Tecnología del asfalto Mario Orozco - M. Sc (c) Civil Engineer

Contenido

• Capitulo 1: Generalidades.

• Capitulo 2: Materiales que componen un pavimento

asfaltico.

• Capitulo 3: Control de calidad que conforman un

pavimento asfaltico.

• Capitulo 4: Diseño y control de mezclas asfálticas.

Competencias • Capitulo 1

Conocer los orígenes del material asfáltico.

Interpretar las características y los conceptos básicos de la

producción de asfalto.

• Capitulo 2

Analizar y comprender las propiedades químicas y físicas de los

materiales que conforman la mezcla asfáltica.

• Capitulo 3

Establecer el control de calidad de los materiales que conforman un

pavimento asfáltico.

• Capitulo 4

Diseñar mezclas asfálticas, utilizando el método Marshall.

Realizar controles de calidad a los diseños de las mezclas asfálticas.

Desarrollar técnicas de control para mezclas asfálticas.

Evaluación

• Primer corte: Capitulo 1 y 2

• -Asistencia 10% -Tareas y Talleres 10 %

-Examen escrito 10% (9 de marzo de 2015)

• Segundo corte: Capitulo 3 -Asistencia 10%

-Tareas y Talleres 10 %

-Examen escrito 10%

• Tercer corte: Capitulo 4 -Asistencia 10%

-Tareas y Talleres 10 %

-Examen escrito 10%

-Exposiciones aleatorias artículos científicos.

Artículos científicos

• Mezclas asfálticas modificadas con

polímeros

• Promotores de adherencia en mezclas

asfálticas

• Pavimentos asfalticos reciclados (RAP)

• Emulsiones asfálticas

Capitulo 1: Generalidades

• ¿Qué es el asfalto?

Es un material de color oscuro, que presenta propiedades

ligantes y aglutinantes, conformado por una serie de

elementos y compuestos en los que sobresalen los

hidrocarburos; presenta consistencia semisólida a

temperaturas ambientes ordinarias pero tiende a la liquidez

al incrementarse la temperatura.

Resumen histórico

Prehistoria.

Se han encontrado esqueletos de animales

prehistóricos conservados intactos hasta nuestros

días en depósitos superficiales de asfalto en el pozo

La Brea, en Los Angeles, California.

3200 a 540 a. C. Excavaciones arqueológicas recientes indican el

amplio uso del asfalto en Mesopotamia y en el valle

del Indo como aglomerante para albañilería y

construcción de carreteras y para capas de

impermeabilización en estanques y depósitos de

agua.

300 a. C.

El asfalto se emplea extensamente en

Egipto en los embalsamamientos.

1802 d. C. En Francia se emplea roca asfáltica

para pavimentación de suelos, puentes y aceras.

Resumen histórico

1838 d. C.

En Filadelfia se emplea roca asfáltica importada en la

construcción de aceras.

1870 d. C.

(aproximadamente)

Construcción del primer pavimento asfáltico en Newark,

Nueva Jersey, por el profesor E. J. DeSmedt, químico

belga.

1876 d .C.

Construcción del primer pavimento de tipo sheet asphalt

en Washington D. C., con

asfalto de lago importado.

1892 d. C.

En los Estados Unidos se obtienen de la destilación del

petróleo aproximadamente 20 000 t de asfalto por año.

A partir de 1924

El asfalto de petróleo producido anualmente en Estados

Unidos ha crecido constantemente desde 3 millones de

toneladas en 1924 a unos 9 millones de toneladas en 1946.

A partir de esta fecha, se ha más que duplicado, llegando a

unos 19 millones de toneladas en 1956.

Petróleo

• Proviene del latín petra: roca y oleum: aceite, que significa

“aceite de roca”. Es un liquido mas o menos espeso, de

densidad inferior a la del agua, muy viscoso y formado por

una mezcla diversa de hidrocarburos líquidos. Mediante la

destilación fraccionada del petróleo se obtiene: gasolina,

bencina, parafina, asfalto y muchos otros productos

derivados que tienen importantes aplicaciones

industriales.

Proceso de formación del

petróleo

Existen numerosas teorías que buscan explicar el proceso

de formación del petróleo, estas pueden agruparse en dos

categorías:

• Teorías Inorgánicas o de origen mineral: Suponen la

existencia debajo de la superficie de la tierra de carburos

metálicos que se descomponen en contacto con el agua,

produciendo hidrocarburos que se condensan en los

estratos superiores mas fríos, dando como resultado el

petróleo.

Proceso de formación del

petróleo

• Teorías Orgánicas: es una de las mas aceptadas,

afirma que el petróleo inició su formación hace millones

de años por la acumulación de microorganismos que

constituían el plancton marino. Estos, empujados por las

corrientes marinas hacia las zonas ribereñas, morían y se

depositaban en el fondo, quedando recubiertos por

sucesivas capas de arena, limo y arcilla. Este residuo de

materia orgánica, al quedar aprisionada, experimentó una

descomposición provocada por bacterias en ausencia de

aire, lo que unido a los factores de presión y temperatura

dio lugar a los diversos hidrocarburos que componen el

petróleo crudo.

Localización

• Por lo general el petróleo se encuentra en las rocas

sedimentarias, pocas ocasiones son las que se ha

desplazado de su ambiente a rocas ígneas adyacentes.

Las rocas que tienen los yacimiento comerciales son

arenas, areniscas, conglomerados, calizas y dolomitas

porosas, y en menos proporción esquistos fisurados.

• El petróleo no forma bolsas en sentido de lagos

subterráneos, si no que se impregna o embebe en una

roca, como agua en una esponja

Búsqueda sondeo y

exploración

• La localización de una trampa petrolífera es una tarea larga y

complicada la cual tiene varias fases.

• 1.Estudios detallados de los mapas geologicos donde se

presume puede haber petróleo. Estos mapas proporcionan

información sobre la estructura del subsuelo como los

fenómenos que tuvieron lugar hace millones de años

2. Si los estudios preliminares resultan favorables se da inicio a la

prospección geofísica del terreno para obtener ayor seguridad sobre la

existencia de trampas que puedan contener hidrocarburos. Para esto

se utilizan aparatos muy sensibles capaces de medir pequeñas

variaciones de ondas sísmicas, con lo cual es posible elaborar mapas

de las capas enterradas y determinar si se encuentran o no trampas

estructurales.

Búsqueda, sondeo y

exploración

• 3. Una vez localizada la trampa, comienza el proceso de

perforación, el cual es el único método con el que se cuenta

para saber a ciencia cierta si hay o no petróleo.

• 4. Una vez descubierto el petróleo, se recubre la perforación

para evitar derrumbes, se miden los caudales de producción,

variaciones de presión se evalúa el porcentaje de gas que

presenta; factores necesarios para determinar la rentabilidad de

su explotación.

• 5. evaluada la trampa se procede con la extracción que puede

ser de natural o artificial. Natural cuando a causa de la presión

el petróleo mezclado con gas o agua que impregna a la roca

asciende a través de los tubos de producción. Artificial cuando

no sucede de la anterior forma y se procede a bombear el

petróleo a la superficie

Clasificación de los crudos

• Una forma de clasificar los petróleos es

conociendo el contenido de facciones destilables

y de betún residual. Para ello, se recurre a

pruebas físicas sencillas como la densidad

expresada de un modo arbitrario, tal como los

grados API (American Petroleum Institute). La

densidad o grados API.

• La densidad o grados API esta definida por la

siguiente expresión:

API=(14,5/PE)-131,5

Donde PE: peso especifico del crudo.

Clasificación de los crudos

De acuerdo con la densidad

Aceite crudo

Densidad

( g/ cm3)

Densidad

grados API

Extrapesado >1.0 10.0

Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3

Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1

Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39

Superligero < 0.83 > 39

Clasificación de los crudos

Según el contenido de bitume

Petróleos de base asfáltica o nafténica, los cuales se caracterizan

por tener altos contenidos de betún y algunas trazas de parafina y en

su composición predominan los hidrocarburos nafténicos.

Petróleos de base no asfáltica o parafínicos, los cuales no

contienen asfalto, pero si cantidades apreciables de parafina solida,

están compuestos por hidrocarburos parafínicos. De estos se

obtienen lubricantes de buena calidad.

Petróleos de base mixta o semiasfáltica o semiparafínica,

contienen cantidades moderadas de asfalto y parafina solida;

presentan en su composición hidrocarburos parafínicos y nafténicos y

ciertas proporciones de aromáticos

Clasificación de los crudos

Según su composición química.

Petróleos de base parafínica, contienen elevadas proporciones de

compuestos sencillos parafínicos y de ceras asfálticas del alto peso

molecular.

Petróleos de base asfáltica , contienen proporciones muy pequeñas

de los compuestos predominantemente aromáticos y nafténicos de

muy elevado peso molecular que producen el asfalto original

Petróleos de base mixta o intermedios, presentan caracteristicas

de amobos crudos.

Proceso de

refinación El proceso de refinación del

crudo es otra variable que tiene

que ver con la calidad del asfalto

producido, aunque la fuente de

crudo sigue siendo el factor mas

importante

Composición química

Los principales componentes químicos de los crudos del petróleo son

lo hidrocarburos, unidos a ellos se encuentran otros materiales que

afectan el desempeño del producto de refinación como ligante

asfaltico. Entre los principales se encuentran:

• Azufre ( 1 a 7%)

• Oxigeno (0.25 a 2%)

• Vanadio (100 a 1500 ppm)

• Níquel (20 a 200 ppm)

• Nitrógeno (0,5 a 3%)