Ejemplos de uso activo de aditivos de incorporación en seco: Turquía, Georgia, Kazajistán y Ucrania. Costos económicos y de tiempo, conclusión y balance.
Ejemplos de uso activo de aditivos de incorporación en seco
Turquía, autopista D-100, tramo Estambul — Izmit
En este tramo se empleó la tecnología de incorporación directa (en seco) del aditivo polimérico en el mezclador asfáltico sin modificación previa del asfalto. Esto permitió:
- Reducir la formación de ahuellamiento a una temperatura del aire de +45 °C a menos de 2 mm (según los resultados de ensayos dinámicos);
- Elevar la resistencia al corte del pavimento en un 60–70% en comparación con los tramos donde se empleó la modificación tradicional del asfalto;
- Ahorrar 7 000–9 000 euros por semana gracias a la reducción del consumo de energía y a la eliminación de la etapa de homogeneización del asfalto.
La tecnología fue ejecutada por uno de los principales contratistas de Turquía y aprobada por el laboratorio vial nacional. La experiencia confirmó su aplicabilidad en regiones con carga térmica elevada y alta intensidad de tráfico.
Georgia, tramos de carreteras en Tiflis, plaza «Avlabari»
Se empleó la tecnología de incorporación «en seco» del aditivo polimérico «MPC» VELETON™ en el mezclador asfáltico sin modificación previa del asfalto, en la planta de JEO GROUP. Esto permitió:
- Reducir la formación de ahuellamiento a una temperatura de superficie de hasta +65 °C a 1,5 mm;
- Elevar la resistencia al corte del pavimento en un 60–70% en comparación con los tramos donde se empleó la modificación tradicional del asfalto;
Este tramo, con el aditivo polimérico aplicado por el método de incorporación «en seco», lleva más de 3 años bajo la observación de los especialistas del laboratorio municipal, sin observaciones sobre el pavimento.
«Overall, the test results complied with the specifications, and no distress or failure was recorded after 7 years of being under service. This could indicate that plastomers and the dry method can be considered as reliable alternatives for high quality asphalt pavement production.»
«En general, los resultados de los ensayos se ajustaron a las especificaciones, y no se registró ningún deterioro ni defecto después de 7 años de servicio. Esto puede significar que los polímeros y el método “en seco” pueden considerarse alternativas fiables para la producción de un pavimento asfáltico de alta calidad».
(fuente researchgate.net)
Kazajistán, Astaná, calle Tlendieva
En este tramo de carretera los servicios viales realizaban una reparación media con fresado no menos de 2 veces al año, debido a que el carril izquierdo es un tramo de frenado del transporte pesado de carga antes del semáforo y las cargas de cálculo superan las admisibles en más de 2 veces. Se empleó la tecnología de incorporación «en seco» del aditivo polimérico en el mezclador asfáltico sin modificación previa del asfalto para la capa inferior (densa, de grano grueso, A-40) y la capa superior (densa, SMA-20). Esto permitió:
- No realizar la reparación media de este tramo desde hace más de dos años;
- Elevar la resistencia al corte del pavimento en un 70–90% en comparación con los tramos donde se empleó la modificación tradicional del asfalto;
Ucrania, Kiev, puente «Severny»
Anteriormente, en esta obra, los servicios viales realizaban no menos de una vez al año una reparación de rutina de las capas superiores. Esto se relaciona con las altas cargas sobre la calzada y con la temperatura elevada de la capa superior (en el período estival).
Se empleó la tecnología de incorporación «en seco» del aditivo polimérico en el mezclador asfáltico sin modificación previa del asfalto para la capa superior (densa, de grano fino A-20).
En este momento la obra lleva más de tres años en servicio sin ningún defecto visible y se encuentra bajo observación trimestral de los servicios viales de la ciudad.
Costos económicos y de tiempo
En la construcción vial moderna, los costos económicos y de tiempo desempeñan un papel clave, en especial en el trabajo de una planta asfáltica. El costo de los materiales, de la energía y de la logística influye directamente en la rentabilidad del proyecto, y los retrasos en la producción pueden llevar a incumplimientos de los programas de colocación y a un aumento de los costos de maquinaria y mano de obra.
La optimización de los procesos productivos, la elección de modificadores económicamente eficaces y la gestión racional de los recursos permiten reducir el costo de la mezcla sin pérdida de calidad. Con plazos de construcción ajustados es importante minimizar el tiempo de calentamiento del asfalto, de dosificación de los componentes y de transporte de la mezcla asfáltica, para asegurar su colocación en el régimen de temperatura óptimo y evitar un consumo excesivo de materiales.
1. Consumo de energía y tecnología de modificación
Modificación del asfalto con polímero SBS o análogo. Al emplear polímero SBS (o análogo), el asfalto se calienta previamente a 180–190 °C (a veces más) y el polímero se introduce en instalaciones de mezcla. Esto exige un consumo de energía considerable para calentar los equipos (el reactor, los mezcladores, el almacenamiento de asfalto) y mantener la temperatura elevada durante todo el proceso de modificación. También se requieren a menudo tiempo y energía adicionales para el entrecruzamiento (homogeneización) del SBS con el asfalto. El asfalto modificado con polímeros (AMP) así obtenido debe además almacenarse a temperatura elevada, lo que sigue «consumiendo» energía y crea un riesgo de degradación termooxidativa del polímero en una permanencia prolongada.
Modificación «en seco» de la mezcla asfáltica. Con la incorporación «en seco», el polímero (en forma de gránulos) se añade directamente al mezclador durante la producción de la mezcla asfáltica, junto con los materiales minerales. La temperatura del asfalto no cambia respecto de la mezcla común (sin polímeros) y se sitúa alrededor de 155–160 °C, y no se requiere un proceso separado de homogeneización del asfalto con el polímero, ya que el aditivo polimérico de incorporación «en seco» se distribuye de manera uniforme en la mezcla asfáltica, se funde al contacto con los materiales pétreos calentados y luego liga entre sí todos los componentes de la mezcla asfáltica.
Esto influye de forma muy positiva en las propiedades del asfalto, ya que no transcurren procesos oxidativos ni termodestructivos, y los hidrocarburos aromáticos permanecen en la composición del asfalto en lugar de «quemarse», como ocurre en la modificación con aditivos del tipo SBS. Esto permite conservar la ductilidad y la plasticidad del asfalto.
Desde el punto de vista energético no existe un ciclo adicional de mezcla a alta temperatura del asfalto con el polímero. Por ello, los gastos totales de mantenimiento de temperaturas y de mezclado son significativamente menores que en la variante clásica del AMP.
2. Costos de tiempo
Modificación del asfalto con polímero SBS o análogo. Es necesaria una etapa aparte en la planta (o en el marco de una instalación externa) para la preparación del AMP: calentamiento del asfalto (4-5 horas), dosificación, homogeneización (6-8 horas), permanencia/termoestabilización (4-6 horas), análisis de calidad. Todas estas acciones alargan el ciclo tecnológico no menos de 8-12 horas y exigen personal excepcionalmente cualificado. Con un almacenamiento deficiente del AMP (incumplimiento del régimen de temperatura) son posibles la separación y la pérdida de propiedades.
Modificación «en seco» de la mezcla asfáltica. En esta tecnología la etapa de modificación está integrada directamente en el proceso de producción de la mezcla. El polímero se introduce en la mezcla al mismo tiempo que los componentes minerales (el agregado grueso y el filler) mediante un dosificador especial de alta precisión. Esto permite prescindir de una etapa aparte de premezclado del polímero con el asfalto. Este enfoque responde a los requisitos actuales del sector de la construcción vial, se apoya en soluciones tecnológicas modernas, excluye la influencia del factor humano y reduce el riesgo de errores durante la modificación. Como resultado, el proceso se vuelve más eficaz, los costos de tiempo y financieros de la modificación se eliminan, y el control de calidad se vuelve más estable y previsible.
«El método “en seco” se caracteriza por su simplicidad, su flexibilidad, un bajo consumo de energía y un bajo nivel de contaminación del medio ambiente, lo que lo convierte en una elección ideal en la reparación de pavimentos».
(fuente sciencedirect.com)
Conclusión
En una producción de gran escala (varios cientos o miles de toneladas de mezcla asfáltica al día), la diferencia de consumo de energía entre la modificación del asfalto (con aditivos del tipo SBS u otros) y la incorporación «en seco» del polímero en una misma planta puede alcanzar 9 000 - 11 000 dólares al mes, lo que a lo largo de una temporada de construcción se convierte en una suma considerable.
Además, la modificación «en seco» de la mezcla asfáltica, en la que los aditivos granulados se introducen directamente en el mezclador junto con los materiales minerales y el asfalto, permite simplificar considerablemente el proceso productivo en las plantas asfálticas. Este enfoque elimina la necesidad de una etapa aparte de preparación del asfalto modificado, lo que a su vez evita los gastos en equipos adicionales para la incorporación, la dosificación y la homogeneización del polímero en el asfalto. Desaparece la necesidad de un mezclado y una permanencia prolongados del asfalto a alta temperatura para disolver el aditivo.
Esto permite ahorrar un tiempo considerable y reducir los gastos operativos. A la planta no le hace falta mantener en reserva tanques de asfalto separados para distintos tipos de ligante (común y modificado), lo que resulta especialmente pertinente para producciones pequeñas y móviles. Disminuye el consumo de energía y se reducen las pérdidas de material en los cambios de una partida a otra.
La aplicación del método «en seco» repercute también de forma positiva en las propiedades de colocación de la mezcla asfáltica. Ese material se compacta con más facilidad en los regímenes tecnológicos estándar gracias a la distribución uniforme del modificador en el propio cuerpo de la mezcla. Esto reduce el riesgo de formación de vacíos, desgarros y zonas sin compactar en el pavimento terminado, lo que influye directamente en la durabilidad y la resistencia de la carretera.
Además, la modificación «en seco» reduce la probabilidad de errores tecnológicos que surgen a menudo al preparar el asfalto modificado en la planta. En la tecnología tradicional son posibles problemas como estos:
- disolución incompleta o desigual del polímero en el asfalto;
- sobrecalentamiento y destrucción térmica de la estructura polimérica;
- separación e inestabilidad del ligante obtenido durante el almacenamiento;
- confusión al trabajar con varios tipos de asfalto.
Con el método «en seco» estos riesgos se reducen al mínimo, ya que la modificación se produce directamente en el proceso de producción de la mezcla asfáltica, sin operaciones complejas en la instalación de asfalto. Esto hace la tecnología más estable, más reproducible y más cómoda para las plantas.
Balance
La cuestión de la modificación de los asfaltos y de las mezclas asfálticas se vuelve cada vez más actual, puesto que no todos los asfaltos poseen una capacidad suficiente de modificarse con polímeros ni la calidad necesaria. Esto empuja a los productores a buscar métodos alternativos de mejora sustancial de las propiedades de la mezcla asfáltica, teniendo en cuenta las particularidades de los componentes de la mezcla. Una de las soluciones probadas y eficaces es la adición de aditivos poliméricos directamente en el mezclador asfáltico.
Este método posee una serie de ventajas sustanciales frente a la modificación tradicional del asfalto con polímeros. En primer lugar, la calidad de la modificación se vuelve independiente de la tecnología de producción del asfalto, lo que importa especialmente al trabajar con asfaltos de destilación que interactúan mal con los polímeros. En segundo lugar, se ahorran tiempo y recursos energéticos, ya que se elimina la necesidad de un calentamiento y una homogeneización prolongados del asfalto modificado con polímeros. En tercer lugar, disminuye el riesgo de envejecimiento térmico del asfalto, ya que la temperatura a la que se calienta no supera los valores de trabajo en el mezclador asfáltico. Como resultado, los productores obtienen propiedades más previsibles y estables de la mezcla asfáltica, lo que simplifica el control de calidad en la producción y reduce el riesgo de aparición de defectos del pavimento.
Con el apoyo activo de los principales productores de mezclas asfálticas, de los institutos de investigación especializados y de la comunidad de ingenieros, la tecnología de incorporación «en seco» de aditivos poliméricos no solo se ha acreditado, sino que se ha establecido como un método pleno y altamente eficaz de modificación del asfalto — que no cede ante la tecnología clásica de modificación del asfalto y la supera en varios parámetros clave. Por eso se aplica cada vez más ampliamente como la solución óptima, que responde a los requisitos actuales del sector en cuanto a calidad, nivel tecnológico y eficiencia económica.
«The dry process modification is characterized by simplicity, flexibility, low energy consumption, and low pollution, making it an ideal choice in pavement repair engineering.»
«El método “en seco” se caracteriza por su simplicidad, su flexibilidad, un bajo consumo de energía y un bajo nivel de contaminación del medio ambiente, lo que lo convierte en una elección ideal en la reparación de pavimentos».
(fuente sciencedirect.com)
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