• Author / Uploaded
• Edgar Javier López

Citation preview

Introducción. Hoy en día, todo el tema del medio ambiente y del calentamiento global, los escuchamos muy a menudo ya que todas las industrias y el siglo XXI apuntan a contrarrestar todo los efectos negativos que estamos generando al medio ambiente como tal. Las actividades que rodean todo el campo de la ingeniería civil, no son muy “amigables” con este tema. En el caso de los pavimentos, las mezclas asfálticas en caliente (MAC) son usadas como la principal opción para pavimentar carreteras, sin embargo, este tipo de mezclas presentan la característica que requieren mucha energía para su producción, la cual produce gases de efecto invernadero entre otras desventajas asociadas a este tipo de mezclas. Una alternativa para contrarrestar esos gases invernaderos es el asfalto verde en frío, este es sostenible y amigable con la naturaleza, además del uso de los elementos reciclados forman parte de los componentes de un pavimento que busca generar un cambio en el ambiente.

Marco Teórico El cemento asfaltico es un material aglomerante sólido o semisólido de color negro o pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes predominantes son hidrocarburos pesados, que se obtienen de la refinación del petróleo. Esté ha sido utilizado con éxito en la pavimentación de vías debido principalmente a que es un material altamente cementante, termoplástico, repelente al agua y es resistente al ataque de la mayoría de los ácidos, álcalis y sales, que posee alta elasticidad a altas temperaturas, suficiente ductilidad a bajas temperaturas, baja susceptibilidad al cambio de temperatura, buena adhesión y cohesión y bajo contenido de parafina (alta resistencia al envejecimiento), por lo que: ·

- Proporciona una buena unión y cohesión entre agregados, incrementando por ello la resistencia con la adición de espesores relativamente pequeños.

·

- Resiste la acción mecánica de disgregación producida por las cargas aplicadas, gracias a la flexibilidad dada a la estructura.

·

- Impermeabiliza la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra penetración del agua proveniente de las precipitaciones. La mezcla asfáltica en caliente (MAC) es usada como la principal opción para pavimentar carreteras, sin embargo, este tipo de mezcla presenta la característica que requieren mucha energía para su producción, la cual produce gases de efecto invernadero entre otras desventajas asociadas a este tipo de mezclas. Ante esto se han desarrollado desde la década de los 20 e impulsada en la década de los años 70 por la crisis energética (Asphalt Institute, 2005) las mezclas asfálticas frías (MAF), las cuales son mezclas de agregado a temperatura ambiente y emulsión asfáltica, gracias a esto se vuelven una alternativa amigable con el medio ambiente, económica y energéticamente eficientes. Mezclas Asfálticas Frías y sus ventajas Las mezclas asfálticas frías son una mezcla de agregado a temperatura ambiente y emulsión asfáltica, a veces se adicionan aditivos que mejoran el desempeño de las MAF (Asphalt Institute, 2005). Las principales diferencias entre las mezclas asfálticas calientes es la temperatura de producción y aplicación, siendo para las MAF temperaturas 10°C – 30°C y para las MAC temperaturas de 138°C – 160°C Las MAF cuando son utilizadas para la pavimentación y preservación de carreteras. Ofrecen las siguientes ventajas:  

No hay necesidad de calentar el agregado ni el ligante asfáltico. Son amigables con el medio ambiente y energéticamente más eficientes. Con estas se puede lograr hasta un ahorro del 50% en la energía utilizada en su





 

  

producción en comparación con las MAC (Doyle, 2005). Por lo tanto este material se puede considerar como una alternativa “verde” de pavimentación. Pueden ser producidas utilizando equipo básico en el sitio de pavimentación. Adicionalmente, pueden ser producidas manualmente en bajo volumen, algo que presenta una ventaja para agencias encargadas del mantenimiento en caminos rurales. Este tipo de mezclas presentan una gran ventaja cuando los proyectos se encuentran en lugares remotos o de difícil acceso, ya que es probable que las MAC pierdan temperatura y no puedan ser colocadas en condiciones óptimas (Asphalt Institute, 2005). En casos de emergencias pueden ser colocadas bajo condiciones climáticas adversas. Son versátiles gracias a la mejoría en el desarrollo de emulsiones asfálticas, siendo posible abarcar más aplicaciones y mejorar el desempeño general de las MAF (Asphalt Institute, 2005). Son una alternativa económica y pueden alcanzarse grandes tasas de producción con inversión mínima. Son más seguras para los operadores al no tener que operar equipos y materiales a alta temperatura. Pueden ser producidas y almacenadas durante algunas semanas bajo las condiciones adecuadas para su posterior utilización.

Las MAF han sido utilizadas durante años en diferentes países como los Estados Unidos, Australia, Reino Unido, Francia entre otros. Se utilizan para capas de rodadura, para relleno de baches, para reciclaje de materiales de desecho y técnicas asociadas al mantenimiento de las carreteras. Las limitantes de este tipo de mezclas inicialmente fueron asociadas al alto contenido de vacíos, una resistencia inicial baja debido a la humedad atrapada en la mezcla y los largos tiempos de curado (Thanaya, Zoorob, & Forth, 2009) debido a que la estabilidad y la rigidez de este tipo de mezclas son bajas durante este periodo inicial de tiempo. Sin embargo, con el desarrollo de nuevas tecnologías en el desarrollo de emulsiones asfálticas más eficientes y de mejor desempeño (Asphalt Institute, 2005) y en protocolos de diseño más avanzados, donde se utilizan aditivos como el cemento, que reduce el tiempo de curado y aumenta las propiedades mecánicas de las MAF (Oruc, Celik, & Akpinar, 2007), se han desarrollado mezclas con un alto desempeño manteniendo las ventajas antes mencionadas. Utilizar mezclas asfálticas frías es una buena alternativa para pavimentar calles ya que presentan ventajas ambientales y económicas. A pesar que el desempeño de este tipo de mezcla depende de condiciones externas, como las condiciones de curado, apertura al tráfico, protocolos de diseño utilizados. Las tecnologías actuales en el desarrollo de emulsiones asfálticas y protocolos de diseño permiten obtener mezclas con muy buen desempeño. Adicionalmente, debido a la sencillez con la

que se producen y se colocan es factible que sean utilizadas a gran escala en zonas rurales ó con difícil acceso. Sobre Asfalto verde. Asfalto Verde es un proyecto conjunto donde convergen diversos actores estratégicos: Lanamme en el aspecto técnico, Aliarse en el tema ambiental y logístico, Coca-Cola en apoyo financiero y la Municipalidad de San Sebastián, donde se realizarán las primeras aplicaciones del nuevo material. Esta técnica consiste en la adición de polímeros (plásticos) a las mezclas asfálticas convencionales con el fin de mejorar sus características mecánicas; es decir, su resistencia al deterioro por factores climatológicos y por el peso vehicular.

Avances e Investigaciones. El Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme) es la entidad que encargada de validar nuevas tecnologías, materiales y técnicas utilizadas para la infraestructura vial de Costa Rica. Esta entidad de investigación y desarrollo, forma parte de la Universidad de Costa Rica y viene trabajando desde hace tiempo en modificar mezclas asfálticas con distintos tipos de desechos. “Hace más de 6 o 7 años que estamos trabajando en el tema de pavimentos verdes, que es un tema que nos apasiona por el impacto que puede tener en la calidad de vida de la sociedad costarricense”, señala José Pablo Aguiar, Coordinador de la Unidad de Materiales y Pavimento de Lanamme. De esta forma, junto a la colaboración de Coca-Cola, Aliarse y la Municipalidad de Desamparados, el equipo técnico de Lanamme comenzó ensayar una mezcla asfáltica que incluyera plástico o PET de las botellas recicladas dentro de sus componentes. “Inicialmente fue tomar un material de reciclado e incluirlo en la mezcla asfáltica. Tras nuestra investigación llegamos a confirmar que estos plásticos son bastantes nobles y hasta compiten muy bien con productos comerciales que se añaden a las mezclas asfálticas”, explica el experto de Lanamme. Además de este beneficio, el costo de la producción también disminuye, ya que es mucho más económico el plástico que los materiales que este reemplaza, como la piedra o la arena, más el impacto ambiental positivo que este reemplazo genera. De esta manera, no solo se está incluyendo un material que será basura, sino que se está mejorando el desempeño de la mezcla asfáltica que, “siempre y cuando se

diseñe bien, estamos viendo que la durabilidad del asfalto puede llegar al doble de su vida útil convencional”, destaca Aguiar.

Tras múltiples ensayos y estudios, Lanamme ha logrado determinar que la nueva mezcla (con más del 3% de PET) tiene un buen desempeño, logrando una capa asfáltica resistente a la malformación, el agrietamiento y la humedad, entre otros factores críticos. El alcance de Lanamme va más allá de probar los materiales, su aporte en investigación logra crear una metodología que garantiza el diseño de un “asfalto verde” de gran durabilidad. “La inclusión del PET puede ir en distintas capas de la carretera, por lo que ese 3% se terminará transformando en cientos de miles de botellas por kilómetro de carreteras construida” sostiene el experto para graficar la sostenibilidad del proyecto.

Prueba en carretera La siguiente fase del proyecto consiste en pruebas sobre calles pertenecientes al municipio de Desamparados, en la zona sur del GAM. “Evaluaremos el desempeño del nuevo material en un tramo construido, bajo condiciones totalmente reales para validar los beneficios que hemos venido descubriendo en las distintas instancias de investigación y desarrollo”, señala Aguiar.

Una muestra del Asfalto Verde, con un 3% de PET desarrollado en los laboratorios de Lanamme. Una muestra del Asfalto Verde, con un 3% de PET desarrollado en los laboratorios de Lanamme. Para esto Lanamme cuenta con un simulador de vehículos, una maquinaria de tecnología avanzada que es capaz de imitar de manera acelerada los factores que producen desgaste en la carretera, como la carga vehicular y la humedad, entre otros. La máquina será sacada por primera vez del laboratorio para la prueba del “asfalto verde” en Desamparados. “Es un equipo que me permite simular cualquier escenario de carga, desde un automóvil hasta el tren de aterrizaje de un avión”. Por cada tonelada de mezcla asfáltica se utilizarán 1.000 botellas. Una vez la mezcla esté lista, se utilizará para asfaltar 1 km de carretera (500 metros con asfalto modificado y 500 metros con asfalto normal), ubicada en un plantel de la Municipalidad de Desamparados, donde se realizarán las primeras pruebas de calidad y funcionamiento de la mezcla con plástico en un tramo construido bajo condiciones totalmente reales para validar los beneficios de la investigación.

Beneficios. 

Se cambia la extracción de un producto virgen, la piedra y la arena necesaria para la mezcla asfáltica, por la reutilización de un producto que se convertirá en un residuo valorizable (plástico o PET).



Menos impacto ambiental. Al reducir la extracción de materiales, y la disminución del gasto de energía para obtenerlos, se impacta la huella de carbono por doble vía.



Además del beneficio ambiental, tenemos el beneficio económico que nos trae el ahorro de la energía necesaria para extraer materiales de la naturaleza versus la utilización del residuo plástico disponible. Con todo esto, se cumplen dos de los criterios que cuesta mezclar en la reutilización de materiales: disminuir la huella de carbono y el costo económico al mismo tiempo.