SISTEMA Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TEMPLADAS CON EMULSIÓN.

Sistema y método de fabricación de mezclas asfálticas templadas con emulsión que comprende,

esencialmente, una primera plataforma de áridos en frío, integrada por al menos un circuito (3, 4) para discriminar líneas de áridos en frío y en caliente, así como medios de pesaje (2) independiente para cada una de las tolvas (1) de áridos que lo integran; y que además comprende una segunda plataforma consistente en un tambor secador (5) configurado para el secado de áridos; y donde la tercera plataforma consiste en un filtro (10) configurado para recoger el polvo mineral durante el proceso de calentamiento de los áridos en el tambor secador (5); y donde la cuarta plataforma incorpora medios de pesaje del árido caliente (7), un sistema de dosificación del filler de recuperación (12) y del filler de aportación (11) además de un caudalímetro de dosificación de la emulsión (15), así como un tanque de agua y una mezcladora (8).

Sistema y método de fabricación de mezclas asfálticas templadas con emulsión

El objeto de la presente invención es el desarrollo de un procedimiento de fabricación de mezclas asfálticas templadas con emulsión, así como la mezcla asfáltica obtenida. Por mezcla asfáltica templada se entiende aquella mezcla asfáltica fabricada a temperaturas inferiores a 100°C.

Estado de la técnica

La utilización de mezclas bituminosas en carreteras se basa en la mezclas de áridos y betún de manera que se obtenga un producto homogéneo, duradero y resistente. Para la mezcla de áridos y betún se han desarrollado varias tecnologías:

Calentamiento del betún para reducir su viscosidad. A temperaturas superiores a los 140 °C el betún se convierte prácticamente en un líquido que permite la envuelta con el árido y hace que el conjunto árido-ligante sea trabajable durante un cierto tiempo. El árido debe también calentarse para evitar choques térmicos y el enfriamiento brusco del ligante. Las temperaturas usuales de fabricación son 160°C para mezclas convencionales y 140°C para mezclas abiertas. Estas temperaturas aumentan en unos 20°C cuando se utilizan betunes modificados. Cuando las mezclas pierden temperatura se convierten en productos prácticamente sólidos, capaces de soportar el paso del tráfico. Esta técnica se conoce como de "mezclas bituminosas en caliente" y es la más utilizada actualmente (aproximadamente el 95 % de las mezclas bituminosas se fabrican con esta técnica).

Emulsionamiento del betún en agua. Las emulsiones así formadas son capaces de envolver el árido con gran facilidad, incluso cuando éste se encuentra húmedo. Posteriormente, tras la puesta en obra, el agua se evapora o se separa del material y la mezcla bituminosa endurece lentamente. Esta técnica se conoce como de "mezclas bituminosas en frío", y está dejando de utilizarse poco a poco en firmes de nueva construcción, debido a que el endurecimiento lento facilita que se produzcan desprendimientos y deformaciones, especialmente cuando no se aplica adecuadamente. Tiene una gama muy amplia productos y alguno de ellos tiene todavía una aplicación estimable, como las lechadas bituminosas.

Espumación del betún. Tienen el mismo objetivo de reducir la viscosidad con los inconvenientes de la técnica anterior, más acusados aún. En España prácticamente no se ha utilizado. Esta técnica permite reducir la temperatura de fabricación de la mezcla entorno a los 20°C.

En los últimos años se han comenzado a desarrollar tecnologías que permiten reducir la temperatura de fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas en caliente, manteniendo las ventajas de un endurecimiento rápido. Estas tecnologías se han denominado de "mezclas semicalientes y templadas", distinguiendo según la reducción de temperatura y encontrándose las primeras en el intervalo 100 a 140 °C y las segundas por debajo de 100 °C.

La reducción de temperatura tiene como objetivos inmediatos:

-La reducción de energía requerida al disminuir el consumo de los combustibles que dan servicio en la central de fabricación de mezclas bituminosas para el calentamiento de los áridos y del betún,

-La reducción de emisiones en la incineración del combustible, especialmente el C02 y los Compuestos Orgánicos Volátiles y en los humos y olores durante el proceso de fabricación y puesta en obra.

-La mejora en la salud y seguridad de los trabajadores por la reducción de riesgos de quemaduras y de inhalaciones.

El desarrollo de estas técnicas y, en definitiva, el cambio tan significativo en la forma de concebir las mezclas bituminosas, tiene que ver dos aspectos fundamentales:

La presión social y política por el respeto al medio ambiente, por la necesidad de contribuir al desarrollo sostenible y también por algo que es más difícil de comprender y asimilar, como es que la factibilidad de encontrar eficiencias y ahorros de coste tomando medidas medioambientales. El protocolo de Kioto se dirige al ahorro de combustibles fósiles y a la reducción de la producción de C02. Aunque el sector de las mezclas bituminosas no está incluido en el mandato de Kioto, se están adoptando medidas para contribuir a su mejora en las condiciones ambientales, conservación de recursos y efecto invernadero.

Además, la presión social y sindical para mejorar las condiciones del entorno de trabajo de los operarios del sector. Lo que, entre otras cuestiones, se traduce en disminuir las temperaturas de las mezclas y las emisiones producidas.

En el momento actual se están haciendo importantísimos esfuerzos a todos los niveles para desarrollar soluciones que optimicen el uso de recursos y minimicen el impacto ambiental y laboral de todas las actividades relacionadas con las mezclas bituminosas. Esta tendencia, que no moda, surge en Europa, más concretamente en los países nórdicos, y ya es una realidad también en Norteamérica y, a no tardar, lo será en todo el mundo.

El impacto del sector de las mezclas bituminosas en caliente sobre el medio ambiente no es despreciable, en modo alguno. Sin entrar en valorar los impactos producidos durante los procesos de fabricación de componentes (áridos y ligantes) y equipos (maquinaria) que son comunes a otras alternativas (áridos y maquinaria) o forman parte inseparable de procesos más complejos (betunes dentro del esquema de producción de una refinería), la producción de mezclas en caliente requiere un consumo energético importante que genera un gran volumen de emisiones de gases de efecto invernadero, y otros.

El consumo típico de fuel para la producción de una tonelada de mezcla en caliente se sitúa alrededor de los 6-7 kg, de los que aproximadamente un 30-35% son pérdidas, un 30+25% corresponden al calentamiento de los áridos gruesos y finos y un 15% a la evaporación del agua. Analizando la reacción de combustión de un hidrocarburo "típico" se tiene:

Cn-H2n+2 + 1/2(3n+1) 02 nC02 + (n+1) H20

Lo que para un fuel medio representa una emisión de 3-3,5 kg de 002 por kg de fuel consumido.

Así, la producción española del 2007, superior a los 40 Mt, habría generado durante el proceso productivo del orden de 1 Mt de C02. Cifra que por sí puede no decir mucho pero que equivale a las emisiones de medio millón de coches medios haciendo 15.000 km/año. Además del C02 durante el proceso se generan emisiones de otros gases: CO, NOx, SOx, VOC (hidrocarburos volátiles) y, por supuesto, polvo.

Además, las mezclas bituminosas en caliente pueden contribuir a la mejora del medio ambiente mediante la reducción de la temperatura de fabricación y puesta en obra. Aunque los tipos y procedimientos se describen más adelante, para cerrar este campo es preciso mencionar que las mezclas llamadas "semicalientes" permiten reducir los consumos de combustible entre un 20 y un 35%, mientras que las mezclas denominadas "templadas" permiten reducciones superiores al 50%. En paralelo a la reducción de consumo se produce la reducción de emisiones. Así, en diferentes países, se informa de reducciones (en porcentaje) de emisiones del tipo:

Además se conoce que a temperaturas inferiores a 80°C no hay prácticamente emisiones del betún, que a 150°C estas son muy escasas (1 mg/h) y que solo son significativas a partir de los 180°C.

En definitiva, las principales ventajas de estas nuevas mezclas son:

Reducción de emisiones. Los datos son muy significativos. Reducciones del 30-40% de C02 y S02, del 50% en compuestos orgánicos volátiles (VOCV), del 10-30 de CO, del 60-70 en NOx y del 20-25% de polvo.

Reducción del consumo de combustibles. Se encuentran reducciones del 12 al 35% en los procesos semicalientes y reducciones de más del 50% en las mezclas templadas.

Reducción de la exposición de los operarios. Los ensayos realizados muestran... [Seguir leyendo]

1. Sistema de fabricación de mezclas asfálticas templadas con emulsión, que es del tipo empleado para mezclas asfálticas o bituminosas a temperaturas inferiores a 100°C que comprende, esencialmente, una primera plataforma de áridos en frío, integrada por al menos un circuito (3,4) para discriminar líneas de áridos en frío y en callente, así como medios de pesaje (2) independiente para cada una de las tolvas (1) de áridos que lo integran; y que además comprende una segunda plataforma consistente en un tambor secador (5) configurado para el secado de áridos que comprende medios para variar la velocidad de giro de dicho tambor (5) y medios para regular y controlar la potencia de un quemador que integra para el secado de dichos áridos así como un arranque automático del quemador en función de la temperatura del fuel; y donde la tercera plataforma consiste en un filtro (10) configurado para recoger el polvo mineral durante el proceso de calentamiento de los áridos en el tambor secador (5); y donde la cuarta plataforma incorpora medios de pesaje del árido caliente (7), un sistema de dosificación del filler de recuperación (12) y del filler de aportación (11) además de un caudalímetro de dosificación de la emulsión (15), así como un tanque de agua y una mezcladora (8); todo ello controlado desde una cabina de mandos (16), y que se caracteriza porque en el tambor - secador (5), los áridos procedentes de las tolvas (1) circulan en contracorriente respecto al flujo de gases de un quemador integrado en el tambor - secador (5); y donde según fluyen hacia el quemador y van siendo volteados por el giro del tambor (5) a velocidad variable, forman una cortina que debe ser atravesada por el flujo de gases calientes que los van calentando y secando, a la vez que por el extremo opuesto al quemador se aspiran los gases de combustión, el vapor de agua generado y el polvo o filler (12); y donde la temperatura oscila de calentamiento de los áridos oscila entre los 65 °C a los 130 °C; y donde para la recuperación de polvo se usan los filtros (10) de mangas, que comprende un ventilador que crea una aspiración en el tambor secador (5) que arrastra los gases de combustión del quemador, el vapor de agua de secado de los áridos y parte del material fino de éstos, estando los filtros (10) situados entre el ventilador de aspiración y el tambor secador (5).

2. Método de fabricación de mezclas asfálticas templadas con emulsión, del tipo que emplean un sistema como el de la reivindicación 1 que comprende, en primer lugar, incorporar la fórmula de trabajo diseñada en laboratorio para el producto que queremos fabricar; y que se caracteriza porque se cargan las tolvas (1) de áridos sitas en la primera plataforma con las distintas fracciones de árido, realizándose la curva granulométrica de áridos en frío según la fórmula de trabajo definida ; y donde los áridos pasan al tambor secador (5), en donde se calientan los mismos a una temperatura comprendida entre 65°C y 130° realizándose la recuperación del polvo mineral que tiene la curva granulométrica de los áridos, pasando este polvo mineral por un filtro (10) para su posterior almacenamiento en un silo (12); y donde los áridos ya calentados a la temperatura predefinida es transportado a la mezcladora por una cinta elevadora (7) con un sistema de pesaje en continuo; y donde una vez pesados los áridos, todas las dosificaciones se realizan en la mezcladora (8) y se hacen sobre el porcentaje en peso de la curva granulométrica en callente, incorporando el porcentaje de emulsiones (15) y el filler de aportación y recuperación (11,12) de acuerdo con la fórmula de trabajo definida en el laboratorio.