbohidratos Cenizas Compuestos nitrogenados Compuestos no nitrogenados Ceras, esteroides y estero fosfolípidos.

Composición (%) 20 35 7 9 3 4.1 12 4.5 5 0.4

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DISEÑO DEL MARCO TEÓRICO (REFERENTES TEÓRICOS).

El diseño del marco teórico se basa en el tipo de información que tenemos, esta información es cuantitativa la cual procederemos a experimentar con diferentes tipos de información parecidas o similares que hablen sobre nuestro producto denominado melaza que nos ayudara a comprender más sobre el tema a investigar, en este paso nos tomaremos el tiempo necesario para comprender bien el tema como sus especificaciones, resistencias y esfuerzos.

CAÑA DE AZUCAR: Características generales: La caña de azúcar es una gramínea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz, cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizada forma el azúcar.

Subproductos: Mieles: La miel o también llamada melaza, es un líquido denso y visco de color oscuro, es producto final de la fabricación o refinación de la sacarosa procedente de la caña de azúcar. Este subproducto se usa para alimentos concentrados para los animales y como suplemento alimenticio para el hombre para el hombre.

MELAZA DE CAÑA DE AZÚCAR. Definición: Las melazas, mieles finales o melazas “Blackstrap” suelen ser definidas, por muchos autores como los residuos de la cristalización final del azúcar de los cuales no se puede obtener más azúcar por métodos físicos. La Norma ICONTEC 587 de 1994, define como la miel final o melaza (No cristalizable) al jarabe o liquido denso y viscoso, separado de la misma masa cocida final y de la cual no es posible cristalizar más azúcar por métodos usuales (ICONTEC, 1994) La denominación melaza se aplica efluente final obtenido en la preparación del azúcar mediante una cristalización repetida. El proceso de evaporación y cristalización es usualmente repetido tres veces hasta en el cual el azúcar invertido y la alta viscosidad de las melazas ya no permitan una cristalización adicional de la sacarosa (Swan y Karalazos, 1990).

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La melaza es una mezcla compleja que contiene sacarosa, azúcar invertido, sales y otros compuestos solubles en álcali que normalmente están presentes en el jugo de caña localizado, así como los formados durante el proceso de manufactura del azúcar. Además de la sacarosa, glucosa, fructosa y rafinosa los cuales son fermentables, las melazas también contienen sustancias reductoras no fermentables (Tabla) estos compuestos no fermentables reductores del cobre, son principalmente caramelos libres de nitrógeno producidos por el calentamiento requerido por el proceso y la melanoidinas que si contienen nitrógeno y aminocompuestos (Honig, 1974) Tabla. Composición de la melaza de caña de azúcar. COMPONENTES

Componentes mayores.

COMPONENTES

Contenido de minerales.

CONSTITUYENTES

CONTENIDO (P/P)

Materia seca

78 %

Proteínas

3%

Sacarosa

60 – 63 %

Azucares reductores

3–5%

Sustancias disueltas 4 – 8 % (Diferentes azucares) Agua.

16%

Grasas

0.40%

Cenizas

9%

CONSTITUYENTES

CONTENIDO (P/P)

Calcio

0.74%

Magnesio.

0.35%

Fósforo.

0.08%

Potasio.

3.67%

Glixina

0.10%

Leucina

0.01%

Lisina

0.01%

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Contenido aminoácidos

de Treonina

0.06%

Valina

0.02%

Colina

600 ppm

Niacina

48.86ppm

Acido pantoténico

42.90ppm

Piridoxina

44ppm

Riboflvina

4.40ppm

Tiamina

0.88ppm

-

-

Contenido de vitaminas.

Cal hidratada. Definición: El hidróxido de calcio, también conocido como cal hidratada o cal apagada, es un compuesto inorgánico de formula 𝐶𝑎 (𝑂𝐻)2. El hidróxido de calcio adopta una estructura polimérica, como todos los hidróxidos metálicos, siendo idéntica a la del hidróxido de magnesio (Mg (OH)2) también conocido como brucita.

Estructura del hidróxido de calcio. Se puede apreciar que en dicha estructura existe la formación de puentes de hidrógeno. El hidróxido de calcio se sintetiza industrialmente haciendo reaccionar óxido de calcio, también conocido como cal o cal viva, con agua de acuerdo con la siguiente reacción: 𝐶𝑎𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂 → 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2

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También se prepara en el laboratorio mediante la reacción entre cloruro de calcio acuoso e hidróxido de sodio. El hidróxido de calcio se produce naturalmente, pero rara vez en su forma mineral como portlandita, que se encuentra en algunas rocas volcánicas y metamórficas. (Calcium hydroxide Formula – Calcium hydroxide Uses, Properties, Structure and Formula, 20052017). Este compuesto también se consigue comúnmente en cementos, disolventes y limpiadores industriales (como de productos de construcción), decapantes de pisos, limpiadores de ladrillos, productos de espesamiento de cemento y muchos otros. La solución acuosa comúnmente es llamada agua de cal. El agua de cal se prepara agitando hidróxido de calcio en agua pura y filtrando el exceso de 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 no disuelto. Cuando se añade hidróxido cálcico en exceso al agua de cal, se obtiene una suspensión de partículas de hidróxido de calcio, dándole un aspecto lechoso, en cuyo caso tiene el nombre común de leche de cal. La leche de cal o una solución saturada de cal (agua de cal) tiene un pH de 12.3, siendo de naturaleza básica.

Propiedades físicas y químicas del hidróxido de calcio. El hidróxido de calcio es un polvo blanco o incoloro, carente de olor. En solución acuosa (soluciones saturadas) tiene un aspecto lechoso debido al sobrenadante de hidróxido de calcio no disuelto. Las soluciones insaturadas suelen ser soluciones claras e incoloras, con un ligero olor a tierra y un sabor alcalino amargo de hidróxido de calcio. La apariencia del compuesto se ilustra en la figura 3 (Royal Society of Chemistry, 2015). El hidróxido de calcio tiene un peso molecular de 74,093 g/mol y una densidad de 2,211 g/cm3 en estado sólido. Pose un punto de fusión de 580 grados centígrados. Es poco soluble en agua, pudiéndose disolver 1,89 gramos por litro a 0 °C, 1,73 gramos por litro a 20 °C y 0,66 gramos por litro a 100 °C. Es soluble en glicerol y en soluciones ácidas. Es insoluble en alcohol (National Center for Biotechnology Information, S.F.). El hidróxido de calcio se disuelve parcialmente en agua para producir una solución llamada agua de cal, que es una base moderada. El agua de cal o 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(aq) reacciona con ácidos para formar sales y puede atacar algunos metales como el aluminio. El agua de cal reacciona

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fácilmente con el dióxido de carbono para formar carbonato de calcio, un proceso útil llamado carbonatación:

𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 + 𝐶𝑂2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂

Las nitro parafinas, nitro metano, nitro propano, etc., forman sales con bases inorgánicas tales como hidróxido de calcio. Dichas sales secas son explosivas. El compuesto es químicamente similar al hidróxido de sodio (NaOH) u óxido de sodio (Na2O). Estos neutralizan los ácidos exotérmicamente para formar sales más agua. La mezcla de estos materiales con agua puede generar cantidades inseguras de calor, a medida que la base se disuelve o se diluye. Las bases reaccionan con ciertos metales (como aluminio y zinc) para formar óxidos o hidróxidos del metal y generar hidrógeno gaseoso. Las bases pueden iniciar reacciones de polimerización en compuestos orgánicos polimerizables, especialmente epóxidos. Se pueden generar gases inflamables y / o tóxicos con sales de amonio, nitruros, orgánicos halogenados, diversos metales, peróxidos e hidroperóxidos. Este tipo de compuesto sirve a menudo como catalizador (Chemical Datasheet CALCIUM HYDROXIDE, S.F.).

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Tema: Implementación y análisis de la melaza de caña de azúcar aplicada como un adherente en las carpetas asfálticas.

Problema: Nosotros como equipo buscamos una solución para reducir la gran cantidad de betún, que es un producto que se extrae del petróleo que se emplea en los caminos y carpeta asfáltica cambiándolo por un producto natural que se obtiene de la cristalización de la caña de azúcar (Melaza), este material tendrá la función de reducirá el abuso del betún, su alto costo comercial, su explotación y contaminación producida por su extracción.

¿Qué aportaremos a las generaciones futuras con esta investigación? La manera en cómo podemos tener una construcción más eficaz con esta nueva tecnología que se basa en el uso de un recurso natural, mediante procesos o métodos que reducen o eliminan la creación de contaminantes o desechos desde las fuentes que los originan, incluyendo métodos reductores del uso de energía, agua y otros recursos, así como métodos que protegen los recursos naturales, ya sea mediante su prevención, o utilizándolos de manera más eficaz, para así lograr una reducción cuantificable de la contaminación emitida al medio ambiente.

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JUSTIFICACIÓN: IMPACTO SOCIAL, TECNOLÓGICO, ECONÓMICO Y AMBIENTAL. VIABILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN.

¿PORQUE ES CONVENIENTE ESTA INVESTIGACIÓN EN LO SOCIAL? Esta investigación en lo social es muy conveniente puesto a que ayudaría a la sociedad a ver nuevas formas de emplear las materias primas que se pueden obtener en la naturaleza.

¿PORQUE ES CONVENIENTE ESTA INVESTIGACIÓN EN LO TECNOLÓGICO? Esta investigación ayudaría más en lo tecnológico a nuevas aplicaciones o a nuevos software para la mejora de productos con nuevos métodos de proceso o nuevas formas del tipo de uso que se le podría dar a este producto.

¿PORQUE ES CONVENIENTE ESTA INVESTIGACIÓN EN LO ECONÓMICO? Esta investigación en lo económico trae beneficios ya en que algunos lugares este producto se regala y en otros se vende a un precio muy avenible de 1.4 pesos el Kilogramo de Melaza.

¿PORQUE ES CONVENIENTE ESTA INVESTIGACIÓN EN LO AMBIENTAL? Este es uno de los puntos más importantes, por que trae consigo muchos beneficios al medio ambiente, ya que es un producto natural que se obtiene de la cristalización de la caña de azúcar que se da en nuestro estado, la cual no contamina, a diferencia del Betún que sí, ya que es un producto inorgánico derivado del petróleo.

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OBJETIVOS Objetivo general Tiene como objetivo reducir los gastos del betún o material orgánico (Petróleo) empleando un recurso natural obtenido de la cristalización de la caña de azúcar (Melaza)

Objetivos específicos 

Evaluar bienalmente toda información preveniente del aglomerante organico a utilizar (Melaza).



Identificar factores de riesgo y vulnerabilidad en la utilización y/o reemplazo del producto inorgánico ante distintos eventos en la red vial a trabajar.



Investigar sobre agregados a utilizar para obtener una mayor cristalización, adherencia, y/o resistencia en la mezcla asfatica que deseamos obtener.



Emplear e informarse de las Normas y protocolos de elaboración dadas por la SCT, para la adecuada elaboración e implementación de mezclas asfálticas orgánicas.



Evaluar las carreteras y/o caminos buscando deficiencia alguna en la estructuración de dichos tramos.



Generar información aplicable, entendible, de fácil acceso y utilidad práctica en la toma de decisiones que contribuyen en el proceso de implementación de un sistema de gestión adecuada.



Divulgar de forma eficiente la información generada en la práctica.

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PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN 

¿Cuáles serían los posibles resultados?



¿Cuáles serían los posibles usos de esta investigación?



¿Qué acciones se pueden utilizar?



¿Qué deseo saber de este tema?

RECURSOS PARA DESARROLLAR EL PROYECTO

Técnicos Normas técnicas para carpetas asfálticas con mezcla en frio Normas técnicas para calidad de mezclas asfálticas de carretera Normas técnicas para materiales pétreos para mezclas asfálticas

Económicos Se requerirá de la capital suficiente para adquirir los materiales necesarios para la fabricación y elaboración y las mu0estras. Granzon $50.00 saco Arena $50.00 costal Cal $40.00 bulto Melaza $3 lt, se obtuvo en La Joya está situado en el Municipio de Champotón, se nos proporciono gratis por el ingenio. Total= $140.00

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Tiempo Se requerirá de 1 hora para el peso y división de materiales para la mezcla, luego al tener el material divido, se toma 1 hora el mezclar el granzón con la melaza eh ir agregando poco a poco la cal, y 1 ½ hr para poder rellenar el sitio dado Total= 3 hrs 1/2

Humanos Se realizara con los 3 integrantes del equipo. 1 pesara la arena y cal 1 pasara por la malla num. 200 la grava 1 sacara la melaza por m. cuadrado y prepara los materiales Los 3 juntos, realizaran las pruebas y anotaran los resultados.

Institucionales Herramientas para la elaboración de la mezcla de la melaza: báscula, charola , pala, malla. Equipo para realizar las pruebas de campo: pala, pico, diablo para llevar los materiales, charola, pisón. Se requerirá que la escuela nos proporcione un área en donde se pueda elaborar la mezcla y cuente con las herramientas para poder hacer las pruebas dichas en campo.

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MÉTODO Población y muestra Este proyecto va dirigido principalmente para poblaciones rurales de bajo recursos, consideramos que el prototipo pueda contribuir a la problemática que sucede principalmente a ciudades pequeñas la falta de infraestructura vial, contemplando una alternativa para la realización de asfalto a base de bitumen, este proyecto busca obtener una eficiencia en el ámbito de la construcción vial mejorar las carpetas asfálticas tanto en lo económico como en el impacto ambiental que este produce.

Hipótesis Con esta investigación ayudaremos a saber nuevas implementaciones en lo convencional para la sociedad tanto en lo económico y en lo ambiental, lograremos obtener las resistencias establecidas por los materiales que se intentan utilizar y demostrar que si funciona y cómo podemos ayudarnos a que este material sobre salga por su cálida. Este material traerá consigo muchos beneficios tanto a las personas como al planeta, ya que es un producto que se extrae de la naturaleza, que no contamina y menos es dañina para la salud.

Tipo de estudio La investigación que se lleva acabo es una “Investigación experimental.” Por qué se llevaron a cabo pruebas pilotos en el laboratorio y los resultados que estamos obteniendo son los resultados que estábamos esperando. Debo de mencionar que se realizaron 4 pruebas pilotos y una más ya aplicada en campo, las 4 primeras se elaboraron de acuerdo al reglamento de la SCT, pero la ulltima que fue aplicada en el campo se le aplicó una fuerza, esta nos dio un resultado casi positivo, pero con la diferencia que la proporciones de los materiales que llevaba no eran las correctas, ya que utilizamos un agregado más (arena) que juego un papel importante en ella.

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Diseño de investigación Se aplica el método de investigación Inductivo-Deductivo porque va de lo particular a lo general. Mediante la interpretación de los resultados obtenidos de los ensayos se determinan las propiedades físico-mecánicas del concreto incorporando el neumático como refuerzo a la tensión.

Investigación Aplicada

El objetivo de la investigación es determinar las características de la melaza y la semejanza en las propiedades tanto químicas como físicas con el bitumen (derivado del petróleo empleado en mezclas asfálticas) , de tal manera que permita establecer la factibilidad de su uso para futuras obras de ingeniería. En la realización de mezclas asfálticas en frio disminución de costos y mejor manejabilidad.

Investigación de Laboratorio Para el desarrollo del trabajo de investigación y por ende obtener resultados adecuados, se requiere de la elaboración de distintas pruebas de campos proporcionando diferentes porcentajes de agregados pétreo, Calidra y adherentes adicional, siempre siguiendo las normativas dadas por la SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTE y obteniendo la mejor composición y obtener los resultados esperados, para finalmente ser ensayadas en el laboratorio con el fin de cumplir con los objetivos propuestos.

Instrumento o herramientas Herramienta para la elaboración del prototipo, se emplearan materiales pétreos como es el granzón, calhidra y Melaza, realizar la mezcla necesitamos de pala para trabajo manual o revolvedora para trabajo de máquinas, posteriormente se compactara con bailarina o rodillo vibratorio. Equipo para realizar las pruebas de laboratorio: Ensayo Marshall, Ensayo Hveem en la Universidad Autónoma de Campeche

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Lugar donde se desarrollará el proyecto El proyecto se desarrollará en las instalaciones del instituto tecnológico de Campeche, en su laboratorio de ingeniería civil “ingeniero José Mario Sosa Mena”

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Procedimiento, técnicas, normas NORMAS N-CMT-4-05-003/02 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 4. MATERIALES PARA PAVIMENTOS 05. Materiales Asfalticos, Aditivos y Mezclas 003. Calidad de Mezclas Asfálticas para Carreteras. Nuestro proyecto está elaborado a baso de una Mezcla Asfáltica en Frio, con una mezcla de granulometría densa. Esta mezcla en frio, uniforme y homogénea, elaborada con emulsion asfáltica o asfalto rebajado y materiales pétreos con tamaño nominal de entre 37.5 mm (1 ½in) y 9.5 mm (3/8), donde satisfaga la calidad de la norma N-CMT-4-04 MATERIALES PETREOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS. Las mezclas asfálticas en frío, diseñadas de acuerdo con los procedimientos descritos en los Manuales M·MMP·4·05·031, Método Marshall para Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa, M·MMP·4·05·032, Método Hveem para Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa o M·MMP·4·05·034. Mezcla asfáltica de granulometría densa En la fabricación de las mezclas asfálticas de granulometría densa en frío, que se empleen en carpetas o reparación de baches se tomará en cuenta lo siguiente: 1. La emulsión asfáltica que se utilice en las mezclas para carpetas asfálticas de granulometría densa en frío será de rompimiento medio o lento. 2. El asfalto rebajado que se utilice en las mezclas para carpetas asfálticas de granulometría densa en frío será de fraguado rápido. 3. Las mezclas para carpetas asfálticas de granulometría densa en frío, cumplirán con los requisitos de calidad señalados en las Tablas 1 y 2, ó 3 de esta Norma, según el método utilizado en su diseño, para una intensidad del tránsito (ΣL) igual a un (1) millón de ejes equivalentes.

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4. En caso que así lo indique el proyecto o previa aprobación de la Secretaría, cuando se requiera un material fino (filler) para lograr la granulometría del material pétreo establecida en la Cláusula D. de la Norma N·CMT·4·04, Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, se puede utilizar cemento Pórtland o cal, lo que también acelerará la estabilidad de la mezcla y

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mejorará la afinidad entre el material asfáltico y los materiales pétreos; el contenido de filler no será mayor que el porcentaje máximo de material que pasa la malla N°200, indicado en la Cláusula mencionada. CONDICIONES PARA LA ELABORACIÓN Y USO ADECUADO DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS Las mezclas asfálticas en caliente se elaborarán a las temperaturas más bajas posibles que permitan obtener una mezcla y cubrimiento del material pétreo uniformes, pero lo suficientemente altas para disponer del tiempo requerido para su transporte, tendido y compactación. En general, las temperaturas de mezclado, dependiendo del tipo de cemento asfáltico utilizado, pueden ser las indicadas en la Tabla 6 de esta Norma. Cuando se trate de cementos asfálticos modificados, las temperaturas de mezclado deben consultarse con el fabricante del modificador que se utilice. La temperatura de las emulsiones asfálticas al momento de su empleo en las mezclas asfálticas en frío o de su aplicación paralas carpetas asfálticas por el sistema de riegos, será de cinco (5) a cuarenta (40) grados Celsius; en el caso de asfaltos rebajados, ¿será de sesenta (60) a ochenta (80) grados Celsius. No se aplicarán los materiales asfálticos cuando la temperatura ambiente sea menor de cinco (5) grados Celsius, cuando haya amenaza de lluvia o cuando la velocidad del viento impida que la aplicación con petrolizadora sea uniforme. Los contenidos de cemento asfáltico, de agua y de disolventes en las mezclas asfálticas, determinados de acuerdo con los procedimientos descritos en los Manuales M·MMP·4·05·035, Contenido de Cemento Asfáltico en Mezclas , M·MMP·4·05·036, Contenido de Agua en Mezclas Asfálticas M·MMP·4·05·037, Contenido de Disolventes en Mezclas Asfálticas, respectivamente, quedarán dentro de los límites fijados en la Tabla 7 de esta Norma. Las temperaturas mínimas convenientes para el tendido y compactación de la mezcla asfáltica, serán determinadas por el responsable de esas actividades, mediante la curva Viscosidad-Temperatura del material asfáltico que se utilice. Los espesores compactos de las capas que se construyan con mezclas asfálticas en caliente, no serán menores que uno coma cinco (1,5) veces el tamaño nominal del material pétreo utilizado. El espesor máximo de la capa será aquel que el equipo sea capaz compactar, de tal forma que la diferencia entre el grado de compactación en los tres (3) centímetros superiores y los tres (3) centímetros inferiores, no difiera en más del uno (1) por ciento; si esto sucede, la carpeta se construirá en dos o más capas.

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Las capas construidas con mezcla asfáltica, serán compactadas como mínimo al noventa y cinco (95) por ciento de su masa volumétrica máxima, determinada en cada caso de acuerdo con los métodos de prueba que fije la Secretaría. CRITERIOS PARA ACEPTACIÓN O RECHAZO La aceptación de mezclas asfálticas por parte de la Secretaría, se hará considerando lo siguiente: El Contratista de Obra será el responsable de demostrar que la mezcla asfáltica cumple con las características y los requisitos de calidad señalados en esta Norma para su aprobación por parte del Residente, según el tipo de mezcla establecida en el proyecto, en muestras obtenidas y preparadas como se establece en el Manual M·MMP·4·05·029, Muestreo de Mezclas Asfálticas, mediante los procedimientos de prueba contenidos en los Manuales que se señalan en la Cláusula C. de esta Norma. El Contratista de Obra entregará a la Secretaría un certificado de calidad que garantice el cumplimiento de todos los requisitos establecidos en esta Norma, expedido por su propio laboratorio o por un laboratorio externo aprobado por la Secretaría. Durante el proceso de producción, con objeto de controlar la calidad de la mezcla en la ejecución de la obra, el Contratista de Obra, por cada doscientos (200) metros cúbicos o fracción de la mezcla de un mismo tipo, producido en la planta, realizará las pruebas necesarias que aseguren que cumple con el contenido de asfalto establecido en esta Norma y entregará a la Secretaría los resultados de dichas pruebas. Las pruebas se realizarán en muestras obtenidas y preparadas como se establece en el Manual M·MMP·4·05·029, Muestreo de Mezclas Asfálticas y mediante los procedimientos de prueba contenidos en los

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Manuales que se señalan en la Cláusula C. de esta Norma. Será motivo de rechazo por parte de la Secretaría, el incumplimiento de lo mencionado en esta Fracción. Además de lo señalado en la Fracción anterior, el Contratista de Obra, por cada dos mil (2.500) metros cúbicos de producción de la planta, realizará las pruebas necesarias que aseguren que la mezcla asfáltica cumple con todos los requisitos establecidos en esta Norma, según el tipo de mezcla de que se trate y entregará a la Secretaría los resultados de dichas pruebas. Las pruebas se realizarán en muestras obtenidas y preparadas como se establece en el Manual M·MMP·4·05·029, Muestreo de Mezclas Asfálticas y mediante los procedimientos de prueba contenidos en los Manuales que se señalan en la Cláusula C. de esta Norma. Será motivo de rechazo por parte de la Secretaría, el incumplimiento de cualquiera de los requisitos establecidos. En el caso de mezcla de granulometría densa, una vez tendida y compactada, el Contratista de Obra realizará las pruebas necesarias que aseguren la estabilidad establecida en esta Norma, en el proyecto o lo señalado por la Secretaría, de acuerdo con lo indicado en el Inciso H.1.3. de las Normas N·CTR·CAR·1·04·006, Carpetas Asfálticas con Mezcla en Caliente o N·CTR·CAR·1·04·007, Carpetas Asfálticas con Mezcla en Frío, según corresponda, mediante el procedimiento contenido en los Manuales M·MMP·4·05·031, Método Marshall para Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa o M·MMP·4·05·032, Método Hveem para Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa, según su caso. El Contratista de Obra entregará a la Secretaría los resultados de dichas pruebas. En cualquier momento, la Secretaría puede verificar que la mezcla asfáltica suministrada cumpla con cualquiera de los requisitos de calidad establecidos en esta Norma, según el tipo de mezcla de que se trate, siendo motivo de rechazo el incumplimiento de cualquiera de ellos.

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METODO MARSHALL Y METODO HVEEM PARA MEZCLAS ASFALTICAS CON GRANULOMETRIA DENSA METODO HVEEM 1.1 INTRODUCCIÓN Los métodos de diseño de pavimentos flexibles se clasifican en tres grupos: Métodos totalmente empíricos: Generalmente se emplean factores de seguridad muy altos, lo que significa espesores

excesivos para las necesidades verdaderas de la vía. Métodos basados en la clasificación de suelos como el I de G.

Métodos semi empíricos: Basados en ensayos arbitrarios correlacionados con teorías más o menos razonables. Métodos basados en el CBR, Hveem y el de Texas.

Métodos racionales: Basados en consideraciones teóricas sobre distribución de esfuerzos y deformaciones. El Navy, Shell e I. del A. El método de Hveem también implica análisis de densidad, estabilidad y la resistencia de la mezcla al hinchamiento por la presencia de agua. El método Hveem tiene dos ventajas concretas: El método de compactación por amasado y el parámetro de resistencia, estabilidad.

La desventaja del procedimiento Hveen es que el equipo de ensayo, en particular el compactador por amasado y el estabilómetro de Hveen, es algo más caro que el equipamiento del Marshall y no muy portable. Además, algunas propiedades volumétricas relacionadas con la durabilidad de la mezcla no son rutinariamente determinadas en el método, tomando en cuenta también que el método de

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selección del contenido de asfalto es demasiado subjetivo y podría resultar en una no durable mezcla con poco asfalto. METODO HVEEM: 1. PROPOSITO :

El método abarca la determinación de un contenido aproximado de asfalto por medio de ensayo Equivalente Centrifugo de Kerosene, y luego el sometimiento de probetas con este contenido de asfalto, y con contenidos mayores y menores, a un ensayo de estabilidad. También se efectúan un ensayo de expansión sobre una probeta que ha sido expuesta al agua.

El método de Hveem, solo se aplica a mezclas asfálticas (en caliente) de pavimentación que se usan cemento asfaltico clasificado por viscosidad o penetración, y que contiene agregados con tamaños máximos de 25mm o menos. El método puede ser usado para el diseño en laboratorio, como para control de campo de mezclas asfálticas (en caliente) de pavimentación

El método Hveem utiliza una serie de pruebas para determinar el contenido óptimo de asfalto. Los procedimientos que el método incluye son:

 Ensayo Equivalente Centrifugo de Kerosene (CKE) para determinar un contenido aproximado de asfalto.  Preparación de probetas con el contenido aproximado de asfalto, y con contenidos mayores y menores que el aproximado.  Ensayo de estabilidad para evaluar la resistencia a la deformación.  Ensayo de expansión para determinar el efecto del agua en el cambio de volumen y en la permeabilidad de la briqueta.´

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2. PROCEDIMIENTO DEL METODO DE HVEEM El primer paso es determinar las cualidades (estabilidad, durabilidad, trabajabilidad, resistencia al deslizamiento, etc.) que debe tener la mezcla de pavimentación y seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan combinarse para producir esas cualidades, Luego podemos ya empezar con la preparación de los ensayos.

2.1.-SELECCIÓN DE LAS MUESTRAS DE MATERIAL

La primera preparación consta en reunir muestras del asfalto y del agregado que van a ser usados en la mezcla de pavimentación. Es importante que las muestras de asfalto tengan características idénticas a las del asfalto que va a ser usado en la mezcla final, de la misma manera las muestras del agregado.

2.2.- PREPARACION DEL AGREGADO

Los procedimientos preliminares se enfocan hacia el agregado, con el propósito de identificar exactamente sus características. Estos procedimientos incluyen secar el agregado, determinar su peso específico, efectuar un análisis granulométrico por lavado, determinar el área superficial del agregado, y determinar la capacidad superficial del agregado grueso.

2.2.1.-Secado del agregado: Los agregados se secan hasta una temperatura de 110ºC. Después de cierto tiempo, la muestra caliente se pesa y se registra su valor, La muestra se calienta por segunda vez, se vuelve a pesar y registrar su valor. Este procedimiento se repite hasta que el peso de la muestra permanezca constante de dos calentamientos consecutivos, lo cual indica que la mayor cantidad posible de humedad se ha evaporado de la muestra.

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2.2.2

Análisis Granulométrico por Vía Húmeda

Consta de los siguientes pasos:  Cada muestra de agregado es seca y pesada  Luego cada muestra es lavada a través de un tamiz de 0.075mm, para remover cualquier polvo mineral que este cubriendo el agregado.  Las muestras lavadas son secadas siguiendo el procedimiento de calentado y pesado descrito anteriormente.  El peso seco de cada muestra es registrada. La cantidad de polvo mineral puede ser determinada si se comparan los pesos registrados de las muestras antes y después del lavado.

2.3.-DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO:

El peso específico de una muestra de agregado es determinado al comparar el peso de un volumen dado de agregado con el peso de un volumen igual de agua, a la misma temperatura. El cálculo del peso específico de la muestra seca de agregado establece un punto de referencia para medir los pesos específicos necesarios en la determinación de las proporciones agregadas, asfalto, y vacíos que van a usarse en los métodos de diseño.

2.4.-DETERMINACION DEL ÁREA SUPERFICIAL DEL AGREGADO:

Esta determinación es importante en este método, porque el área superficial de un agregado (junto con su capacidad superficial) es el parámetro usado para aproximar el contenido de asfalto de la mezcla.

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El área superficial se determina después de tamizar en seco una muestra de agregado, y pesar el contenido de cada tamiz .Esta información es luego convertida en área superficial estimada de la muestra mediante el uso de una tabla de Factores de Aéreas Superficial. Se expresa en m^2 por kg

2.5 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD SUPERFICIAL DE AGREGADOS: La capacidad superficial de un agregado es su capacidad para retener una capa de asfalto.

3. ENSAYO EQUIVALENTE CENTRÍFUGO DE KEROSENE (CKE) PARA DETERMINAR UN CONTENIDO APROXIMADO DE ASFALTO.

El ensayo de CKE es usado para determinar un contenido aproximado de asfalto para un agregado. El procedimiento CKE suministra un índice llamado factor “K” que indica, basado en la porosidad, la rugosidad relativa de partícula y la capacidad superficial. Los factores “K” son determinados por medio de ensayos que miden la cantidad de aceite retenido en la fracción gruesa (material pasado el tamiz 9.5mm y retenido en el tamiz 4.75mm.) Los factores son luego combinados en un solo factor que representa el compuesto de agregado. Este factor individual, junto con el área superficial del agregado, es posteriormente usado para determinar un contenido aproximado de asfalto a partir de una serie de gráficos.

4. PREPARADO DE MUESTRAS (PROBETAS) DE ENSAYO.

Se deben preparar probetas de ensayo de las posibles mezclas de pavimentación, cada una contiene una ligera cantidad diferente de asfalto. Los contenidos de asfalto usados en las probetas de ensayo son los contenidos sugeridos por los datos de los ensayos de área

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superficial y capacidad superficial. La proporción de agregados de las mezclas es formulada a partir de los resultados de los análisis de tamices en seco Las probetas se preparan:  Una con contenido de aproximado de asfalto.  Dos con contenidos de 0.5% y 1.0 % más que el aproximado.  Una con un contenido de 0.5% menos que el aproximado.

5. PREPARACIÓN:-

 El asfalto y el agregado se calienta y mezclan, completamente, hasta que todas las partículas de agregado sean revestidas. Esto simula los procesos de calentamiento y mezclado que ocurre en la planta.  La mezcla resultante es colocada en un horno a 60ºC por un periodo de 15 hrs para simular el almacenamiento de la mezcla en la planta y el tiempo transcurrido entre la producción y la colocación de la mezcla. Esto permite que el asfalto se “envejezca” ligeramente y también permite cualquier observación de asfalto en el agregado, lo cual seguramente ocurrirá durante la producción y colocación de la mezcla.  La mezcla es calentada a 100ºC para simular la temperatura de compactación.  Luego la mezcla es colocada en un molde de compactación y apisonada con una varilla de punta redondeada. La varillada ayuda a garantizar una compactación uniforme de la mezcla bajo las condiciones de laboratorio.  Un compactador mecánico es usado para compactar la mezcla, simulado la compactación por rodillo del pavimento real

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6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO HVEEM.

Existen 3 procedimientos y son:

1.- UN ENSAYO DE ESTABILÒMETRO 2.- UNA DETERMINACIÓN DE DENSIDAD. 3.- UN ENSAYO DE EXPANSIÓN.

6.1- ENSAYO DE ESTABILÒMETRO

Este ensayo está diseñado para medir la estabilidad de una mezcla de prueba bajo esfuerzos específicos. La probeta compactada es colocada dentro del estabilómetro, en donde está rodeada por una membrana de caucho. Una carga vertical es impuesta sobre la probeta y la presión lateral (horizontal) resultante es medida. Los resultados del estabilómetro dependen, en gran parte, de la fricción interna (resistencia) de los agregados, y es un menos grado, de la consistencia del asfalto. Dicho ensayo se efectúa de la siguiente manera: 1.- La probeta es calentada a 60ºC 2.- La probeta es colocada en el estabilómetro 3.- La presión en el estabilómetro es elevada a 34KPa. 4.- Una carga vertical es aplicada a una velocidad de 0.02 mm/s hasta lograr una carga de 26.7KN. 5.- Las lecturas de presión lateral son medidas y registradas bajo cargas verticales específicas. 6.- La carga vertical es disminuida a 4.45KN y se mide el desplazamiento usando una bomba de desplazamiento.

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7.- El valor HVEEM de estabilidad para la probeta se calcula usando la información obtenida del ensayo de estabilómetro. El valor resultante del estadiómetro está basado en la idea de que una mezcla asfáltica tiene propiedades que oscilan entre un líquido y un sólido rígido. El valor de estabilidad se obtiene de una escala arbitraria que va de 0 a 100: el 0 corresponde a un líquido que no presenta resistencia interna a cargas lentamente aplicadas, el 100 corresponde a un sólido hipotético que trasmite, bajo cierta carga vertical, una presión lateral que no puede registrarse.

6.2 ENSAYO DE EXPANSION.

El agua es el enemigo de todas las estructuras de pavimento. En consecuencia un diseño de mezcla de pavimentación debe estar rígido a proporcionarle al pavimento una adecuada resistencia al agua para garantizar su durabilidad. El ensayo de expansión mide la cantidad de agua que se filtra dentro o a través de una probeta, y la cantidad de expansión que el agua causa. También mide la permeabilidad de la mezcla su capacidad de permitir que el agua pase a través de ella. 6.2.1- ENSAYO DE EXPANSION. El procedimiento consiste en lo siguiente: 1.- La probeta, en su molde de compactación, se coloca en una bandeja de aluminio y se cubre con una placa de bronce. 2.- Un medidor de cuadrante se monta sobre la probeta de tal manera que su guía toque la placa de bronce. 3.- Una cantidad específica de agua es vertida dentro del molde directamente sobre la placa de bronce. 4.- La distancia entre el labio superior y del molde y la superficie del agua es medida y su valor es registrado. 5.- La probeta se deja reposar sumergida por 24 hrs.

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6.- Se toma una lectura del medidor de cuadrante. Esta lectura indica cuanto se ha elevado la superficie de la probeta debido a la expansión. 7.- La distancia entre el labio superior del molde y la superficie del agua es medida nuevamente. La diferencia entre esta medida y la medida tomada inicialmente (24hrs antes) indica la cantidad de agua que se ha filtrado en la briqueta. Por lo tanto, esta diferencia es una medida de la permeabilidad de la briqueta.

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El propósito del ensayo de Hveem de diseño de mezclas es determinar la proporción apropiada de asfalto y agregado que una mezcla de pavimentación debe tener para producir un pavimento con las características deseadas. El método incluye procedimientos preliminares para identificar graduación, área superficial, y la capacidad superficial del agregado. Un contenido aproximado de asfalto para la mezcla es luego calculado a partir del procedimiento.

Posteriormente se preparan probetas de mezcla con contenidos ligeramente variables de asfalto, usando métodos que simulan las condiciones actuales de la producción de mezcla de pavimentación.

Las probetas son luego sometidas a tres pruebas el ensayo de estadiómetro, determinación de la densidad total y el ensayo de expansión. Los resultados de estos ensayos son correlacionados y usados para seleccionar el diseño de mezcla que va a exhibir las características de un pavimento óptimo.

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El uso de diseño de mezclas asfálticas en nuestros días tiene como objetivo el lograr propiedades volumétricas adecuadas en la carpeta asfáltica, ya que de esto depende en gran medida el desempeño de la superficie de rodamiento en su vida de servicio. De ahí, la importancia de manera adecuada en el laboratorio lo que ocurre en campo bajo la acción vehicular y de esta manera llegar a mezclas que muestren un mejor comportamiento en condiciones específicas de tránsito y climas Mejorar las especificaciones técnicas y controles de calidad en base a nuevos procedimientos constructivos, materiales, investigaciones y pruebas Experimentales. Desarrollar modelos que tomen en consideración las nuevas configuraciones de ejes y cargas.

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ENSAYO DE CAMPO

IMPLEMENTACION Y ANALISIS DE LA MELAZA DE CAÑA APLICADACOMO UN ADHERENTE EN LAS CARPETAS ASFALTICAS.

OBJETIVO: El objetivo principal en este Ensayo de Campo es el análisis y la observación del prototipo en el campo real con una actividad de transito liviano de (10^3 ejes equivalentes), principalmente para uso de bacheo proponiendo minimizar gastos en el uso del betún asi mejorando el impacto financiero obtenido con este proyecto. METODOLOGÍA A EMPLEAR: Para poder realizar el objetivo dado primero se tuvo que conseguir el material principal, nuestro fin de esta práctica es hacer funcional la melaza con agregados al igual que un asfalto como lo usan con el betún, se realizaran pruebas en el laboratorio del instituto tecnológico de Campeche, se requerirán materiales de la misma escuela para llevar a cabo las practicas, se piensa realizar muestras con diferentes agregados para obtener el objetivo ya propuesto de la mezcla. MATERIALES: 1- Cal 2- Arena 3- Melaza 4- Grava 5- Pisón 6- Charolas 7- Palas 8- Cubetas 9- Mallas ¾ 10- Mallas ½ 11- Granzón 12- polvo de piedra 13- Cemento (opcional mediante autorización de SCT)

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DESARROLLO: 1- Primero antes que nada se tuvo que adquirir la melaza de manera personal : DESARROLLO: 1- Primero antes que nada se tuvo que adquirir la melaza de manera personal :

El ingenio ´la joya, fábrica azucarera que se encuentra en Champotón, Campeche.

2- Ubicación del trabajo realizado ( Lugar del bache a rellenar)

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Ubicación satelital.

3- De ahí nos adentramos en la escuela instituto tecnológico de Campeche al laboratorio de Ing. civil. Donde empezamos a recolectar los instrumentos y materiales:

En la charola se puede observar granzón, pequeño para poder hacer la mezcla se tuvo que pasar en una malla, para recolectar el granzón adecuado como se aprecia en la imagen

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4- Se empezó a realizar la mezcla asfáltica con 20 kilogramos de granzón, 5.5 lt de Melaza y 4000 gr de calhidra que es una mezcla con un proporción de 5:1.33:1 obteniendo un mezcla homogénea de una consistencia vizcosa en su inico pero mediante la mezcla se fragua rápidamente. (Realizacion del asfalto)

En la charola se puede observar la realización del asfalto realización ligeros movimiento para realizar una correcta y homogénea mezcla. Se le agrega constantemente la cal correspondiente al análisis.

5- Ya realizada la mezcla se procede a colocar el asfalto para realizar el curado del pavimento de la autopista, tratando de esparcir de una manera equitativa por toda la superficie del bache

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Como se muestran las imágenes la mezcla quedaba de un color café claro a oscuro, sustancia espesa y adherente

6- Procedemos a compactar con un pisón, utilizando un pison (una baranda) realizamos golpes constantes para realizar el asentamiento y/o compactado para la realización del ensayo de campo

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7- Posteriormente se le observara y analizara en los próximos días.

Día 3

Día 5

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RESULTADOS: Como se puede observar en las imágenes y anteriormente, nos damos cuenta que el cambio no fue significativo a 3 días de realizado el ensayo, podemos detallar que los días mencionados llovió con una intensidad alta, lo cual no se observa un cambio por saturación o algún quiebre por el mismo, podemos observar también que la compactación no fue la más óptima, en el inicio del bacheo la compactación es eficiente, donde no se observa desprendimientos del material pétreo (granzón). A 5 días no ocurrió ningún cambio significativo solo podemos observar que en la parte final del bacheo aparecen ligeros desprendimientos del granzón cabe acotar que podría ser debido a que esta sección no cuenta con la profundidad establecida para la realización del bache que es de 8 cm, ya que al inicio del bacheo se encuentra en muy óptimas condiciones.

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CONCLUSIONES: Como conclusión podemos asegurar que nuestro producto puede alcanzar una muy optima resistencia para tránsito pesado, para autopista de más de 8 ejes equivalentes, proporcionando una autorización a la SCT para el agregado de algún aditivo o tan solo el uso de agregado (cemento portland) para la obtención de una mayor resistencia y aumentar su capacidad de carga, también podemos concluir que nuestro producto esta principalmente inclinado al ámbito de bacheo, estacionamiento y/o carretera de transito liviano o poblados pequeños, siendo el punto más importante el bajo costo que este con lleva.

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BIBLIOGRAFIA Asphalt Institute, Manual MS-1 Thickness Design – Full Depth Pavement Structures for Highways and Streets, Lexington, KY, EUA (ago 1993). Asphalt Institute, Manual MS-22 Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente, Lexington, KY, EUA. Asphalt Institute, Manual 22 Construction of Hot-Mix AsphaltPavements, 2ª ed, Lexington, KY, EUA. AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, Washington, DC, EUA (1993). Instituto del Asfalto; Departamento del Transporte de los Estados Unidos, Administración Federal de Carreteras; e IPC, Antecedentes del Diseño y Análisis de Mezclas Asfálticas, Aplicaciones Tecnológicas, Innovaciones a través de Asociaciones, Asphalt Institute, Lexington, KY, EUA (nov 1994). Roberts, F et al, Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construct

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