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C I I c BIBLIOTECA INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN TESOS PRiFESMML INGENIEROCONSTRUCTOR. TEMA: ELABORACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE ELABORO: JULIO ALEJANDRO MEDINACALDERÓN: GENERACIÓN 1989 -1993. ASESOR: 1NÜ, HECTOR SANDOVAL VALLE

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C I I c B I B L I O T E C A

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN

TESOS PRiFESMML INGENIERO CONSTRUCTOR.

TEMA:

ELABORACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE

ELABORO:

JULIO ALEJANDRO MEDINA CALDERÓN: GENERACIÓN 1989 -1993.

ASESOR:

1NÜ, HECTOR SANDOVAL VALLE

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QeÁÁÁMtortiMs.

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A b Grew,Arquitecto:

VCoy, constructor por ejtceleYicia/, q uíerv ha/ leA/arvtouioe*\/ eh hombres la/cohwvwia/ má& retátfjer&e/ y h& creado-etvla/TLerra/ eh cawvinopara/ Mechar ah conoclmlevvto de/ Xa/ verdad/, por medAxy-d&la/ctewUa/y la/rayon* virtudesque/herno*de/buscar y tomarla* comopropíaf.

A mÁ/hLjoAmaAAry:

Que/ewmfode'UYia/oeatCóvií re<&MnarulomOa£&nc¿óní queríe#uíojugar Oiíntiplemertte/ ejtar a/ mí/lado, me/ apago la/ compota/lora/ o me/ cerroloylubroy.

Ahoras, que/he/termívwud/o le/dC^ que/todo e^t^tte*yipo zíevnpre/ etfzwe<perw*wdo e*véic

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A mí/tspcna/:

Norma/, que/e^/tre*aAo^ he/t&vUdo-evx/eila/ cariño; amor y reüpetxr, atú como-&u apoyo-í#\xx>Y\jaicíOYiaL ew toda* la* ewupreta* que/he^uyye^xfrentadoi y eita/e*una/de/eUa^ ya/ que/ loy iacrvfCcioy realíqadoybíe#\/vale*\/ la/p&na/.

Te/Awvo-. Gracia* A ynik'OueridoyPad^'e*:

Que/ esvtodo- momento-hawettad&avtálado-brindándofne/prot^ccióyv cariño-y con&uelo: Y a/quíew&yUeA/osiempre/ etvwU/coraqétvy e^m¿ pensamiento:

Con/etita/tetí* (Xrronajn&yete'gran/ etfuer%o- que/ reaU^awvo^ juwtoy.

Mucha* gracia* por ser quie4ie*iOY\/ y por ier como-ioni

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Claudias y Aarów, Compañeroy de/ ynO í^fcuncía/ y cOfWpañero^ de/ e&tudío; Gracia* a/ ella/por w ejewOplo-y a/éipor &w empeño-y nobleza/.

A el/Ing< T01& LuteBovuRa/Q.

Por hrCndarvwes WC0v\fCa#i$asyla/ oportunidadde/ trabajar con/él/, en/ ContratUta^Unidoy MejUcanxyy, SA. deC.V.

Inc^. Kodolfb'Butrón/Vá^que^'

MOjefe/, vyu/OAnCgo-, mi/herYna#\jO:

Gracía&por e#i&eñarme, por tya#\¿vní£írme/tuy etfperíevicíafr y con&ejoy bíevnpre Uenjyy de/ lu^}

verdad/y rayón/.

Y yybretodcrpor bríndarme/tU/ amistad/.

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Allna< Héctor Sandovcd/VcdLe/:

Por eLtiewcpo-y dedCccLciovv qu&tuvo-para/ la/ r&ví&íóivy corrección/ de/ ettUs te**.

Gracia*.

Gracia*.

A todoyaqueUoy, qiA&í&e/iAna/fbrYVia/U/Otra/, me/ Ka*v hrímda/do-yu/coiMJpajiiía/, a/ vniyprofeior&y, compayñero^, awiiacfr, a/ la* í#\£tí£ucione* ev\/ donde/ estudie/y wve/lpr&pare/.

Ya/que/hCvx/lu^cir a/duda*, cajda/ex^r&iíadxry (xuda/títulado' e*eblo^o-de/1X)dove^cOYyuAtáxy.

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IÍNIDBCE

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TITULO DE TESIS:

ELABORACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE

(OBJETIVO.- REALIZAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE ELABORACIÓN DE MEZCLA DE CONCRETO ASFÁLTICO, GARANTIZANDO SU CALIDAD, CUMPLIENDO CON LAS NORMAS Y ESPECIFICACIONES MARCADAS EN TODOS LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN Y TENDIDO).

ÍNDICE:

PROLOGO

CAPITULO I. - "BANCOS DE MATERIALES ".

1.1. Definición y clasificación de los materiales (suelos y rocas). 1.2. Métodos de exploración y muestreo de bancos de roca. 1.3. Pruebas de campo y laboratorio para conocer las propiedades del material de banco.

CAPITULO II. - ''EXPLOTACIÓN DEL BANCO DE ROCA A CIELO ABIERTO. "

2.1. Características y tipos de explosivos 2.1.1. Altos Explosivos. 2.1.2. Agentes Explosivos. 2.1.3. Dispositivos para la iniciación de explosivos.

2.2. Equipo necesario para una voladura. 2.2.1. Compresores. 2.2.2. Perforadoras. 2.2.3. Equipo para la remoción del material producto de la voladura.

2.3. Diseño de una voladura a cielo abierto. 2.3.1. Factores que intervienen en el diseño. 2.3.2. Método de diseño de voladura a cielo abierto.

2.4. Medidas de seguridad en una voladura. 2.4.1. Trámites para la obtención de permiso para la utilización de explosivos. 2.4.2. Transportación de explosivos. 2.4.3. Almacenamiento de explosivos. 2.4.4. Uso y manejo de explosivos. 2.4.5. Precauciones y movimientos después de una voladura.

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CAPITULO III.- "TRITURACIÓNDE ROCA "

3.1. Características principales de la planta de trituración. 3.2. Instalación de la planta de trituración. 3.3. Operación y mantenimiento de la planta de trituración. 3.4. Verificación de calidad de la producción.

CAPITULO IV.- "ASFALTOS"

4.1. Características de los asfaltos, para carpetas de concreto asfáltico. 4.2. Diseño Marshall, para la elaboración de la mezcla asfáltica.

CAPITULO V- "PLANTA ESTACIONARIA PARA LA ELABORACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE "

5.1. Características principales de las plantas de asfalto. 5.2. Instalación de las plantas de asfalto. 5.3. Operación y mantenimiento de la planta de asfalto. 5.4. Verificación de calidad de la producción.

CAPITULO VI. - "TENDIDO DE MEZCLA ASFÁLTICA ".

6.1. Equipo necesario para el acarreo y tendido de la mezcla asfáltica. 6.2. Procedimiento de tendido y compactado de la carpeta. 6.3. Control y verificación de tendidos.

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c I I c B I B L I O T E C A

BIBLIOGRAFÍA:

"Normas para la construcción e instalaciones" Autor: Secretaria de Comunicaciones y transportes.

"Manual de diseño de Obras Civiles". Autor: C.F.E. Pruebas de campo y laboratorio.

"Manual de diseño de Obras Civiles". Autor: C.F.E. Instrumentación de mecánica de rocas.

"Fundamentos de Geología física". Autor: Leet Judson.

"La Ingeniería de Suelos en Vías Terrestres". Autor: Rico y del Castillo (Vol. 1 y 2).

"Movimientos de Tierras" Autor: Herbert 1. Nichols Jr.

"Explosivos y Voladuras". Autor: Ing. Francisco Ricci Chacón.

"Manual para Explosivos". Autor: Dupont.

"Procedimiento para la solicitud de permisos de Uso de Explosivos". Autor: C.N.I.C.

"Ley Federal de Armas de Fuego y Control de Explosivos".

"Seminario sobre Uso y Manejo de Explosivos". Autor: C.N.I.C.

"Técnicas modernas para la Fabricación de Agregados" Autor: Facultad de Ingeniería U.N.A.M.

"Manual de operación de la Planta portátil de trituración NORDBERG, modelo: OC100VF". Autor: NORDBERG INC.

"Manual de operación de la Planta portátil de asfalto, (flujo continuo) ASTEC, modelo: 630. Autor: ASTEC INTERNATIONAL, INC.

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"Maquinaria para la Construcción" Autor: David A. Day.

"Maquinaria para la Construcción y Obra Pública" Autor: Juan de Cusa.

''Ingeniería de carreteras" Autor: WRIGHT

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P R O L O G O

En nuestro país la comunicación es básica para trascender, si tomamos en cuenta la extensión territorial con la que cuenta nuestra nación, podremos ver la necesidad de comunicación; el crecimiento nos obliga a crear medios de acercamiento con el objeto de poder avanzar y alcanzar nuestras metas. En sí, la comunicación es necesaria para cualquier planeación de crecimiento, por lo que el mismo hombre ha creado sus propios medios de comunicación a distancia y de necesidad de comunicación física, es decir, de traslado de un lugar a otro. Esto fue el impulso para la creación de los medios de transporte, y por ende la infraestructura necesaria para lograr el objetivo; hacer un México más unido.

Actualmente en México se tiene un programa de desarrollo de construcción de carreteras para estrechar más los lazos entre los estados de la república logrando así una comunicación física rápida y segura para los habitantes y los productos generados en cada región que se consumen en todo el país.

México requiere infraestructura carretera de calidad, misma que se asegura con la calidad de sus profesionistas, de su gente, basada principalmente en la educación dada por nuestros padres y en la enseñanza de nuestros maestros en las escuelas y universidades.

Por lo anterior, y debido a la vivencia en la construcción de carreteras, considero importante describir el proceso de construcción de la superficie sobre la cual transitamos "La carpeta de concreto asfáltico" La idea es realizar un documento que sirva como referencia para la enseñanza y ejecución de los trabajos de construcción de la superficie de rodamiento de calles y carreteras.

He elegido este procedimiento constructivo por la complejidad de su elaboración, ya que abarca varios procesos de construcción como lo son la obtención de agregados, su procesamiento y su destino final, la utilización de equipo mayor como lo son las plantas de trituración y de asfalto; y el equipo complementario para la función de las mismas plantas.

Un procedimiento constructivo, es la sucesión de actividades a realizar para llegar a un fin, estas actividades se encuentran bien definidas y una conlleva a la otra, obteniendo mayor facilidad de ejecución y por supuesto un mayor control de calidad en cada fase del proceso y del producto terminado.

El fin de la presente tesis el ligar todas y cada una de las actividades que se realizan para obtener una guía de construcción de carpeta de concreto asfáltico y obtener mejores resultados.

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CAPITULO I.- "BANCOS DE MATERIALES"

1.1. Definición y clasificación de los materiales.

Siendo las rocas y los suelos los materiales de construcción fundamentales en las obras, es evidente que un conocimiento cada vez mayor de sus propiedades mecánicas redundará en una mejor realización de las obras en que estos intervienen.

Las rocas y los suelos son materiales cuya formación escapa ai control humano, por lo tanto es natural que sus características ingeníenles en cierto lugar disten muchas veces de las adecuadas y aún de las estrictamente aceptables para la obra proyectada. Estos materiales son heterogéneos y sus características no-solo varían en el espacio sino también en el tiempo.

Los materiales que constituyen la corteza terrestre para fines de clasificación se agrupan en 3 divisiones: "'suelo'' ''fragmentos de roca" y "roca".

El término "suelo" se aplica a todas aquellas partículas menores a 7.6 cm. (3"); el término "fragmentos de roca" se aplica a todos aquellos fragmentos mayores de 7.6 cm. (3") y que no forman parte de una formación rocosa propiamente dicha; el término "roca" se usa cuando se tienen formaciones rocosas.

A continuación se detalla la clasificación de estas tres divisiones:

DIVISIONES

SUELOS

FRAGMENTOS DE

ROCA

ROCAS

SUBDIVISIONES ALTAMENTE ORGÁNICOS

FINOS

GRUESOS

ÍGNEAS

SEDIMENTARIAS

METAMORFICAS

GRUPO

TURBA ORGÁNICOS

LIMOS ARCILLAS ARENAS GRAVAS CHICOS

MEDIANOS GRANDES

EXTRUSIVAS INTRUSIVAS

CLÁSTICAS QUÍMICAS

ORGÁNICAS NO FOLIADAS

FOLIADAS

SÍMBOLO

Pt 0 M C S G Fe Fm Fg Rie Rii Rsc Rsq Rso Rmn Rmf

DIMENSIONES

< MALLA 200 < MALLA 200 < MALLA 200

> MALLA # 200 y < MALLA # 4 > MALLA #4 y < 7 6 cm. (3")

> 7.6 cm. (3") y <30cm. > 30 cm. y < I m

> 1 m

SUELOS. SUELOS FINOS

Este tipo se subdivide en tres, formándose el símbolo de cada suelo por dos letras mayúsculas.

1. - Limos Inorgánicos, del símbolo genérico "M". 2. - Arcillas inorgánicas, del símbolo "C". 3. - Limos y Arcillas orgánicos, del símbolo genérico "O".

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Cada uno de estos grupos de suelo se subdivide, según su límite líquido en dos grupos: si él límite líquido es menor que 50, se les denomina suelos de baja o media compresibilidad y se le añade el símbolo L (Low Compressibility), obteniéndose la combinación de los grupos ML, CL y OL. Los finos con límite líquido mayor que 50 se les denomina de alta compresibilidad y se les añade el símbolo H (High Compressibility), obteniéndose los grupos MH, CH y OH.

SUELOS GRUESOS

Este tipo de suelo se subdivide en dos grupos: Gravas (G) y Arenas (S), estas se separan por la malla num. 4, de manera que el suelo es del grupo "G" si más del 50% de su fracción gruesa no pasa por la malla núm. 4, y es del grupo "S" en caso contrario.

Las gravas y arenas se subdividen en 4 tipos:

1. - Un material prácticamente limpio de finos, bien graduado (W), es aquel que contiene una gama amplia de partículas y su forma de la curva granulométrica tiende a ser tendida, así la presencia de finos que pueda contener, no debe producir cambios apreciables en las características de la fracción gruesa, ni interferir en su capacidad de drenaje. Los anteriores requisitos se garantizan en la práctica con un contenido máximo de partículas finas del 5 % en peso.

2. - Material prácticamente limpio de finos mal graduado (P), son materiales de apariencia uniforme o presentan predominio de un tamaño o de un rango de tamaños, faltando algunos intermedios.

j . - Material con cantidad apreciable de finos no plásticos símbolo M, en este tipo el contenido de finos afecta las características de resistencia y de esfuerzo - deformación y la capacidad de drenaje libre de la fracción gruesa, en la práctica se ha visto que esto ocurre con porcentajes de finos mayores a 5% en peso. La plasticidad de los finos varia entre nula y media

4. - Material con cantidad apreciable de finos plásticos, símbolo C. El contenido de finos debe ser mayor del 5% en peso, por las mismas razones del grupo anterior; sin embargo, en estos casos los finos son de media y alta plasticidad.

IDENTIFICACIÓN DE SUELOS.

El problema de identificación de suelos es de importancia fundamental en la ingeniería, identificar un suelo es en rigor encasillarlo dentro de un sistema de clasificación. La identificación permite conocer, en forma cualitativa las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo.

a) Identificación de suelos finos en campo.

Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en campo, son la identificación de las características de dilatancia, tenacidad y resistencia en estado seco; el color y el olor del suelo pueden ayudar especialmente en suelos orgánicos.

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1. - Dilatancia. Esta prueba se ejecuta con la fracción de material que pasa la malla num. 40 (0.5 mm.).

Para fines de clasificación en campo, sino se cuenta con la malla, simplemente se quitan con la mano las partículas gruesa que interfieren en la prueba.

Se prepara una pastilla de suelo húmedo, añadiendo agua si es necesario para dejar el suelo suave pero no pegajoso, se coloca la pastilla en la palma de la mano y se agita horizontalmente golpeando con la mano varias veces. Una reacción positiva consiste en la aparición de agua en la superficie de la pastilla, la cual cambia adquiriendo una consistencia de hígado y apariencia lustrosa. Cuando la pastilla se aprieta entre los dedos el agua y el lustre desaparecen de la superficie, la pastilla se pone tiesa o finalmente se agrieta o desmorona. La rapidez de aparición del agua durante el agitado y de su desaparición en el apretado sirve para identificar el carácter los finos en el suelo.

Las arenas limpias muy finas dan la reacción mas rápidamente, mientras que las arcillas plásticas no tienen reacción.

2. - Resistencia en estado seco. Después de eliminar las partículas mayores que la malla núm. 40, se moldea una pastilla

de suelo hasta alcanzar una consistencia de masilla, añadiendo agua si es necesario. Deje secar la pastilla completamente en un horno, al sol o al aire y pruébese su resistencia rompiéndola u desmoronándola entre los dedos. Esta resistencia es una medida del carácter y cantidad de fracción coloidal que contiene el suelo. La resistencia en estado seco aumenta con la plasticidad. Una alta resistencia en seco es característica de las arcillas del grupo CH.

3. -Tenacidad. Se moldea un espécimen de aproximadamente 10 cm3 hasta alcanzar una consistencia de

masilla. El espécimen se rola a mano en una superficie lisa o entre las palmas hasta hacer un rollito de 3mm de diámetro se amasa y se vuelve a rolar varias veces. Durante estas operaciones se reduce el contenido de humedad gradualmente hasta que llega a ponerse tieso, pierde finalmente su plasticidad y se desmorona cuando se alcance el limite plástico. Después de que el rollo se ha desmoronado, los pedazos deben juntarse continuando el amasado ligeramente entre los dedos hasta que la masa se desmorone nuevamente.

La potencialidad de la fracción coloidal arcillosa de un suelo se identifica por la mayor o menor tenacidad del rollito al acercarse al limite plástico y por la rigidez de la muestra al romperse finalmente entre los dedos. La debilidad del rollito en el limite plástico y la pérdida rápida de coherencia de la muestra al rebasar él limite. Indican la presencia de arcilla inorgánica de baja plasticidad.

b) Identificación de suelos gruesos en campo.

Los materiales constituidos por partículas gruesas se identifican en campo sobre una base prácticamente visual, extendiendo una muestra seca de suelo sobre una superficie plana, así puede juzgarse de una forma aproximada su graduación, tamaño de partículas, forma y composición granulométrica. Para distinguir las arenas de las gravas puede utilizarse el tamaño de Vz cm. como equivalente a la malla num. 4 y para la estimación del contenido de finos basta considerar las partículas de tamaño correspondiente a la malla núm. 200, que son aproximadamente las más pequeñas que pueden distinguirse a simple vista.

Lo hasta aquí mencionado a sido con el objeto de obtener un panorama genérico de la diversidad de suelos existentes en la naturaleza y de que probablemente podamos encontrar un suelo que tengan las características ideales para la elaboración de mezcla de concreto asfáltico, el cual no requiera tratamiento

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alguno o este sea mínimo, así como también la posibilidad de mezclar algún tipo de este material con otro antes tratado. Pero es difícil encontrar este tipo de materiales, por lo que en general se recurre a la explotación de bancos de roca o fragmentos de roca, para extraer de ellos el material necesario idóneo para lograr la calidad especificada en el concreto asfáltico.

CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTO DE ROCA.

Los fragmentos de roca son todos aquellos cuyo tamaño es mayor a 7.6 cm (3"') y no forman parte de una formación rocosa.

a) División de los fragmentos.

Los fragmentos de roca se subdividen en:

1. - Fragmentos Chicos (Fe). - Aquellos cuyos fragmentos están comprendidos entre 7.6 cm (3") y 30 cm.

2. - Fragmentos Medianos (Fm). - Aquellos cuya dimensión esta comprendida entre 30 cm y 1 m.

3. - Fragmentos Grandes (Fg). - Aquellos cuya dimensión es mayor a 1 m.

b) Características Generales.

1. - Clasificación Petrográfica. Cuando sea posible deberá hacerse esta clasificación, que se trata de especificar de que tipo de

roca estamos hablando.

2. - Características granulométricas. Se deberá indicar si se trata de un material de fragmentos de tamaño uniforme o en el caso de

comprender varios tamaños se deberá especificar si es bien graduado o mal graduado, así como el tamaño máximo de los fragmentos.

3. - Forma. La forma de los fragmentos deberá indicarse con los términos: "acicular" cuando tenga forma

de aguja, "laminar*' cuando tenga forma de lamina y "'equidimensional" cuando sus tres dimensiones tengan el mismo orden de magnitud, en este ultimo se incluyen los siguiente casos: angulosos, sub angulosos, sub redondeados y redondeados.

4. - Características de la superficie. Estas deberán clasificarse según los términos: lisa, ligeramente rugosa, medianamente rugosa y

muy rugosa, las cuales se describen por sí mismas.

5. - Grado de alteración. El grado de alteración debe indicarse usando los términos: sano, poco alterados, medianamente

alterados y muy alterados. El grado de alteración puede juzgarse por las siguientes características de los fragmentos: falta de lustre, manchas locales y sonido sordo cuando son golpeadas por un martillo.

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6. - Estructura. Este término se refiere a la manera en que están colocados entre sí, los diferentes constituyentes

de un depósito pétreo. La estructura es importante desde el punto de vista mecánico de todo depósito, siendo esencial el que los fragmentos rocosos esté en contacto directo o separados por el suelo.

7. - Estratigrafía. La estratigrafía en caso de existir, deberá describirse indicando el espesor de los estratos, el tipo

de material que constituye dichos estratos y el echado de ellos, explicando claramente que se trata de un material no estratificado cuando así ocurra.

8. - Compacidad. La compacidad deberá juzgarse de acuerdo a los términos: muy suelto, suelto, poco compacto,

compacto y muy compacto.

9. - Cementación. La cementación química entre los fragmentos deberá expresarse con los términos: nula, ligera,

media y alta de acuerdo con la magnitud del esfuerzo necesario para separar los fragmentos, debiendo indicar cuando sea posible, si el tipo de cementación es por carbonatos, por silicatos, por luminatos o por óxidos de fierro. Queda entendido que ya una cementación alta esta en el límite y se le considera como una roca sedimentaria. El grado de cementación deberá estimarse en una muestra representativa de material después de que se ha dejado sumergida en agua cuando menos 24 horas.

10. - Condiciones de Humedad. Estas condiciones deberán expresarse con los términos; seco, poco húmedo, muy húmedo y

saturado.

11.- Características de drenaje. Las características de drenaje de un deposito se refieren a la facilidad con la que este puede

drenarse, en el caso de que llegue a saturarse; dichas características deben clasificarse con los términos: nulas, malas medias y buenas.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS.

La clasificación de las rocas puede ser observada directamente en el campo, por lo que se debe tomar en cuenta su composición mineralógica y su textura.

De acuerdo a observaciones se ha concluido que las rocas debido a su origen se dividen en tres grupos: ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Las rocas ígneas primeras en la formación de los grupos toman su nombre del latín ignis, "fuego". Estas rocas fueron en principio una masa fundida, semejante a un líquido caliente que recibe el nombre de magma y al enfriarse se convierte en una roca firme y dura. Así la lava de un volcán en erupción que se derrama, pronto se enfría y endurece formando una roca ígnea.

La mayor parte de las rocas sedimentarias, del latín sedimentum, "materia que se asienta"; están constituidas de partículas derivadas de la desintegración de rocas preexistentes. Por lo común, estas

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partículas son transportadas por el agua, el viento o el hielo a los lugares donde se depositan. Uno de los rasgos esenciales de las rocas sedimentarias es la estratificación de los depósitos que la conforman.

Las rocas metamórficas, que significa "cambio de forma", conciernen al hecho de que la roca original varió de forma. La presión de la Tierra, el calor y ciertos fluidos subterráneos químicamente activos pueden estar involucrados en la transformación de una roca originalmente sedimentaria a una metamórfica.

El Ciclo de las Rocas.

Destacamos que existen relaciones definidas entre las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. Con el tiempo y alterando las condiciones, cualquiera de estos tipos de roca puede cambiar de forma. Estas relaciones constituyen un ciclo, como se muestra en la figura siguiente:

El círculo externo representa el ciclo completo; las flechas interiores señalan los caminos cortos que pueden darse. En el diagrama se indica que las rocas ígneas provienen del magma, y estas a su vez se derivan a través de una diversidad de procesos en los restante tipos de roca.

En primer término el intemperismo ataca a la roca sólida formada, ya sea por enfriamiento de un derrame de lava en la superficie o bien una roca ígnea formada a profundidad bajo la superficie, expuesta mas tarde a la erosión. Los productos del intemperismo entraran en la formación de nuevas rocas sedimentarias, metamórficas y aun ígneas. Los derrumbes, el viento, el agua y el hielo de los glaciares

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contribuyen al desplazamiento de los materiales. En el ciclo ideal, estos materiales buscan los fondos oceánicos, donde las capas de lodo suave, arena y grava se consolidan para constituir rocas sedimentarias. Si el ciclo no interrumpe su proceso, estas nuevas rocas pueden ser a su vez sepultadas profundamente y quedar sometidas a calor y a presiones de las rocas superyacentes y a fuerzas desarrolladas por los movimientos de la Tierra. Como consecuencia en estas nuevas condiciones las rocas sedimentarias se transforman en metamórficas, y si estas a su vez sufren de modo continuo y creciente calor y presión, pueden eventualmente perder su identidad y fundirse convirtiéndose nuevamente en magma. Cuando este magma se enfría tenemos nuevamente una roca ígnea, cerrándose así el ciclo completo.

ROCAS ÍGNEAS

Formadas por la solidificación de materia fundida, dentro de los cuales se refiere principalmente a la extrusión de lava y productos piroclásticos y algunas formas terrestres resultantes; mesetas de basalto y volcanes, que no son sino masas superficiales de rocas ígneas.

Cuando el magma pierde su movilidad dentro de la corteza y cesa su actividad, se solidifica "/« situ ", formando masas de roca ígnea de diversas formas y tamaños.

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Todas las masas de roca ígnea que se formaron cuando el magma se solidifico dentro de la corteza terrestre se llaman plutones. estos se clasifican conforme a su tamaño, forma y relaciones con las rocas que los circundan, la clasificación es: mantos, diques, lacolitos y batolitos.

GRAMO G P U E : Ü

GRANO FINO

/ITREA

TIPOS DE ROCAS ÍGNEAS (SIÁLICO)

PREDOMINAN LOS MINERALES DE COLOR CL^RO

ZONA DE TRANSICIÓN

(SIMATICOí PREDOMINAN LOS MINERALES

DE COLOR OBSCURO

GRANITO I GPANODIORITA DIORITA GABRO PERIDOTITA

RldUTA ANLtESITA BJASALTO ¡ j

l i l i ! ' OBSIDIANA l i l i

En la gráfica se muestra la proporción de silicatos en cada tipo de roca ígnea además da una idea más clara de los tipos de roca en los que predominan los minerales de color claro hasta los tipos de rocas en los que predominan los minerales de color obscuro. Los nombres de las rocas son asignados arbitrariamente tomando como base su composición mineralógica media y su textura.

Las rocas de color claro, tienen un peso específico menor que las de color obscuro y se les denomina siálicas, el término "sial" fue acuñado con los símbolos químicos del silicio y el aluminio.

Las rocas ígneas de color obscuro son mas pesadas, se les denomina algunas veces como "sima" por las sílabas del silicio *'Si"' y el magnesio "Ma" y se le usa generalmente al hablar de una capa de roca pesada y oscura que envuelve la Tierra y esta formada principalmente por basalto y andesitas.

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INTEMPERISMO Y SUELOS.

Existen dos tipos generales de intemperismo: el mecánico y el químico; en la naturaleza es difícil separar estos dos tipos, porque a menudo van juntos, aunque en determinados ambientes predomina uno u otro.

INTEMPERISMO MECÁNICO.

Se le menciona también como desintegración, es un proceso por el que las rocas se rompen en fragmentos más y más pequeños, como resultado de la energía desarrollada por las fuerzas físicas. El agua cuando se congela en una roca fracturada, la presión ejercida por la expansión del congelamiento del agua puede desarrollar la suficiente energía para astillar los fragmentos de roca, o bien, en un peñasco que por la fuerza de gravedad desciende sobre una pendiente pedregosa, por lo que se puede despedazar en fragmentos más pequeños.

Expansión y Contracción. - Debidas a la ganancia y perdida de calor, los cambios de temperaturas, si son lo suficientemente rápidos y elevados, pueden provocar el intemperismo mecánico en las rocas.

Acción de las Heladas. - El hielo es mucho más efectivo que el calor para producir intemperismo mecánico; cuando el agua escurre por las fracturas, grietas y poros de una masa de roca y se congela, su volumen aumenta aproximadamente un 9%, lo cual desarrolla en su proceso presiones sobre las paredes de la roca, provocando así la fractura y el desgajamiento de la misma.

Los fragmentos de roca intemperisados mecánicamente tienen forma angular y su tamaño depende de la naturaleza de la roca que procede.

Exfoliación. - Este es un proceso de intemperismo mecánico, por la acción de las fuerzas físicas internas, es la separación de una roca grande en placas curvas a manera de costras. En muchas rocas existen fracturas o planos llamados juntas, la medida de estas es tan solo de algunos centímetros, pero aumenta a uno o varios metros a medida de que se profundiza la roca, esto ocurre debido a que la erosión descubre la superficie de la corteza terrestre y disminuye la presión sobre la roca.

Otros tipos de Intemperismo Mecánico - Las plantas al crecer en las grietas de las rocas ejercer la presión suficiente para desalojar fragmentos de roca que han quedado sueltos previamente.

INTEMPERISMO QUÍMICO.

Llamado en ocasiones descomposición, es un proceso que transforma el material original en algo diferente. El clima desempeña su papel mediante la humedad, particularmente cuando se acompaña de calor y acelera la velocidad del intemperismo químico. Asimismo las plantas y los animales contribuyen a este tipo de intemperismo ya que sus procesos vitales producen oxigeno, bióxido de carbono y ciertos ácidos que entran en reacciones químicas con los materiales de la Tierra.

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ROCAS SEDIMENTARIAS.

Las rocas sedimentarias comienzan en el proceso de intemperismo mecánico y químico, y la resultante de estos constituyen la materia prima de este tipo de rocas. El proceso general por el que se asienta el material que forma las rocas se llama sedimentación o depósito, los factores que regulan la sedimentación son fáciles de visualizar:

Fuente de material.

Al hablar del ciclo de las rocas, se dijo que las rocas ígneas son fuente primaria de los sedimentos, pero que también las rocas metamórficas y otras sedimentarias pueden ser fuentes inmediatas. En cualquier caso cuando el material rocoso ha sido intemperisado, esta listo para ser transportado a algún lugar de acumulación, su movimiento se efectúa normalmente de un nivel alto a uno inferior.

Métodos de transporte.

El agua en las corrientes y en los glaciares, en el subsuelo y en las corrientes oceánicas, es el principal medio de transporte de material de un lugar a otro. Los deslizamientos de la Tierra y otros movimientos impelidos por la gravedad, desempeñan también su papel y de la misma forma interviene la acción del viento.

Procesos de Sedimentación.

El material producto de la erosión de las rocas, se deposita cuando su agente de transporte deja de tener energía suficiente para seguir desplazándolo.

Composición Mineral de las Rocas Sedimentarias.

Este tipo de rocas como las ígneas y las metamórficas, son acumulación de minerales. En las rocas sedimentarias los minerales más comunes son la arcilla, el cuarzo y la calcita.

Arcilla. - Cuando el intemperismo ataca a los silicatos, da lugar al desarrollo de las arcillas, estas pueden ser incorporadas a las rocas sedimentarias para formar un constituyente importante la lodolita y lutita.

Cuarzo. - Otro componente importante es el sílice, incluyendo el cuarzo. El intemperismo mecánico y químico de una roca ígnea como el granito, deja libres granos individuales de cuarzo los cuales pueden ser incorporados posteriormente a los sedimentos.

Calcita. - El principal constituyente de las rocas sedimentarias llamadas caliza es la calcita, este cementante es el material más común en las rocas sedimentarias de grano grueso. El calcio se deriva de las rocas ígneas que contienen minerales calcicos como la plagioclasa y algunos ferromagnesianos.

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ROCAS SEDIMENTARIAS.

ORIGEN

O O

< U

AGENTE TRANSPORTADOR

AGUA

VIENTO

HIELO

GRAVEDAD

SEDIMENTO SUELTO

GRAVA (ARISTAS REDONDEADAS). GRAVA (ARISTAS AGUDAS). ARENA. LIMO. ARCILLA.

MEDAÑOS LOESS GRAVAS ANGULOSAS. ARENA. LIMO. ARCILLA.

GRAVA ANGULOSA

SEDIMENTO CONSOLIDADO

CONGLOMERADO.

BRECHA. ARENISCA. LIMOLITA. ARGILITA. ARENISCA

\ TILITA

BRECHA DE TALUD.

ORIGEN

O O

5 a

o

<

a O

NATURALEZA

CALCÁREA

CALCARÍA ARCILLOSA

SILICOSA

SALINA

CALCÁREA

SILICOSA

CARBONOSA

SEDIMENTO CONSOLIDADO.

CALIZA DOLOMITA ARAGONITA TRAVERTINO MARGA PEDERNAL GEYSERITA EVAPORITAS:

SAL GEMMA YESO BORAX TEQUESQUITE CRISTALILLO

CALIZA CORAL COQUINA CRETA

DIATOMITA

TURBA LIGNITO HULLA ANTRACITA

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METAMORFISMO Y ROCAS METAMORFICAS.

La mayor parte de las rocas expuestas hoy en día, muestran evidencias de cambios, las rocas metamórficas han sufrido modificaciones en el estado sólido como consecuencia de intensos cambios en la temperatura, presión y ambiente químico, todos producidos por las mismas fuerzas que pliegan, fallan, inyectan magma y elevan o deprimen las masas de roca. Estas fuerzas producen modificaciones dentro de las mismas rocas a través del proceso llamado metamorfismo (del griego "meta " "mas allá de" o "por encima de"' y "morphe " "'forma"). El metamorfismo se produce en el interior de la corteza terrestre, por debajo de la zona de intemperismo y cementación y a su vez fuera de la zona de fusión.

Agentes del Metamorfismo.

El término metamorfismo se restringe a los cambios en la textura y composición que sufren las rocas sólidas, los agentes del metamorfismo son:

El Calor. - Se considera como el más importante, ya que invariablemente el metamorfismo parece ser controlado por la temperatura.

La Presión. - La presión producida por una sobrecarga de material rocoso a 6.000 o 9,000 metros de profundidad, no es suficiente para producir cambios en la mayor parte de las rocas, sin en cambio a una profundidad de 9,000 a 12,000 metros las presiones se calculan en el orden de 2,800 y 4,200 kg./cm2, y estas si son suficientes para hacer que las rocas fluyan en forma plástica. Este flujo, tendrá como resultado un movimiento intragranular, la formación de diminutos planos de deslizamiento dentro de la roca, cambios de textura, reorientación de los granos y crecimiento cristalino.

Fluidos Químicamente Activos. - Las soluciones hidrotermales que se desprenden al final de la solidificación de un

magma, percolan frecuentemente mas allá de los límites de la cámara magmática y reaccionan con las rocas circundantes para producir nuevos minerales. Cuando se producen reacciones químicas dentro de la roca o de una fuente externa, se introducen iones que generan un nuevo mineral o hacen que este cambie de posición originando otro, a este proceso se le llama metamorfismo.

Existen dos tipos de metamorfismo: el de contacto y el regional; el primero es la alteración de las rocas por transferencia iónica, por altas temperaturas y por la inducción de soluciones magmáticas. El metamorfismo regional se desarrolla en extensas áreas, afectando miles de kilómetros cuadrados de rocas a varios miles de metros de profundidad.

Textura de las Rocas Metamórficas.

En la mayor parte de las rocas sujetas a calor y a fuerzas de deformación durante el metamorfismo, los minerales tienden a estar ordenados en franjas paralelas de granos planos y alargados. Este arreglo le da a la roca la propiedad llamada foliación.

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Las texturas mas utilizadas en la clasificación de las rocas metamórficas son simplemente foliadas y no foliadas. En las rocas de textura no foliada son de textura densa, no pueden distinguirse a simple vista los granos individuales y estas rocas no muestran el clivaje de roca; el termino clivaje se utiliza para describir la relativa facilidad con que se rompe un mineral a lo largo de los planos paralelos. En las rocas de textura granular, los granos individuales son claramente visibles pero tampoco es evidente la presencia del clivaje. Las rocas de textura foliada muestran invariablemente el clivaje de las rocas; existen tres tipos de clivaje de roca:

1. - Apizarrado.- en el cual el clivaje se muestra a lo largo de planos separados por distancias microscópicas. 2. - Filitico.- (Del griego 'Lphyllon" hoja), en el que el clivaje produce apenas laminas visibles a simple vista. El clivaje filitico produce hojuelas más gruesas que el apizarrado. 3. - Esquistoso.- (Del griego "schistos" dividido, divisible), este clivaje produce laminas claramente visibles. Las superficies de clivaje esquistoso son más rugosas que las del apizarrado o filitico.

ROCAS METAMÓRFICAS

ROCA ORIGINAL

ARENISCA CALIZA LUTITA BÁSICAS GRANITO, DIORITA Y CONGLOMERADO.

PRODUCTO METAMORFICO

CUARCITA MARMOL PIZARRA ESQUISTOS GNEIS.

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ESPECIFICACIONES Y NORMAS DE ¡ATERÍALES PÉTREOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO.

Los materiales pétreos que se empleen en la construcción de carpetas de concreto asfáltico, deberán de ser de los siguientes tipos:

a) Materiales que requieren ser cribados. Estos son los materiales poco o nada cohesivos, que al extraerlos quedan sueltos y que deben ser cribados, de acuerdo a los siguientes casos:

- Por una malla para eliminar el desperdicio de tamaños mayores de 1", %", V-T o V*\

b) Materiales que requieren ser triturados parcialmente y cribados. Estos materiales son los poco o nada cohesivos, o bien materiales cohesivos que al extraerlos resultan con terrones que pueden disgregarse y que según su composición granulométrica, contienen en cada caso partículas mayores a la dimensión requerida.

c) Materiales que requieren ser triturados totalmente y cribados. Estos materiales provienen de mantos de roca, pepena o roca suelta de depósitos materiales o desperdicios.

A los tres tipos de materiales se deberá verificar la necesidad de su lavado, es decir, eliminar de él, la arcilla, materia orgánica y otros materiales extraños al pétreo, los materiales provenientes de mantos de roca, pepena o desperdicio, deberán tratarse para eliminar el polvo superficial adherido a la superficie del material.

Una vez que ya hemos conocido las propiedades y el estado físico de los suelos y las rocas, deberemos proceder a conocer sus propiedades para su intervención en la elaboración de mezcla asfáltica, por lo que debemos obtener muestras inalteradas o lo menos alteradas posible.

El 95% de los materiales de la corteza terrestre son rocas, además de que encontrar un suelo con las características necesarias de calidad para concreto asfáltico es muy difícil, por lo que nos enfocaremos principalmente al muestreo de bancos de roca.

Normas de Calidad.

Las normas de calidad son las que deben satisfacer los diversos materiales que se utilicen en las obras, la normatividad para carreteras, es generalmente regida por las Normas para Construcción e Instalaciones que emite la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, aunque cada dependencia o cliente, como lo debe entender la empresa constructora, puede emitir de acuerdo a sus experiencias, sus propias especificaciones particulares sobre el trabajo encomendado; pero para fines de este trabajo nos abocaremos a las normas de la S.C.T. que generalmente son las mas usadas y la base para las especificaciones particulares.

Dicha normatividad debe ser comprobada por medio de pruebas de laboratorio y de campo, por lo que primeramente se describirán las pruebas las actividades necesarias para la obtención de las muestras, así como sus características naturales de humedad, absorción, densidad y peso volumétrico.

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2.2. Exploración v muestreo de bancos de roca.

Para la localización de un banco de roca probable a utilizar, se pueden usar las cartas geológicas de la región en la cual elaboraremos la mezcla de concreto asfáltico, asimismo se deberá hacer una visita física en la zona localizando los afloramientos de roca, de los cuales se tomaran muestras preliminares que servirán como orientación de la calidad de los materiales.

La identificación de la muestra deberá hacerse siempre con dos tarjetas, una sujeta en el exterior del envase y otra a su interior, con los siguientes datos claramente escritos:

- Obra. - Ubicación del banco. - Número de la muestra. - Profundidad a la que se tomo la muestra. - Espesor del estrato o capa correspondiente.

Las muestras por ser de tipo alterado, es decir, que están constituidas por un material disgregado y no se han tomado precauciones para conservar intactas las características de estructura y humedad, se deberán envasar en costales de lona de tejido cerrado para evitar la pérdida de material fino.

Preparación de las muestras.

La preparación de las muestras llevadas al laboratorio comprende lo siguiente: secado, disgregado y cuarteo.

En este caso como la muestra es un fragmento de roca obtenido de una masa rocosa, primero se debe tratar de identificar de que tipo de roca se trata, esto con el objeto de conocer sus características fisiológicas y mineralógicas, para darnos una idea más clara de que con que tipo de material contamos.

Una vez identificada la muestra esta se le debe dar el tratamiento de triturado, que se asemeje al que en realidad se va a utilizar. Una vez que se tiene el material del tamaño que se requiere se procede a:

a). - Secado. La muestra de material deberá secarse para eliminar el agua que contiene, con el objeto de que

permita la disgregación y manejo, exponiéndola al sol extendiendo el material en una superficie limpia y tersa, o bien en charolas de lámina en un horno a baja temperatura de 40° a 60° C. En ambos casos es conveniente mover periódicamente el material para lograr un secado más uniforme y rápido. Cuando el material llegue al laboratorio con una humedad que permita su disgregación no será necesario ponerla a secar. Debe ponerse cuidado de que el secado no se haga a una temperatura elevada porque puede alterar ciertas características de material como lo son la cohesión y la plasticidad.

b). - Disgregado. La disgregación de la muestra tiene por objeto hacer la separación de las diferentes partículas de

material que constituyen la muestra, para que esta pueda ser mezclada o cuarteada posteriormente y obtener porciones representativas de la misma muestra para efectuar las diferentes pruebas a las que será sometida. En el caso de los materiales granulares cementados o el de rocas alteradas, en donde el material va reduciéndose de tamaño a medida que avanza el proceso de disgregación, la separación no es fácil, ya que frecuentemente el material se ve reducido a polvo.

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La disgregación de la muestra debe llevarse hasta el grado tal que se acerque al grado mínimo de disgregación que deba exigirse durante la construcción de la estructura de que se trate.

Para efectuar la disgregación deberá utilizarse un mazo de madera de forma prismático cuadrangular con un peso de 1 kg aproximadamente. La disgregación se hará en una charola metálica y el mazo deberá golpear el material desde una altura no mayor a 20 cm. Primeramente el material se cribara por la malla # 4, el material retenido se cribará de nuevo por la malla de 2" y la fracción retenida en dicha malla deberá golpearse con el mazo hasta obtener partículas que ya no sean disgregables. El material así tratado se deberá cribar nuevamente por la malla de 1". disgregando el contenido y procediendo como el caso anterior. Se repetirá el procedimiento por la malla de 3/8"' y en la malla # 4. Se combinará finalmente todos los productos obtenidos para constituir la muestra que va hacer mezclada y cuarteada en la etapa siguiente de preparación de la muestra.

c).- Cuarteo. De la muestra ya disgregada, deberá cuartearse en diferentes porciones necesarias para verificar

las pruebas, dichas porciones deberán ser representativas de la muestra original. En muestras de 20 kg o mayores, la muestra total deberá revolverse con una pala traspaleando

de un lugar a otro unas cuatro veces todo el material hasta conseguir un aspecto homogéneo; se procederá después a formar un cono colocando el material con el vértice de la pala, buscando que el solo se acomode y procurando a su vez que la distribución se haga uniforme. Con la pala se formará un cono truncado, encajando la pala en el material en forma radial y haciéndola girar con el centro en el eje del cono a fin de ir desalojando el material hacia la periferia, y una vez obtenido el cono truncado de unos 15 o 20 cm. de altura, se procederá a dividirlo en cuadrantes usando una regla de longitud conveniente. Se combinará el material de dos cuadrantes opuestos y se repetirá el proceso anterior.

Una vez que ya tenemos varias muestras representativas, procederemos a determinar sus características de humedad, absorción, densidad y peso volumétrico, por lo que a continuación se describen los procesos de obtención de los conceptos mencionados.

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2.3. PRUEBAS DE CAMPO Y LABORATORIO, PARA CONOCER LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

Determinación de la humedad.

La humedad en un suelo se define como la relación del peso del agua contenida en el suelo al peso de los sólidos. La fórmula para el cálculo del porcentaje (%) de humedad es la siguiente:

Pa W= 5 x 100

Ps En donde:

W — Contenido de humedad, en por ciento. Pa = Peso del agua presente en el suelo. Ps = Peso de los sólidos.

En la muestra que se utilice para la determinación de humedad, se debe de tener el cuidado de que esta no se pierda, por lo que se deberá tomar la muestra de campo y colocarla en un recipiente cerrado con tapa para su traslado al laboratorio y asegurar las mismas condiciones de suelo en laboratorio y en campo.

Para la realización de esta prueba se deberá contar con el siguiente equipo:

Una balanza de un décimo (0.1) de gramo de aproximación. Una estufa de llama abierta. Cápsulas metálicas o bien charolas de lamina Vidrios de reloj.

Paso 1. Para muestras de tamaño máximo de agregado de 2", se tomara 1 kg de muestra y se pesará en

la balanza.

Paso 2. El material pesado se deberá secar en la estufa, elevando su temperatura a 110° C . el tiempo

necesario para eliminar la humedad presente, lo cual se comprueba colocando un vidrio de reloj sobre el recipiente que contiene la muestra, si esta tiene aún humedad se formará una condensación de vapor de agua en la superficie del vidrio de reloj, a su vez puede traer como consecuencia en suelos que contengan materia orgánica en proporción apreciable, que esta se pierda por calcinación, introduciendo un error al considerar esta perdida como perdida de humedad.

Paso 3. Una vez enfriada la muestra ya seca, se pesará en la balanza y se calculará la pérdida de

humedad.

??

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P1-P2 W= p2_pt x 100

En donde:

W — Contenido de humedad, en por ciento. Pl = Peso de la muestra húmeda, más el peso del recipiente. P2 = Peso de la muestra seca, más el peso del recipiente. Pt - Peso del recipiente.

Determinación de la Absorción del material pétreo.

Este procedimiento se refiere a la determinación de la cantidad de agua absorbida por el material pétreo que se haya dejado saturando en agua durante 24 horas. La muestra que se utilizará será una de las preparadas con anterioridad ya cuarteadas.

El equipo necesario para la ejecución de esta prueba es el siguiente:

Una balanza de un décimo (0.1) de gramo de aproximación. Un recipiente adecuado para verificar la saturación. Un lienzo absorbente.

Paso I. La muestra deberá cribarse por la malla de 9.52 mm (3/8"). La muestra de material retenido en

dicha malla será el que se utilizará en la prueba y deberá tener un peso aproximado de 500 gr.

Paso 2. La muestra de material pétreo deberá sumergirse en agua y mantenerse en ella durante 24 horas,

finalizando este periodo deberá extraerse la muestra del agua y proceder a su secado superficial, utilizando un lienzo absorbente ligeramente humedecido. Esta operación deberá hacerse rápidamente, a fin de evitar cualquier perdida de humedad por evaporación, se pesará el material saturado, anotándose el dicho peso "Pw"

Paso 3. Se secará la muestra en un horno a temperatura constante entre 100° y 110° C. Durante 20 horas

y se pesará cuando se haya enfriado a temperatura ambiente, registrándose el peso "Ps ".

Paso 4. La absorción se calculará por medio de la fórmula:

Pw-Ps Wa = Ys

x wo

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C I I c B I B L I O T E C A

Humedad de absorción, en por ciento. Peso de la muestra saturada, en gramos. Peso de la muestra seca, en gramos.

"Determinación de la Densidad"

La determinación de la densidad relativa aparente del material pétreo retenido en la malla de 3/8", esta relacionada con la prueba de absorción, da una idea general de la calidad del material pétreo. En términos generales se puede decir que a densidades altas y bajas absorciones, corresponden materiales compactos y resistentes.

Para la realización de esta prueba se deberá contar con el siguiente equipo:

Una balanza de un décimo (0.1) de gramo de aproximación. Un recipiente adecuado para verificar la saturación. Un lienzo absorbente. Un picnómetro de tipo sifón. Una probeta graduada de 250 cm3.

Paso 1. La muestra de material pétreo, previamente cribada por la malla 3/8", el material retenido se

saturará durante 24 horas en agua.

Paso 2. El agua se secará superficialmente con un lienzo absorbente y se pesará registrando el peso de

material húmedo "Pw ".

Paso 3. El material húmedo se sumergirá con todo cuidado en el picnómetro lleno de agua que ha sido

llenado al nivel de derrame, el cual, deberá permanecer fijo durante la prueba. Se recogerá en la probeta graduada toda el agua desalojada por el material pétreo y se medirá el volumen de ella.

Paso 4 Se extraerá del picnómetro el material pétreo y se procederá a secarlo en un horno a temperatura

de 100° a 110° C, durante 20 horas. Después de secada se dejará enfriar a temperatura ambiente y se registrará su peso "Ps ".

Paso 5. La densidad relativa aparente se calculará por la fórmula:

_ Ps

Dr~ VtxDw

En donde:

Wa Pw Ps =

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En donde:

Dr = Densidad relativa aparente. Ps = Peso de la muestra seca, en gramos. Vt = Volumen desalojado, en cm3. Dw = Densidad absoluta del agua (1 gr./cms).

Determinación del Peso Volumétrico.

En el caso de los materiales para carpeta de concreto asfáltico, solo es necesario conocer las determinaciones del peso volumétrico seco y suelto y del peso volumétrico suelto en el lugar.

El peso volumétrico es función de la granulometría y de la densidad de las partículas del suelo, siendo mayor en los suelos granulares bien graduados de densidad alta. Es de utilidad para conocer la facilidad o dificultad que presenta un suelo para la compactarse. La principal aplicación de esta prueba es para la conversión de pesos de material a volúmenes.

El equipo necesario para esta prueba será el siguiente:

Un recipiente cilindrico de lamina de 25.54 cm. de diámetro por 20 cm. de altura. Una regla de 20 cm. Una regla de 35 cm. Una balanza de 20 kg. de capacidad, con aproximación de 1 gramo.

Paso 1. Se tomará una muestra de material preparada, secada, disgregada y cuarteada, como se

menciono con anterioridad en una cantidad suficiente, se colocará sobre el recipiente cilindrico dejando caer el material desde una altura de 20 cm, se enrasará el recipiente con una regla y se pesará "Pl".

Paso 2. A este peso se le descontará la tara del recipiente "Pr", y se dividirá entre el volumen del

mismo, para obtener el peso volumétrico suelto.

Paso 3. Se corregirá este peso por la humedad presente en el material, determinando de acuerdo al

procedimiento descrito con anterioridad.

Paso 4. Se determinará el peso volumétrico seco suelto aplicando la siguiente fórmula:

_ 100P &f~ V(100+W)

En donde:

&f - Peso volumétrico suelto, kg./cm3. P - Peso del material contenido en el recipiente, en kg. V = Volumen del recipiente, en m3. W = Humedad del material en por ciento.

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Ensaye N°

Procedencia

Techa de Muest

INFORME DE ENSAYE EN MATERIALES PÉTREOS HUMEDAD, ABSORCIÓN, DENSIDAD Y PESO VOLUMÉTRICO

I - CONTENIDO DE HUMEDAD, " W " (%)

Paso 1

P1 = _

Paso 2

P2 =

Pt =

gis Peso de la muestra húmeda y del recipiente

grs

grs

Peso de la muestra seca y del recipiente Peso del recipiente

Paso 3

Calculo

P 2 - P t

W

- PORCENTAJE DE ABSORCIÓN, " Wa " (%)

Paso 1

Peso de la muestra grs Matenal retenido en la malla de 3/8"

Paso 2 Penodo de Saturación durante 24 hrs hora de Inicio hrs Terminación Pw = grs

hrs Periodo

Peso del material saturado

Paso 3

Secado de el material en el horno a 110 °C durante 20 horas Periodo de Secado hora de

Inicio hrs Terminación _ n r s

Ps = grs

Periodo

Peso del material seco

hrs

hrs

Paso 4 Calculo Wa: Pw Ps

Ps -X 100

Wa

III - DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Paso 1

Peso de la muestra grs Matenal retenido en la malla de 3/8"

Paso 2

Periodo de Saturación durante 24 hrs hora de Inicio hrs Terminación Pw = grs

hrs Periodo

Peso del matenal saturado

Paso 3 Vt = cn r Volumen del agua desalojada del Picnometro

hrs

Paso 4

Secado de el matenal en el horno a 110 "C durante 20 horas

Periodo de Secado hora de

Inicio hrs Terminación hrs

P s = gis

Periodo

Peso del material seco

Paso 5 Calculo Dr = Ps

V t X D w

(Dw= Densidad absoluta del agua 1 gr/cm')

Dr =

hrs

IV - PESO VOLUMÉTRICO SECO SUELTO, " & f " kg/cm*

Paso 1 P1 = kg Peso de la muestra con el recipiente

Paso 2

P r =

Recipiente

Volumen V '

kq Peso del recipiente

Diámetro cm Altura

Paso 3 W = Calculo de contenido de humedad, proveniente del inciso I

Paso 4 Calculo &f , 100 ( P 1 P r )

' V ( 1 0 0 + W )

&f = kg/cm"

ELABORO REVISO AUTORIZO

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Una vez conocidas las características básicas del material debemos proceder a conocer las cualidades de tamaño, resistencia, etc. Para los materiales pétreos que se utilizaran en la elaboración de concreto asfáltico en planta estacionaria es necesario cumplir con las siguientes especificaciones:

A). - GRANULOMETRIA.

La curva granulométrica del material para concretos asfálticos deberá quedar comprendida en la zona limitada por las dos curvas de la figura siguiente:

ABERTURA EN MILÍMETROS.

• <

• <

100

%

Bu

70

60

50

40

30

20

f)

o o

c* -#

<Ca

u-\ r - j

o r-4 - j - en

• O

O o o (-M --Í

en •¿>

LO cr*-

c— r - j

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U ^ -

/

. / ,

A

/ /

y

/

/

s /

/

/

/

/ / e

200 100 20 10

MALLA 4 1/4" 3/8" 1/2" 3/4" 1"

El proyecto señalará el tamaño máximo del agregado de acuerdo a la granulometría correspondiente de los requisitos fijados en el diseño de la mezcla "Diseño Marshall". La granulometría de la mezcla cumplirá con la especificación, siempre y cuando el resultado de su estudio quede comprendido dentro de las siguientes tolerancias:

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TAMAÑO DEL MATERIAL PÉTREO MALLA QUE PASA

Correspondiente al tamaño máximo.

4.76 mm. (Núm. 4).

2.00 mm. (Núm. 10).

0.420 mm. (Num. 40)

0.074 mm. (Núm. 200)

RETENIDO EN MALLA

4.76 mm. (Núm. 4).

2.00 mm. (Núm. 10).

0.420 mm. (Núm. 40)

0.074 mm. (Núm. 200)

TOLERANCIA, % EN PESO DEL MATERIAL PÉTREO

+/- 5

+/- 4

+/- 3

+/- 1

+/- 1

El análisis granulométrico tiene por objeto:

Comparar la granulometría propuesta para la carpeta con el material original del banco propuesto, gravas, arenas, conglomerados, etc. Cuando se trate de una roca se procurará triturar una muestra utilizando un método semejante al que se empleará en la construcción, con el objeto de tener la composición granulométrica real que se puede esperar, así como la forma en que rompe el material.

En el producto de la planta de cribado o triturado, la composición granulométrica se hace con fines de control para la dosificación en la que intervendrán los diferentes tamaños en la composición de una mezcla asfáltica.

El procedimiento consiste en separar las partículas de suelo, tamizando a través de mallas de abertura cuadrada y en pesar las porciones que se retienen en cada una de ellas, a fin de relacionar dichos retenidos como porcentajes de la prueba total.

La composición granulométrica representa gráfica o numéricamente la distribución de los diferentes tamaños de las partículas que componen el suelo, en donde las abscisas a escala logarítmica albergan las aberturas de las mallas y las ordenadas los porcentajes de material que pasa dichas mallas en escala aritmética, la carpeta de concreto asfáltico debe cumplir con la granulometría que queda comprendida entre los bordes de la gráfica arriba mostrada:

En términos generales, la mayor estabilidad de un material se alcanza cuando se reduce al mínimo la cantidad de vacíos, por lo que se requiere una sucesión adecuada de tamaños que permitirá que los huecos dejados por las partículas mayores, sean ocupados por las partículas de menor tamaño y así sucesivamente.

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No debe perderse de vista que la determinación de tamaños esta hecha por medio de cribas, da idea de estos solo en dos dimensiones por lo que pueden afectar las formas de los materiales de placas o agujas.

El procedimiento de la prueba es el siguiente: (PRIMERA PARTE).

El equipo necesario para la ejecución de la prueba es el siguiente:

Una balanza de 20 Kg y aproximación de 1 gramo. Un juego de cribas Tyler, con las siguientes denominaciones: Denominación 2" 1 l/2" 1" %" 3/8" #4 charola Abertura en mm. Charolas de lamina.

50.8 38.1 25.4 19.1 9.52 4.76

Paso I. Se pesará la muestra total, anotando dicho peso "Pt".

Paso 2. Se tamizará a través de las mallas indicadas, comenzando con la de mayor abertura y siguiendo

el orden de tamaño hasta la de menor abertura. Se imprimirá a las cribas un movimiento lateral para que las partículas de menor tamaño vayan separándose y cayendo a través de las mallas. Las porciones retenidas en cada una de las mallas, así como la porción que pasa por la malla núm. 4. se pesaran anotándose los resultados. Los pesos de las porciones retenidas en cada malla deberán expresarse como porcentaje del peso total de la muestra "Pt".

Paso 3. Para cada malla, se calculará el por ciento retenido acumulado, sumando el porcentaje de

retenidos en las mallas de abertura mayor con el retenido en dicha malla; esto con el objeto de obtener el porcentaje de material que pasa por dicha malla. Ejemplo:

MALLA TESÜTCTBIIOT

PARCIAL (GRS). % RETENIDO PARCIAL % RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA LA MALLA

2"

1 1/2"

1"

3/4"

3/8"

Núm. 4

pasa num. 4

598 3,220 2,993 1,425 2,707 1,568 1,639

(698/14,250)x100= 4.9

22.6 21.0 10.0 19.0 11.0 11.5

" 4.9 " 4.9+22.6 = 27.5

48.5 58.5 77.5 88.5 100.0

TTHTTSV 95.1 72.5 51.5 41.5 22.5 11.5 0.0

14,2bU| Tomr

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SEGUNDA PARTE.

El equipo necesario para la ejecución de esta prueba es:

Una balanza de 1 kg. de capacidad y aproximación de 0.1 gramo. Un horno que mantenga la temperatura de 100° a 110° C. Un vaso de aluminio de 500 cm3. Un agitador, varilla metálica de 20 cm. Un juego de mallas, con las siguientes denominaciones: Denominación 10 20 40 60 100 200 charola Abertura en mm. 2.00 0.84 0.42 0.25 0.149 .074

Paso l. Para la determinación de la composición granulométrica del material que pasa por la malla # 4,

se hace pesando una muestra de este material de 500 a 600 gr, la cual se pondrá a secar en el horno a temperatura de 100° a 110° C, hasta peso constante. Cuando el material al secarse forme grumos difíciles de disgregar, es indicio de que el material tiene una alta plasticidad, por lo que la muestra deberá trabajarse parcialmente seca y se le deberá determinar su humedad para posteriormente hacer la corrección en peso.

Paso 2. De la muestra preparada se tomaran 200 gr.. mismos que se colocaran en el vaso de aluminio de

500 cm3 y se le agregaran 200 cm3 o más de agua, dejándose en reposo por 12 horas.

Paso 3. Una vez transcurrido el tiempo se procederá a lavar la muestra a través de la malla núm. 200,

agitando el contenido del vaso con la varilla durante 15 segundos en forma de ocho y dejando reposar durante 30 segundos. Se decantara sobre la malla todo el material fino en suspensión y se repetirá el proceso las veces que sea necesario hasta que el agua quede limpia.

Paso 4. Se devolverá al vaso el material fino que se haya retenido en la malla, utilizando un poco de

agua que se decantara del vaso al final de la operación. Se secará el material en el horno hasta peso constante y se tamizará a través de las mallas mencionadas en esta prueba.

Paso 5. Cuando la muestra original no tiene partículas retenidas en la malla núm. 4, el cálculo de la

granulometría será igual al hecho anteriormente. En el caso de que la muestra original contenga partículas retenidas en la malla núm. 4, los

retenidos parciales de cada malla deberán expresarse como porcentaje de la muestra total, por lo que se dividirá el peso retenido en cada malla entre el peso seco de la muestra usada para la prueba de lavado (200 grs) y se multiplicará este cociente por el por ciento que pasa la malla núm. 4. El retenido acumulativo en la malla núm. 10 se calculará sumando el retenido de la malla núm. 4 obtenido con anterioridad, y así sucesivamente hasta la malla núm. 200, y restando estos valores de 100 se obtendrá el porcentaje de cada malla.

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Pt = 14 ,250 g rs .

COMPOS IC IONGRANULOMETRIC A DEL MATERIAL RETEN IDO EN LA MALLA NUM. 4.

MALLA

1 1 /2 "

1 "

3 / 4 "

3 / 8 "

# 4 PASA # 4

ÜUMA

PESO RETENIDO PARCIAL

6 9 8

3 , 2 2 0

2 , 9 9 3

1 , 4 2 5

2 , 7 0 7

1 , 5 6 8 1 , 6 3 9

U . Z b U

DETERMINACIÓN DE LA COMPOS

MALLA

é 10 # 2 0

# 4 0

# 6 0

# 1 0 0

# 2 0 0 PASA # 2 0 0

SUMA

PESO RETENIDO PARCIAL

4 3 . 8

2 8 . 6

2 2 . 1

1 8 . 3 1 6 . 7

3 3 . 9 3 6 . 6

2UU.UU

% RETENIDO PARCIAL

4 . 9 0

2 2 . 6 0

2 1 . 0 0

1 0 . 0 0

1 9 . 0 0

1 1 . 00 1 1 .50

1UU

% RETENIDO ACUMULADO

4.9 'ü

2 7 . 4 9

4 8 . 5 0

5 8 . 5 0

7 7 . 4 9

8 8 . 5 0 1 0 0 . 0 0

V. QUE PASA LA MALLA

§5. 1ü 7 2 . 5 1

5 1 . 5 0

4 1 . 5 0

2 2 . 5 1

1 1 . 5 0 0 . 0 0

ICION GRANULOMETRICA DEL MATERIAL TAMIZADO POR LA MALLA NUM. 4 (POR LAVADO)

% RETENIDO PARCIAL

(43.8/200)x1 1.5% = 2 . 5 2 1 . 64

1 .27

1 .05 0 . 9 6

1 .95 2 . 1 0

H.ÜU

% RETENIDO ACUMULADO

88.50 + 2 .52= 9 1 . 0 2 9 2 . 6 6

9 3 . 9 3

9 4 . 9 8 9 5 . 9 4

9 7 . 8 9 1 0 0 . 0 0

% QUE PASA LA MALLA

100-91.02 = 8 . 9 b 7 . 3 4

6 . 0 7

5 . 0 2

4 . 0 6

2 .1 1 0 . 0 0

B). - CONTRACCIÓN LINEAL.

La especificación para carpetas de concreto asfáltico en lo que respecta a la contracción lineal es de:

2 % máximo.

La determinación de la contracción lineal se realiza como se indica a continuación:

Limites de Atterhers. Estas pruebas se aplican a los materiales pétreos con el fin de conocer el grado de plasticidad de

sus finos, lo cual puede ser un indicio de la presencia de arcilla.

Cuando la arcilla se encuentra dispersa en el material, o adherida a sus partículas, ocasiona una diferencia en la adherencia de la película de asfáltica; y si se encuentra formando grumos aislados, cada uno de estos constituye un punto débil en la carpeta, en presencia de agua. Los materiales pétreos deben de cumplir con el requisito de plasticidad, medido indirectamente por la contracción lineal.

La plasticidad es una propiedad de las arcillas, que les permite cambiar su forma sin agrietarse cuando se les sujeta a una presión, reteniendo su nueva forma cuando desaparece el esfuerzo aplicado. El término arcilla se aplica a las partículas que tienen un diámetro menor a 0.005 cinco milésimas de milímetro y que presentan la propiedad de ser plásticas con la presencia del agua.

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Sr

Obra

Material

Ensaye N°

Procedencia

Fecha de Muest

COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DEL MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA NUM. 4 (4.76 mm.). Pt = grs Peso total de la muestra

MALLA ABERTURA PESO RETENIDO

PARCIAL (A) % RETENIDO PARCIAL (B)

% RETENIDO ACUMULADO (C)

% QUE PASA LA MALLA

OPERACIONES ARITMÉTICAS (A/PHx 100 IB • B MALLA ANTERIOR) (100% -C)

2" 50 8 1 1/2" 38 1

25 4 3/4" 19 05 3/8" 9 52

NUM 4 4 76 PASA NUM 4

SUMAS

COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DEL MATERIAL TAMIZADO POR LA MALLA NUM. 4 (4.76 mm.). P = grs Peso de la muestra

% Pasa # 4 (D) % Ret Acum # 4 (E)

% "%

Porcentaje que paso la malla # 4, de la tabla de arriba Porcentaje retenido acumulado en la malla # 4, de la tabla de arriba

MALLA ABERTURA PESO RETENIDO

PARCIAL (A) % RETENIDO PARCIAL (B)

% RETENIDO ACUMULADO (C)

1"-(E + B) 2° - (B + B MALLA ANTERIOR)

% QUE PASA LA MALLA

OPERACIONES ARITMÉTICAS ( A / P ) X D (100%-C) Núm 10 2 000

20 0 840 40 0 420 60 0 250 100 0 149 200 0 074

Pasa # 200 SUMAS

--T r—

o t-i"l u--J

« O •C-4

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- d -C O

-J-o-" un • — '••>

-T — ---o

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40

30

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f

-

f

i

i ! i

1

100 60 40 :o 3/9" 1 1/2"

MALLA. ELABORO REVISO AUTORIZO

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La porción de suelo que pasa la malla núm. 40 (0.42 mm). Presenta una consistencia plástica para una humedad comprendida entre dos límites, el límite plástico y el límite líquido y su amplitud es medida por el índice plástico.

Límite Líquido. - Es el estado del suelo para el cual se considera que existe una división entre las consistencias plástica y semiliquida. Un límite líquido alto, se debe a la presencia de partículas finas con una gran superficie y numerosos huecos capilares, que requieren la presencia de agua para llenar dichos huecos y formar una película que envuelva a los granos de material; esta condición tiende a producir una baja estabilidad.

Límite Plástico. - Es el estado en el que se considera que existe una división entre las consistencias plástica y semisólida.

índice Plástico. - Es la diferencia aritmética entre los límites líquido y plástico del suelo. Los suelos de alto índice plástico son afectados notablemente por la variación en su humedad, contrayéndose cuando esta disminuye.

Equivalente de Humedad de Campo. -Se define como un parámetro de humedad, la cual, se determina cuando una gota

de agua es absorbida por el suelo en un lapso de 30 segundos.

Contracción Lineal. -Es la reducción de volumen de un suelo, cuando la humedad se reduce a partir del límite líquido hasta el límite de contracción. La contracción lineal es una función de la plasticidad del suelo, siendo nula para los suelos de características arenosas y aumentando a medida de que el suelo es más plástico.

Determinación del Equivalente de Humedad de Campo.

El equipo necesario será:

Una cápsula de porcelana de 12 cm. de diámetro. Una espátula de hoja de acero flexible de 12 cm. Un gotero. Una balanza de un centesimo de gramo de aproximación. Vidrios de reloj. Un horno que alcance temperaturas de 100° a 110° C. Un cronómetro.

Paso 1. La muestra para efectuar las pruebas de Atterberg se preparara de acuerdo a los párrafos de

preparación de muestras, descritos con anterioridad, la muestra se tamizará por la malla núm. 40, para obtener una cantidad mínima de 300 grs. de esta muestra se tomará la mitad 150 grs. La cual se llevará a una humedad cercana al límite plástico, pero superior a él. Se manipulará con la espátula el material colocado en la cápsula a fin de lograr una distribución uniforme de la humedad.

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Puso 2. Con un movimiento uniforme de la espátula, sin hacer presión sobre el material, se formará una

superficie tersa sobre la cual se dejará caer una gota de agua con ayuda de un gotero. Si la gota desaparece en un tiempo menor de 30 segundos, se dará un ligero incremento de humedad y se repetirá la operación las veces que sea necesario para lograr que la gota de agua desaparezca en el termino de 30 segundos, manteniéndose extendida durante este periodo sobre la superficie lisa dándole a esta una apariencia brillante.

Paso 3. Se tomará una muestra del material que ha alcanzado la humedad que se deseaba de terminar, se

colocará en un vidrio de reloj y se pesará. Posteriormente la muestra se secara en un horno hasta peso constante y se calculará el contenido de humedad con la siguiente fórmula:

Pw-Ps Ew = 5 x 100

Ps

En donde:

Ew = Equivalente de humedad de campo, en por ciento Pw = Peso del material húmedo, en gramos. Ps = Peso del material seco, en gramos.

Se dejará la muestra en un recipiente durante 24 horas, después de las cuales se podrán efectuar las siguientes pruebas correspondientes.

"Determinación del Límite Líquido ".

El equipo necesario será:

Una cápsula de porcelana de 12 cm. de diámetro.

Una espátula de hoja de acero flexible de 12 cm.

Un dispositivo mecánico (Copa de Casagrande).

Una balanza de un centesimo (0.01) de gramo de aproximación.

Vidrios de reloj.

Un horno.

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ta C3ZD

INSTRUMENTO PARA RANURAS.

PLANTA c c

ff& LATÓN

FRENTE PERFIL

Copa de Casagrande. Paso 1.

Se tomará una muestra de 150 gramos, del material ya preparado, se colocará en una cápsula de porcelana y se procederá a hacer homogéneo el material manipulándolo con la espátula sin hacer presión excesiva

Paso 2. El material se colocará en la copa de latón del aparato de Casagrande, en una cantidad

ligeramente excedida, de manera que al ser extendida por medio de la espátula, tenga al centro un espesor de 1 cm. El material deberá ser extendido del centro hacia los extremos, y una vez, nivelado con la espátula se procederá a dividirlo en mitades utilizando el ranurador.

Paso 3. Accionando la manivela se hará caer la copa desde una altura de 1 cm, a razón de dos

(2)golpes por segundo, el número de veces necesario para lograr una liga íntima de los bordes inferiores de la ranura en una longitud de 13 mm. Si el número de golpes es superior a 25, la humedad de la muestra es inferior al límite líquido, debiéndose entonces retirar el material de la copa, juntarlo al que quedo en la cápsula y agregar una pequeña cantidad de agua, manipular con la espátula hasta lograr una distribución uniforme de la misma. Si la humedad de la muestra resulta mayor al limite liquido, es decir, si la cantidad de golpes para cerrar la ranura en la longitud especificada es inferior a 25, entonces se deberá dejar evaporar el agua, removiendo constantemente el material con la espátula, por ningún motivo se agregará material seco para disminuir la humedad. La prueba se repetirá el número de veces necesario para que la ranura se cierre en la longitud indicada en 25 golpes, ya que la humedad que contiene la muestra en estas condiciones es precisamente el límite líquido.

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Paso 4. Para determinar la humedad del límite líquido se tomará una muestra del material del centro de

la copa y se procederá a la determinación de humedad como ya se indico anteriormente.

Pl - P2 Wl = p2_pt x 100

En donde: Wl - Humedad del límite líquido. Pl = Peso del material húmedo más el peso del recipiente en gramos. P2 = Peso del material seco más el peso del recipiente, en gramos. Pt = Peso del recipiente.

A continuación con el material que sobró en la cápsula de latón deberá efectuarse de inmediato la prueba de contracción lineal, con el objeto de evitar la evaporación del agua.

"Determinación de Límite Plástico "

Para la determinación del límite plástico se necesitará el equipo siguiente:

Una cápsula de porcelana de 12 cm. de diámetro. Una espátula de hoja de acero flexible de 12 cm. Una placa de vidrio de 40 x 40 x 1.5 cm. Una placa de vidrio de 11 x 11 x 0.6 cm, con dos cinchos paralelos de alambre de 3.2 mm (1/8") de diámetro. Una balanza de un centesimo (0.01) de gramo de aproximación. Vidrios de reloj. Un horno.

Paso 1. Para realizar esta prueba se tomará una muestra del material preparado ya para este efecto, con

la cual se formará una bola de 12 mm de diámetro, la cual deberá moldearse con los dedos dando le una forma cilindrica, manipulándola sobre la palma de la mano.

Paso 2. El cilindro elaborado se colocará en la placa de vidrio en donde se continuara rodillando hasta

que alcance un diámetro ligeramente mayor a 3.2 mm (1/8") y se continuará rodillando en la placa que lleva los cinchos de alambre, hasta alcanzar el diámetro especificado (1/8").

Paso 3. Si al alcanzar el diámetro especificado el rollito de material no se rompe en varias secciones

simultáneamente, entonces indica que la humedad contenida es mayor a la del limite plástico. En este caso se juntara todo el material y se formara nuevamente una bola, manipulándola con los dedos para que pierda agua y la distribución uniforme de la humedad y se volverá a formar el filamento repitiendo todas las operaciones anteriores. Este proceso se repetirá el número de veces necesario para que el filamento se rompa en varios segmentos simultáneamente al alcanzar 3.2 mm (1/8") de diámetro.

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Paso 4. Se tomarán todos los segmentos en que se ha dividido el filamento y se hará la determinación

de humedad, la cual, corresponde al límite plástico.

Wp = P1-P2 P2-Pt x 100

En donde:

Wp = Humedad del límite plástico. Pl = Peso del material húmedo más el peso del recipiente en gramos. P2 = Peso del material seco más el peso del recipiente, en gramos. Pt ~ Peso del recipiente.

Los suelos que no pueden rodillarse, es decir, formar los cilindros del diámetro especificado con ningún contenido de humedad, se consideran no plásticos.

"Determinación del índice Plástico"

Para la determinación del índice Plástico de un suelo deberá tomarse en cuenta, que este queda expresado por la diferencia aritmética entre el límite líquido y el límite plástico de dicho suelo.

IP = Wl-Wp

El índice Plástico es una medida de la amplitud de la consistencia plástica del suelo, mientras mayor sea el índice Plástico, mayor será también la variación de humedades para las cuales el suelo presenta una consistencia plástica, ya que los límites líquidos y plásticos del suelo corresponden a los límites superior e inferior de dicha consistencia.

ÍNDICE PLÁSTICO

CONSISTENCIA SEMI-IIQDIDA

CONSISTENCIA PLÁSTICA

CONSISTENCIA SEMI-SOLIDA

fe Oí >-4 s j

Humedad

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"Determinación de Contracción Lineal".

El equipo necesario será:

Una cápsula de porcelana de 12 cm. de diámetro. Una espátula de hoja de acero flexible de 12 cm. Moldes de lámina galvanizada del núm. 6 de 10 x 2 x 2 cm, dimensiones interiores. Grasa grafítada. Un calibrador con vernier. Un horno.

Paso 1. Para esta determinación se utilizará el material sobrante de la prueba de límite líquido,

inmediatamente después de terminada esta última. Con la mezcla de suelo y agua en las condiciones de límite líquido, se procederá al llenado del molde de prueba, que deberá haber sido previamente engrasado para evitar que se adhiera material a las paredes. El llenado del molde se hará en tres capas y golpeando en cada ocasión el molde contra una superficie dura, hasta lograr la expulsión casi total del aire. Al final se enrasará el material en el molde utilizando la espátula.

Paso 2. Se dejará secar la barra al aire libre hasta que su color cambie de obscuro a claro y a

continuación se pondrá a secar en el horno por un periodo de 18 horas.

Paso 3. Finalmente se medirá la longitud de la barra del material seco y la longitud interior del molde

con el calibrador. Se calculará la contracción lineal de acuerdo con la siguiente fórmula:

L1-L2 CL = jj x 100

En donde:

CL = Contracción lineal, en por ciento con respecto a la longitud original de la barra de suelo húmedo.

Ll = Longitud del molde, o sea la barra de suelo húmedo, en cm. L2 - Longitud de la barra de suelo seco, en cm.

Por lo que recordamos que en materiales pétreos para concretos asfálticos, la contracción lineal no debe ser mayor que 2%.

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Ensaye N°

Procedencia

Techa de Muest

Para la realización de estas pruebas, se deberá tamizar la muestra de material por la malla num 40, para obtener una cantidad minima de 300 grs.

LIMITES DE ATTERBERG.

A).- DETRMINACION DEL EQUIVALENTE DE HUMEDAD. " Ew " %. Paso 1. De la muestra preparada se tomaran aprox 150 grs y se llevara a una humedad cercana al limite liquido Ver ei procedimiento de prueba, obteniendo posteriormente los siguientes datos: Pw = grs Peso del material húmedo. Paso 2. Ps = Pt =

grs grs

Peso de la muestra seca y del recipiente. Secado en horno hasta peso constante Peso del recipiente

Paso 3.

Calculo Ew P1 -P2 P2-Pt

X 100 Ew =

B|- DETERMINACIÓN bEL LIMITE U6.UIP6 "W<". Paso 1. Utilizando el dispositivo metálico denominado"Copa de Casagrande", descrito en procedimiento de prueba, tenemos P1 = grs. Peso del material húmedo y del recipiente Paso 2. P2= _ P! = Paso 3. Calculo

grs. grs

Peso de la muestra seca y del recipiente Secado en horno hasta peso constante Peso del recipiente.

W/ P1 -P2 P2-Pt

X 100 w/ =

C).- DETERMINACIÓN DEL LIMITE PLÁSTICO, " Wp ". Paso 1. Del material preparado, se tomara una muestra y se formara con los dedos una bolita de aprox 12 mm de 0, la que se moldeara entre los dedos y se formara un rollito hasta un diámetro de 3 2 mm (3/8"), el procedimiento se repetirá has ta que dicho rollito se rompa en varias secciones al alcanzar el diámetro especificado (Ver procedimiento de prueba) P1 = grs Peso del material húmedo y del recipiente Paso 2. P2 = Pt =

grs Peso de la muestra seca y del recipiente Secado en horno hasta peso constante grs. Peso del recipiente.

Paso 3. Calculo Wp = P1 -

P2-P2 Pt

X 100 Wp>

D).- ÍNDICE PLÁSTICO, " IP ' El Índice plástico es la diferencia aritmética entre el limite liquido y el limite plástico.

Calculo

IP = W/ - Wp IP =

E).- DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL, "CL" Paso 1. Con el material que sobro de la prueba del limite liquido, se deberá llenar el molde metálico de 10x2x2 cm de dimen­siones interiores Se llenara en tres capas, golpeando el molde en cada ocasión para expulsar el aire El molde con el material se pondrá secar al aire libre hasta que cambie de color claro a uno mas obscuro Posteriormente se pondrá a secar en un homo por un periodo de 18 hrs (Ver procedimiento de prueba). Paso 2. Secado de el material en el horno a 110 °C, durante 18 horas Periodo de Secado, hora de. Inicio. hrs Terminación' hrs. Periodo hrs Paso 3. Una vez secado el material obtenemos L1 = cm Longitud interior del molde, o sea, longitud de la barra de material húmedo L2 = cm. Longitud de la barra de material seco Paso 3. Calculo CL: L1 -12

L1

CL = %

ELABORO REVISO AUTORIZO

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O. - DESGASTE LOS ANGELES.

El desgaste para cualquier tipo de material pétreo, de acuerdo a los métodos de prueba de desgaste de los Angeles no deberá ser mayor a:

40 % máximo.

Esta prueba tiene por objeto conocer la calidad del material pétreo y es una medida indirecta del grado de alteración alcanzado por este, así como la presencia de planos de debilitamiento o cristalización que provocan una desintegración de la partícula del material. Igualmente da una idea de la presencia de partículas con forma de lajas, cuyas aristas vivas sufren fuerte abrasión durante la prueba. Se verificará en muestras constituidas por trozos de roca, roca triturada y grava triturada o sin triturar. Cuando la muestra esta constituida por material heterogéneo y se tengan dudas de la calidad de alguno de sus materiales, deberán efectuarse pruebas por separado del material sano y del material alterado o de diferente origen, así como una prueba constituida por ambos materiales en la que estén representados en la misma posición en la que se encuentren en el banco o en la que vayan a ser utilizados.

Procedimiento de prueba.

El equipo necesario para la prueba será el siguiente:

Una máquina de abrasión de los Angeles, constituida por un cilindro de acero, hueco cerrado en ambos extremos, con un diámetro interior de 71.1 cm y una longitud de 50.3 cm, montado sobre ejes fijos a las bases que no se proyectan al interior, de manera que pueda girar sobre su eje en una posición horizontal a una velocidad de 30 a 33 r.p.m. El cilindro esta provisto de una abertura para introducir el material, la cual se cerrará herméticamente con una tapa provista de pernos y que mantenga la superficie interior. El cilindro lleva en su interior una placa removible de acero de 1" de espesor, la cual se proyecta radialmente 8.9 cm sobre el cilindro en toda su longitud. Esferas de hierro fundido o de acero de 47.6 mm de diámetro y peso comprendido entre 300 y 445 gramos. Mallas Tayler Standard de abertura cuadrada con las siguientes denominaciones:

Denominación Abertura en mm.

Denominación Abertura en mm.

76.2

#3

2 y2n

63.5

#4 4.76

2" 50.8

#8

1 l/2" 38.1

#12

1" 3/4" '/2"

25.4 19.05 12.7

charola

Un horno a temperatura de 100° a 110° C. Una balanza de 20 kg. de capacidad y aproximación de 1 gramo.

37

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Paso 1. La muestra deberá lavarse para eliminar el polvo que lleven adherido las partículas y secarse en

el horno hasta peso constante. Después se cribará a través de las mallas indicadas para conocer su graduación y se formará una granulometría de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1 de este inciso, seleccionando aquella que más se asemeje a la graduación propuesta para la mezcla asfáltica. Es conveniente efectuar pruebas por separado de los tamaños gruesos y finos, para tener mayor información del material. Si la muestra esta formada por trozos de roca, estos deberán triturarse y formar una de las granulometrías indicadas. La Tabla 1 proporciona información de las cantidades de material y sus tamaños respectivos que deberán utilizarse en la prueba, así como la carga abrasiva y del número de revoluciones que deberá darse a la máquina.

T A B L A 1

TIPO

A

B

C

D

E

F

G

TAMAÑO

De 38.1 mm (1 Vi") a 25.4 mm (1") De 25 4 mm (1") a 19.05 mm (3/4") De 19.05 mm (3/4") a 12.7 mm (1/2") De 12.7 mm (1/2") a 9.52 mm (3/8")

De 19.05 mm (3/4") a 12.7 mm (1/2") De 12.7 mm (1/2") a 9.52 mm (3/8")

De 9.52 mm (3/8") a Núm. 3. De Núm. 3 a Núm. 4.

De Núm. 4 a Núm. 8.

De 76.2 mm (3") a 63.5 mm (2 Vi") De 63.5 mm (2 Vi") a 50.8 mm (2") De 50.8 mm (2") a 38.1 mm (1 Vi")

De 50.8 mm (2") a 38.1 mm (1 Vi") De 38.1 mm (1 Vi") a 25.4 mm (1")

De 38.1 mm (1 Vi") a 25.4 mm (1")

De 25.4 mm (1") a 19.05 mm (3/4")

Cantidad en gramos de la muestra

1,250 1,250 1.250 1,250

2,500 2,500

2,500 2,500

5,000

2,500 2,500 5,000

5,000 5,000

5,000

5,000

CARGA ABRASIVA No. de esferas

12

11

8

6

12

12

12

Peso en grs.

5,000 +/- 25

4,584 +/- 25

3,330 +/- 20

2,500 +/- 15

5.000 +/- 25

5,000 +/- 25

5,000 +/- 25

No. de Revolu­ciones

500

500

500

500

1,000

1,000

1,000

Paso 2. La muestra seleccionada que ha sido pesada previamente ~lPi", se colocará junto con las esferas

en la máquina, la cual se hará girar hasta completar el número de revoluciones especificado.

Paso 3. Se sacará la muestra de la máquina y se lavará a través de la malla Núm. 12. El retenido sobre la

malla se secará en el horno hasta peso constante y se pesará "Pf".

La pérdida por desgaste se determinará por medio de la siguiente fórmula:

Pi-Pf %Desg. = ~— x 100

38

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Sr

Obra

Material

Ensaye N°

Procedencia

Fecha de Muest

PRUEBA DE DESGASTE DE LOS ANGELES

COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DEL MATERIAL PARA LA PRUEBA DE DESGASTE Pt : grs. B&&1flfflM&áWa&&a

MALLA ABERTURA PESO RETENIDO

PARCIAL (A) % RETENIDO PARCIAL (B)

% RETENIDO ACUMULADO (C)

% QUE PASA LA MALLA

OPERACIONES ARITMÉTICAS (A / Pt) x 100 (B t -B MALLA ANTERIOR) (100% - o 76.2

2 1/2" 63.5 2" 50.8

1 1/2" 38.1 1" 25.4

3/4" 19.05 3/8" 9.52

NUM. 4 4.76 PASA NUM. 4

SUMAS

Una vez cribado el material y de conocer su granulometna, se seleccionara una granulometna semejante de la tabla de granulóme trias para desgaste, con el objeto de conocer, la cantidad de material que se requiere para la prueba, asi como, el numero de esferas y las revoluciones a que se someterán estas con la muestra.

T A B L A DE GRANULOMETRIAS PARA DESGASTE

TIPO TAMAÑO

Cantidad en

grs de la muestra

CARGA ABRASIVA

No. de esferas Peso en grs.

No. de

Revoluciones De 38.1 mm (1 y2") a 25.4 mm (1 De 25.4 mm (1") a 19.05 mm (3/4 De 19.05 mm (3/4") a 12.7 mm (1/2 De 12.7 mm (1/2") a 9.52 mm (3/8

1,250 1,250 1,250 1,250

12 5,000 +/- 25 500

De 19.05 mm De 12.7 mm

(3/4") (1/2")

a 12.7 mm a 9.52 mm

(1/2 (3/8

2,500 2,500

11 4,584 +/- 25 500

De 9.52 mm (3/8") a Núm. De Núm. 3 a Núm. 4.

2,500 2,500

3,330 +/- 20 500

De Núm. 4 a Núm. 8. 5,000 2,500 +/- 15 500 De 76.2 mm (3") De 63.5 mm (2 Vi') De 50.8 mm (2")

a 63.5 mm a 50.8 mm a 38.1 mm

(2

(1

2,500 2,500 5,000

12 5,000 +/- 25 1,000

De 50.8 mm (2") a 38.1 mm De 38.1 mm (1 1/2") a 25.4 mm

(1 5,000 5,000

12 5,000 +/- 25 1,000

De 38.1 mm (1 1/2") a 25.4 mm ( De 25.4 mm (1") a 19.05 mm (3/

5,000 5,000

12 5,000 +/- 25 1,000

Una vez realizada la prueba tenemos: Pi = grs. Pf = grs.

Peso inicial de la muestra. Peso final de la muestra, material retenido lavado a través de la malla núm. 12 y secado en horno hasta peso constante.

Calculo:

% Desgaste = Pi-Pf Pi

x 100 Desgaste =

ELABORO- REVISO: AUTORIZO:

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En donde:

°/o Desg. = Por ciento de desgaste del material. Pi = Peso inicial de la muestra, en gramos Pf = Peso final de la muestra, en gramos.

D). - FORMA PELA PARTÍCULA.

Las partículas alargadas y/o en forma de laja no deberán exceder el 35% máximo del material.

Aquí se describen la prueba para determinar la relación entre las dimensiones de las partículas del material pétreo, con el objeto de clasificarlos en cuanto a su forma alargada o forma de laja, y conocer los porcentajes respectivos que de estas partículas contienen los materiales pétreos utilizados en la construcción de mezclas asfálticas.

La determinación de las partículas con forma de laja, o sea, las que tienen una relación entre su espesor y su ancho, menor de 0.6, se llevará a cabo en la fracción retenida en la malla de 'A" (6.35 mm).

El equipo necesario para ejecutar dicha prueba es:

Juego de mallas de las siguientes denominaciones: Denominación Abertura en mm. 63.3 50.8 38.1 25.4 19.1 12.7 9.52 6.35

2 54" 2" 1 '/T 1" Y*" y2" 3/8" ¡A" charola

Una balanza con capacidad de 20 kgs. y 1 gr de aproximación. Calibrador de espesores, metálico, con la forma y espesores que se indican a continuación.

VARILLA DE ACERO

CALIBRADOR DE ESPESORES PARTÍCULAS EN FORMA DE LAJA.

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Paso ¡.

La preparación de la muestra se ejecutará de la forma siguiente:

De una de las muestras preparada de acuerdo al inciso de preparación de muestras descrito al inicio de este capítulo, se tomará por cuarteo una porción de material pétreo suficiente para obtener como mínimo doscientas partículas retenidas en la malla de V*" (6.3 mm.).

Se pesa la fracción retenida en dicha malla y se registra su peso como Wi, en gramos; a continuación, se criba esta fracción por las mallas indicadas en el equipo requerido para esta prueba. Enseguida, se determina el número de partículas retenidas en cada malla y se verifica que el total no sea menor que 200 partículas, de lo contrario, se efectuaran las operaciones indicadas utilizando una porción de muestra de mayor tamaño.

Paso 2. Se toma de una en una las partículas que forman la porción clasificada de la muestra y se verifica si pasan por la ranura correspondiente al calibrador de espesores, buscando la posición de la partícula mas adecuada para esta operación.

Se reúnen todas las partículas que hayan pasado por las ranuras del calibrador, se determina su peso y se anota éste como Wp, en gramos.

Paso3. Se calcula y se reporta el contenido de las partículas en forma de laja del material pétreo,

aplicando la siguiente formula:

Cp= § ? x 100 Wi

En donde: Cp = Contenido de partículas en forma de laja, en por ciento. Wp = Peso de las partículas que pasan por las ranuras correspondientes de calibrador,

en gramos. Wi = Peso total del material retenido en la malla de '/i" (6.3 mm), en gramos.

Determinación de las partículas con forma alargada, o sea, las que tienen una relación entre su largo v su ancho mayor de 1.8. se llevará a cabo en la fracción retenida en la malla de 'A" (6.35 mm).

El equipo necesario para ejecutar dicha prueba es:

Juego de mallas de las siguientes denominaciones: Denominación 2 l/T 2" 1 V? 1" V" Vz" 3/8" lÁ" charola Abertura en mm. 63.3 50.8 38.1 25.4 19.1 12.7 9.52 6.35 Una balanza con capacidad de 20 kgs. y 1 gr de aproximación. Calibrador de longitudes, con la forma y espesores que se indican a continuación.

40

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PERNOS De «CERO 6.3 a

MALLAS

PASA 9.52 12.7 19.45 25A

RETEN W.351 9.52 I 12.7 I 19 D5

38.1

25 ^

50.3

39.1

ACOT:

\_ /

..••r.'#::

••mt : • ' & • %

Mt « i

Paso 7.

CALIBRADOR DE LONGITUDES PARTÍCULAS ALARGADAS.

La preparación de la muestra se efectuará de la misma forma indicada en el paso número 1, de la prueba de partículas en forma de laja.

Paso 2. La prueba se efectuará de la forma siguiente:

Se toman de una en una las partículas que forman cada porción clasificada de la muestra y se verifica si pasan por el claro correspondiente del calibrador de longitudes, de manera de que al tratar de pasarlas, tengan una porción tal que su mayor dimensión sea paralela al eje longitudinal del calibrador.

Se reúnen todas las partículas que no pasaron los respectivos claros del calibrador, se les determina su peso y se les anota como Wa, en gramos.

Paso 3. Se calcula y se reporta su contenido de partículas alargadas que tiene el material pétreo,

aplicando la siguiente fórmula:

Ca = Wa Wi

x 100

En donde: Ca Wp Wi

Contenido de partículas alargadas, en por ciento. Peso de las partículas que no pasan por los claros del calibrador, en gramos. Peso total del material retenido en la malla de lA" (6.35 mm), en gramos.

41

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L^,M-M^wifel

DETERMINACIÓN DE LAS PARTÍCULAS EN FORMA DE LAJA

Cribado de la muestra por la malla de 6.3 mm (1/4"), para obtener como mínimo un total de 200 partículas de material para efectuar las pruebas, obteniendo:

W/ = grs. Peso total de las partículas retenidas.

Composición granulometrica de la fracción retenida en la malla de 6.3 mm (1/4")

Malla

2 1/2" 2"

1 1/2" 1"

3/4" 1/2" 3/8" 1/4"

Denominación (mm).

63 3 50 8 38 1 25 4 19.1 127 9 52 6 35

Numero de partículas retenidas (No menos de 200 part, en total)

Num de Part.

Calculo:

c>- $F * 1°° -

ELABORO:

PART, FORMA LAJA Peso de las partículas

que PASAN por el calibrador de espesores

Wp =

Cp =

Sr

Obra

Material

Ensaye N°

Procedencia

Fecha de Muestra

DETERMINACIÓN DE LAS PARTÍCULAS EN FORMA ALARGADA

Cribado de la muestra por la malla de 6 3 mm (1/4"), para obtener como mínimo un total de 200 partículas de material para efectuar las pruebas, obteniendo.

W/ = grs. Peso total de las partículas retenidas.

Composición granulometrica de la fracción retenida en la malla de 6 3 mm (1/4")

Malla

2 1/2" 2"

1 1/2" 1"

3/4" 1/2" 3/8" 1/4"

Denominación (mm)

63 3 50 8 38 1 25 4 19.1 127 9 52 6.35

Numero de partículas retenidas (No menos de 200 part en total)

Num de Part.

Calculo'

Ca= WP x 100 = Wa

TOTAL EN PORCIENTO DE PARTÍCULAS LAJEADAS O ALARGADAS

Cp + Ca = %

REVISO- AUTORIZO:

PART, FORMA LAJA Peso de las partículas

que PASAN por el calibrador de espesores

Wa =

Ca =

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El - AFINIDAD CON EL ASFALTO.

Para carpetas y bases asfálticas elaboradas en el lugar y en plantas estacionarias, se debe cumplir con las siguientes especificaciones:

1. - Desprendimiento por fricción 25% máximo. 2. - Cubrimiento con asfalto (método ingles) 90% mínimo. 3. - Pérdida de estabilidad por inmersión en agua. 25% máximo.

Como su nombre lo indica estas pruebas tienen por objeto determinar el grado de afinidad que existe entre el agregado pétreo y la película asfáltica que lo cubre. Las fallas encontradas en los pavimentos asfálticos debidas a la falta de adherencia entre el agregado pétreo y el asfalto, obedecen en la mayor parte de los casos, a la introducción de agua en la carpeta asfáltica. Si la superficie de la partícula del agregado presenta mayor afinidad con el agua que al asfalto, la primera es traída a la superficie de la partícula, desalojando la película de asfalto, quedando destruida la adherencia existente entre los dos materiales, que es necesaria para darle estabilidad a la carpeta. Este tipo de agregados pétreos se le denomina "hidrófilos", es decir que presentan afinidad por el agua. A los materiales pétreos que presentan mayor afinidad por el asfalto se les denomina "hidrófobos".

Salta a la vista la necesidad de determinar las características de la superficie de las partículas de material pétreo por lo que se refiere a su acción preferente por el agua, antes de autorizar el empleo de este en la elaboración de mezclas asfálticas. Esta característica del agregado pétreo es debida a fenómenos de tensión superficial en las fases agregado-asfalto-agua, la cual, puede modificarse mediante el empleo de agentes químicos, con el empleo de estos adicionantes se logra mejorar la adherencia de la película de asfalto con la partícula del material pétreo. La falta de adherencia entre el agregado y el asfalto, puede ser también causada a la presencia de una película de polvo o de arena fina adherida a la partícula de material pétreo, que impide el contacto de esta con el asfalto; es el caso de algunos materiales depositados por corrientes fluviales, caliza triturada y algunos otros. Si en la práctica no puede lograrse el desprendimiento de esta película mediante lavado o algún otro procedimiento, la prueba deberá hacerse en una muestra tal y como va a ser utilizado en la elaboración de la carpeta.

En general se recomienda que para hacer las pruebas se reproduzcan hasta donde sean posibles las condiciones generales de trabajo, empleando los mismos agregados y el mismo tipo de producto asfáltico, calentando este a la temperatura de aplicación recomendada y calentando también el pétreo a temperatura de elaboración de la mezcla asfáltica.

En la prueba de desprendimiento por fricción, los resultados se cuantifican por la inspección visual de las partículas del agregado cubiertas con una película asfáltica, que han sido sometidas a la acción de agua y agitadas para provocar el desprendimiento de la película de asfalto. En el caso de los materiales que contengan partículas de diferentes clasificaciones, al observar las muestras puede encontrarse una fracción del total que presenta cierto grado de desprendimiento y que el resto es hidrófobo. Si el por ciento de partículas hidrófilas es considerable, es preferible calificar el material como hidrófilo. Si el desprendimiento de la película de asfalto no es de consideración, puede suponerse que el material tendrá un comportamiento satisfactorio si el procedimiento de construcción es el adecuado y las condiciones climatológicas y de drenaje son favorables. En este caso se clasifica el material como de adherencia normal con el asfalto.

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B I B L I O T E C A En la determinación de la pérdida de estabilidad por inmersión del espécimen en agua, se

observa el efecto de esta última sobre la mezcla asfáltica. Este efecto es medido por la pérdida de estabilidad sufrida, con relación a la de un espécimen elaborado en las mismas condiciones, que se prueba a compresión sin haber sido sumergido en agua, esta prueba presenta la ventaja de la apreciación de sus resultados no esta sujeta a la apreciación del operador.

Si los resultados de alguna de las dos pruebas no son satisfactorios, deberá verse conque procedimiento puede modificarse favorablemente las características de adherencia entre el agregado pétreo y el asfalto.

a). - El empleo de adicionantes. - Mediante el empleo de estos agentes químicos se puede mejorar la adherencia de la película de asfalto, cambiando la tensión superficial entre las fases de agregado - agua - asfalto. Hay varios productos para este fin, y en ocasiones se tienen buenos resultados aplicando cal hidratada o agua de cal al agregado pétreo. Por lo que deberá realizarse una serie de pruebas comparativas de los productos para ver cual da mejores resultados.

b). - La trituración del agregado pétreo. En el caso de las gravas de ríos, si las partículas presentan una baja adherencia con el asfalto, conviene investigar si las nuevas superficies que se producen al triturarlo, presentan mejor adherencia, en cuyo caso deberá estudiarse la posibilidad de recomendar una trituración al tamaño adecuado, para disminuir el porcentaje total de superficie de baja adherencia, de acuerdo a los resultados de las pruebas verificadas.

c). - El lavado del agregado pétreo. Si hay una película de material fino adherida a la superficie del agregado pétreo, deberá estudiarse la posibilidad del lavado del agregado, siempre y cuando este procedimiento sea factible realizarlo en la práctica. Las pruebas de adherencia deben repetirse en el material lavado.

d). - La substitución de materiales. Puede ser el caso que una fracción del material pétreo presente baja adherencia con el asfalto, debiendo entonces estudiar la posibilidad de eliminar el material inadecuado y sustituirlo por uno que presente buena adherencia. Por ejemplo, en las gravas de río, la fracción que pasa la malla de 6.35 mm (1/4"), pueden estar constituidas por un material hidrófilo que puede ser eliminado mediante cribado y sustituido por una arena de buena calidad.

Prueba de Desprendimiento por Fricción

El equipo necesario para esta prueba será:

Un frasco de vidrio de 500 cm3 de capacidad y tapa hermética. Charolas de lámina. Una balanza con aproximación de 0.1 gramo. Una cuchara de albaflil. Una parrilla eléctrica o de gasolina. Un termómetro de 0o a 150°C.

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Mallas Tayler Standard de abertura cuadrada con las siguientes denominaciones: Denominación 72" '/«" #10 #40 Abertura en mm. 12.7 6.35 2.00 0.420

Paso l.

El procedimiento de prueba comprende la verificación por duplicado de las pruebas de desprendimiento por fricción, tomando como testigo un material que haya probado tener buena afinidad con el asfalto. Para asegurar la misma graduación en todas las mezclas de prueba, deberá cribarse en seco una muestra del material a través de las mallas de V-i\ V", # 10 y #40, para obtener muestras de material de diferentes tamaños, de las cuales se tomarán las cantidades correspondientes de acuerdo a la granulometría proyectada del material pétreo, para combinarlas y formar seis mezclas con peso aproximado de 500 gr cada una. En esta forma se disminuyen considerablemente las discrepancias en los resultados, ocasionadas por variaciones en la composición granulométrica, que afectan el espesor de la película asfáltica. Cuando se trate de un material heterogéneo, será necesario determinar en que proporción se encuentran los materiales predominantes que constituyen la muestra, por si alguno de ellos presenta características de baja adherencia. Como la mezcla va hacerse en planta, deberá calentarse el material pétreo hasta una temperatura de 100° a 110° C: y el producto asfáltico a su temperatura de aplicación recomendada 140°C. A cada una de las seis muestras de material pétreo deberá agregarse la cantidad de producto asfáltico que corresponde a los siguientes contenidos de cemento asfáltico, expresados como porcentajes del peso del material pétreo.

Dos muestras con el contenido calculado de + 0.5 %. Dos muestras con el contenido calculado de + 1.0 %.

El contenido de asfalto se determinara de acuerdo al procedimiento siguiente:

Para este cálculo existen dos variantes:

a) La variante uno se aplicará a los materiales graduados que contienen finos, el método se basa en la estimación aproximada de su superficie total del agregado pétreo en función de su granulometría. Conocida el área total para 1 (un) kilogramo de material, se obtendrá el contenido mínimo de asfalto multiplicando dicho valor por el índice asfáltico.

Para calcular la superficie total del agregado se emplearan las constantes de área que se dan en la siguiente tabla:

MATERIAL Pasa malla

38.1 mm (1 Vi") 19.05 mm (3/4")

Num. 4 Num. 40 Num. 200

Se retiene en malla

19.05 mm (3/4") Num. 4 Num. 40 Num. 200

Constante de área m2/kg.

0.27 0.41 2.05 15.38 53.30

44

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La determinación de porcentaje de asfalto se hará calculando los contenidos parciales para los tamaños señalados en la tabla anterior, multiplicando el porcentaje de material de cada tamaño por la constante de área correspondiente, y este producto a su vez se multiplicará por el índice asfáltico que deberá aplicarse a cada una de las fracciones. El valor del índice asfáltico varía con la rugosidad y porosidad del agregado pétreo, aplicándose los valores medios que se dan en la tabla siguiente:

MATERIAL

Gravas o arenas de río o materiales redondeados de baja absorción Gravas angulosas o redondeadas, trituradas de baja absorción Gravas angulosas o redondeadas, de alta absorción y rocas trituradas de absorción media Rocas trituradas de alta absorción

ÍNDICE ASFÁLTICO

0.0055

0.0060

0.0070 0.0080

Estos valores están dados en kilogramos de cemento asfáltico por metro cuadrado de superficie del agregado pétreo. Se considera de baja absorción a la que es menor que 2%, absorción media a la comprendida entre el 2% y el 4% y absorción alta a la que es mayor que 4%.

Si se tiene una mezcla de roca triturada de baja absorción, con arena de rio para proporcionar los tamaños finos y que la granuiometria del material es la siguiente:

MALLA NUM. 19.05 mm (3/4") 12.70 mm (1/2") 9.52 mm (3/8")

Num. 4 Num. 10 Num. 20 Num. 40 Num. 60 Num. 100 Num. 200

% de material que pasa la malla 100 76 62 44 30 25 20 14 8 5

Peso volumétrico seco y suelto del material: 1,450 kg/cm3. Producto asfáltico recomendado: AC - 20 Densidad media del asfalto: 1.02

Por lo que tenemos el siguiente: MATERIAL

Tamaño

19.05 mm. a Num. 4 Num. 4 a Num. 40 Num. 40 a Num. 200 Pasa Num. 200

Total

% en peso

56 24 15 5

100

Constante de Area m2/kg.

0.41 2.05 15.38 53.30

Superficie parcial m2/kg

(56/ 100)x0.41=0.230 (24/100)x2.05= 0.492 (15/100)xl5.38=2.307 (5/100)x53.3 =2.665

5.694

índice Asfáltico kgs/m2

0.0070 0.0055 0.0055 0.0055

Contenido parcial de Asfalto, Kgs/kg.

0.230x0.0070 = 0.00161 0.492x0.0055 = 0.00271 2.307x0.0055 = 0.01269 2.665x0.0055=0.01466

0.03167

45

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El producto mínimo de cemento asfáltico es de 0.032 kilogramos de cemento asfáltico por kilogramo de material pétreo = 3.20 % en peso de cemento asfáltico con relación al peso del agregado.

Contenido de cemento asfáltico en volumen:

( 3.20/1.02 ) x ( 1,450/1,000 ) = 4.55% en volumen = 45.5 litros de AC-20/m3 de agregado. Si la mezcla va a ser elaborada con asfalto sólido, el resultado deberá multiplicarse por 1.25. el

contenido mínimo de asfalto calculado, por tener los asfaltos sólidos un menor poder de cubrimiento.

b) La variante dos se aplica a materiales graduados que tienen pocos tinos, con granulometría cercana al límite inferior de las especificaciones; se usa la fórmula:

Siendo: A = 0.020 a + 0.045 b + cd

A = Contenido de asfalto (expresado como cemento asfáltico, referido al peso del agregado). a = Por ciento del material retenido en la malla num. 10. b = Por ciento del material que pasa la malla núm. 10 y se retiene en la malla núm. 200. c = Por ciento del material que pasa la malla núm. 200. d = Coeficiente asfáltico que varia con las características del material, de acuerdo con los

datos de la tabla siguiente:

MATERIAL

Gravas y arenas de río o materiales redondeados de baja absorción Gravas trituradas de baja absorción Rocas trituradas de absorción media Rocas trituradas de alta absorción

"d"

0.15 0.20 0.30 0.35

Para expresar el contenido asfáltico sobre la base de producto asfáltico, ya sea esta proporción dada en peso o en volumen, se procederá en la misma forma que en la variante uno a); cuando se utilice un asfalto sólido en la elaboración de la mezcla, el valor de A deberá multiplicarse por 1.25

Una vez calculado la cantidad de cemento asfáltico, este se agregará paulatinamente al material pétreo, y se manipulará con una cuchara de albañil para lograr una distribución uniforme del perímetro, de manera de obtener una película delgada. Para compensar la pérdida de temperatura durante el proceso de incorporación del asfalto, será necesario colocar por breves instantes la charola de la mezcla en la estufa, procurando evitar un sobre calentamiento que pueda modificar las características del asfalto.

Una vez perfectamente incorporado el asfalto la mezcla se dejara enfriar a temperatura ambiente, posteriormente se seleccionaran dos muestras de 50 gramos aproximadamente, del material comprendido entre las mallas de 12.7 mm (1/2") y de 6.35 mm (1/4"), las cuales se colocaran en los frascos de vidrio. Se añadirán 200 cm3 de agua pura, de preferencia destilada, y se taparan herméticamente los frascos, que se dejaran en reposos durante 24 hrs. Si el desprendimiento del asfalto es de consideración, el material puede clasificarse como altamente hidrófilo. Si no ha ocurrido un desprendimiento apreciable en la película de asfalto, los frascos con su contenido deberán agitarse

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vigorosamente por tres periodos de 5 minutos cada uno, debiendo ser examinadas las muestras después de cada periodo. Si al terminar el tercer periodo de agitación no se nota un desprendimiento de asfalto o este haya sido ligero comparable al del testigo, puede considerarse que el material trabajara satisfactoriamente con las condiciones ordinarias de uso y se clasificara como de "adherencia normal con el asfalto". En caso contrario se considerara al material pétreo una adherencia '"regular" o "baja" de acuerdo con el desprendimiento ocurrido y será necesario aumentar su adherencia.

"Prueba de Estabilidad por inmersión del espécimen en agua".

El equipo necesario para efectuar esta prueba es el siguiente:

- Un molde metálico de 10.2 cm (4") de 0 interior y 17.7 cm (7") de altura, provisto de una base metálica removible y una placa circular para compactar de 0 ligeramente inferior al 0 interior del molde, que pueda sujetarse a la cabeza de aplicación de la carga.

- Un molde metálico de 12.7 cm (5") de 0 interior y 21.5 cm (8.5") de altura, provisto de una base metálica removible y una placa circular para compactar de 0 ligeramente inferior al 0 interior del molde, que pueda sujetarse a la cabeza de aplicación de la carga.

- Una máquina de compresión con dispositivo para hacer lecturas a cada 10 kgs. - Un pisón metálico de 2.5 kg de peso, con superficie circular de apisonado de 5.08 cm (2") de 0 , provisto de una guía tubular de lamina de 35 cm de longitud. - Una varilla metálica de 1.9 cm (3/4") de 0 y 30 cm de longitud, con punta de bala. - Una cuchara de albañil. - Charolas de lamina. - Una balanza de 10 Kgs de capacidad y aproximación de 1 gramo. - Una balanza con sensibilidad de un centesimo (0.01) de gramo. - Un horno de temperatura controlable. - Un termómetro con graduación de 10 a 150 °C. - Vasos de precipitados. - Un tanque de saturación.

El procedimiento de prueba será el que sigue:

Paso 1. Se elaboraran 6 especímenes de prueba siguiendo el procedimiento que a continuación se

indica: Se hará la separación de tamaños de material de la granulometria fijada para la mezcla asfáltica,

dicha separación se hará de acuerdo a las siguientes fronteras de las mallas y se determinara el porcentaje en peso de cada una de ellas.

Material retenido en la malla de 12.7 mm (1/2"). Material retenido en la malla de 6.35 mm (1/4") y que pasa la malla de 12.7 mm (1/2"). Material retenido en la malla de 2.00 mm (# 10) y que pasa la malla de 6.35 mm (1/4"). Material retenido en la malla de 0.42 mm (# 40) y que pasa la malla de 2.00 mm (# 10). Material que pasa la malla de 0.42 mm (# 40).

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Para cuando el tamaño máximo de la muestra es mayor que 9.5 mm (3/8"). se utilizara el molde con diámetro interior de 12.7 cm (5") y se requerirán 4.0 kilogramos de material pétreo para elaborar cada uno de los seis especímenes de prueba. Se tomará de cada uno de los tamaños separados y mencionados la cantidad de muestra que resulte de multiplicar el porcentaje en peso de cada fracción por el peso total de la muestra (4 kilogramos). Las fracciones ya pesadas se mezclarán previamente a la adición del producto asfáltico.

Para cuando el material tenga un tamaño máximo de agregado menor de 9.5 mm (3/8"). se utilizará el molde con diámetro interior de 10.2 cm (4"); y se requerirá dos (2) kilogramos de muestra para ejecutar la prueba y se procederá de la misma forma que en las muestras con tamaños mayores a 3/8".

La cantidad de producto asfáltico que deberá agregarse a cada una de los seis especímenes será la base de contenido mínimo de asfáltico expresado en la prueba de desprendimiento por fricción anteriormente mencionada. Las cantidades de producto asfáltico, deberán corresponder a los siguientes contenidos de cemento asfáltico, expresados como porcentajes del peso del material pétreo:

2 muestras con el contenido calculado neto. 2 muestras con el contenido calculado + 0.5 %. 2 muestras con el contenido calculado + 1.0 %.

A cada una de las muestras de material pétreo se incorporará la cantidad calculada de producto asfáltico, más un pequeño exceso correspondiente al producto que quede adherido a la charola, que puede llegar a ser 0.5 % de producto.

La compactación de los especímenes se llevará a cabo por carga estática o por medio de impactos. Se considera que difícilmente pueden reproducirse en laboratorio las condiciones de compactación que se tienen en la obra, por tener el material menor libertad de acomodo al confinarse en un cilindro para su compactación; este defecto queda contrarrestado al compactar con el mismo sistema todos los especímenes de un mismo material. En términos generales puede decirse que la compactación con carga estática no es adecuada para materiales angulosos de difícil acomodo, para los cuales se recomienda la compactación por impactos. Para decidir cual método debe de ser utilizado, deberán compactarse por ambos procedimientos 2 muestras elaboradas con el contenido de asfalto calculado, y elegir aquel que de especímenes con mayor peso volumétrico y menor número de partículas fracturadas.

Compactación con carga estática.

Si la compactación se hará por medio de carga estática, inmediatamente después de terminada la mezcla, se procederá a su compactación utilizando el molde indicado de acuerdo al tamaño máximo del agregado. Se colocará el material en el molde, previamente calentado, en tres capas de igual espesor, dando a cada capa un picado con la varilla de 25 golpes, para facilitar el acomodo del material. Enseguida se procederá a aplicar con la maquina de compresión una carga de corresponda a 40 kg/cm2, o sea 3.200 kg. de carga total para los especímenes de 4" de diámetro y 5,000 kilogramos de carga total para los de 5" de diámetro.

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La carga deberá aplicarse lentamente en forma continua y una vez alcanzada la presión especificada, se mantendrá esta por un periodo de 2 minutos. La relación altura diámetro del espécimen deberá se aproximadamente de 1.25. admitiéndose una discrepancia de 5 mm. en las alturas de los especímenes elaborados con el mismo material. Se dejará enfriar el espécimen en el molde, se extraerá este, y se dejara transcurrir el tiempo necesario para que adquiera la temperatura ambiente, con objeto de probar todos los especímenes a una misma temperatura.

Compactación con impactos.

Si la compactación se hará por medio de impactos, inmediatamente después de terminada la mezcla, se procederá a su compactación utilizando el molde indicado de acuerdo al tamaño máximo del agregado. Se colocará el material en el molde, previamente calentado, en tres capas de igual espesor, dando a cada capa un picado con la varilla de 25 golpes, para facilitar el acomodo del material y se compactará con 25 golpes de pisón, si el cilindro es el de 4" de diámetro y 40 golpes, si el diámetro del cilindro es de 5*'. La altura de caída deberá ser de 30 cm. y el pisón no deberá golpear directamente sobre la mezcla, para evitar romper el agregado pétreo. Para tal efecto, se revestirá el pisón con una camisa de cuero o bien con un disco de hule de unos 2 mm de espesor sobre la superficie que se va a apisonar. Una vez compactada esta y antes de colocar la siguiente capa de la mezcla, se procederá a escarificar la superficie con la varilla para obtener una buena liga entre ambas capas. Terminada la compactación de la ultima capa con pisón, se aplicará lentamente con la máquina de compresión una carga que sea suficiente para producir una superficie horizontal y uniforme, sin que se provoque fractura del agregado pétreo, la carga unitaria podrá ser de 40 a 60 kg/cm2, debiendo mantenerse esta durante un periodo constante de 2 minutos. La carga que se aplique deberá ser la misma en todos los especímenes elaborados con un mismo material. La relación altura diámetro del espécimen deberá ser aproximadamente de 1.25, admitiéndose una discrepancia de 5 mm. en las alturas de los especímenes elaborados con el mismo material. Se dejará enfriar el espécimen en el molde, se extraerá este, y se dejará transcurrir el tiempo necesario para que adquiera la temperatura ambiente, con objeto de probar todos los especímenes a una misma temperatura.

Una vez enfriados los especímenes, se seleccionara uno de cada contenido de asfalto empleado, para ser probado a compresión sin confinar, aplicando la carga uniforme y lentamente hasta conseguir la ruptura. Los especímenes restantes serán colocados en el tanque de saturación y se mantendrán sumergidos en agua durante un periodo de 4 días; transcurrido dicho periodo se sacaran del tanque de saturación y se probaran a la compresión sin confinar en las mismas condiciones que los especímenes que no fueron saturados.

Se calculará la resistencia unitaria de cada espécimen, la cual se expresará como porcentaje de las resistencias obtenidas de los especímenes sin saturar, para cada uno de los contenidos de asfalto respectivos.

La diferencia a cien de este valor representará el porcentaje de pérdida de estabilidad sufrida por el efecto de saturación. Si la pérdida de estabilidad es menor que 25%, puede considerarse que el comportamiento de la mezcla asfáltica en el camino será satisfactorio. Si la pérdida de estabilidad es mayor al 25 %, deberá iniciarse una investigación para ver por que procedimiento se puede mejorar y llegar a resultados satisfactorios.

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Sr _

Obra

Material

Ensaye N"

Procedencia

Fecna de Muestra

CALCULO DE CONTENIDO DE CEMENTO ASFÁLTICO, PARA APLICARSE A LSA PRUEBAS DE AFINIDAD DEL MATERIAL PÉTREO CON EL ASFALTO.

Para asegurar la misma graduación del material, en todas las mezclas de prueba, deberán cribarse en seco el material, para obtener | muestras de los diferentes tamaños, las cuales, se tomaran las cantidades correspondientes de acuerdo a la granulometna proyectada

GRANULOMETRIA DE LA MUESTRA

MALLA

3/4" 1/2" 3/8"

NUM. 4 NUM 10 NUM 20 NUM. 40 NUM.60

NUM 100 NUM. 200

ABERTURA

19.05 12.70 9.52 4.76 2.00

0.840 0.420 0.250 0.149 0.074

SUMAS

% MATERIAL QUE PASA LA MALLA

PESO VOL. SECO Y SUELTO • kg/cm3

PRODUCTO ASFÁLTICO A UTILIZAR: AC-20

DENSIDAD MEDIA C EL ASFALTO: 1.02

TABLAS PARA CALCULO: MATERIAL ÍNDICE ASFÁLTICO

Gravas o arenas de río o materiales redondeados de baja absorción 0.0055 Gravas angulosas o redondeadas, trituradas de baja absorción 0.006 Gravas angulosas o redondeadas, de alta absorción y rocas trituradas de 0.007 absorción media Rocas trituradas de alta absorción 0.008

MATERIAL Pasa malla

38.1 mm (1 Vi) 19.05 mm (3/4")

Núm. 4 Núm. 40

Núm. 200

Se retiene en malla 19.05 mm (3/4")

Núm. 4 Núm. 40 Núm. 200

---

Constante de area m2/kg. 0 27 0 41 2.05 15.38 53.3

CÁLCULOS:

MATERIAL Tamaño

19.05 mm. a Núm 4 Núm. 4 a Núm. 40 Num. 40 a Núm 200 Pasa Núm 200

Total

Por lo que el contenió que multiplicado por 1

Contenido de cement

(Contenidoe C A. en c

que dividido entre 10C

% en peso

o mínimo de cemente 00 tenemos •

o asfáltico en volume

/o en peso del agregó ) y mutipicadopor 1,0

Constante de Area m2/kg.

D asfáltico es: % de cemento asfáltico ce

n:

do / La densidad del asf; 00, hacemos la conversior

ELABORO- REVISO:

Superficie parcial m2/kg

kilogramos de Cerner >n relación al peso de

alto) X (P.V.S.S. del p i de •

índice Asfáltico kgs/m2

rto Asfáltico por kiiog agregado.

Contenido parcial de Asfalto, Kgs/kg.

ramo de material pétreo

streo /1,000 ) = % en volumen. Its de Ac-20/m3 de agregado.

AUTORIZO.

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Sr

Obra

Material

Ensaye N°

Procedencia.

Fecha de Muestra:

Para la ejecución de esta prueba, se agregara el contenido minimo de asfalto calculado al material pétreo, rea­lizando por duplicado las muestras, asi mismo, se harán dos muestra mas por duplicado agregadando el 0.5 % y el 1.0 % más del contenido asfáltico calculado.

Una vez perfectamente incorporado el asfalto al agregado, la mezcla se dejara enfriar a temperatura ambiente, para que posteriormente se tomen aproximadamente 50 gramos de material de cada mezcla, las cuales se colo­caran en frascos de vidrio y se les agregara agua destilada, se taparan los frascos herméticamente y se dejaran en reposo durante 24 horas.

CONTENIDO DE ASFALTO CALCULADO NETO.

Periodo de hora inicio: Evaluación

Perdida de

Perdida de

Perdida de

Evaluación

MUESTRA 1 reposo en los frascos con agua:

termino: visual de perdida de asfalto:

asfalto en 1a. Agitación del frasco

asfalto en 1a. Agitación del frasco

asfalto en 1a. Agitación del frasco

final de perdida de asfalto:

%

%

%

%

%

MUESTRA 2 Periodo de reposo en los frascos con agua: hora inicio: termino. Evaluación visual de perdida de asfalto:

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del fra

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del fra

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del fra

Evaluación final de perdida de asfaltoj

%

%

%

%

%

CONTENIDO DE ASFALTO CALCULADO + 0.5 %.

Periodo de hora inicio:

Evaluación

Perdida de

Perdida de

Perdida de

Evaluación

MUESTRA 1 reposo en los frascos con agua:

termino:

visual de perdida de asfalto:

asfalto en 1a. Agitación del frasco

asfalto en 1a. Agitación del frasco

asfalto en 1a. Agitación del frasco

final de perdida de asfalto:

%

%

%

%

%

Periodo de hora inicio:

Evaluación

Perdida de

Perdida de

Perdida de

Evaluación

MUESTRA 2 reposo en los frascos con agua:

termino:

visual de perdida de asfalta

asfalto en 1a. Agitación del fra

asfalto en 1a. Agitación del fra

asfalto en 1a. Agitación del fra

final de perdida de asfaltoj

CONTENIDO DE ASFALTO CALCULADO + 1.0 %.

MUESTRA 1 Periodo de reposo en los frascos con agua: hora inicio: termino:

Evaluación visual de perdida de asfalto:

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del frasco

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del frasco

Perdida de asfalto en 1a. Agitación del frasco

Evaluación final de perdida de asfalto:

%

%

%

%

%

Periodo de re hora inicio:

Evaluación vií

Perdida de as

Perdida de as

Perdida de as

Evaluación fin

CLASIFICACIÓN DE LA ADHERENCIA DEL AGREGADO AL ASFALTO:

ELABORO: REVISO:

MUESTRA 2 3oso en los frascos con agua:

termino:

iual de perdida de asfalto:

falto en 1a. Agitación del fra

falto en 1a. Agitación del fra

falto en 1a. Agitación del fra

al de perdida de asfalto:

(BUENA. REGULAR O BAJA)

AUTORIZO:

%

%

%

%

%

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DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE DE ARENA

El equivalente de arena deberá ser el 55 % mínimo para la construcción de carpetas de concreto asfáltico en caliente:

Para la determinación del equivalente de arena se tomará en cuenta lo siguiente:

Esta prueba tiene por objeto determinar en la fracción de suelo que pasa por la malla núm. 4 (4.75 mm), bajo condiciones de pruebas establecidas, la proporción volumétrica las partículas de tamaño mayor al de las arcillas, con respecto al volumen de las partículas finas de tamaño similar al de las citadas arcillas, para lo cual se utiliza un método que amplifica el volumen de los materiales finos en forma proporcional a sus efectos perjudiciales.

Para esta determinación se emplea la fracción de suelo mencionado en el párrafo anterior, ta que podrá estar integrada por arena y finos; estos últimos pueden estar constituidos a su vez por partículas plásticas perjudiciales y por partículas no plásticas. El método que se describe cuantifica el volumen total del material no plástico deseable en la muestra, fracción gruesa-denominando su proporción volumétrica como equivalente de arena.

La muestra de equivalente de arena permite obtener rápidamente datos sobre la calidad del material, desde el punto de vista de su contenido de finos indeseables de naturaleza plástica.

El equipo necesario para efectuar esta prueba es el siguiente:

Probeta de escala en milímetros con tapón de hule. Tubo irrigador de acero inoxidable, provisto de un tramo de manguera de hule y un sifón. Pisón metálico con un peso de 1,000 grs, +/- 5 grs. Cápsulas metálicas de 57 mm de 0 con capacidad de 85 cm. Embudo de vidrio o plástico, de boca ancha, de 10 cm de 0. Cronómetro de aproximación de 1/5 de segundo. Dos botellas de vidrio o de plástico, con capacidad mínima de 3.78 Its. Balanza de 2 kg. De capacidad y 0.1 gramo de aproximación. Horno que mantenga una temperatura de 105 °C. Guantes de hule. Papel filtro con capacidad de filtrado rápido.

Paso I. Se prepara una solución de reserva, disolviendo 454.0 gramos de cloruro de calcio en 1.89 Its

de agua destilada; esta solución genera calor, por lo que hay que dejarla enfriar a temperatura ambiente y posteriormente se deberá hacer pasar a través del papel filtro; a continuación se agrega 47 gr de solución volumétrica al 40 % de formaldehído R.A. (solución comercial) y 2,050 gramos de glicerina U.S.P. (glicerina normalizada), se mezcla el total y se agrega agua destilada hasta completar 3.78 Its: finalmente, se agita toda la solución para homogeneizarla.

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Paso 2. Se prepara una solución de trabajo colocando en la botella de 3.78 litros de capacidad. 85 cm'

de la solución de reserva, se llena con agua destilada y se agita para obtener una solución homogénea. En vez de agua destilada puede utilizarse agua limpia de la llave, siempre y cuando al hacer varias pruebas comparativas con la misma muestra de suelo, se obtengan resultados prácticamente iguales en el equivalente de arena.

Paso 3. La preparación de la muestra se hará de la forma siguiente:

De la muestra total de material se toma una muestra de acuerdo al procedimiento de muestreo ya antes explicado de 500 gramos aproximadamente del material que pasa por la malla de 4.75.

Se hace pasar el material por la malla núm. 4.75. tomando las precauciones necesarias para evitar la pérdida de finos, pudiendo requerirse para esto humedecerlo ligeramente. Si la fracción retenida en la malla núm. 4.75 contiene partículas con material fino adherido, se frotará vigorosamente con las manos con guantes y el polvo resultante se agregará al material que inicialmente paso la malla núm. 4.75.

Se mezcla perfectamente la muestra con las manos enguatadas, se llena una cápsula, se golpea esta por su base contra la mesa de trabajo con el fin de acomodar las partículas y, finalmente. se enrasa.

El efectuar esta prueba con muestras humedecidas implica un ahorro considerable de tiempo, pero generalmente se obtienen valores de equivalente de arena inferiores a los que resultan empleando muestras secas: por lo tanto cuando el valor de equivalente de arena este por abajo o muy cerca del mínimo especificado, se repetirá la prueba por triplicado, empleando muestras secadas al homo hasta peso constante, a una temperatura de 110 °C, en cuyo caso el peso de cada material que deberá emplearse en cada cápsula deberá de ser el mismo.

Paso 4. Procedimiento de prueba:

Se coloca la botella con la solución de trabajo en una repisa que estará a una altura de 91.5 cm. . sobre el nivel de la mesa de trabajo.

Se instala el sifón en la boteila, el cual se llena soplando por el tubo corto y manteniendo abierta la pinza de que esta provisto el tubo largo.

Se vierte en la probeta, utilizando el sifón, solución de trabajo hasta una altura de 101.5 mm +/-2.5.

Se coloca en la probeta la mezcla previamente preparada, usando el embudo para evitar perdidas de material. Se golpea firmemente varias veces la base de la probeta contra la palma de la mano para remover las burbujas de aire que hubieran quedado atrapadas y facilitar el humedecimiento del material.

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Se deja reposar la muestra durante 10 minutos, procurando no mover la probeta durante ese lapso. A continuación, se coloca un tapón de hule en la probeta y se afloja el material del fondo de esta inclinándola o agitándola simultáneamente.

Se procede a agitar la probeta, acción que se puede hacer manualmente o mediante un dispositivo mecánico, mediante el agitado manual se deberá sostener la probeta por sus extremos y agitarla vigorosamente con un movimiento lineal horizontal, hasta completar 90 ciclos en 30 segundos, con una carrera aproximada de 20 cm. , entendiéndose por ciclo un movimiento de oscilación completo. Para agitar satisfactoriamente la probeta, el operador deberá mover solamente los antebrazos, relajando el tronco y en especial los hombros.

Una vez efectuada la operación de agitado se destapa la probeta y se coloca sobre la mesa de trabajo, se introduce en ella el tubo irrigador y se acciona, de manera que al bajar se vayan lavando las paredes de la probeta, se lleva el tubo hasta el fondo de la misma, efectuando con el un ligero picado del material, acompañado de movimientos rotatorios alternativos de tubo alrededor de su eje y trasladándolo por el contorno interior de la probeta. Esta acción tiene por objeto separar el material fino de las partículas gruesas, con el fin de dejarlo en suspensión.

Cuando el nivel del líquido llegue a 381 mm. se saca lentamente el irrigador de la probeta sin cortar el flujo de la solución, de manera que el líquido se mantenga aproximadamente el mismo nivel. Se regula el flujo un poco antes de que este completamente afuera y se ajusta el nivel final en la probeta a 381 mm.

Se deja la probeta en reposo durante 20 minutos, a partir del momento en que se haya extraído el irrigador. Transcurrido el tiempo se mide la escala de la probeta al nivel superior de los finos en suspensión, el cual, se denominara "lectura de arcilla" o altura total. Si el nivel mencionado no se define claramente al paso del tiempo determinado, se deja la muestra en reposo el tiempo necesario para que ocurra e inmediatamente después se registra dicho nivel, así como el tiempo total de sedimentación transcurrido; si este ultimo excede de 30 minutos, se repite la prueba empleando tres muestras del mismo material, en cuyo caso deberá registrarse como lectura de arcilla definitiva, la correspondiente a la muestra que obtuvo el menor tiempo de sedimentación.

Después de hacer la lectura de arcilla, se introduce lentamente el pisón en la probeta, hasta que su propio peso del pisón descanse en la fracción gruesa de la muestra, teniendo cuidado de no perturbar los finos en suspensión. Mientras desciende el pisón se conservara uno de sus vértices ochavados en contacto con la pared de la probeta, en las proximidades de la escala de graduación. Cuando el pisón se detenga al apoyarse en la fracción gruesa, se hace la lectura del nivel superior del indicador, se le restan 254 mm. Y se registra la diferencia como "lectura de arena".

Cuando el nivel de la fracción fina o el de la gruesa queden entre dos divisiones de la escala de graduación, deberán registrarse las lecturas correspondientes a la división superior.

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Paso 5 Se calcula el equivalente de arena empleando la siguiente fórmula:

En donde: EA

EA = L e c t u r a d e a r e n a x | 0 0

Lectura de arcilla

Es el equivalente de arena, en por ciento.

Esta prueba se hará por duplicado, y en cada caso el valor del equivalente de arena se aproximará al entero superior. Si los dos valores obtenidos no discrepan significativamente, se reportará el promedio aritmético como el equivalente de arena; en caso contrario se repetirá la prueba \ se promediaran únicamente los resultados congruentes de todas las determinaciones.

Así hemos determinada las características del material pétreo con el que contamos, para efectos de conocer si es apto para utilizarse en la elaboración de concreto asfáltico en caliente, por lo que tenemos a continuación:

TABLA DE CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PARA CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE..

Una vez obtenidos los resultados y comparados con las especificaciones ya mencionadas se debe concluir si el material es apto para su uso en el concreto asfáltico, o si debe de someterse a algún tratamiento para mejorar sus condiciones y poder utilizarlo; o en su defecto este material deberá ser desechado por no ser apto para la elaboración de la mezcla asfáltica.

Por lo aquí expuesto, y con la seguridad de que el material probado es apto para la elaboración de concreto asfáltico, se procederá a hacer los preparativos para la explotación del banco o bancos de materiales aprobados, bajo la premisa de conocer el volumen de material que podrá ser extraído de dicho banco y que este será el suficiente para abastecer a la obra que estemos realizando.

CARACTERÍSTICAS DE L O S AGREGADOS PÉTREOS

De granulometria

De contracción lineal

De desgaste de los ángeles

De forma de las partículas: En forma de laja v alargadas

De afinidad con el asfalto: Desprendimiento por fricción Cubrimiento con asfalto (método ing.) Perdida de estabilidad por agua

Equivalente de arena

VALORES DE ESPECIFICACIONES

GRÁFICA

2 % máximo.

40 % máximo.

35 % máximo.

25 % máximo. 90 % mínimo. 25 % máximo.

55 % mínimo.

VALORES ENCONTRADOS

OBSERVACIONES

l

1

í

53

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Cmñul© SI

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EXPLOTACIÓN DE BANCO DE ROCA POR MEDIO DE EXPLOSIVOS.

Breve historia de los explosivos.

La industria de los explosivos comerciales ha evolucionado desde un inicio extremadamente rudimentario hasta llegar a ser sofisticada.

Las raíces de los explosivos parten del descubrimiento de la pólvora negra, la cual tienen como ingrediente básico el salitre o "nitro " en el siglo XIII, y su uso básicamente era para fuegos artificiales y cohetes, posteriormente se le dio uso a la pólvora en la fabricación de balas de cañón en Europa en el siglo XIV, y fue hasta el siglo XVII cuando se le dio uso en la minería.

En 1846 un químico italiano llamado Ascano Sobrero, encontró que la combinación de glicerina con ácido nítrico resultaba un explosivo poderoso al cual llamo "nitroglicerina, el cual remplazó en casi todas las aplicaciones a la pólvora, pero el uso de este producto fue abandonado por lo peligroso, aún en las mejores condiciones de seguridad, ya que es muy sensible al impacto con el cual reacciona y produce la explosión, por lo que se vio la manera de hacerlo menos sensible, lo cual, se logró al empacar la nitroglicerina con diatomita, una tierra diatomacea, dando origen a la dinamita, pero los explosivos al reaccionar producen gases tóxicos que producen dolores de cabeza por contacto o respiración de nitroglicerina.

En 1867 se encontró que la combinación de ácido nítrico y carbonato de amonio formando el "'nitrato de amonio", tenia propiedades explosivas, el cual, con el tiempo sustituyo a la nitroglicerina y se le denominó agente explosivo. Actualmente este compuesto químico tiene dos usos: un importante fertilizante para la industria de la agricultura y dos el ingrediente básico de la mayoría de los explosivos comerciales. El nitrato de amonio como explosivo se fomento por el desarrollo de una nueva técnica de fabricación, el proceso granulado, este proceso produce esencialmente pequeñas bolitas redondas de nitrato de amonio que proporcionan un producto de fácil manejo a granel. Pero no fue explotado hasta que fue utilizado con un sensibilizador de combustible carbonoso y demostraron con éxito su desempeño, los combustibles sólidos fueron sustituidos por aceite combustible y el moderno ANFO (Nitrato de Amonio - Aceite combustible) nació. Sin embargo el ANFO tienen una gran debilidad, es muy soluble y no puede ser utilizado con barrenos húmedos sin quedar desensibilizado. Un método para evitar la solubilidad es empacar el material en envases resistentes al agua y aun así el ANFO a sustituido el uso de la dinamita.

Un método de suministrar los productos de nitrato de amonio con resistencia al agua es protegiéndolos químicamente, a lo que los explosivos hidrogeles (water gels) evolucionaron por investigación en esta área. Los hidrogeles son básicamente una mezcla de nitrato de amonio, agua, un espesador y un sensibilizador y sustituyen definitivamente a la dinamita por su bajo costo, alta densidad en carga y desempeño, baja sensibilidad al impacto, ausencia de ingredientes que causen malestar y resistencia al agua.

En la actualidad el producto mas utilizado y más eficiente son las emulsiones, las cuales se preparan en forma de mezcla de agua en aceite, que con una agitación apropiada y un emulsificante, un líquido puede ser disperso en otro, formando así una emulsión.

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2.1. Características y Tipos de Explosivos".

¿Qué es un explosivo? Un explosivo actualmente se puede definir como una mezcla de sólidos y líquidos que ai ser

iniciados dan como resultado una ignición violenta (explosión) que genera un gran volumen de gases.

Características y propiedades.

A continuación veremos el proceso de detonación de un explosivo e identificaremos algunas de sus propiedades más importantes:

/. - Densidad o gravedad específica Es el peso por unidad de volumen, usualmente expresada en gr/cm3. La densidad de un

explosivo determina cuando un explosivo se hundirá en el agua y cuantos kilos pueden ser cargados por metro de barreno.

2. - Velocidad de detonación (VOD). Es la velocidad a la cual la onda de detonación viaja a través de la columna de un explosivo, ya

sea en el cartucho o en el barreno. Esta velocidad debe igualar o exceder ligeramente la velocidad sónica del material que esta siendo volado. La velocidad es una variante importante usada para calcular la presión de detonación de un explosivo.

3. - Presión de detonación. Se considera como la presión en la zona de choque delante de la zona de reacción. La presión

repentina fragmenta en lugar de desplazar. -6

PD = {2.5 S (v)2} x 10

en donde: PD = Presión de detonación S = Densidad del explosivo. V = Velocidad de detonación.

4. - Presión de explosión. Esta no debe confundirse con la presión de detonación, la presión de explosión es la presión que

ejercen los gases producto de la explosión inicial, estos gases pasan a través de las grietas impulsando las rocas.

PE - 0.45 PD.

5. - Balance de oxígeno. Un explosivo con balance de explosivo adecuado producirá una concentración mínima de gases

nocivos y ocasionará la liberación máxima de energía.

6. - Energía y Potencia. La energía es una medida del potencial del explosivo para realizar un trabajo y potencia es el

trabajo útil que realiza un explosivo.

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~. -Sensibilidad. Es la medida de un explosivo o la habilidad de propagarse de cartucho a cartucho o de

continuarse a través de una columna. Esta es expresada como la distancia a través del aire en el cual medio cartucho cebado (donador) detonará a un medio cartucho no cebado (receptor). También se considera como una medida de seguridad, entre mayor sea la sensibilidad mayores serán los riegos de su manejo.

8. - Diámetro Crítico. Es el diámetro mínimo en el cual un explosivo detona.

9. - Sensitividad. Es la propiedad que poseen los explosivos para ser detonados por los iniciadores

convencionales como: el cordón detonante, fulminantes, estopin eléctrico, nonel, etc.

10. - Gases. Cuando un explosivo es detonado, la mayoría de los productos resultantes son vapor o gases. Los principales elementos del total de vapores o gases son: óxido de carbono, monóxido de carbono, oxígeno, óxidos de nitrógeno e hidrógeno sulfurado, de los cuales la mayoría son tóxicos o pueden tener efectos dañinos al personal que pueda ocurrir a causa de la exposición.

11. - Estabilidad. Propiedad que poseen los explosivos de conservar sus características físico - químicas en

condiciones normales de almacenamiento en un periodo determinado.

12.- Resistencia al agua. Propiedad de los explosivos de mantener sus características físico - químicas, sumergidos en

agua durante un periodo determinado.

13. - Flamabilidad. Propiedad de los explosivos de incendiarse a temperatura, fricción, golpes, contacto directo con

flama, reacción química, etc.

14. - Eficiencia. Energía que genera un explosivo en el momento de su detonación.

15. - Compresión. Capacidad del explosivo que al detonar genera una fuerza que afectará a los materiales con los

que se encuentre en contacto.

16. - Gases. Los gases que resultan de las explosiones, varían en cualidades tóxicas e irritantes, de la

explosión se derivan principalmente bióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua que no son tóxicos. Además de estos, se forman o pueden formarse emanaciones venenosas, por ejemplo: monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno. Nunca deben confundirse los gases con humo.

Esto es muy importante para los trabajos subterráneos, especialmente si hay poca ventilación. De acuerdo con los gases, los explosivos están catalogados por los fabricantes como excelentes, buenos, regulares y malos.

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División de los Explosivos:

a) Altos Explosivos.

b) Agentes Explosivos

2.1.1. ALTOS EXPLOSIVOS.

a) Hidromeles.

El hidrogel por su alto contenido de energía, su excelente sensibilidad y una gran versatilidad en su aplicación, es uno de los productos más utilizado en el mundo. El contenido de aluminio en la formulación de este producto, le da una alta presión de detonación y un gran contenido energético.

Identificación del producto. EL hidrogel es de color aluminio, empacado en cartuchos tabulares de polietileno de alta

densidad y al tocarlo se impregna en la superficie con que hace contacto.

Ventajas. Por su velocidad y contenido de energía, produce una mejor fragmentación, así como un mejor

rompimiento en el fondo de los barrenos, obteniendo por lo tanto un mejor despate y evitando ruques y chocolones, es un producto sensitivo a la cápsula núm.6, con excelente seguridad en su manejo.

Usos. Este producto es excelente para usarlo como iniciador de agentes explosivos o solo en barrenos

con agua. En la industria de la construcción se utiliza para abrir túneles, zanjas, cortes de carreteras, moneos. precortes, explotación de bancos de roca. etc.

Es inerte al impacto de bala calibre 30-06, inerte a la prueba de fuego directo y no causa malestar físico en la detonación ni en su manejo.

PROPIEDADES

DENSIDAD grs/cm3

VELOCIDAD DE DETONACIÓN m/seg. PRESIÓN DE DETONACIÓN k-bars KWS RBS ASV(kj/100g) SENSITIVIDAD A LA CAPSULA NÚM. 6 SENSIBILIDAD RESISTENCIA AL AGUA VIDA UTIL(en condiciones normales de almacenamiento). CLASIFICACIÓN DE GASES

DIAiMETRO i PEQUEÑO

1.20 , 4,500

61 i 115 !

164 433 S I S

o° c . S EXCELENTE

6 meses !

CLASE No. 1 i

DIÁMETRO MEDIANO

1.20 4,600

63 96 137 363 SI

0o C. EXCELENTE

6 meses.

CLASE No. 1

DIÁMETRO GRANDE

1.20 5.000

75 96 137 362 SI

0o C. EXCELENTE

6 meses.

CLASE No. 1

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EMPAQUE

DIÁMETRO PEQUEÑO

DIÁMETRO MEDIANO

DIÁMETRO GRANDE

MEDIDA

1" x 8" 1 '/«" x 8" 1 !/-•" x 8"

2"x 16" 2'Á"\ 16" 3"x 16"

4" x 26" 5" x 27" 8" x 37"

CARTUCHOS/CAJA

210 +/-5 136 +1-1

90 +1-2.

25 +/- 1 18 ->•/- 1

12

4 2 2

PESO/CARTUCHO

118 +/-2grs 183 +/-4grs

276 +/-5grs

925 a 1,000 grs 380 +/- 20 grs

2.000 +/- 100 grs

6.25 kg 12.5 kgs 12.5 kgs

PESO/CAJA

25 kgs.

25 kgs.

25 kgs.

Condiciones de cebado

En los diámetros menores de 1" a 4", es suficiente un fulminante ordinario num. 6, pudiendo lograr el mismo resultado con una vuelta y un nudo de primacord reforzado. En los diámetros mayores de 4"' a 8", se recomienda usar cebos detonantes de alta tensión.

Las condiciones de cebado indicadas son consecuencia de su baja sensibilidad, condiciones que los hace mas seguros durante su manejo, pero que obliga a un gran cuidado cuando se usan en cargas separadas y divididas donde debe ser cebada cada carga o usar primacord.

Emulsiones Sensitivas.

Las emulsiones sensitivas son las de más reciente desarrollo de los explosivos comerciales que. por su eficiente desempeño en campo y la seguridad de su manejo, han desplazado rápidamente a los otros productos.

Este es un producto de color blanco de consistencia cremosa, empacado en un tubo de polietileno. Por su alta velocidad genera un mayor poder iniciador de agentes explosivos, mayor poder de fragmentación en el fondo del barreno, permitiendo un mejor despate, es un producto sensitivo a la cápsula núm. 6, es de fácil manejo y muy seguro.

PROPIEDADES

DENSIDAD grs/cm3

VELOCIDAD DE DETONACIÓN m/seg. PRESIÓN DE DETONACIÓN k-bars KWS RBS ASV(kj /100g) SENSITIVIDAD A LA CAPSULA NUM. 6 SENSIBILIDAD RESISTENCIA AL AGUA VIDA UTIL(en condiciones normales de almacenamiento). CLASIFICACIÓN DE GASES

DIÁMETRO PEQUEÑO

1.10 5,000

69 81 106 305 SI

( - )5°C. EXCELENTE

6 meses

CLASE No. 1

DIÁMETRO MEDIANO

1.18 5,200

80 81 114 305 SÍ

( -)5°C. EXCELENTE

6 meses.

CLASE No. 1

DIÁMETRO GRANDE

1.18 5,400

86 81 114 305 SI

0o C. EXCELENTE

6 meses.

CLASE No. 1

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EMPAQUE

DIÁMETRO PEQUEÑO

DIÁMETRO MEDIANO

DIÁMETRO GRANDE

VIEDIDA

I "x8" 1 >A" x 8" 2"x 16"

2 lA"x 16" 3"x 16" 4"x 16" 5" x 27'-8" x 37"

CARTUCHOS/CAJA

227 +/- 5

25 +/- 1 18 +/-I

12 6 4 2

PESO/CARTUCHO

110 +/- 2grs

925 a 1.000 grs 1.380 +/- 20 grs

2.000 +/- 100 grs 4.166 kg 6.250 kgs 12.500 kgs

PESO/CAJA

25 kgs.

25 kgs.

25 kgs.

Las emulsiones tienen numerosas características poco usuales, la interacción íntima de los combustibles oxidantes produce detonaciones a muy alta velocidad.

Las emulsiones sensitivas se preparan en forma de mezcla de agua en aceite en la que existen dos fases presentes, una fase externa y otra interna; esto es análogo a la mezcla de agua y aceite. Ambas fases están separadas pero con una agitación adecuada y un emulsificante, un líquido puede ser disperso en otro formando así la emulsión.

La fase interna esta compuesta de una solución de sales oxidentes suspendidas, rodeadas por la fase externa del combustible. La emulsión esta estabilizada contra la separación de liquido por un agente emulsificante. El emulsificante actúa como puente entre él oxídente y el combustible y la emulsión así formada es sensitiva por el aire.

2.1.2. AGENTES EXPLOSIVOS.

El explosivo más utilizado en todas partes del mundo es el AN/FO. Si no fuera por la falta de resistencia al agua, el AN/FO acapararía virtualmente el total del mercado de los explosivos. AN/FO.

Es un producto explosivo formado por la mezcla de Nitrato de amonio y diesel en una relación de 94.30% de Nitrato de Amonio y 5.70% de diesel. AN/FO es la abreviación de las siglas en ingles Amonium Nitrate and Fuel Oil.

El uso de AN/FO se ha generalizado debido a su costo y a su alto contenido de energía, actualmente todos los explosivos que existen en el mercado industrial son comparados con el AN/FO de características ideales como son una densidad de 0.84 grs/cm3 y una excelente absorción del diesel.

El AN/FO es un material seco granular, sin forma de color rojo, empacado en bolsas de papel, es de costo muy bajo y tiene una mejor distribución en el barreno por su forma amorfa.

Usos:

Se utiliza como carga de columna en trabajos a cielo abierto y como agente explosivo en plasteo y moneo.

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Características del AN/FO.

Densidad Velocidad de Detonación Presión de Detonación RWS RBS ASV(kj/100g) Sensitividad a Cápsula núm. 6 Sensibilidad. Resistencia ai agua. Empaque.

0.85 grs/cm3. 3,200 m/seg. 13.70 k-bars. 100.00 100.00 377.00 NO

NULA 25 kg/saco.

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La sensibilidad del AN/FO, puede ser marginalmente fabricado sensible al fulminante al reducir su tamaño de la partícula de NA granulado. Sin embargo en aplicación práctica no es confiablemente sensible al fulminante estándar num. 6 y requiere de un cebo adecuado.

Para cebar el AN/FO es deseable un cebo de iniciación de alta energía, la presión de detonación del cebo deberá ser mayor a la presión de detonación del AN/FO.

Es muy importante el control de la cantidad de aceite en el AN/FO para minimizar la producción de gases tóxicos. Demasiado aceite incrementa la producción de monóxido de carbono y poco aceite incrementa la producción de Nitrógeno.

Aun cuando el AN/FO es una composición relativamente insensible, esta hecha para detonar y deberá ser tratada con el respeto mostrado hacia otros explosivos por el personal de voladuras.

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2.1.3. - DISPOSITIVOS DE INICIACIÓN.

Los explosivos actuales son de baja sensitividad, es decir, no con cualquier impacto o energía eléctrica o calorífica sobre estos detonan, por lo que es necesario tener algunos dispositivos con los cuales se nos garantice la efectividad de la explosión.

Los dispositivos de iniciación más comunes son: detonadores, estopines eléctricos, fulminantes no eléctricos para ser usados con mecha de seguridad y fulminantes de retardo no eléctricos, para ser usados con cordón detonante, cordón detonante, conectores MS y dispositivos para ensamblar y encender las unidades de fulminante y mecha.

Dado que todos los dispositivos de iniciación están hechos para explotar, deberán ser tratados con el mismo cuidado y precaución empleada para altos explosivos.

Los dispositivos de iniciación caen dentro de dos categorías, dependiendo de su fuente de energía primaria: eléctrica y no eléctrica.

Dispositivos de Iniciación Eléctrica.

Con la energía eléctrica y el circuito de voladura adecuados, un gran número de estopines pueden ser iniciados desde una sola fuente de corriente en un lugar seguro a distancia del área de voladura.

Cada estopín eléctrico, tienen un casco metálico cilindrico que contienen varias cargas de pólvora. La energía eléctrica es llevada al estopín mediante dos alambres de metal, aislados con plástico y llamados alambre de estopín, los cuales se introducen al estopín a través de un tapón de hules o de plástico. El tapón apretado firmemente en el extremo abierto del casco del estopín, forma un cierre hermético resistente al agua, colocando firmemente los extremos de los alambres al casco del mismo.

ALAMBRES DEL DETONADOR

TAPÓN DE CAUCHO

CABECEADO

SISTEMADE IGNICIÓN

PÓLVORA DE RETARDO

CARGA DE INICIACIÓN

CARGÁBASE

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Los extremos de los alambres son unidos dentro del fulminante, por un alambre de corta longitud de alta resistencia llamado "alambre puente", el cual queda empotrado a la mezcla de ignición del estopin. Al pasar suficiente corriente eléctrica a través del sistema, el alambre puente llega a estar suficientemente caliente para iniciar la mezcla de ignición, esta produce un flamazo rápido que inicia la pólvora de retardo, la cual inicia la carga primaria o de iniciación y esta a su vez activa la carga base, lo que provoca la detonación del estopin.

Los alambres de los estopines eléctricos, son conductores sólidos de cobre estañado o de hierro estañado, recubiertos con un aislante plástico. Los alambres de cobre son las más comúnmente utilizados debido a su excelente conductividad eléctrica.

La potencia del estopin, depende de la cantidad de carga en él. Los estopines de potencia más alta tienen una mayor cantidad de carga base, los estopines eléctricos son generalmente de una potencia del núm. 8.

Los estopines eléctricos son iniciados por una descarga de corriente eléctrica, que puede ser alterna o directa. La corriente mínima para iniciar un circuito en serie simple es de 1.5 Amp. CD. ó 2.0 Amp C.A.

Existen tres tipos de circuitos eléctricos:

Circuito en serie. Circuito en paralelo. Circuito en serie y paralelo.

La cantidad de corriente para iniciar una serie de estopines eléctricos debe ser mayor que la requerida para iniciar uno solo.

Para proveer a las diferentes necesidades de la voladura, se han diseñado series de retardo de estopines eléctricos con las secuencias de tiempo adecuadas para los diferentes requerimientos en campo. Los estopines eléctricos de retardo, pueden conseguirse con unos pocos milisegundos a más de 15 segundos. El uso de la voladura de retardo mejorará la fragmentación y el desplazamiento de la roca: proporcionará mayor control de vibración, ruido y coca en vuelo, reducirá el factor de carga y reducirá los costos de la voladura.

La serie de retardo de milisegundos (MS) tienen 10 periodos de retardo diferentes con intervalos de tiempo nominales de 25 milisegundos entre periodos bajos y hasta 100 milisegundos entre periodos altos. Los intervalos de retardo entre periodos están diseñados para permitir suficiente movimiento de roca creando un trente libre hacia el cual las subsecuentes demoras podrán moverse y aun proporcionar la interacción entre los periodos para incrementar el rompimiento de roca por la colisión de la misma en movimiento.

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SERIES DE RETARDO DE MILISEGUNDOS (MS).

PERIODO DE RETARDO

1 2 - i

4 5 6 7 8 9 10 11

TIEMPO DE RETARDO NOMINAL (MILISEGUNDOS)

25 50 75 100 125 150 175 200 250 300 350

TARJETA DE IDENTIFICACIÓN

DEPENDE DEL FABRICANTE

Dispositivos de Iniciación No Eléctricos.

Los estopines no eléctricos, también llamados fulminantes proporcionan un método no eléctrico de iniciar cargas explosivas en conjunto con la mecha de seguridad. La mecha de seguridad conduce la flama en una proporción relativamente uniforme hacia el fulminante, donde este enciende la carga de

MEZCLA DE IGNICIÓN

CABECEADO

CASQUILLO CARGA DE INICIACIÓN

CARGA BASE

El fulminante consiste en un casquillo de aluminio que contiene tres cargas. La mezcla de ignición asegura la captación de la flama proveniente de la mecha de seguridad. La carga de iniciación convierte la combustión en una detonación e inicia la carga base del alto explosivo.

Dado que la mezcla de ignición esta expuesta en el extremo abierto del casquillo, los fulminantes no deberán de ser alterados o maltratados en ninguna forma; pues esto puede hacer detonar en forma prematura a la cápsula y provocar un accidente.

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Mecha de Seguridad o Cañuela.

La mecha es un medio para transmitir fuego a un fulminante o a una carga explosiva a una velocidad continua y uniforme. Consiste en un núcleo de pólvora negra cubierta y protegida con materiales a prueba de agua, cinta de aislar, textiles, asfalto y plásticos. Las funciones de estas cubiertas son: 1. - Proteger al núcleo de pólvora del agua, 2. - Proteger al corazón de la abrasión o de otros tratos rudos, manteniendo su flexibilidad; 3. -Maximizar la posibilidad de que se inicie la carga de explosivos por chispazos, provenientes de un lado de la mecha antes de que el fuego haya alcanzado el fulminante y 4. - Prevenir la intercomunicación del encendido entre los enlaces adyacentes a la mecha.

Es importante saber que la mecha se consume en su núcleo y no en su recubrimiento, ya que este puede quemarse sin la ignición del núcleo, cuando se inicia correctamente el núcleo se crea un chorro de flama llamado "'chisporroteo de ignición"'.

La velocidad de combustión de la mecha se ha generalizado en 120seg/yarda, pero no se debe confiar en dicho dato, ya que las condiciones de almacenamiento, de uso y también de presión atmosférica varían dicha velocidad, por lo que es recomendable siempre tomar una prueba de cada carrete a utilizar.

Debido a que en muchas de las ocasiones no se sabe identificar cuando una mecha se ha iniciado se han creado unos dispositivos encendedores de mecha, los cuales garantizan la realización de dicha actividad.

Dispositivos para encender la mecha de seguridad.

Conector TH (Thermalite). Este se utiliza únicamente para encender la mecha o cañuela, consiste en un casquillo metálico

parecido al fulminante y generalmente de color cobre. Es resistente al agua y cuando se engargola a la mecha la protege contra la humedad. La base

del conector contiene una carga de ignición y una ranura que se usa para fijarlo a la línea del ignitacord. Cuando se aplica fuego a la carga de ignición ocurre una combustión, la cual se transmite al núcleo de pólvora de la cañuela.

Para sujetar el ignitacord al conector TH, se cierra la ranura oprimiendo el casquillo con el dedo.

Cordón Encendedor (Ignitacord).

El ignitacord es un artefacto para encender mechas. El termino Ignitacord (cordón encendedor), es una marca registrada y es una contracción de las palabras inglesas "igniter Cord". Efectivamente, el ignitacord tiene la apariencia de un cordón y consiste en un alambre central cubierto de una composición flamable que arde progresivamente, produciendo una flama corta y de una intensidad mas que suficiente para encender mechas. El ignitacord debe almacenarse en polvorines secos y bien ventilados y nunca deberá exponerse a una flama descubierta excepto al momento de usarse.

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Cordón Detonante.

El cordón detonante es un explosivo cuyo objeto principal es el de iniciar explosivos comerciales. Se puede describir como una cuerda flexible y muy resistente con un núcleo de alto explosivo llamado "pentrita" (tetranitrato de pentaeritritol. PETN). Este núcleo explosivo se cubre con varias combinaciones de materiales, los que incluyen: textiles, materiales a prueba de agua y plásticos que lo protegen de los maltratos físicos o exposición a temperaturas extremas, agua, aceite y otros elementos, y le proporciona características esenciales como la resistencia a la tensión, flexibilidad y otras características deseables a su manejo. Debido a que el cordón detonante contiene un núcleo de alto explosivo, deberá ser almacenado y manejado apropiadamente. El cordón detonante es prácticamente insensible y requiere un detonador adecuado, tal como un fulminante de potencia del núm. 6 para su ignición. A pesar de esta baja sensibilidad, el PETN detona a lo largo del cordón a una velocidad de 7,200 m/seg.

La función del cordón detonante es que, cuando detona tiene en toda su extensión la energía iniciadora de un fulminante. Como línea troncal, puede iniciar un número indeterminado de tramos adicionales, extensiones o líneas descendentes.

Cualquier número de barrenos pueden conectarse de manera que detonen en un orden determinado y se obtenga el mayor rendimiento de la voladura. Cuando todas las conexiones están listas, se dispara la línea troncal con mecha y fulminante o con un estopín eléctrico o nonel fijado a un extremo de la línea troncal.

TABLA COMPARATIVA DE TIPOS DE CORDON DETONANTE.

NÚCLEO

PENTRITA

PENTRITA

PENTRITA

GRAMOS POR PIE (PETN).

50

25

13

GRAMOS POR METRO (nominales)

PRIMACOR REFORZADO 10.60

E-CORD 5.30

DETACORD 3.60

DIÁMETRO EXTERIOR (mm).

5.15 +/- 0.40

3.90 +/- 0.20

3.60 +/- 020

RESISTENCIA A LA TENSION

91 kg.

68 kg.

68 kg.

Iniciadores No Eléctricos de Retardo.

La industria de los explosivos a desarrollado "detonadores de retardo no eléctricos" (nonel). los cuales poseen grandes ventajas respecto a los estopines eléctricos.

La iniciación del nonel proporciona una buena detonación no eléctrica a un gran número de barrenos y tienen la propiedad de retardar cada barreno dependiendo el tipo de voladura. El nonel es un tubo de plástico laminado de diámetro chico revestido con una capa muy delgada de material reactivo, se utiliza solo 453 grs. por cada 21,336 m. de tubo.

El nonel transmite una baja señal de energía de aproximadamente 6,000 pies/seg., esta energía sostenida inicia el elemento de retardo que va dentro del fulminante, este retardo de tiempo se da en milisegundos. El nonel puede ser iniciado por la detonación del cordón detonante o un fulminante, es seguro, simple y flexible, no eléctrico, silencioso y económico.

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2.2. EQUIPO NECESARIO PARA UNA VOLADURA.

Los requerimientos de equipo para la realización de una voladura, principalmente obedecen a:

Las necesidades de extracción de material. La forma y tamaño del banco. El equipo con que la constructora cuente. Para la remoción, el tamaño de rocas producidas y el volumen total de la

voladura.

Las actividades que se realizan con equipo para una voladura son las de barrenación y las de remoción del material.

Barrenación: Tiene el objeto de perforar la roca para llegar hasta el nivel que se quiere tumbar el material, y de acuerdo al tamaño de los barrenos y a la separación entre estos se logrará el tamaño requerido de material.

Remoción: El la actividad que se realiza con el objeto de remover el material rocoso tronado, para llevarlo a su siguiente proceso de trituración, a su vez, tiene el objeto de limpiar la superficie del banco para proceder a la nueva barrenación para continuar explotando el banco de material.

2.2.1. Perforadoras.

En la actualidad para los efectos de explotación de bancos de material en la construcción se utilizan perforadoras de rotación - percusión, tanto de tipo manual como las diseñadas para obtener mayores resultados que son pesadas y están montadas sobre una columna que a su vez viene en un chasis.

Estos tipos de perforadoras se les conoce como perforadoras de mano, perforadoras sobre neumáticos (wagon drill) y perforadora sobre orugas (track drill)

Perforadoras manuales.

Las perforadoras de mano son de uso cotidiano para barrenos de diámetro máximo de 1 '/•>" y 6 m. de profundidad, son manuales y su peso varía entre 12 y 30 kilogramos. Estas perforadoras se les denomina generalmente como pistolas o martillos y trabajan mediante aire comprimido, es decir, energía neumática misma que es proporcionada por medio de compresores de aire.

Estas máquinas la percusión la obtienen por medio de un pistón que golpea la barra de perforación a través de un yunque, la rotación de la barra se logra mediante un mecanismo interno que hace girar la porta barra la cual arrastra la barra de perforación montada en el zanco de la pistola perforadora.

Sobre la roca se recibe un golpe con la broca o punta de la barra que trabaja como un cincel que produce un pequeño esquirlado sobre la misma y al girar hace que se rompa una capa igual a la

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profundidad que logra la broca por el golpe, los polvos y esquirlas del barreno se desalojan por medio de un soplado por que a todo lo largo de la barra tiene una perforación para este objeto.

El cuerpo de las perforadoras cuentan de tres partes principales, el extremo superior o cabeza trasera, el cilindro y la cabeza delantera, las cuales están construidas con precisión para acoplarse sin necesidad de empaques, y se mantienen unidas por un par de pernos de acero de aleación, llamados varillas para amarrar.

El aire llega a la perforadora por una manguera flexible y a través de un tubo metálico curvo que tienen una conexión giratoria con la cabeza trasera y la válvula de operación. Esta válvula puede cerrarse, abrirse completamente, y dejarse en posiciones intermedias para poder regular la velocidad del funcionamiento de la perforadora.

CABEZA. TRASERA

LLAVE DEL AIRE

VARILLA PARA | 0

ARMAR

PORTA / j BARRENAS ]/

Para la barrenación, obviamente no-basta tan solo con la pistola perforadora se usan barras de acero integral con punta de tungsteno o brocas con puntas del mismo material, a estas barras se les conoce como acero de perforación o escalas, este último nombre se les da debido a que las barrenas tienen diferentes tamaños de longitud ya que estas no se acoplan unas con otras.

escalas: Las series de las escalas pueden ser de 60 cm o de 80 cm. por lo que tenemos las siguientes

Serie 60 cm: 0.60 m. 1.20 m, 1.80 m, 2.40 m. 3.00 m, 3.60 m. 4.20 m, 4.80 m. 5.40 m y 6.0 m.

Serie 80 cm: 0.80 m, 1.60 m, 2.40 m, 3.20 m, 4.00 m, 4.80m. 5.60m y 6.40 m.

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Como ya lo habíamos mencionado y como nos lo indica las escalas de acero de barrenación. la profundidad máxima de barrenos con pistolas perforadoras es de 6.00 metros y los diámetros de estos varían entre 3A" a 1 Yz".

El consumo de aire promedio de estas perforadoras varia desde 80 a 130 p.c.m. (pies cúbicos por minuto (p.c.m. = 0.02832 mYmin.)). Así mismo el rendimiento de estas máquinas es variable dependiendo el estado en que se encuentren y el tipo de roca que se este barrenando, pero en general varía de:

Impactos por minuto: 390 a 425 Velocidad de avance: 15 a 35 cm / minuto (modelo RH658-61 Atlas Copeo, folleto).

Procedimiento de barrenación con pistolas perforadoras manuales.

La transportación de las barrenas generalmente se hace en una camioneta o en la mano del operador o ayudante, se conecta a una tubería flexible de aire de un compresor. Se coloca generalmente una barra corta de 60 ó 80 cm y se sujeta en él porta herramientas. El diámetro de la broca de la barra deberá de ser el que se vaya a utilizar para todo el barreno. Se deben eliminar del lugar en donde se va hacer el barreno el polvo y los estorbos que puedan interferir con la barrenación o que puedan deslizarse durante la misma.

Si la superficie a barrenar es horizontal, la barrena se mantiene vertical y se abre parcialmente la llave de operación. Si la broca camina sobre la roca en vez de perforar, se puede mantener fija en un lugar apoyando el pie en la parte inferior del acero de barrenación. Si la superficie es inclinada, la barrena debe sostenerse en ángulo recto respecto a la inclinación, hasta que haya hecho una perforación que pueda sostenerla. Cuando la broca a penetrado y ya no es posible que salte del agujero se dice que ha emboquillado. La perforadora puede apoyarse simplemente, o si tiende a rebotar, puede empujarse con las manos o apoyando una pierna sobre ella.

Cuando el barreno profundiza a la longitud de la barrena que se esta utilizando, se cierra la llave de operación de la pistola y se saca la barrena, para cambiarla por la barra siguiente de la escala con que se cuente, y así sucesivamente hasta llegar a la profundidad requerida la cual se mide fácilmente con la longitud de la última barrena.

Mediante más se profundiza con el barreno es más necesario soplarlo, lo que puede interrumpir un poco la perforación, existen barrenas que pueden regular la cantidad de aire, lo cual aumenta o disminuye de acuerdo a las necesidades del barreno. Si se llegase a barrenar sin aire, la broca se recalentará y se inutilizará, pudiendo formar un collar compacto de fragmentos de roca inmediatamente arriba de la broca, lo que dificultará mucho su extracción.

Perforadoras pesadas (track drill).

Las perforadoras de aire que pesan 34 kilogramos o más, generalmente se montan en soportes y están provistas de mecanismos de alimentación automáticos.

Estas unidades se clasifican generalmente por el diámetro del cilindro en lugar de por el peso. Los tamaños más comunes son 2 5/8", 2 %", 3", 3 Yi\ 4 Yz y 5 Y" de diámetro en el cilindro, el modelo ordinario de 4" puede pesar 60 kg y el de 4 'A" 80 kg.

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Estas perforadoras pueden llevar mecanismos para hacerlas girar en un solo sentido o para dos sentidos y neutra. Cuando se usan las barrenas acopladas, la barrenación se hace en la rotación ordinaria, la rosca se afloja con unos cuantos golpes en la neutra, y la conexión se destornilla sosteniendo la parte inferior y haciendo girar en reversa la parte superior.

Como habíamos mencionado con anterioridad, estas perforadoras están montadas en una columna que a su vez. viene con un chasis y dependiendo de su tracción si es de neumáticos se llama wagon drill y si es de orugas se denomina track drill. En la explotación de bancos de roca generalmente se utiliza el track drill, debido a que las rocas contienen aristas angulosas y los terrenos son disparejos, lo neumáticos pueden reventarse, sin en cambio con el track drill se puede tener acceso a cualquier terreno sin pasar por el problema de los neumáticos.

Esta perforadora de columna sobre orugas o track drill tiene un alcance de 0 a 20 metros de profundidad y en algunas máquinas especiales hasta de 50 metros, por lo que se recomienda utilizarla de 6 a 15 metros y hasta 40 metros.

Los diámetros generalmente usados en este tipo de barrenación van de 2 Vi" a 4 I/2", así mismo el consumo de aire oscila según el tamaño del track drill desde 357 p.c.m. hasta 900 p.c.m.

Las barrenas que utiliza son de acero seccional y vienen en tramos de 3.00 metros los cuales se van acoplando mediante copies del mismo material y se van introduciendo uno a uno. cuando la primera sección ha llegado a los primeros 3 metros, se desacopla girando el equipo en sentido contrario para poder subir la perforadora en la columna y poder acoplar la siguiente barra para perforar otros tres metros y así sucesivamente hasta llegar a la profundidad deseada.

Como ya mencionamos la fuente de poder de este tipo de máquinas es neumática, pero se debe tener cuidado con el engrase de las piezas de las orugas así como de los brazos hidráulicos que mueven la columna, que es una de las características fundamentales de este equipo.

Las zapatas de las orugas pueden ser de acero con garras o provistas de zapatas de hule. Su tracción es buena excepto en roca mojada. El control separado de las orugas permite dar vueltas en el mismo sitio y hacer maniobras con precisión. El operador se para en la parte trasera y por medio de dos palancas controla las orugas por lo que al avance de la máquina este tan solo camina tras de ella. Tiene la ventaja que las orugas pueden transportar el compresor excepto en caminos muy abruptos.

Además del movimiento de avance, estas máquinas cuentan con mecanismos orientadores de las perforaciones en la dirección deseada, vertical, horizontal o inclinada, lo que garantiza el alineamiento proyectado para una voladura, movimiento que se realiza por medio de una bomba hidráulica movida por aire, la cual proporciona la presión para los brazos hidráulicos y para los controles de guía.

2.2.2. Compresores. Los compresores son máquinas diseñadas para producir y almacenar aire comprimido.

Generalmente están compuestas por un bastidor o chasis enllantado que permite la movilidad del conjunto mediante tiro, un motor de combustión interna que acciona a un compresor que aspira, comprime y entrega el aire a un tanque o almacenador, del cual se va obteniendo la demanda de aire del equipo que este trabajando, el compresor esta provisto de sistemas de seguridad que limitan la cantidad de aire comprimido y la presión máxima que puede almacenar.

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Los compresores principalmente son de pistón de uno o dos pasos y los compresores de sistema giratorio.

Los compresores de pistón, son máquinas que tienen cilindros, cada uno de los cuales absorbe aire durante la carrera de succión, y lo descarga, a través de una válvula, a una presión más elevada durante la carrera de compresión. Pueden estar en un solo bloque, como los cilindros de un motor, pero con frecuencia tienen bloques separados.

A continuación se muestra un diagrama de la circulación del aire en un compresor de un solo paso:

COMPRESIÓN DE UN SOLO PASO.

El aire entra por la lumbrera de admisión que lo recibe de la atmósfera a través de un filtro, lo descarga a presión de trabajo, generalmente 100 psi (lbs/pulg2), enviándolo por una tubería al tanque de almacenamiento, de donde sale por tubos y mangueras a las herramientas.

La máquina de dos pasos, tiene uno o varios cilindros de baja presión que aspiran el aire atmosférico, lo comprimen a 30 psi aproximadamente, lo pasan por un enfriador de radiador (enfriador intermedio), a un cilindro secundario o de alta presión, en donde se aumenta la presión a 100 psi descargándolo al tanque de almacenamiento.

Los últimos compresores son giratorios de aspas o de tornillo de uno o dos pasos. En todos los tipos de compresores, es importante que el aire que se comprime, se filtre, para evitar que el polvo produzca un desgaste excesivo, ensucie las partes en movimiento tapando los pasajes por donde se hace la admisión en uno o varios de estos pasajes.

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! I I C L I O T E C A

C = COMPRESIÓN.

A = AQMISIDN.

COMPRESIÓN OE DOS PASOS.

Los compresores se clasifican de acuerdo al número de pies cúbicos de aire que aspiran de la atmósfera por minuto, a una presión generalmente de 100 psi en la descarga. Esta clasificación se abrevia p.c.m. Los pcm efectivos se miden en la admisión, a los que habrá que descontarles las probables fugas que tenga la máquina. A continuación se muestran las medidas de conversión que generalmente se usan para la medición de un compresor:

pcm = psi = psi =

1 atmósfera = 1 atmósfera =

1 kg/cm2 = 1 bar = 1 bar =

0.02832 mVmin. 0.07031 kg/cm2. 6.804 x 10-2 atmósferas. 1.0333 kg/cm2. 1.0133 bar 0.980 bar 1.01997 kg/cm2. 14.50 psi

1 mVmin. 1 nrVmin. 1 lts./seg. 1 lts./seg. 1 Joule 1 Joule 1 watt leal 1 k.wat.

= = = = =

= =

= =

16.66 lts./seg. 28.34 pcm. 0.60 irrVmin. 2.117 pcm. 1.000 wat/seg. 0.239 cal. 1.36x10-3 H.P.M. 4.186 Joules 14.310 cal./min.

Los compresores de uso común disponibles en el mercado y cuyas medidas los hacen manejables, se fabrican desde 75 pcm hasta 1.000 pcm y su selección se hará de acuerdo a la demanda de aire comprimido requerida por el equipo de barrenación con que se cuente.

En los compresores es importante el control de la presión del aire, por lo que se utilizan controles automáticos operados por aire para mantener la presión en el tanque de almacenamiento dentro de ciertos limites, generalmente de 90 a 100 psi. Además el motor cuenta con un regulador mecánico para evitar que se desboque cuando la presión es baja. Durante la operación del compresor, los pistones o tornillos de giro, continúan girando intermitentemente; cuando la presión en el tanque llega al máximo, las válvulas de admisión permanecen abiertas, de manera que el aire que entra en la carrera de admisión se expulsa en la de compresión. En estas condiciones se dice que el compresor esta sin carga. El motor se cierra al mismo tiempo que se queda sin carga. En los compresores giratorios, al cerrarse el acelerador del motor, el compresor se descarga automáticamente.

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Compresor de una sola etapa.

El compresor en realidad consta de cuatro o seis cilindros en línea en un solo bloque. Se utilizan pistones, bielas, cigüeñales, cojinetes y sistemas de enfriamiento, de los que se usan en motores ordinarios, y la lubricación es a presión por los pasajes del cigüeñal.

hacia La válvula de admisión abre durante cada carrera la válvula cuenta con dos pistones opuestos, que se desliza^ se les conoce como buzo. Estos pistones normalmente se el esfuerzo de la leva al vastago de la válvula.

abajo del pistón. La varilla de empuje de a través de un cilindro y que generalmente

encuentran en contacto entre sí v transmiten

Cuando la presión del aire en el tanque de almacenamiento válvula piloto y por un tubo al centro del buzo de la válvula, del cilindro manteniendo esta abierta en todo momento, empujando solamente el cojín del aire que esta encima suficiente en el tanque de almacenamiento, el aire de las pistones vuelven a quedar en contacto y operan como nuevamente acuerdo a la carrera del pistón.

llega al máximo, el aire pasa por una , sosteniéndola apoyándola contra la culata

El pistón inferior sube y baja con la leva de él. Cuando la presión del aire baja lo

tuberías de descarga es expulsado, y los dos abriendo y cerrando la válvula de

Compresores de dos etapas.

En este tipo de unidades, como ya lo mencionamos de baja presión en la cual mayor capacidad en los cilindros se usa un solo cilindro en cada etapa del primario este debe cilindros en la primera etapa por cada cilindro de la seg mismo tamaño o semejantes.

en un inicio se requieren dos etapas, la etapa que la de alta presión. De manera de que si ser mucho mayor. Pueden usarse dos o tres

únda, para que todos los cilindros sean del

Estos cilindros se disponen radialmente de manera de vuelta del cigüeñal. Los cilindros de dos etapas, pueden enfriamiento con aire se emplean paredes delgadas en los del enfriador intermedio mantiene una circulación de aire

Compresores giratorios. Este tipo de compresores operan con el principio

cilindrico excéntricamente dentro de una caja cilindrica de las ranuras longitudinales del rotor, la fuerza centrífuga caja cuando el rotor gira rápidamente.

Las aspas dividen el espacio entre el rotor y la caja montadura excéntrica son muy pequeños en un lado de la caj de la caja permiten que entre aire en los compartimentos c de tamaño, el aire se comprime y se expulsa por un pasaje queda más cercano el rotor a la caja.

El eje de compresor puede llevar uno o dos motorqs etapas como los pistones. En el compresor de dos etapas igualmente a los pistones comprime primeramente el aire a de separación al rotor secundario más pequeño, donde sube

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efectuar una carrera de compresión a cada enfriarse con aire o con agua. En el

cilindros y aletas exteriores. El ventilador las aletas. sobre

de los motores de viento, se monta un rotor mayor. Las aspas giratorias se colocan dentro

las obliga a mantenerse en contacto con la

en una serie de departamentos; debido a su ja y grandes en el lado opuesto. Las ranuras onforme aumentan su tamaño, al disminuir que esta un poco antes del lugar en que

, haciendo esto compresores de una o dos el rotor primario es de mayor magnitud e 30 psi y lo descarga a través de un tabique la presión a 100 psi.

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Las aspas de estos compresores se pueden hacer resistente al desgaste, que no sea lo suficiente duro para bordes de las aspas, se evitan con un baño de aceite lubricante los compartimentos. La mayor parte de este aceite lo arrastra separador, el cual se separa cuando el aire pierde velocidad además de servir como lubricante y obturador, el aceite absorbe por lo que no se necesita un enfriador intermedio de ningún

de acero especial o de lámina de plástico que raye la caja. Las fugas de aire por los

que se distribuye por chorros dentro de el aire y se recupera más adelante en un y el resto se elimina mediante filtros. una gran parte del calor de compresión,

tipo.

Rotar con aspas corralizas na ««Hilicu. Al girar el rota1, se encierra el aire en connarrimienros. formados cor las aspas.

El aire se coiiprtne gradualmente al hacerse nás chicas ios cwnpartinientw.

El mantenimiento de este tipo de compresores requiere seguridad de que el aire y el aceite están limpios. En el con frecuencia, drenando el agua de condensación del filtro estar en excelentes condiciones y debe cambiarse cuando inmediato de permitir que el aceite se ensucie, es el desgasta en pérdida de compresión.

caí¡o

este

Por lo anteriormente dicho, se desprende que la acuerdo a las necesidades de aire del equipo de operación del 80%, para evitar poca presión en los equipos.

73

El aire comprimido se descarga es expulsado en la lumbrera de descarga.

poca atención, excepto para tener la del aire se debe verificar al filtro de aire

de aire diariamente, el filtro de aceite debe comienza a descomponerse. El resultado

excesivo de las aspas, lo cual se traduciría

elección de un compresor deberá hacerse de barrenación, procurando aplicarle un factor de

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Depósito de aire.

El depósito de aire es un cilindro con extremos horizontalmente en la parte trasera del bastidor o chasis. El y las herramientas, que reduce la frecuencia de las desear separar la humedad y el aceite del aire, proporcionando un lu

Los depósitos están equipados con una entrada del distribución con válvulas de descarga y una tubería más controles automáticos. El manómetro que indica la presión carátula graduada hasta 200 psi, para que la aguja quede vertical mismo cuenta con un fusible que se fundirá si el aire se calienta del vapor del aceite lubricante.

Tuberías de aire y accesorios.

Tuberías. En caso de que el compresor no se pueda llevar

zona, se utilizan tubos ordinarios de un diámetro cuando depósito de aire comprimido y de preferencia de un tamaño

Los codos en las tuberías tendrán que ser mínimos caso de ser necesarias, deberán ser de tipo "T" para poder tubos.

La caída de presión en una tubería de aire depende de:

Del tamaño y la longitud del tubo. De los cambios de dirección en la tubería y del tipo de conexiones empleadas. Del volumen de aire que circula. De la presión del aire al entrar en la tubería.

Mangueras. Las conexiones entre el depósito de aire comprimido o las tuberías metálicas y las herramientas

se hacen por medio de mangueras de hule y fibra. El hule debe ser resistente a la acción dei aceite. La mayor parte de las mangueras tienen entre tres y siete capas o de uno a tres forros trenzados. Para este tipo de trabajo se requieren mangueras gruesas para trabajo pesado para efectos aparte de la presión como lo son las rocas que al romper producen aristas en sus; cantos las cuales pueden llegar a romper o rasgar las mangueras.

convexos, generalmente montado depósito actúa como tal entre el compresor gas cuando el trabajo es ligero. Sirve para gar para drenarlos.

compresor, con una o más tuberías de pequeña que conecta el manómetro y los

del deposito se acostumbra usarlo con a la presión de trabajo de 100 psi. Así tanto que llegue al punto de ignición

cerca de la obra, para transportar el aire a la ráenos igual al de al tubería de descarga del

mayor.

, las conexiones a lo largo de la tubería en hacer conexiones sin necesidad de cortar los

Una manguera no se debe de usar después de que desprendiendo partículas que tapan las válvulas o filtros de

Las mangueras se unen entre sí y a otras unidades vuelta o de enchufes de resorte.

las partes interiores se empiezan a deteriorar as herramientas

por acoplamientos de rosca, de cuarto de

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Conexiones.

Las conexiones de rosca son las mejores, se cambian más tiempo para unirlas y separarlas que cualquier otro menos atención. No necesitan empaques.

Las conexiones de cuarto de vuelta o las de conexión rápida sólo se pueden utilizar para las ele todos los modelos se hacen del mismo

diámetros se pueden conectar sin necesidad de deben de mantener donde no se ensucien

mangueras medianas y más pequeñas. Las conexiones tamaño, de manera de que las mangueras de diferentes reducciones. Las superficies de contacto y el empaque se cuando se separan y deben limpiarse antes de conectarse.

Las conexiones de resorte se unen empujando hacia insertando el manguito en el otro tramo de la manguera y se vuelve a empujar hacia atrás el collar y se saca el mangueras se fabrica solamente para tamaños pequeños

atrás un collar corredizo del enchufe, saltando posteriormente el collar. Para soltar

manguito del acoplamiento. Este tipo de rápidas y fáciles de usar. soi

Múltiples.

Cuando tienen que conectarse varías tuberías o comprimido o tuberías de alimentación se utiliza un para tubo o manguera.

Aceiteras o lubricantes.

La mayor parte de los martillos neumáticos están alimentados por pequeños depósitos que lleva la misma descuidan, necesitan una atención frecuente y pueden herramienta gastada.

mangueras de trabajo de un depósito de aire múltiple, es decir un tubo con varias conexiones

Las aceiteras o lubricadores llevan un deposito que válvula de aguja, el aceite entra en forma de rocío y el aire: manteniendo la lubricada. El aceite se alimenta solo cuando

Las aceiteras deben quedar cerca de las herramiehtas aproximadamente a una distancia de cinco metros. Sin embar; permita el fácil manejo de las herramientas, además de que través del aire en forma condensada.

Las aceiteras deben de colocarse en las tuberías de manera de que el aire se mueva en dirección de la flecha grabada en la caja del lubricante.

Se debe cerrar el aire y escurrirse la tubería antes facilitar la operación, debido al peligro de los latigazos de la las suciedades que expulse el aire.

rara vez durante el trabajo. Es necesario de los tipos, pero generalmente requieren

equipados con sistemas para aceitar, máquina. Sin embargo, éstos a menudo se no funcionar satisfactoriamente en una

descarga en la corriente de aire por una comprimido lo transporta a la herramienta hay presión en la manguera.

porque el aire y el aceite se separan go, deberá dejarse a una distancia que

algo de aceite llega a grandes distancias a

de abrir cualquier tipo de conexión, para manguera y al posible daño de los ojos por

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2.2.3. EQUIPO DE REMOCIÓN Y CARGA.

El equipo requerido para esta actividad deberá estalr material producido, en el caso de bancos de roca, el generalmente es un tractor bulldozer, un cargador frontal carretera o volteo adaptados con cajas especiales para soportar de carga.

acorde con el tipo, tamaño y cantidad del ^quipo para remoción, carga y transporte.

neumáticos u orugas y camiones fuera de el peso y la caída del material a la hora

de

La importancia de una buena operación de estos equipos reditúa en dos conceptos:

l. ?

Seguridad. Mayor producción.

El material que se maneja con los equipos de reiñocion explosión del banco, la cual se traduce en fragmentos de operación inadecuada pueden llegar a causar daños fatales

obviamente es el producido por la taca de todos tamaños, mismos que en una

El tractor en cualquiera de sus modelos tiene la responsabilidad de la explosión y empujarlo hacia el borde del banco, delante. Su función en sí es limpiar el banco para fo removiendo y excavando el material fracturado, debe nueva superficie y de no dejar un bordo de material en el roca en vuelo en la siguiente explosión y de aprovechar al

tenerse

de remover el material producto como ya vimos varía de 6m de altura en

i[mar la siguiente plantilla de perforación cuidado de no dejar material suelto en la

borde del banco, esto con objeto de evitar rááximo la producción.

Debe tenerse mucho cuidado en seleccionar al o ejecuta es muy riesgoso por la cercanía en la que trabaja al trabajará en una superficie irregular y que el tractor puede puede asustar a un operador inexperto y provocar un

Además el dejar material acumulado en el borde del para el personal y el equipo que trabajo en la carga y acarreo dentro del material y cualquier movimiento del aire o vibración puede ocasionar la caída del material acumulado éste.

del

El cargador conjuntamente con los camiones fuera material para transportarlo y descargarlo en la planta de trituración el operador del cargador debe de estimar los tamaños de puedan ser triturados por la planta, ya que estos son de mayor entrada de la trituradora, debiendo apartar dicho material localizado para su posterior moneo.

Sería ideal que el cargador frontal fuera un traxcavo esto debido a que la roca presenta aristas que pueden dañar general, los traxcavos son de dimensiones muy pequeñas, neumáticos que cargan fragmentos de roca más grandes además de que los camiones son muy altos y de esta forma

perkdor del tractor debido a que el trabajo que borde del banco, debe tenerse en cuenta que columpiarse al paso sobre las rocas lo cual

accidente fatal o daños al equipo.

banco en su cara libre representa un peligro del material ya que están plenamente

equipo de barrenación por medio de la bor medio de las vibraciones producidas por

de carretera tienen la función de cargar el , pero esta no es su única actividad,

fragmentos de roca que probablemente no dimensión que la abertura de la boca de

y almacenarlo en un lugar previamente

, es decir que su tracción fuera de orugas, los neumáticos de un payloader, pero en

por lo que se usan cargadores frontales de y cargan los camiones en menos tiempo,

evitan accidentes entre ambos equipos. se

76

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Los camiones fuera de carretera están especialmente cargan grandes dimensiones de material así como de cantidad contienen un chasis reforzado que resisten el impacto de la su carga también reforzada soporta lo áspero del material.

diseñados para este tipo de trabajos, ya que del mismo, hablando en peso y volumen.

caída de la roca en el momento de la canza v

zonas Debe tenerse especial cuidado en los caminos y grandes dimensiones son muy estables y resistentes, debemos también es muy pesada y de dimensiones grandes, ya pueden generar un momento que haga girar y volcar el camión.

¿.j. DISEÑO DE UNA VOLADURA A CIELO ABIERTO.

2.3.1. Los factores que intervienen en el diseño de una voladura son los siguientes

l. -

1 2

4 5 6 7 8

Tipo de i

-------

-

loca

Tipo de Roca. Tipo de Explosivos. Factor de Carga. Factor de Energía. Geología Estructural. Simetría de la Barrenación Forma de cebado. Utilización de Retardos.

La geología del material a quebrar es el factor más i la voladura. Hay teorías que relacionan la velocidad sónic^ cantidad de explosivo requerida para quebrar el material. es necesario realizar numerosas pruebas, que en la mayorja basan en la suposición de que el material a quebrar es pueden ser usados como guía para determinar el explosivos requerida y el tipo de los mismos. Pero el análisis se basa en un factor de juicio obtenido por años de experiencia.

de carga, ya que aunque los camiones de recordar que la carga que transporta

cualquier desbalanceo fuerte del camión

importante para determinar el diseño total de y la dureza de la roca para determinar la

Hará determinar estos factores, generalmente de los casos, los resultados obtenidos se

homogéneo. Los resultados de estas pruebas espaciamiento y bordes de los barrenos, la cantidad de

final para la determinación, generalmente

El comportamiento de las ondas provocadas por la detonación de un explosivo en un barreno, es diferente para cada tipo de roca. La propagación de las ondas es más rápida en una roca dura que en una roca blanda.

El grado de fragmentación deseado depende del uso va en relación también del tipo y tamaño de equipo de cargs.. disponible. La economía que puede alcanzarse produciendo contra el mantenimiento adicional a la maquinaria y la material pobremente fragmentado. El equipo grande de volúmenes de material, no para materiales fragmentados de

cari

final del producto que sé esta explotando y , transporte y de la quebradora que se tenga o fragmentación grande debe ser medida

reducción de producción que resultara del ga y triturado esta diseñado para grandes

gran tamaño.

77

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Densidad. Las densidades y resistencias de las rocas presentan

general, las rocas de baja densidad se deforman y se rompen de energía relativamente bajo, mientras que las rocas densas para lograr una fragmentación satisfactoria, así como un buen

Porosidad. Existen dos tipos de porosidad:

1) La intergranular o de formación. 2) De disolución o de post - formación.

La primera cuya distribución en el macizo efectos: a) la disminución de energía de la onda de choque la compresión y consecuentemente, el incremento de la

puede

La porosidad post formación es la causada por los huecos y cavidades que resultan de la disolución del material rocoso por las aguas subterráneas.

Los espacios vacíos son mucho mayores, y sus distribuciones intersectadas por los barrenos no-sólo dificultan la perforación atoramiento de la barra y broca, sino incluso la eficiencia^ utilizan explosivos a granel.

Si los barrenos no se intersectan con las cavidades también puede disminuirse por las siguientes causas:

- La premura de terminación de las grietas radiales los huecos existentes.

- La rápida caída de presión de los gases al intercomunicarse el barreno con las cavidades y por ello el frenado de la apertura de grietas radiales al escapar los gases hacia los espacios vacíos.

normalmente una buena correlación. En con cierta facilidad, requiriendo un factor precisan una mayor cantidad de energía desplazamiento y abundamiento.

considerarse uniforme y provoca dos y b) reducción de la resistencia dinámica a

tritijiración y del porcentaje de finos.

menos uniforme, las cavidades con la perdida de penetración y

de la voladura, generalmente cuando se

o choyas, el rendimiento de las voladuras

al ser interrumpidas en su propagación por

2 - Tipo de Explosivos.

Es importante conocer el tipo de explosivos utilizarlos (por ejemplo: densidad, velocidad de detonación, etc.).

disponibles, así como sus características antes de resistencia al agua, energía disponible.

3. Factor de Carea.

Se define como la cantidad de explosivo utilizado póV cada m3 o por cada tonelada de roca y se expresa en gr/m3 o gr/ton.

El factor de carga que se utilice varia dependiendo geología del yacimiento o del tamaño del equipo de carga y

78

del tipo de roca, grado de intemperismo. acarreo.

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ROCA ROCAS ÍGNEAS.

FACTOR DE CARGA (av/m3). Riolita y dacita Granodiorita Andesita Diorita Basalto Gabro. dolerita o diabasa

ROCA ROCAS SEDIMENTARIAS.

FACTOR DE CARGA ígr/m3). Conglomerado Brecha Arenisca Caliza Dolomita

475

ROCA ROCAS MET AMÓRFICAS.

FACTOR DE CARGA ígr/m3). Mármol Horafeis Taconita Gneiss Pizarra Esquisto de Clorita Micaesquisto

475

4. Factor Je Energía.

Depende del tipo de explosivo que se este energía/m3.

J. - Geología Estructural.

Las estructuras geológicas tales como fisuras, o< estratos, etc.: juegan un papel importante en los resultados

En rocas Asuradas, las voladuras deben planearse mismas, los patrones de barrenación no deben de ser muy AN/FO.

En rocas estratificadas las voladuras deben de ser la estratificación; cuando esta tiende a la horizontalidad, barrenos permita atravesar los planos de contacto de los los explosivos.

30 a 715 90 a 800 30a715 30 a 770 90 a 770 30 a 715

50 a 660 50 a 600

a 770 30 a 475 90 a 475

a 770 a715 a 770 a715 a 475

50 a 600 50 a 600

475 475 4J75 390

utilizando, este factor se mide en unidades de

quedades, fallas, potencia y posición de los de las voladuras.

tomando en cuenta la magnitud de las amplios y deben utilizarse explosivos tipo

planeadas tomando en cuenta la dirección de es conveniente que la dirección de los

estratos, para optimizar el funcionamiento de

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6. Simetría de la Barrenación.

El paralelismo de los barrenos, así como la simetría, intervienen en la homogeneidad de la fragmentación de una

Cuando no se tienen en cuenta estos factores, homogéneos, pudiendo presentar en algunos lugares debido a las diferentes concentraciones de carga expi barrenos.

los resultados que se esperan no podrán ser resultados y en otros muy malos.

ósiva provocados por la desviación de los excelentes

Forma de cebado.

El cebo es un cartucho de explosivo que contienen explosivo violento, que ha sido adaptado a algún dispositi combinan la potencia del explosivo con la mayor parte d manejarse con mayor cuidado que cualesquiera otras

del patrón de barrenación. son factores que voladura.

una cápsula detonante; o cualquier otro para explotarlo. En virtud de que los cebos la sensibilidad del detonador, deberán de

unidades de explosivo.

Lo esencial de un buen cebo, es que el detonador sea suficientemente potente para producir la detonación, que exista un íntimo contacto entre el detonador y el explosivo; estos deben estar sujetos entre sí, de tal manera que no se separen mientras están siendo colocados.

que nos ocupa de voladuras a cielo abierto con mecha y fulminante. Este método es el costo por solo tener que utilizar uno o dos del cordón detonante de que es sensible al

explosivos de nitrato de amonio (hidrogeles

Existen diferentes formas de cebado, para ei caso hablaremos del cebado con cordón detonante y el disparo más utilizado por fácil y práctico, así mismo por su bajo fulminantes por plantilla, ya que se aprovecha la capacidad fulminante y de que puede iniciar sin problema alguno los o emulsiones).

Se introduce una punta de cordón detonante en la al cartucho del explosivo, la penetración del cordón es sin se le dará una vuelta al cartucho con el cordón para posteriormente se baja el cebo al fondo del barreno y se con el cargado del barreno. Así se hará sucesivamente poblar toda la plantilla, los barrenos se conectaran unos que pase por encima de ellos y se amarre con el extremo en el barreno.

Una vez amarrados todos los cordones de los acoplar el fulminante a la mecha clover o cañuela con urj colocará el fulminante con la mecha en el cordón detonante tengan buen contacto a lo largo del fulminante, los cubriendo en su totalidad el fulminante.

El proceso comienza con el encendido de la mecha, la cual hará detonar ai fulminante que a su vez detonará al cordón detonante y este a todos y cada uno de los barrenos cebados al mismo tiempo, ya que el cordón como ya dijimos detona a 7,200 m/seg. Así que parece que es una sola detonación por la gran velocidad de esta.

perforación previamente hecha con una navaja ninguna dificultad, dependiendo del tamaño

gurar que este no se salga del cartucho. coría el otro extremo del cordón para proseguir

todos y cada uno de los barrenos hasta otros por medio de un cordón detonante

saliente de la carga explosiva ya introducida

a¡:e£

con con

ban|enos al cordón de circuito, se procederá a correcto engargolado y posteriormente se

, procurando que el fulminante y el cordón cuales se unirán por medio de cinta de aislar

80

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,s - Utilización de retardos

Los retardos son utilizados principalmente para lograr

1. - Una cara libre en cada detonación. 2 . - Una mejor fragmentación. 3. - Disminución de vibración por la detonación. 4. - Disminución del golpe de aire (ruido) de la detonación.

Su principal función es la de facilitar, eficientizar y economizar las voladuras

Una de las técnicas mas usadas en la industria de la material por medio de voladuras. Esta técnica se refiere a escalones, por lo que para efectuar este tipo de voladuras se

construcción es la explotación de bancos de tumbar y fragmentar la roca en forma de

requiere:

Hacer una planeación de la secuencia de los cortes Necesidad de producción y equipo disponible. Cálculo de plantillas de barrenación. Cálculo de cargas explosivas. Diseño de salida de voladuras.

Este sistema de voladuras en banco se efectúa s diámetros fluctúan desde 1" hasta 12 7/8", dependiendo de equipo de perforación con el que se cuente, ya que los como: resistencia a la tensión, compresión y resultado de la voladura, ya que la resistencia debe ser explosivos.

Un factor que tiende a dificultar este proceso es la mantiene su homogeneidad. La cantidad de explosivo necesario para desprender y fragmentar la roca y ello dependí

En una voladura se debe considerar:

La protección de la pared contra los daños La importancia de la técnica de cebado.

Los principios fundamentales de una voladura son fragmentación, seguridad, producción y economía.

Uno de los problemas de los contratistas con las puedan ocasionar a las estructuras cercanas.

Un explosivo, si se calcula y se selecciona energía en la fragmentación de la roca inmediata a su vibraciones en el terreno, sonido y contusión en el aire.

éneralmente con barrenación vertical. Sus a altura del banco que se quiera hacer y el

diferentes tipos de roca, tienen características cizallamiento. Estas intervienen directamente en el

vencfcda por el efecto de energía liberada por los

geología estructural que generalmente no utilizado debe ser muy próxima al mínimo

e de las características de la misma.

durante la voladura.

ruido, vibración, lanzamiento de rocas.

voladuras, son los probables daños que se

correctamente, consume la mayor parte de su alrededor. La energía restante, producirá ondas o

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Ruido. El ruido que produce la explosión causa la mayor

voladuras poco profundas, barrenos sobrecargados, roca permitan a la explosión romper hacia fuera antes de agotar mayores y que están fuera de proporción, la cantidad de los pudieran causar.

parte de las dificultades con el vecindario. muy fracturada y otras condiciones que su energía, son las que producen las quejas explosivos usados y el daño aparente que

Lanzamiento de rocas. Un daño imprevisto puede ser producido por un

voladuras. En general, las voladuras poco profundas, los de consistencia irregular y los moneos de piedras grandes proporción a la cantidad de explosivos utilizados. Los muerte, y su control es por lo tanto de primera importancia.

lanzamiento de roca a través del aire por las barrenos sobrecargados, los disparos en roca proporcionan la mayoría de los problemas, en objetos proyectados pueden causar daño o

Existen formas de como evitar el lanzamiento continuación:

Cálculo correcto de las cargas. Estudio cuidadoso de la geología. Protección de la voladura (con mallas, co:i ramas y troncos o llantas unidos con

cadenas). Vigilando cuidadosamente el sobrecargado d^ los barrenos. Utilizando voladuras de retardos. Estudio detallado de las plantillas de barrenaron. Usando barrenación vertical de ser posible.

Vibración. La vibración o el movimiento de ondas que se

voladura, constituyen la fuerza principal de los daños a variado de ondas viajando profundamente bajo el suelo y a importancia primaria.

Un terreno suelto suele moverse y realizar más ond^s que uno rocoso, pero también amortigua este movimiento en una distancia menor.

Una forma sencilla de controlar las vibraciones velocidad de la partícula y la distancia entre el lugar de la que pueden ser afectadas, cuando no se tiene un sismógrafo fórmula siguiente:

V= 114

En donde:

D

(40)

-1.6

V = Velocidad máxima de la partícula en cm/se D = Distancia entre el lugar de la explosión y e

de partículas, las cuales se enuncian a

producen en la roca y en el terreno por una las estructuras cercanas. Existe un número o largo de la superficie. Las últimas son de

es relacionando el peso del explosivo, la veladura y el de las estructuras más cercanas

se pueden efectuar estas mediciones con la

[ del registro en metros.

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w -I 6

14 =

= Peso del explosivo, por periodo de retardo = Constante empírica obtenida estadísticamente los sitios de explosión y medición. Constante de propagación a través del

roca que rodea el explosivo y el sitio de efecto la partícula.

suelo

Velocidad máxima de la partícula. Naturaleza del daño. cm/seg.

30 - 50 20 -30 10-14 7-8 .5 0 - 5

Se cae roca en 50% de 50% de Umbral de dañ^ Criterio de residenciales

túneles sin revestimiento, probabilidad de daño mayor en el enyesado, probabilidad de daño menor en el enyesado,

por voladuras cercanas, seguridad de voladuras para estructuras

recomendado por la mesa de minas de U.S.A.

Cantidad de explosivo necesidad de mediciones.

Distancia (m).

distancia, permitidos para voladuras sin riesgo, por vibración y sin

Peso de los explosivos por retardo de 10 MS (kg). 3 m

10m 15 m 20 m 30 m 40 m 60 m 80 m

100 m Disparo total.

Con objeto de reducir hasta donde sea posible las j/ibraciones se recomienda las precauciones siguientes:

Usar un diseño de voladura que produzca el Usar un factor de carga adecuado, ni más ni Control de la plantilla de barrenación. Mantener la cantidad de sub-barrenación para: Reducir la profundidad de los barrenos, disminuyendo Utilizar diámetros menores en los barrenos. Utilizar el procedimiento de cargas separadas con diferentes tiempos de retardo.

de 10 MS o más. y basada sobre todo en la geología de

, basada en el tipo y características de la , que es donde se mide el movimiento de

0.110 kg* 0.450 kg 1.590 kg 2.725 kg 4.425 kg 6.690 kg

10.090 kg 13.490 kg 17.580 kg

máximo alivio. ráenos (ambos son nocivos).

mantener el piso en condiciones, la altura de los bancos.

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La siguiente gráfica se puede usar como guía para las voladuras estén dentro de los límites permitidos. Esto es estructuras.

OieTAMCU EN METROS

asegurar que las vibraciones ocasionadas por para no ocasionar daños a la mayoría de las

*3 :o v¡ Í Ü 100

QISTANCIAENMES

Golpe de aire.

El golpe de aire es una onda de compresión proveniente generarse una gran cantidad de gases en la reacción del explosivo de aire que rodean la voladura. Este desplazamiento de cuerpos y superficies que estén en contacto con el aire, determinará en unidades de presión (decibeles, psi).

masas

Monograma de efectos del golpe de aire Sobre presión dB psi

181 -

171 -

161 -

151 -

141 -

131 -

- 3.0

- 1.0

- 0.3

- 0.1

-- 0.03

-- 0.01

de la detonación de un explosivo. Al , habrá un desplazamiento de masas

de aire provocará presiones sobre los generando una presión de choque que se

Efecto del golpe de aire.

Daños considerables en estructuras convencionales.

Se rompen la mayoría de las ventanas.

Algunas ventanas se rompen.

Algunas ventanas con vidrios grandes se pueden romper. Límite de la mesa de minería de U.S.A. 136 dB.

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PLASTILLAS DE PERFORACIÓN

Como ya hemos mencionado uno de los factores i estructuras mas cercanas a los sitios de voladuras es el control

importantes para la reducción de daños a las de las plantillas de barrenación.

roca Este control también nos permite realizar con la de fragmentación y el lugar donde depositaremos el material quede en el mismo lugar de la voladura o que caiga hacia uno

En el caso particular que nos ocupa, como lo es necesidades primordiales son que el material caiga en el frejite y el tamaño deberá ser los suficiente pequeño para poder ser se cuente.

Por lo anterior, a continuación mostramos ejemplos de bancos a cielo abierto:

/ -f¡¡- 4. ^_ ¡u

"§r- -$9~ -jr- -£>~

Htjir rMgncri-Kfenybfisnteifa

• * • ' • * - • * - ' ^

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•fff- -^- -$- - 0 -

/ ¿ ¿ * • *

Hsjir rNtpHrraMnymiiis lansrtami

el objetivo deseado, como lo es el tamaño , es decir, si queremos que el material se u otro lado.

as voladuras a cielo abierto en minas, las del banco, es decir que quede ahí mismo

movido y triturado con el equipo con que

de plantillas de barrenación para voladuras

•4- <£ -¿

1*- -0- ¡

* • * *

• *

¿

85

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2,3.2. Diseño de la Voladura.

El diámetro del barreno se basa en el equipo y las La altura del banco es optativa según el diseño del ta seguridad. Las caras del banco de 20 m. o más son desfavorables bancos bajos afectan los costos.

necesidades de producción y fragmentación. o, equipo de perforación disponible y la

en cuanto a seguridad, en tanto los

Los bordos y espaciamientos dependen de espaciamiento se calcula partiendo de un factor de carga núm. 3 de los factores que intervienen en una voladura).

muchos factores. La plantilla de bordo y considerado para cada tipo de roca (ver punto

Para hacer el cálculo de una plantilla de barrenación

1. Densidad de la roca. 2. Diámetro de perforación (disponible). 3. Altura de banco. 4. Profundidad de banco. 5. Densidad de Alto Explosivo. 6. Densidad de Agente Explosivo. 7. Altura de Taco. 8. Factor de carga, según el tipo de roca. 9. Sub perforación.

Ejemplo:

Se requiere extraer de un banco 200,000 ton. de una perforadora que tiene capacidad de diámetro de 4 altura.

Calcular: - Cantidad de explosivo por barreno con una relación de 20% de emulsión y 80% de AN/FO, carga de fondo y de columna respectivamente. - Calcular el patrón de perforación para plantilla cuadrada y rectangular. - Cantidad de metros cúbicos a tumbar. - Metros de perforación. - Total de emulsión y AN/FO.

Datos: - Tipo de Roca - Densidad de Roca - Factor de Carga - Diámetro barreno - Altura de banco - Sub barrenación - Altura de taco

Caliza. 2.65 grs/cm3. 475 grs/m3. 4" =10.1 cm. 7m. 0.90 m. 1.50 m.

Densidad Emulsión = 1.18 grs/cm3 (especificación de fábrica). Densidad AN/FO = 0.85 grs/cm3 (especificación de fábrica).

se requieren los siguientes datos:

calika; para perforar este material se cuenta con además se deberán hacer bancos de 7 m de

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Procedimiento de Cálculo:

Paso l. Se calculará la cantidad de explosivo que se requiere por

un barreno se tomará de la siguiente tabla:

DIÁMETRO DE

PILCADAS

1 1 1/8 I % 1 3/8 1 'A ! 5/8 1 3/4

1 7/8

2 2 1/8 2 %

2 3/8 2 Vz 2 5/8 23Á

2 7/8

BARRENACTON

CMS.

2.54 2.86 3.18 3.49 3.81 4.13 4.45 4.76

5.08 5.4 5.72 6.03 6.35 6.67 6.99 7.30

CARGA

Lbs/pie

0.34 0.43 0.53 0.64 0.77 0.90 1.04 1.20

1.36 1.54 1.72 1.92 2.13 2.34 2.57 2.81

Ka;s/m.

0.51 0.64 0.79 0.95 1.15 1.34 1.55 1.79

2.02 2.29 2.56 2.86 3.17 3.48 3.82 4.18

DIÁMETRO DE BARRENACION

PULGA

3 1/ 3 % 3 3/ 3!4 3 5/ 33/4 3 7/!

4 4 1/í 4% 4 3/! 4 / 2 4 5/í 4V* 4 7/í

8AS

!

!

i

!

i

¡

!

!

CMS.

7.62 7.94 8.26 8.57 8.89 9.21 9.53 9.84

10.16 10.48 10.80 11.11 11.43 11.75 12.07 12.38

CARGA

Lbs/pic

3.06 3.32 3.59 3.87 4.17 4.47 4.78 5.11

5.45 5.79 6.15 6.51 6.89 7.28 7.68 8.09

Kgs/m.

4.55 4.94 5.34 5.76 6.21 6.65 7.11 7.60

8.11 8.62 9.15 9.69 10.25 10.83 11.43 12.04

La carga por metro lineal de un barreno de 4" de 0 es de 8.11 kg/m con una densidad de 1.0 gr/cm3.

Aquí tenemos una densidad diferente del explosivo, por lo que aplicaremos la siguiente fórmula:

Longitud = % del Explosivo.

Densidad del explosivo x kg/m.

Suponiendo que vamos a cargar 10 kg de explosivo, haciendo la relación 20% y 80% de emulsión y AN/FO respectivamente tenemos que:

Emulsión AN/FO

= 2.00 = 8.00

Por lo que:

Longitud de carga de Emulsión =

Longitud de carga de AN/FO

2.00 kg

1.18 x 8.11 kg/m

8.00 kg

0.85 x 8.11 kg/m

barreno, la carga por metro lineal para

kg

= 0.20 m

1.16 m

87

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Por lo tanto, tenemos:

20% Emulsión = 2.00 kg 80%AN/FO = 8.00kg 100% Carga = 10.0 kg

Si tenemos una columna de barreno de:

== 0.20 m. 1.16 m.

*= 1.36 m.

Altura de barreno a llenar = (altura de banco + Sub peroración) - altura de taco. Altura a llenar = (7.0 m + 0.90 m) - 1.50 m. Altura a llenar = 6.40 m.

Por lo que:

6.40 m.

1.36 m. 4.70 veces la carga explosiva de 10 kg.

Teniendo con esto el total de explosivo por barreno,

Carga total = 4.70 veces x 10 kgs =47

En donde:

47.00 x 0.20 47.00 x 0.80

9.41 kgs. de Emulsión. 37.64 kgs de AN/FO.

Teniendo las alturas de:

4.70 veces x 0.20 m = 0.94 m. Carga de fondo (Emulsión). 4.70 veces x 1.16 m = 5.46 m. Carga de columna (AN/FO).

Paso 2. Para determinar el patrón de barrenación, se tie ie que identificar el volumen de roca a

fragmentar por barreno.

Volumen

Volumen =

Explosivo a cargar

Factor de carga

47 kg

0.475 kg/m.

Considerando una plantilla cuadrada determinamos V = B x E x H como B = E

B= V

ir B = 92.94 m3

To

el cual será de:

00 kg de explosivo.

= 98.94 m3/barreno

que:

14.13 = 3.75 m

88

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B= 3.75 m, E= 3.75 m, V= 98.94 m. Para una plantilla rectangular en donde la relación bordo es^aciamiento es de 1: L2. tenemos:

V - B x E x H V = B x l . 2 B x H 98.94 m3 = (BX 1.2 B)xH

1.2 B2

tenemos que:

VOL. 98.94 H

=14.13 m2

B VOL 1.2

14. 1.2

= 11.77 = 3.43 m.

E= 1.2(B) = 1.2 x (3.43) = 4.11 m.

Bordo = Espaciamiento= Volumen =

3.43 m. 4.11 m. B x E x H = 3.43x4.11x7

Para determinar el número de barrenos:

No. de barrenos = m3 a tumbar

m3 / barreno

m J Tons, a tumbar

Densidad de roca

200,000 tons

2.65

No. de barrenos = 75,472 m3

98.94 m3/ barreno

Para determinar el número de metros que se requieren perforar:

Metros de perforación = No. de barrenos x metros Metros de perforación = 763 x 7.90 = 6,028 m.

Para determinar la cantidad total del explosivo:

Cant. Explosivo = No. de barrenos x kg por barreijo

Emulsión = 763 x 9.41 = 7,180 kg.

Anfomex = 761 x 37.64 = 28,719 kg.

98.94 m3.

= 75.472 m3

= 763 barrenos

por barreno.

89

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En el momento en que la carga ha sido detonada, se propaga en forma radial en el interior de la roca en la que gases producto de la explosión hayan alcanzado su máxima

genera una potente onda de choque que se ^sta confinado el explosivo antes de que los temperatura y la presión más elevada.

En el proceso de la rotura de la roca, la primera fase al principio un esfuerzo de compresión seguido de otr alrededor del barreno y grietas radiales, concentrándose segunda fase del proceso de rotura se presenta cuando fracturas y grietas previamente formadas rompiendo la roca

EXPLOSION DEL BARRENO ORIGINAL.

se produce cuando la onda de choque crea de tracción. Con ello produce fracturas

hacia las caras de menor resistencia. La os gases de la explosión penetran en las hacia la cara de menor resistencia.

ZONA FRACTURADA POR LA EXPLOSION. ./*_

ZONA QUEBRADA.

2.4. MEDIDAS DE SEGURIDAD EN UNA VOLADURA

La prevención de accidentes en el uso de los explosivos, es el resultado de una planeación cuidadosa y de la observación de las mejores técnicas conocidas.

Quien usa explosivos deberá recordar que esta trataádo a su alcance varios dispositivos y métodos que se han desarrollado Deberá comprender que esta fuerza mal dirigida, puede mat&r los que lo rodean.

Por la importancia de la fuerza adquirida con los utilizar materiales explosivos en necesario solicitar permiso quien es, la que controla el uso y consumo de explosivos.

con una fuerza muy potente y que tiene para poder controlar esta fuerza.

o lesionar, ya sea sobre si mismo o sobre

explosivos, en nuestro país México, para poder a la Secretaría de la Defensa Nacional,

90

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2.4.1. Trámites para la obtención de permiso para la utilización de explosivos

uso Como ya lo mencionamos, quien rige el control de de la Defensa Nacional, que en base en la Ley de Federal de| solicitantes, si es que reúnen los requisitos señalados en explosivos.

y consumo de explosivos es la Secretaría Armas de fuego y Explosivos, otorga a los

la Ley, los permisos para la utilización de

Existen tres clases de permisos para explosivos, y son

I.- Permiso General.- Para actividades permanentes II.- Permiso Extraordinario.- Para actividades eventuales III.- Permiso Ordinario.- Para comercializar entre

general vigente.

Los requisitos para la obtención de los permisos son:

Solicitud, modelo que se proporciona gratuitamente. Opinión favorable del Gobernador del Estado o del el titular. Certificado de Seguridad del lugar de consumo autoridad administrativa (Presidente Municipal o De Referencias del lugar de consumo, formatos que también Para personas físicas, copia certificada del registro Para personas morales, acta constitutiva de la empresa Plano de conjunto a 1,000 m alrededor del lugar figuraran en su caso: instalaciones militares, vías de telegráficas, acueductos, gasoductos, construcciones arqueológicas, históricas o instalaciones industriales^ principales accidentes topográficos. Plano circunstanciado a escala adecuada para especificaciones (polvorines).

Si la solicitud incluye la autorización para el almacenamiento

Certificado de seguridad y referencias de los polvorines, modelos que se proporcionan gratuitamente

(por única vez), empresas o particulares, con permiso

Gobierno del Distrito Federal, firmada por

de explosivos, expedido por la primera egado Político en el Distrito Federal),

se proporcionan gratuitamente. 1 del acta de nacimiento del solicitante. solicitante.

de consumo y a escala 1:4,000, en que comunicación, líneas eléctricas, telefónicas,

de casa habitación, obras de arte, zonas , que pudieran ser afectadas, así como los

la localización de sus instalaciones con

91

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SECRETARIA DE LA DEFE]> DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARM;

SOLICITUD Dli PF.RMISO GENERAL PARA DEDICARSE A LA COMÍ SUBSTANCIAS Ql '1MICAS RELACIONADAS CON EXPLOSIVOS (ART.

A. DATOS DEL SOLICITANTE:

Apellido Paterno Apellido Materno

Fecha de Nacimiento Sexo Lee Escribe 1

Calle

Ciudad, población o localidad.

Municipio o Delegación. Estado, Distrito.

Referencias del domicilio, cuando se requieran.

B. DATOS DE LA NEGOCIACIÓN

Denominación o Razón Social.

Calle

Ciudad, Población o Localización.

Municipio o Delegación.

Actividad a la que se dedicará

C. EXPLOSIVOS SOLICITADOS MENSUALMENTE.

ALTO EXPLOSIVO AGENTES EXPLOSIVOS ARTIFICIOS

SUBST. OUIMICAS OTROS

Lugar y fecha

92

ÍSA NACIONAL LS DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

RA Y CONSUMO DE EXPLOSIVOS. ARTIFICIOS Y 42 FRACCIÓN I DE LA L.F.A.F. Y E.).

Nombre (s).

'rofesión u Oficio Nacionalidad

Número

Código Postal

Teléfono.

Número

Código Postal.

Estado o Distrito.

Teléfono

CANTIDADES Y TIPOS.

Firma Autorizada

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SECRETARIA DE LA DEFEN DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARMA

SOLICITUD DE PERMISO EXTRAORDINARIO PARA LA COMPRA SUBSTANCIAS QUÍMICAS RELACIONADAS CON EXPLOSIVOS (ART ARMAS DE FUEGO Y EXPLOSIVOS).

DATOS DEL SOLICIT/

Apellido Paterno Apellido Materno

Fecha de Nacimiento Sexo Lee Escribe P

Calle

Ciudad, población o localidad.

Municipio o Delegación. Estado, Distrito.

Referencias del domicilio, cuando se requieran.

DATOS DE LA NEGOCL

Denominación o Razón Social.

Calle

Ciudad, Población o Localización.

Municipio o Delegación.

Actividad a la que se dedicará

CANTIDADES Y CLASES DE MATERIALES EXPLOSIVOS POR C

TIEMPO EN OUE SE CONSUMIRÁN LOS MATERIALES SEÑALA

PROTESTO, QUE LOS DATOS ANOTADOS SON VERÍDICOS, ( QUE UTILIZARE EN LOS DOCUMENTOS QUE DIRIJA A LA SEC

SA NACIONAL £ DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

DE PÓLVORA DE EXPLOSIVOS. ARTIFICIOS Y 57 DEL REGLAMENTO DE LA LEY FEDERAL DE

NTE:

Nombre (s).

tofesión u Oficio Nacionalidad

Número

Código Postal

Teléfono.

^CION

Número

Código Postal.

Estado o Distrito.

Teléfono

:OMPRAR.

DOS EN EL PUNTO ANTERIOR.

?UE LA FIRMA ES AUTENTICAY LA ÚNICA IETARIA DE LA DEFENSA NACIONAL.

Lurar y fecha Firma Autorizada 93

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SECRETARIA DE LA DEFENSA NACIONAL DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARMAS DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

CERTIFICADO DI-; SEGURIDAD DEL LUGAR DE CONSUMO DE EXPLOSIVOS. ARTIFICIO O SUBSTANCIAS QUÍMICAS RELACIONADAS CON LOS MISMOS. EXPEDIDO POR LA PRIMERA AUTORIDAD ADMINISTRATIVA.

EL SUSCRITO: AUTORIDAD

ADMINISTRATIVA DE:

QUE:.

HACE CONSTAR Y CERTIFICA:

PRIMERA

CON DOMICILIO EN:

(Denominación o razón social)

Calle Número

Ciudad, población o localidad. Códiso Postal

Municipio o Delegación. Estado, Distrito

EMPLEARA LOS MATERIALES SIGUIENTES:

nitrocelulosa

Teléfono.

(pólvora, dinamita, explosivos de nitrato de amonio, artificios.

clorato de potasio, etc.).

TRABAJOS QUE EFECTUARA PRECISAMENTE EN EL LUGAR DE CONSUMO UBICADO EN:

(Referido a puntos conocidos del terreno para su fácil localización).

EL CUAL POR SU SITUACIÓN, NO REPRESENTA PELIGRO PARA LA SEGURIDAD Y TRANQUILIDAD PUBLICA.

de de

(firma)

(Sello) 94

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SECRETARIA DE LA DEFENSA NACIONAL DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARMAS DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

REFERENCIAS DEL LUGAR EN DONDE EL SOLICITANTE CONSUMIRÁ O USARA LOS EXPLOSIVOS. ARTIFICIOS O SUBSTANCIAS QUÍMICAS RELACIONADAS CON LOS MISMOS. EN LAS OBRAS. OPERACIONES INDUSTRIALES O EXPLOTACIÓN MINERA QUE SEÑALA EN SU GESTIÓN PETITORIA.

(Denominación o razón social)

SITUACIÓN EXACTA DEL LUGAR DE CONSUMO: (Referida a puntos conocidos del terreno, para facilitar su

localización).

UBICADO EN: (Municipio) (Delegación). (Estado). (Distrito).

DISTANCIAS MAS CORTAS EN SUS ALREDEDORES:

mts. mts. Carreteras Vías férreas.

mts. Casas habitación

mts. mts. Líneas eléctricas Polvorines.

"EXISTE O NO" BARRERA DE PROTECCIÓN A::

mts. mts. Carreteras Vías férreas.

mts. Casas habitación

mts. mts Líneas eléctricas Polvorines.

LUGAR Y FECHA FIRMA DEL INTERESADO.

NOTA: "BARRERA DE PROTECCIÓN", SIGNIFICA CUALQUIER ELEVACIÓN NATURAL DEL TERRENO. MURALLA ARTIFICALDE ESPESOR NO MENOR DE UN METRO CONSTRUIDA CON TIERRA, ADOBES O SACOSTERRENOS, O BOSQUE DE TAL DENSIDAD QUE LAS PARTES CIRCUNDANTES QUE REQUIERAN PROTECCIÓN NO PUEDAN VERSE DESDE EL LUGAR DE CONSUMO DE EXPLOSIVOS AUN CUANDO LOS ARBOLES ESTÉN DESPROVISTOS DE HOJAS.

95

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SECRETARIA DE LA DEFENSA NACIONAL DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARMAS DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

CERTIFICADO DE SEGURIDAD DEL

POLVORÍN O ALMACÉN NUMERO

EL SUSCRITO: AUTORIDAD

ADMINISTRATIVA DE:

PRIMERA

HACE CONSTAR Y CERTIFICA:

QUE LOS POLVORINES UBICADOS EN: (Referido a puntos conocidos del terreno para su fácil localización).

DESTINADOS PARA ALMACENAR:

clorato de potasio, etc.).

QUE SERA UTILIADO POR:.

CON DOMICILIO EN:

(pólvora, dinamita, explosivos de nitrato de amonio, artificios, nitrocelulosa

(Denominación o razón social)

Calle Número

Ciudad, población o localidad. Código Postal

Municipio o Delegación.

EN LA ACTIVIDAD DE:

Estado, Distrito. Teléfono.

(Explotación de canteras, industria de la construcción, minera metalúrgica, cerillera,

de pinturas, etc.).

POR SUS CONDICIONES, SITUACIÓN Y MEDIDAS DE SEGURIDAD, SON ADECUADOS: NO PRESENTAN PELIGRO PARA MANTENER EL ORDEN PUBLICO, ESTÁN PROTEGIDOS CONTRA ROBOS Y GARANTIZAN LA TRANQUILIDAD DE LA POBLACIÓN.

a de de

(firma)

(Sello) 96

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SECRETARIA DE LA DEFENSA NACIONAL DIRECCIÓN GENERAL DEL REGISTRO FEDERAL DE ARMAS DE FUEGO Y CONTROL DE EXPLOSIVOS.

REFERENCIAS DE LOS POLVORINES, EN DONDE EL SOLICITANTE ALMACENARA EXPLOSIVOS. ARTIFICIOS O SUBSTANCIAS QUÍMICAS RELACIONADAS CON LOS MISMOS. QUE UTILIZARA EN LAS OBRAS. OPERACIONES INDUSTRIALES. COMERCIALES O EXPLOTACIÓN MINERA.

POLVORÍN NUMERO (O ALMACÉN).

NOMBRE

RAZÓN SOCIAL

SITUACIÓN EXACTA DEL POLVORÍN: (Referida a puntos conocidos del terreno, para facilitar su

localización). UBICADO EN: .

(Municipio). (Delegación). (Estado). (Distrito). TIPO: L

Superficial. Semi-enterrado. Enterrado. Socavón de mina. Móvil.

DIMENSIONES INTERIORES: mts. mts. mts_ mts Largo. Ancho. Alto. Ventilación

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE: Cimientos. Muros. Piso.

Puertas. Techo.

DISTANCIAS MAS CORTAS DEL POLVORÍN A: mts Casas habitación

mts. mts. mts. mts Carreteras Vías férreas. Líneas eléctricas Polvorines Núm.

"EXISTE O NO" BARRERA DE PROTECCIÓN A:: mts Casas habitación

mts. mts. mts. mts Carreteras Vías férreas. Líneas eléctricas Polvorines Núm.

ARTICULO Y CANTIDAD POR ALMACENAR , (Tratándose de explosivos se tendrá en cuenta la capacidad y las tablas

de ;

compatibilidad y distancia cantidad).

VIGILANCIA Y SEGURIDAD: .. (Descríbalas).

CASA PROVEEDORA: , PERMISO GENERAL NUMERO ,

LUGAR Y FECHA FIRMA DEL INTERESADO.

NOTA: "BARRERA DE PROTECCIÓN", SIGNIFICA CUALQUIER ELEVACIÓN NATURAL DEL TERRENO, MURALLA ARTIFICALDE ESPESOR NO MENOR DE UN METRO CONSTRUIDA CON TIERRA, ADOBES O SACOSTERRENOS, O BOSQUE DE TAL DENSIDAD QUE LAS PARTES CIRCUNDANTES QUE REQUIERAN PROTECCIÓN NO PUEDAN VERSE DESDE EL LUGAR DE CONSUMO DE EXPLOSIVOS AUN CUANDO LOS ARBOLES ESTÉN DESPROVISTOS DE HOJAS.

97

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I 'na vez cumplidos ios requisitos y entregados en las oficinas de la Dirección General de Armas de fuego y control de Explosivos, dependiente de la Secretaría de la Defensa Nacional, esta en un plazo de 30 días hábiles emitirá la autorización para el otorgamiento de explosivos, en dicho lapso de tiempo la Secretaría se comunica con la zona militar del lugar en donde se utilizaran los explosivos, para que esta practique una visita de inspección, para verificar la veracidad de los datos entregados y la seguridad del lugar.

El otorgamiento del permiso para uso, consumo y en su caso (si fue solicitado), almacenamiento de explosivos tiene un costo en la actualidad (Diciembre 1998), de $ 4,500.00. los cuales se pagaran mediante la forma E-5 de la S.H.C.P. a nombre de la Secretaría de la Defensa Nacional, en cualquier banco autorizado para dar este servicio en el país.

Posteriormente, ya que se cuenta con el Permiso General o el Permiso Extraordinario, se deberá solicitar mediante un escrito dirigido al comandante de la zona militar del lugar en donde se usaran los explosivos, en dicho escrito se le deberá informa que como solicitante se cuenta ya con el permiso general o extraordinario numero (el número del permiso), y que solicita comprar una parte o toda la cantidad del explosivo autorizado en su permiso general o extraordinario. Por lo que, la zona militar emitirá un permiso ordinario, el cual, tendrá una vigencia de 30 días calendarios y en donde autoriza a comprar la cantidad de explosivo solicitada, siempre y cuando esta no rebase a la cantidad autorizada en el permiso general o extraordinario, por lo que, mes con mes, se tendrá que solicitar este permiso ordinario a la zona militar, mediante el cual, la S.D.N. controlará la cantidad de explosivo utilizado y el saldo correspondiente al material autorizado en el permiso general o extraordinario.

2.4.3. Transportación de Explosivos.

La transportación de los explosivos en México, esta regulada por la Secretaría de la Defensa Nacional y la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Cabe mencionar que para transportar material explosivo se requiere de un permiso especial también otorgado la Secretaría de la Defensa Nacional, ya que esta regula la seguridad y características especiales de los vehículos de transporte, en el caso de la industria de la construcción, para las empresas constructoras no es necesario solicitar dicho permiso, ya que el transporte del explosivo lo realiza la casa proveedora en donde se adquiere el material explosivo, la cual, por sus propias necesidades de comercio requieren forzosamente el permiso de transporte para materiales peligroso, en este caso explosivos.

Aunque en el párrafo anterior se menciona que las empresas constructoras no requieren de un permiso para transportar explosivo, esto no quiere decir que no se observen las reglas de seguridad para el transporte de dicho material, ya que los movimientos internos en la obra si son realizados por la contratista, que aún que son traslados muy cortos, por ejemplo del polvorín al lugar de consumo y viceversa, si no se tiene la precaución necesaria nos podrían causar graves problemas.

Medidas de seguridad para el transporte de explosivos:

El transporte de los explosivos se hará en vehículos dotados y destinados especialmente para ello. Estos vehículos llevarán en tiempo de paz. letreros visibles al frente. El sistema de luces deberá ser dispuesto de manera que pueda ser visible todo el contorno del vehículo en caso necesario.

98

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Antes de salir un vehículo que transporte explosivos se revisará perfectamente el motor, ruedas, suspensión, frenos, luces, etc.. no debiendo hacerse el transporte si no en vehículos en perfecto estado. Sobre la marcha se cuidará constantemente el estado del vehículo, efectuando además revisiones menos exigentes durante las detenciones.

Las paredes de las cajas de los vehículos deberán recubiertas de madera machiembrada, así mismo, la caja no deberá de pasar por arriba de la cabina.

El vehículo deberá de contener un tanque de combustible extra, y la llanta de refacción como las herramientas deberán de ir por fuera de la caja.

Se evitará en la medida que sea posible, que el mismo vehículo transporte explosivos y otros efectos. Cuando sea forzoso hacerlo, se separaran ambas cargas lo suficiente. De cualquier modo nunca se transportaran explosivos combustibles y materiales inflamables en el mismo vehículo, ni en el mismo convoy. Los detonadores no deben tampoco transportarse con los explosivos. En caso necesario, los explosivos se llevaran en la caja y los detonadores en un compartimento especial.

Ni en los vehículos ni en sus cercanías se permitirá que se enciendan fuegos, se fume o se maneja aparatos que produzcan flama o chispas.

Al embarcar los explosivos, se procederá primero con los más viejos, de manera que al colocarse en el polvorín, puedan usarse éstos antes que los nuevos.

Se hace especial hincapié en que el termino vehículo es aplicable a las cajas de trailer y camiones.

2.4.3. Almacenamiento de explosivos.

Como ya comentamos en el sub-capítulo de solicitud de permisos, las empresas constructoras pueden solicitar el permiso para almacenamiento de explosivos, según sus necesidades de utilización de estos, si es así. se deben de cumplir con ciertas medidas de seguridad en el almacenamiento de tipos de explosivos, así como el lugar de almacenamiento de los mismos.

El constructor que requiera el uso de explosivos por necesidad de su operación, deberá construir polvorines que reúnan las características solicitadas por la Secretaría de la Defensa Nacional, siendo estas las siguientes:

Lugar: Los polvorines deberán ser colocados de acuerdo a la tabla de Seguridad de Distancia-Cantidad,

que viene en el reglamento de la Ley Federal de Armas de Fuego y Control de Explosivos, la cual mostramos a continuación:

99

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TABLA DE SEGURIDAD DE DISTANCIA-CANTIDAD (Materiales debidamente empacados o envasados).

DESCRIPCIÓN DEL L^ *-J*J ^ ^ l i l i A* 1 V ^ 1 ~ m-J LJ LJ

MATERIAL

1.- Dinamita, explosivos de nitrato de amonio, pólvoras negras y sin humo.

2.- Artificios (fulminantes, estopines, conectores MS, cordón detonante, etc.)

3.- Por lo que respecta a los "artificios", únicamente se autoriza el almacenamiento en cada polvorín lo equivalente a 4 toneladas.

KILOS

De

000 500 750 1,000 1,250 1,500 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 12,000 14.000 16.000 18,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000

A

500 750 1,000 1,250 1,500 2.000 3,000 4,000 5,000 6.000 7,000 8.000 9,000 10,000 12,000 14.000 16,000 18,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000 125,000

DISTANCIAS EN METROS. POLVORINES CON PROTECCIÓN

Edificios habitados.

126 146 160 170 180 200 230 250 260 270 275 285 295 305 330 350 370 390 405 445 480 510 535 550 565 575 585 605 620 635 675

Vías férreas.

100 100 100 100 100 100 100 100 110 117 122 127 132 137 148 154 160 168 173 185 200 208 218 226 240 250 262 274 284 294 378

Caminos, carreteras.

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 105 110 116 121 135 145 155 160 166 169 171 175 185 186 191 210

Líneas de alta

tensión.

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 103 105 112 118 130 140 150 155 162 166 168 172 178 183 188 208

Entre polvorines.

1 1 13 14 15 17 18 20 23 25 26 27 28 30 31 33 35 36 38 39 43 46 49 5,3 56 63 66 73 80 86 93 117

100

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B I B L I O T E C A CONTINUACIÓN TABLA DE SEGURIDAD DE DISTANCIA-CANTIDAD

(Materiales debidamente empacados o envasados).

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL

4.- Nitrocelulosa (30-70) ó sea 30 partes en peso del solvente y 70 partes del producto, con una nitración de 12.2 % como máximo. Cloratos, fósforos, etc.

5.- Trmitrotolueno, ciclonita, fulminatos, picratos, etc.

6.- Artificios pirotécnicos.

A. Fabricantes

7.- Artificios pirotécnicos.

A. Comerciantes.

KILOS

De

000 500 750 1,000 5,000

25,000 50,000 75,000 100,000

000 500 750 1,000 5,000

25,000 000 500

1,000 5,000

A

500 750 1.000 5,000 25,000 50,000 75,000 100,000 125,000

500 750 1.000 5,000

25,000 50,000

500 1,000 5,000 10,000

DISTANCIAS EN METROS. POLVORINES CON PROTECCIÓN

Edificios habitados.

115 135 145 235 400 500 535 570 607 152 175 192 312 530 675 100 160 200 250

Vías férreas.

100 100 100 100 170 215 242 275 340 125 135 150 165 222 283 100 160 200 250

Caminos, carreteras.

100 100 100 100 122 156 165 170 190 125 135 150 165 180 200 100 160 200 250

Líneas de i n t

ak. ; ,E n t r e

tensión. ¡ Polvorines. 100 100 100 100 120 150 160 166 188 125 135 145 160 175 200 50 100 150 200

10 12 14 23 40 50 70 85 1 10 15 20 25 35 50 75 35 45 55 65

A. La cantidad de artificios pirotécnicos que puedan tener en existencia es de 50 gramos por cada metro cubico de espacio libre en el depósito de almacenamiento, en la inteligencia de que en los 50 gramos mencionados están incluidos la mezcla explosiva y la inerte, la capacidad total de seguridad será determinada según la ubicación de los depósitos y las dimensiones de los mismos. '

NOTA: Las distancias arriba mencionadas, son para cuando los polvorines o depósitos se encuentren protegidos por obstáculos naturales o artificiales, en caso contrario las distancias aumentan en un "cien por ciento (100 %)"

Capacidad: La capacidad de los polvorines deberá estar en función de las necesidades del usuario y a la

autorización de la Secretaría de la Defensa Nacional. Por lo que, se recomienda que la capacidad debe de estar de acuerdo a los consumos diarios de explosivos, al tiempo que se requiera para la obtención de los permisos de compra. Se debe tomar en cuenta la ubicación de la zona militar a cuya jurisdicción corresponda a la obra; así mismo, se deberá tomar en cuenta la ubicación de los proveedores y los tiempos de entrega de los productos.

A Imacenamiento: Antes de iniciar el almacenamiento de los explosivos en un polvorín, se debe obtener el permiso

correspondiente por parte de la Secretaría de la Defensa Nacional.

El almacenamiento de productos explosivos deberá ser de acuerdo a la tabla de compatibilidad para los materiales empacados o envasados que viene en el manual de Armas de Fuego y Explosivos de la Secretaría de la Defensa Nacional, la cual mostramos a continuación:

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LA "X" INDICA QUE EL MATERIAL DE LA LINEA HORIZONTAL PUEDE ALMACENARSE CON EL ARTICULO DE LA COLUMNA VERTICAL.

Pólvora Acido picnco Uinitrotolueno. Nitroalmidones. Nitroglicerina. Nitrocelulosa. Nitroguadiana. ietnl. Pulminato de Mercurio. Nitruros de plomo, plata y cobre. bstitanato de plomo. Cloratos, pecloratos y peróxidos. Sodio metálico. Magnesio en polvo. Aluminio en polvo negro u opaco. Postoro. P fc.l.N. 1 N . l . Dinamita y amatóles. Nitrocarbonitratos húmedos. Nitrocarbonitratos secos. Nitrocarbonitratos ácidos. Posgeno. Ciclonita (rdx). Iniciadores alta presión detonantes. Detonantes (estopines, capsulas). Mechas de segundad. Cordones detonantes. Cordones encendedores de mecha. Conectores detonantes. Conectores encendedores. Artifióíós fw'otécrllcós.

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En la industria de la construcción y de acuerdo a los tipos de explosivos mencionados anteriormente, los productos explosivos más usados se pueden almacenar como sigue:

Para el almacenaje de explosivos deben de construirse como mínimo dos polvorines, uno que será utilizado para el primer grupo de altos explosivos y de agentes explosivos, incluyendo como material explosivo el cordón detonante y en el otro polvorín se almacenarán los productos explosivos iniciadores como los son los estopines, fulminantes, cañuelas, etc.

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POLVORÍN A. POLVORÍN B.

Agente explosivo Estopín eléctrico Alto explosivo Fulminantes Cordones detonantes Mecha clover

Conectores TH Iniciadores no eléctricos.

El almacenaje se deberá hacer sobre tarimas de madera y las estibas deberán separarse de ¡os muros por lo menos 20 cm., con el objeto de evitar la humedad que llegase a tener el suelo y los muros, la cual, por necesidad obligada en un polvorín no debe existir, los muros deberán estar aplanados y pintados y el suelo deberá de ser de concreto pulido.

La construcción de los polvorines se recomienda ejecutarse de la manera siguiente:

Cimentación: De manipostería (piedra braza).

Muros: Tabicón de cemento arena o tabique, reforzado lo anterior con castillos de concreto armado de 15 x 15 cm. a cada 3 ó 4 metros según lo largo del muro.

Puertas: Deberán ser de madera de 4" de grueso con bastidor de metal y tener una cerradura doble de pasador.

Techo: Altura máxima de 4 m. y altura mínima de 2.7 m., dejando respiradero entre la pared y el techo de 20 cm. el cual, deberá ser protegido con una malla metálica, para evitar la intrusión de animales pequeños, el material utilizado para el techo deberá ser de lámina de asbesto. Los polvorines deberán tener un techo a una o dos aguas.

Tierra física: Deberá ser construida con carbón activado y contar con una varilla de cobre Coper Weld.

Iluminación: La instalación eléctrica deberá construirse por fuera del polvorín a 110 volts y deberá usarse conduit de pared gruesa.

Los polvorines deberán de contar con una protección natural o artificial que lo rodeen, es decir la corteza de un cerro, un bosque o un muro o farallón de 3 m de altura y 15 m. de largo como mínimo, esto con el objeto de que los alrededores del polvorín estén protegidos de cualquier eventualidad.

En los polvorines se debe reforzar la seguridad, por lo que estos deberán de contar con:

Vigilancia las 24 horas. Libro de registro de entradas y salidas de material. Protección en los límites del predio (malla ciclónica). Libre de hierbas o plantas alrededor de los polvorines

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2 Extintores (como mínimo). Botes de 200 Its. llenos de arena. Palas y picos. Copia enmarcada del permiso general vigente de compra, venta y almacenamiento de explosivos.

ELEVACIÓN Y PLANTA DE UN POLVORÍN

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2.4.4. Uso v manejo de Explosivos.

Como ya lo mencionamos en las características de los explosivos, estos en sus últimas o más recientes presentaciones son insensibles a impactos y al fuego, es decir, no explotan si no es con un artefacto de iniciación colocado mediante cebado, pero no por eso se debe dejar de tomar en cuenta que estos materiales han sido fabricados para explotar y por esta razón se les deben tener todas las precauciones necesarias para evitar accidentes.

Dentro de las actividades que se realizan al entrar en contacto con los explosivos es la de desempacar estos de sus envases, por lo que se debe tener cuidado de no utilizar herramientas que puedan producir chispas, dichos envases de los explosivos se deberán abrir con cuidado con una navaja metálica. Aún que el explosivo (nitrato de amonio) con el fuego no detona, se debe restringir que el personal fume, traiga consigo fósforos o cualquier otra fuente de calor o flama. Debe evitarse cargar cualquier tipo de explosivo en las bolsas de la ropa o en alguna parte del cuerpo ya que cualquier caída puede provocar el estallido de un fulminante, ocasionando daños a la persona y a las de su alrededor, así mismo, no golpee, juegue o intente investigar el contenido de un fulminante o un estopín eléctrico.

Cuando se usan explosivos se debe restringir el acceso a la zona, por lo que no se permitirá la estancia de personas innecesarias en los lugares en donde se estén utilizando los explosivos. También no se deberán utilizar los explosivos cuando estos estén dañados o que se hayan mojado, aún cuando estos ya estén secos

Preparación del cebo.

No se deben preparar cebos dentro de un polvorín o cerca de grandes cantidades de explosivos, así mismo, nunca forcé un fulminante o estopín eléctrico a entrar en el cartucho de explosivo, siempre introdúzcalo con suavidad y si es necesario utilice un punzón adecuado para introducir este.

Siempre hay que asegurarse que el casquillo este bien en contacto con el explosivo o mecha para asegurar la iniciación del mismo y la detonación de los explosivos, el casquillo se debe asegurar apretándolo contra la mecha, para lo cual existen aditamentos especiales, nunca apriete el casquillo con otro elemento o con la boca.

Barrenación y cargado.

Siempre hay que revisar la superficie de barrenación para localizar la posible presencia de barrenos con explosivos quedados, si esto sucede nunca barrene los explosivos.

Para proceder el cargado de barrenos, antes estos deben ser revisados, para lo que utilizaremos faineros (palos de madera de longitud generalmente de 6 m y diámetro menor al del barreno).

No cargue el barreno con explosivos después de secantear (hacer más grande el barreno) o después de terminar la barrenación, se tendrá que asegurar que el barreno se encuentre frío y sin ningún metal caliente o material incendiado. Así mismo, no secante un barreno cerca de otro ya cargado.

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Cuando se este cargando el barreno con el cebo, este no deberá ser golpeado, su caída al fondo del barreno deberá ser controlada y ayudada con el fainero sin que este golpee el cebo, es importante que el fainero sea de madera y no de metal, para evitar la producción de chispas que puedan iniciar el cebo, en el caso de usarse estopín eléctrico.

Nunca conecte estopines eléctricos o fulminantes al cordón detonante, excepto en los casos y métodos recomendados por el fabricante.

No se debe retacar el material explosivo con dispositivos metálicos, por lo que se usarán retacado res (faineros) de madera. Evite el retacado violento y nunca retaque el cebo.

Siempre confine el explosivo dentro del barreno con arena, tierra, arcilla o cualquier otro material incombustible adecuado para el cebo.

Disparo con mecha.

Siempre maneje la mecha cuidadosamente para evitar dañar su recubrimiento. En climas fríos, caliéntela un poco antes de utilizarla para evitar fracturas del material impermeabilizante.

No utilice mechas cortas, conozca la velocidad de quemado de la mecha y asegúrese que tiene tiempo suficiente para llegar a un lugar seguro después del encendido nunca emplee menos de 1 (un) metro.

Nunca corte la mecha antes de estar listo para colocar el fulminante. Recorte 5 cm del extremo para asegurar que este seco. Recorte la mecha en ángulo recto y asiente la mecha ligeramente contra la carga del fulminante y evite girarla después de que encuentra su posición.

Nunca engargole (asegure) los fulminantes con ningún otro medio excepto la engargoladura diseñada para tal propósito. Asegúrese de que el fulminante este fuertemente engargolado a la mecha.

Siempre encienda la mecha con un encendedor de mechas diseñado para este fin. Si utiliza cerillos, la mecha deberá rajarse en el extremo y la cabeza del cerillo conservarse en la rajada haciendo contacto con la pólvora, después golpee la cabeza del cerillo contra una superficie abrasiva para encender la mecha.

No encienda la mecha antes de que haya colocado suficiente taco sobre el explosivo, para evitar que las chispas de la cabeza del cerillo tengan contacto con el explosivo. Así mismo, nunca cargue explosivos con las manos cuando encienda la mecha.

Por último, nunca dispare una voladura sin tener la señal positiva de la persona responsable, misma que ya se ha asegurado que todos los explosivos sobrantes están en lugar seguro, y que todas las personas y vehículos se encuentran a una distancia prudente o bajo una protección suficiente.

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3.4.5. Precauciones v movimientos después de una voladura.

Después de realizar una voladura se deben tomar ciertas precauciones para evitar accidentes.

En el proceso de voladura se debe tener en cuenta la cantidad de detonaciones que se cargaron, con el objeto de oírlas y contarlas para saber si la voladura ya ha terminado.

Nadie deberá regresar al lugar de la voladura hasta que el responsable indique lo contrario, para lo cual, este ya escucho las detonaciones cargadas y considero el tiempo suficiente para la disipación de humo y de gases.

No se debe investigar de inmediato barrenos quedados, espere cuando menos una hora para hacerlo, es importante que dicha revisión se realice antes de la remoción del material, y si es necesario remover material para la revisión esto se hará con el mayor cuidado posible.

En caso de barrenos quedados, estos deberán ser manejados por una persona competente o experimentada.

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CAPITULO III.- "TRITURACIÓN DE ROCA

3.1. Características principales de la planta portátil de trituración.

Comenzaremos este capítulo, definiendo que es trituración, es la fase de reducir por fraccionamiento y al tamaño conveniente, los fragmentos de roca obtenidos de cantera o mina, mediante maquinaria especialmente construida para este efecto.

Durante el proceso de la trituración, los fragmentos de roca son reducidos de volumen, hasta obtener un tamaño uniforme, cuya granulometría depende de cada tipo de máquina y de las necesidades del contratista. Para estas operaciones se utilizan las llamadas genéricamente trituradoras, que comprenden cuatro variedades:

Trituradora de quijadas. Trituradora giratoria. Trituradora de cilindros. Trituradora de martillo.

En ocasiones, el grado de reducción que se obtiene no es suficiente, porque interesa una granulometría mas fina. En tal caso, se produce una segunda operación que se conoce con el nombre de trituración secundaria, Las máquinas que se emplean en este tipo de actividades son sensiblemente similares a las trituradoras de quijadas y de cono giratorio, de las que se diferencian por permitir fragmentos de roca más pequeños y por que el grado de finura que resulta es muchos más acentuado. Por lo demás, tanto en construcción como en funcionamiento y diseño, ambos grupos de máquinas pueden suponerse iguales.

Trituradoras de quijadas.

Estas trituradoras son máquinas que se utilizan como trituradoras primarias o secundarias, esencialmente se componen de dos gruesas placas de acero, denominadas quijadas, dispuestas tal y como se observa a continuación:

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Una de ellas, en posición vertical, es fija. La otra es inclinada y móvil, dejando pasar el material hacia abajo, a medida que lo va triturando. Esta quijada oblicua está unida al bastidor por la parte superior, y sometida a un movimiento de vaivén opuesto, siendo accionada por una biela.

Según sea la abertura que dejan ambas quijadas por el punto donde tienden a unirse, lo que se denomina boca de salida (que es regulable), se obtiene un material de mayor o menor tamaño.

Las quijadas están diseñadas para permitir una elevada eficacia trituradora en una sola operación. El desgaste queda reducido cuando la quijada móvil realiza su trabajo por compresión. De esta manera se reduce al mínimo el componente de rozamiento.

Los modelos de este tipo de trituradoras varían dentro de una muy amplia gama de medidas. Todas se consideran buenas máquinas trituradoras, dentro de su categoría. Se utilizan estas unidades para obtener tamaños menores de 20 mm, con capacidades calculadas para hora de trabajo de 2 hasta 350 toneladas.

Una variante de este tipo de trituradoras es la de doble quijadas o quijadas gemelas, estas son dos quijadas móviles que operan por dos excéntricas montadas en ejes independientes. Es decir, desaparece en ellas la quijada fija. Son aptas para la alimentación de grandes fragmentos de roca de extraordinaria dureza. Con las dos quijadas se aumenta la capacidad de la máquina a casi el doble que otra de tipo corriente en igualdad de dimensiones.

CAPACIDAD Ton/hr. Y CONSUMO DE POTENCIA TRITURADORA DE QUIJADAS.

TAMAÑO (EN PULGADAS)

10x20 10x36 15 x30 18x36 30 x 42 42 x 48 4 8 x 6 0

POTENCIA (EN HP.)

20-30 30-40 60-80 60-80

100-130 180-210 150-250

ABERTURA DE LA TRITURADORA EN POSICIÓN DE CIERRE DE LAS QUIJADAS, EN PULGADAS.

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10 18

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24 43 43 61

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33 60 53 77 125

50 90 62 93 150

4"

125 200

5"

250 430

6"

300 515 480

8"

680 570

10"

855 660

NOTA: Las trituradoras de 42" y 48" pueden ajustarse también a 7", 9". 11" y 12".

Trituradoras de cono giratorio.

Estas trituradoras trabajan por trituramiento de las rocas entre un cono que describe una trayectoria planetaria y una mandíbula que le rodea. Al contrario de las trituradoras de quijadas, las trituradoras de cono giratorio son de acción continua.

A grandes rasgos, su funcionamiento puede resumirse que dentro de un espacio en forma de cono truncado invertido, es movido un tronco de cono más pequeño, por medio de un árbol que atraviesa de arriba a bajo. Dicho árbol recibe un movimiento de oscilación cónica por una excéntrica montada en el extremo inferior. El espacio comprendido entre ambos conos es la cámara de trituración, en donde se produce el aplastamiento del material por impacto y por compresión, obteniéndose una gran reducción en las partículas del material.

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Referente al rendimiento de estas máquinas, conviene destacar que dada la disposición de las unidades de los órganos triturantes, la diferencia entre el hueco de la boca de entrada y la de salida, no puede ser tan grande como ocurre en las trituradoras de quijadas.

Para conseguir mejores rendimientos es fundamental el tener una alimentación controlada, en caudal y tamaño máximo del material a triturar. También es conveniente cuidar que este material este exento de arenas, arcillas y cuerpos extraños que pudieran atascar la máquina. En previsión de ello, los modelos más modernos llevan la mandíbula fija montada sobre un conjunto de resortes que tienen la misión de ceder, para evacuar los cuerpos no tnturables.

CAPACIDAD Ton/hr. Y CONSUMO DE POTENCIA TRITURADORA GIRATORIA.

TAMAÑO (hN Pl LOADAS)

8x35 13 x44 16x60 30x98 42 x 143 60 \ 196

VELOCIDAD (En r p nt)

450 375 350 325 300 250

POTENCIA (EN HP)

15-25 50 -75 60-100

125-175 200-275 225 - 300

AJUSTE DEL LADO ABIERTO, EN EL PUNTO DE DESCARGA EN PULGADAS 1 14"

30

2"

41

2 V"

47 85 133

130

4"

210 310

5"

390 500

6"

630

7"

900

8"

1.110

10"

1,530

NOTA Lu otra variedad de estas trituradoras son las de cono las cuales se pueden ajustar a dimensiones menores 'A'

Trituradoras de cilindros.

Se conocen igualmente con el nombre de trituradoras de rodillos y quebradoras secundarias. Son máquinas diseñadas para producir grandes volúmenes de arenas y partículas finas, a base de triturar fragmentos de roca chicos y gravas.

La trituradora de rodillos efectúa su trabajo al hacer pasar la carga por entre dos o más cilindros de acero paralelos longitudinalmente y con movimiento de giro encontrado. El material es recogido y comprimido por el paso de los cilindros. Cuando mayor sea el diámetro de los rodillos, mayor será también la reducción que proporcionalmente consiga obtener.

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Los rodillos pueden llevar la superficie lisa, estriada o acanalada. En la mayoría de los modelos se combinan ambos tipos de rodillo en una misma máquina, la cual dispone de placas de seguridad para aflojar el esfuerzo en el supuesto de que hubiesen penetrado a la cámara de trituración materiales no triturables, capaces de provocar una avería.

El rendimiento de este tipo de trituradoras varía entre los 12 y los 55 rnVhr, teniendo una alimentación de 3.5 cm a 1.0 m de diámetro y una salida de 8 mm a 4 cm.

CAPACIDAD Ton/hr. Y CONSUMO DE POTENCIA TRITURADORA DE 2 o 3 RODILLOS.

TAMAÑO (EN PULGADAS)

16 x 16 24 x 16 30 x 18 40x24 54x24

FACTOR DE ALIMENTACIÓN

MAXIMA

0.68 1.02 1.27 1.7 2.3

POTENCIA (EN HP)

15-30 20-35 50-70 60-100

125-150

AJUSTE DEL LADO ABIERTO. EN EL PUNTO DE DESCARGA. EN PULGADAS.

Vi"

15 15 16 24 30

Con(F/s)

(3.7) (5.1) (6.1) (7.8) (10.2)

2 Vi"

30 30

45 54

3"

40 40 45 65 80

4"

55 55 66 90 120

5"

80 80 95 135 175

7"

110 110 130 175 220

8"

140 140 155 220 280

NOTA. La primera dimensión es el diámetro de los rodillos y la segunda su longitud, las dos trituradoras mas grandes pueden ajustarse también a 3" y 4". El máximo tamaño de piedra que puede pasar por los rodillos para hacer la trituración se encuentra por medio de la fórmula: F = 0.085R + s. en donde F = Dimensión más grande de la roca, en pulgadas

R = El radio de los rodillos, en pulgadas. S = el ajuste, en pulgadas. Por lo que: 0.085R = Factor alimentación

maxima.

Trituradora de martillos.

Las trituradoras de martillos son máquinas para la trituración de rocas no abrasivas, compuestas esencialmente por un tambor de gran capacidad, en cuyo interior giran unos discos provistos de martillos que golpean sobre el material para reducirlos de tamaño.

Estas máquinas están conformadas por un robusto cuerpo de acero. El material entra por la boca de carga, mientras los martillos, girando rápidamente, someten a los trozos entrantes a fuertes golpes, bajo cuya acción, los pedazos se quiebran y son arrojados contra la placa rompedora y las de protección interna, fijadas a las paredes del bastidor. Al chocar contra estas placas, los fragmentos de roca sufren un nuevo demenuzamiento y, al rebotar, son golpeados otra vez por los martillos y caen encima del emparrillado.

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El proceso de trituración continúa en la parrilla hasta tanto el material adquiera el tamaño que le permita pasar por los huecos entre los barrotes de la parrilla. La granulometría puede regularse variando la luz en dicha parrilla de salida.

EMPARRILLADO

CAPACIDAD Ton/hr. Y CONSUMO DE POTENCIA TRITURADORA DE MARTILLOS.

TAMAÑO (EN PULGADAS)

6 VA X 9

12 x 15 15x37

TAMAÑO MAXIMO DE LA ALIMENTACIÓN

J

J

6"

VELOCIDAD DEL EJE

(En r p m )

1,800 1.500

900

POTENCIA (EN HP)

15-20 50-60 150-200

AJUSTE DEL LADO ABIERTO, EN EL PUNTO DE DESCARGA. EN PULGADAS.

2"

2 i4 9 27

3"

3 Vz' 13 37

4"

5 17 47

5"

8 23 60

6"

10 29 71

7"

36 97

8"

39 105

Las rocas se trituran hasta obtener partículas más pequeñas, mediante por lo menos una ó varias de las siguientes acciones: desgaste, presión o compresión, impacto y corte.

El desgaste, es la división o reducción producida por fricción. Hay parte de esta acción en todas las trituradoras. Es más efectiva con el material desmenuzable y no abrasivo. La acción de desgaste es muv útil cuando se desea un material de finura máxima.

La presión o compresión, es una acción de exprimido entre dos superficies. Esta acción es más notoria en la trituración de quijadas, aunque también se presenta en otras trituradoras y se debe especificarse cuando el material es duro, tenaz y abrasivo y cuando se requiere un mínimo de finos. No es útil ni recomendable para materiales pegajosos.

Impacto, es el golpe instantáneo y agudo, producido por un martinete al material, mismo que se rompe en trozos pequeños. Es recomendable especificar cuando el material no es demasiado abrasivo y contiene un alto porcentaje de piedra blanda.

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El corte o cizalleo es una acción que forma parte del trabajo que deben realizar las trituradoras de cono y las de rodillo. Pueden especificarse cuando el material es relativamente blando y fácilmente fracturable.

De las acciones de trituración el desgaste y el corte evidentemente se encuentran en todas ellas, las acciones de presión e impacto son los factores más significativos en el diseño de estas máquinas.

RELACIONES DE REDUCCIÓN PARA TRITURADORAS. (EL NUMERO MAS PEQUEÑO CORRESPONDE AL AJUSTE MAS ABIERTO DE LA TRITURADORA, Y EL MAS GRANDE \L UUSTE MAS CERRADO):

TIPO DE TRITURADORA

TRITURADO RA DE QUIJADAS. TRITURADORA GIRATORIA. TRITURADORA DE CONO. DE DOS RODILLOS LISOS. TRITURADORA DE MARTILLOS.

MODELOS PEQUEÑOS

5 a 10 3 a 6 2 a 9

I Vz a 2 Vi 6 a 24

MODELOS GRANDES

6 a 14 6a 8 5 a 15 1 Vi a 9

5 a 48

Obviamente este tipo de máquinas cualesquiera que sea su tipo no trabajan solas, requieren de una serie de aditamentos y complementos para lograr su objetivo final, el cual es, como ya dijimos, reducir los fragmentos de roca a una granulometría específica.

Gráfica de producción de las trituradoras.

Cuando una roca se tritura, el producto abarca desde tamaños iguales al del ajuste de la trituradora, y otros tamaños inferiores que decrecen hasta el tamaño de polvo. Para ayudar en la predeterminación de la graduación total del material triturado, es útil el gráfico de cuadricula o de rejilla. Este gráfico da los porcentajes de material que pasa o que queda retenido en una criba de tamaño estándar para cada ajuste dado en la trituradora. Se desarrollo para las trituradoras de presión, primordialmente para las trituradoras de quijadas y de rodillos, y no puede usarse para trituradoras de tipo de impacto.

En esta gráfica se encuentra una característica de diseño de las trituradoras de tipo de presión. Los fabricantes de estos equipos dan suficiente tolerancia o flexibilidad en la cara ajustable de la trituradora para permitir el paso de alrededor de 15% de material voluminoso, es decir, un poco mayor al tamaño de ajuste de la trituradora, este diseño se realiza para que un material extremadamente duro, o un trozo que no pueda triturarse, no trabe la trituradora.

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GRÁFICA DE PRODUCCIÓN DE LAS TRITURADORAS.

Por lo que a las trituradoras las acompañan:

Alimentadores. Cribas vibrantes. Transportadores (en este caso hablaremos solo de los de banda).

Estos componentes conjuntamente con la trituradora conforman en si a lo que se le llama ''una planta de trituración", en donde el material es procesado hasta sus últimas consecuencias, obteniendo uno o varios tamaños de material, por lo que a continuación describiremos las características individuales de cada componente.

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A Umentadores.

Una planta de producción de agregados tiene otros componentes como alimentadores y unidades separadoras para dirigir el material que deba ser triturado, separado o almacenado para uso posterior. Los alimentadores se usan para manejar el material de entrada para la planta. El alimentador para recibir fragmentos de roca producción de canteras se les llama de mandil.

Generalmente este tipo de alimentadores se usan para alimentar trituradoras primarias, son de construcción extrafuerte para absorber el golpe de las rocas que se descargan directamente a ellos. Para amortiguar el golpe del material que se descarga en el alimentador, puede usarse una tolva grande para recibir las cargas de material. El alimentador es propiamente una serie de charolas o placas, traslapadas parcialmente, que forman una cadena continua similar a la de un transportador. Trabajan con una inclinación y se impulsan en dirección descendente. Los alimentadores se fabrican con anchos que van desde 2 V2 pies (76 cm) hasta 8 pies (2.44 m) y longitudes de 2 ó 3 veces su anchura. Un alimentador puede accionarse con un motor de 5 a 20 caballos de fuerza, dependiendo de su tamaño y de la carga esperada.

El punto principal para seleccionar un alimentador es asegurarse que pueda mantener un flujo uniforme de material a la trituradora primaria. El tamaño y la velocidad del alimentador deben de ser suficientes para mantener un 25% ó 35% más de la capacidad de la trituradora. Conjunto al alimentador es frecuente usar una parrilla o rejilla separadora, la cual es colocada posterior a la descarga del material y que es accionada con la misma fuerza vibratoria del alimentador. La función de esta parrilla separadora es la de eliminar el material menor que el ajuste de la trituradora (ajuste, dimensión de la boca de salida de la trituradora), permitiendo con eso el uso de una trituradora secundaria más pequeña con menor capacidad y economía.

Cribado y cribas.

Para toda planta de producción de agregados, el cribado es de principal necesidad para dirigir, separar y controlar el flujo del material. Las cribas destinadas para este objeto se usan en conjunto con las trituradoras, Los propósitos principales del cribado en el proceso de agregados son:

a) "Separar", es decir, quitar el material más grande y el más pequeño de la planta de trituración.

b) "Clasificar", totalmente por tamaños el material que se esta produciendo.

Una planta de producción de agregados tiene estas funciones como parte del sistema total. El funcionamiento de las cribas es muy sencillo, generalmente constan de tres cubiertas o capas llamadas mallas, de diferente dimensionamiento en sus aberturas de mayor a menor conforme se sitúan de la parte superior a la inferior. Las capas o plataformas que son paralelas deben estar separadas por suficiente distancia para permitir la circulación del material. El material retenido en la cubierta superior irá nuevamente a la trituradora primaria. El material que pasa a través de la cubierta superior y queda retenido en la segunda malla, va a la trituradora de reducción o secundaria. El producto de ambas trituradoras se recicla a la cubierta superior para repetir el cribado. Finalmente todo el material que pasa por la segunda cubierta esta listo para su clasificación por medio de las mallas o cribas de los tamaños requeridos.

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Las cribas generalmente se fabrican de alambres entretejidos formando una malla con aberturas regulares. Los tres tipos de cribas conocidas se clasifican como: cribas vibratorias inclinadas, horizontales y cribas giratorias.

La criba vibratoria inclinada tiene un plano ligeramente inclinado para recibir el material. Se le da vibración en dirección circular en torno a un eje perpendicular al plano de la criba. El movimiento circular se efectúa por medio de partes excéntricas instaladas en el eje impulsor. Esto hace que la criba lance el material para avanzar hacia a bajo sobre el plano inclinado sobre la misma. Los amortiguadores de hule o cañuelas sobre los que descansa la criba, aislan la vibración del bastidor que los soporta.

La criba horizontal es semejante a la criba vibratoria inclinada, pero necesita menos espacio sobre la máquina, lo cual se logra por un movimiento de mayor velocidad con carrera más corta. Como se mantiene en posición horizontal, esta criba no se utiliza para separación preliminar.

La criba giratoria en esencia es un tambor grande de paredes perforadas que tiene la forma de un cilindro. El cilindro gira lentamente sobre su eje longitudinal inclinado. El material que se introduce por la parte superior del cilindro se mueve por el interior del mismo hasta que pasa por las aberturas de la pared o hacia fuera, en el extremo inferior. La cantidad de material que manejan estas cribas dependen de su inclinación y de su velocidad de rotación.

Las cribas se alimentan desde uno de los diversos componentes de la planta. Generalmente se cargan con transportadores de banda, el cual debe pasar en dirección opuesta a la inclinación de la criba para que esta sea más efectiva.

Las cribas pueden hacerse de barras soldadas, de placa de acero perforada con agujeros redondos, cuadrados u octagonales; o con tela de alambre. La tela de alambre es el material más popular para la gran variedad de cribas.

Una abertura cuadrada, permite el paso de un material de mayor tamaño que el que pasaría por un agujero redondo del mismo diámetro, si una criba de agujeros redondos de 2'"0 está separando correctamente el agregado, una malla de aberturas cuadradas que la remplazaría sería de 13A" 0 .

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TABLA DE EQUIVALENCIAS DE ABERTURAS REDONDAS Y CUADRADAS

O REDONDO

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ABERTURA CUADRADA

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ABERTURA CUADRADA

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6 %"

Generalmente los fabricantes especifican la capacidad de las cribas por TPH (toneladas por hora), por pie cuadrado de área de la criba. Esto es para material fresco (no-cribado) que llega a la criba con una buena graduación de tamaños y con material no mucho mayor que la abertura máxima de la criba.

Los rendimientos que manejan los fabricantes para las cribas generalmente son de 2.70 TPH/ pie2 para cribas de 1 !4" y de 2.1 TPH/ pie2 para cribas de 1", así mismo el rendimiento de otras aberturas de cribas podrá sacarse proporcionalmente.

Deben considerarse ciertos factores para determinar el área de cribado que se requiere, con base en la variación del material que se maneja y de su posición en la planta, los cuales son:

Corrección de cubierta: Una cubierta superior debe tener la capacidad que especifica el fabricante, pero en cada cubierta subsecuente más baja se tendrá una reducción del 10 %, debido a la interferencia de las cubiertas sobre ellas por lo que:

Ia. Cubierta = 100 % de su capacidad 2a. Cubierta = 90 % de su capacidad 3a. Cubierta = 80 % de su capacidad

Capacidad Nominal de la criba: La capacidad nominal que dan los fabricantes se basa generalmente en que el 40 % del agregado que llega a la cubierta es menor de la mitad del tamaño de la abertura y que solo el 10 % del material es del tamaño indicado, por lo que la criba tendrá una efectividad de:

Efectividad = 40 % < V2 del tamaño a cribar + 10 % material del tamaño a cribar. = 50 % mínimo.

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El porcentaje del tamaño menor a la mitad de la abertura de la criba, lo podemos obtener mediante la gráfica de producción de agregados de las trituradoras, por ejemplo:

Tenemos una criba de 1" de abertura, la mitad de su tamaño es de Vi", viendo la gráfica de producción de las trituradoras, tenemos que el porcentaje que pasa en la malla de Vz" y que por supuesto paso por la de 1" es de: 46 %.

Por lo que la efectividad nominal de la criba es: Efectividad = 50 % + 46 % = 96 %.

Corrección por material voluminoso.- Esta corrección se basa en la capacidad que dan los fabricantes a las cribas, que generalmente es de 20 al 30% de material que llega a la criba es de tamaño demasiado grande para pasar por las aberturas, por lo que se ha determinado que:

Para un 50 % de material voluminosos = la criba seria efectiva solo un 90 %.

Para un 70 % de material voluminosos = la criba seria efectiva solo un 80 %.

Se pueden obtener con los fabricantes gráficas para obtener la corrección y determinar las áreas de cribado.

Transportadores de banda.

El transportador de banda consiste en una máquina formada por una banda sin fin. plana, que sirve para transportar, elevar o distribuir material que se coloca en su cara superior. Opera entre una polea principal o motriz y otra terminal o de retorno, y se apoya en rodillos locos, que forman grupos de tres y cada grupo esta dispuesto de manera que le dan a la banda la forma de canal para evitar derrames y la carrera inferior está apoyada a distancias mayores en rodillos planos llamados rodillos de retorno, ambos tipos de rodillos a su vez descansan en un armazón.

Los transportadores, sirven excelentemente en las plantas de tratamiento (lavadoras, trituradoras, concreteras. asfalteras, etcétera), por que elevan cargas a un ángulo grande y proporcionan una corriente continua de material, además de simplificar los problemas de espacio en una planta.

El órgano de mayor importancia es la misma banda. Que es una faja sinfín de fibra de algodón o de rayón cubierta de hule formada por capas. El tipo de fibra y el número de capas determina la resistencia de la banda. El hule no le aumenta resistencia, pero protege la fibra contra el desgaste y de la intemperie. Su espesor y calidad varían según los diferentes tipos de servicio. Las bandas muy largas o muy cargadas pueden estar reforzadas con cable de acero

Las bandas pueden tener una anchura desde 8" (20.32 cm) a 8! (2.32 m), pero las bandas más comunes varían de 12" a 60" (30.48 cm a 1.52 m). siendo muy usado la banda de 30" (76.2 cm) y tienen la suficiente flexibilidad para pasar alrededor de poleas de 12'* a 36".

La propulsión es la energía que se transmite de las poleas por fricción. Si la resistencia de la banda al movimiento es mayor que la fricción, la polea girará dentro de la banda produciéndose una pérdida de potencia, y desgaste en ambas superficies. La magnitud de la fricción o tracción la determina la naturaleza de las superficies, la tensión del lado flojo de la banda (de retorno) y el área de contacto.

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La magnitud de la tracción que se puede obtener aumentando la tensión está limitada por el aumento de potencia requerida y por el acortamiento de la vida de la banda muy apretada. El úrea de contacto lo determinan el diámetro de las poleas. Las poleas grandes no sólo aumentan el área de contacto y consecuentemente la fricción, sino reducen las deformaciones por flexión en la banda.

La inclinación máxima para manejar materiales sueltos en una banda, depende del ángulo de reposo de cada material en particular, mientras el ángulo de inclinación de la banda sea menor que el ángulo de reposo del material, el material puede ser transportado, se recomienda que el ángulo de inclinación sea la mitad del ángulo de reposo de los materiales.

Los transportadores portátiles de banda, en longitudes de 6 a 25 metros, pueden trabajar con una inclinación hasta de 25° con la horizontal. Por lo general tienen un armazón ligero del tipo de armadura. y miembros de soporte montados en ruedas para darles movilidad entre trabajos. Las ruedas, que son articuladas de manera que pueden instalarse perpendicularmente a la dirección de la banda, ayudan a pivotear el transportador alrededor de su cola o extremo de pie, para apilamiento radial.

INCLINACIÓN DE LA BANDA

al ángulo de inclinación de la banda

b| 4nguio de repasD del marerial

RODILLOS LO5C0S

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Capacidad y productividad de un transportador de banda.

Un transportador de banda es un transportador de alta capacidad cuando se emplea correctamente, por la simple razón de que la banda es continua y puede cargarse en toda su longitud comprendida entre los soportes (poleas) extremos. La capacidad de carga de un transportador de este tipo, depende de su área en su sección transversal y del material que se acarrea.

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' = MMCHO D E LA BANDA

= «NGULO DE SOBRECARGA

t= «riGULO DE RODILLOS

Por lo general, la banda se carga a un 90% de su anchura total, el área de la sección transversal se determina suponiendo que el material forma un arco con un ángulo tangencial en cada extremo de la banda, que se llama ángulo de sobrecarga; este ángulo normalmente es de 15° menor que el ángulo de reposo del material. El ángulo de los rodillos puede variar de 15° a 30°, o sea. puede ser aproximadamente igual a la inclinación máxima de la banda, el ángulo apropiado de los rodillos artesadores debe basarse en las características físicas del material y en particular, en su ángulo de sobrecarga. Se puede llegar a una selección razonable de la forma de la artesa de la banda, siguiendo las siguientes reglas:

Los rodillos artesadores de 20° se usan para:

- Material pesado de P V.= 1600 kg/m3.

- Ángulo de sobrecarga de 20° ó mayor.

Los rodillos artesadores de 35° ó 40° se usan para:

- Material pesado con ángulo de sobrecarga 15o ó menor.

- Material ligero con ángulo de sobrecarga 20° ó mayor.

Los rodillos artesadores de 45° se usan para:

- Material ligero con ángulo de sobrecarga 15o ó menor. En la siguiente tabla indica el área de sección transversal del material acarreado por los valores

que comúnmente se suponen para el ángulo de sobrecarga de materiales a granel y para vanos anchos estándar de banda.

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AREA DE SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CARGA EN LAS BANDAS (basada en un ángulo de 35" de los rodillos artesadores, Ac en pies cuadrados.) VNGI LO DE

SOBRECARGA

10° 15° 20° 25° 30°

AREA SECCIÓN TRANSVERSAL

0.075 W2

0.087 W2

0.099 W2

0.111 W2

0.123 W2

PARA BANDA DE 18"

0.169 0.196 0.223 0.250 0.277

PARA BANDA DE 24"

0.300 0.348 0.396 0.444 0.493

Mota: Para la conversión a metros cuadrados multiplicar el valor por

PARA BANDA DE 3<l"

0.469 0.545 0.619 0.694 0.769

0.0929.

Las áreas y por consiguiente las capacidades disminuyen en un 15 a 30 %, o aumentan en un 5 a 13% para los ángulos de 20° o de 45°, respectivamente.

La productividad de un transportador de banda depende del área de sección transversal del material que mueve la banda, del peso del mismo material por unidad de volumen y de la velocidad de movimiento de la banda con su carga. La entrega máxima de un transportador de banda se determina por la fórmula:

qp 60 Ac D s

2,000 Toneladas (2,000 libras) /hora

en donde: Ac D S

área de sección transversal en pies cuadrados, densidad del material, libras/pie cúbico, velocidad de la banda en pies por minuto.

En general, las velocidades de las bandas varían entre 100 y 800 pies por minuto. Como ejemplo tenemos una banda de 30" que se mueve a 200 pies por minuto y que acarrea arena mojada, que tiene un ángulo de sobrecarga de 30° y densidad D = 110 libras/pie cúbico

qP = 60 (0.769)(110)(200)

lÜOO = 520 Tons (2,000 lbs) /hora

Para que un transportador mueva esta cantidad de material, debe tener una unidad motriz del tamaño suficiente para vencer la resistencia a este movimiento, esta unidad puede ser un motor eléctrico, de gasolina o diesel.

La potencia total necesaria para accionar un transportador de banda es la suma de las potencias necesarias para:

Mover la banda vacía sobre los rodillos. Mover horizontalmente la carga del transportador. Elevar o bajar la carga del transportador. Bajo la acción de la carga, hacer girar las poleas extremas y demás partes móviles.

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Por lo que después de pruebas y determinaciones matemáticas se han determinado las siguientes tablas para conocer la potencia para poder mover los materiales en bandas:

Potencia necesaria (HP) en la flecha del motor, para mover horizontalmente cualquier material a cualquier velocidad de la banda.

Distancia entre centros de poleas

extremas (en pies).

25 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Capacidad (q) en tons / hora (toneladas de 2,000 lbs)

50

0.25 0.28 0.35 0.41 0.47 0.54 0.60 0.66 0.72 0.79 0.85

100

0.50 0.57 0.69 0.82 0.95 1.07 1.20 1.32 1.45 1.58 1.70

150

0.76 0.85 1.04 1.23 1.42 1.61 1.80 1.98 2.17 2.36 2.55

200

1.01 1.14 1.39 1.64 1.89 2.15 2.40 2.65 2.90 3.16 3.41

300

1.51 1.71 2.08 2.46 2.84 3.22 3.60 3.97 4.35 4.73 5.11

400

2.02 i 17

2.78 3.28 3.79 4.29 4.80 5.30 5.81 6.31 6.82

500

2.52 2.84 3.47 4.10 4.73 5.36 6.00 6.63 7.26 7.89 8.52

600

3.03 3.41 4.17 4 92 5.68 6.44 7.20 7.95 8.71 9.47 10.23

Potencia necesaria (HP) en la flecha del motor, para elevar verticalmente cualquier material a cualquier velocidad de la banda.

Elevación vertical,

(en pies).

5 10 20 30 40 50 60 70 80

Capacidad (q) en tons / hora (toneladas de 2,000 lbs)

50

0.25 0.51 1.01 1.52 2.02 2.53 3.03 3.54 4.04

100

0.51 1.01 2.02 3.03 4.04 5.05 6.06 7.07 8.08

150

0.76 1.52 3.03 4.55 6.06 7.58 9.09 10.60 12.12

200

1.01 2.02 4.04 6.06 8.08 10.10 12.12 14.14 16.16

250

1.26 2.52 5.05 7.57 10.10 12.62 15.15 17.67

20.200

300

1.51 3.03 6.06 9.09 12.12 15.15 18.18 21.21 24.24

350

1.76 3.53 7.07 10.6 14.14 17.67 21.21 27.74 28.28

400

2.02 4.04 8.08 12.12 16.16 20.20 24.24 28.28 32.32

500

2.52 5.05 10.10 15.15 20.20 25.25 30.30 35.35 40.40

600

3.03 6.06 12.12 18.18 24.24 30.30 36.36 42.42 48.48

La unidad motriz que acciona un transportador, por lo general se sitúa en forma tal. que mueve a la polea superior o de cabeza. Esta unidad entrega su potencia efectiva para satisfacer los requisitos de potencia determinados por las tablas anteriores, mediante una banda o cadena de transmisión.

La selección de una planta de tratamiento de agregados, es básicamente relacionar los tipos, tamaños y capacidades de los diferentes componentes de la misma, con el objeto de que todos puedan procesar la misma cantidad de material sin saturarse, por lo que, se debe elegir el equipo de acuerdo a las necesidades que se tengan.

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Tamaño máximo de la roca: 12 pulgadas.

Trituradora de dos etapas

con régimen de: 70 TPH.

Tamaño máximo de descarga: 1 Vi pulgadas.

Separación de los materiales: mayor que 1"

menor que 1"

Selección de trituradoras.

1. - Para la trituración primaria, seleccionaremos una trituradora de quijadas, viendo la tabla de

capacidades tenemos que:

Para el tamaño máximo de alimentación de 12", podremos usar una trituradora de: 15x30

Pero su capacidad a su mayor abertura que es 3" es de : 62 TPH. la cual es insuficiente para el régimen requerido, además que un ajuste de 3" requerirá un paso de trituración muy grande en la reducción en la trituradora secundaria. Por consecuencia seleccionamos otra trituradora la cual puede ser de: 18 x 36. Con ajuste a: 2 Vi' Capacidad: 77 TPH. Esta trituradora es ligeramente mayor a la alimentación esperada, pero la condicionante, es que en la descarga final, no haya material mayor a 1 !/->".

2. - El material de este tamaño y menor puede sacarse por medio de cribado después de la trituración primaria, para evitar que se sobrecargue la trituradora secundaria. Utilizando el gráfico de producción de trituradoras tenemos que: Para ajuste de 2 Vi": 54 % pasa por la criba de 1 lA".

46 % se retiene por la criba de 1 Vi".

Por lo que la alimentación a la trituradora secundaria es de : Tamaño máximo : 2 Vi" a 2 %".

Régimen: 46 % de 70 TPH = 32 TPH.

3. - Selección de trituradora secundaria, utilizando la tabla de capacidades, enunciada en el capítulo referente a estas trituradoras:

De acuerdo al tamaño máximo de carga la trituradora de rodillo más pequeña cumple: 16 x 16, con ajuste a V^ (40 TPH), sin embargo el límite de su etapa de reducción no es lo suficientemente alto. Con las dimensiones dadas el tamaño máximo de alimentación para esta trituradora es:

F = 0.68 + J/4 = 0.68 + 0.75 = 1.43 " MENOR al tamaño máximo por cargar de 2 3Á"

Por lo que seleccionaremos otra trituradora que cumpla con el tamaño máximo de carga: 40 x 24, con ajuste a 1" (90 TPH).

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Su límite de tamaño de alimentación es de: F = 1.70 + 1.0 = 2.70, el cual es mayor a 2 '/:"'. cumpliendo con los requisitos de alimentación y capacidad en TPH.

Para encontrar las áreas de cribado que se requieren, se necesita saber el tonelaje que llega a cada criba y la consistencia de este.

La primera criba ubicada para separar el producto de la trituradora de quijadas es de 1 !/f,la cual no tiene corrección de cubierta por ser la primera criba, para encontrar la corrección de capacidad nominal utilizaremos la gráfica de producción de las trituradoras.

Teniendo que el ajuste de la trituradora es de 2 Vz y el tamaño de la mitad de la abertura de la criba es de VA\ tenemos que:

30 % material que pasa en la malla 3A'\ es decir, 30% < Vi del tamaño.

Por lo que la efectividad es de : Efectividad = 50% + 30% = 80 %

Para la corrección por material voluminoso: La cantidad de este material que cae sobre la criba de 1 Vi\ es el que queda retenido en este tamaño, por lo que usando la gráfica de producción tenemos que, el ajuste es de 2 Vz" y la criba de 1 '/:". por lo que el resultado del material retenido es de 46%

46 % < 50 % , por lo tanto la efectividad de la criba es del 90 %. (ver párrafos de cribas).

Por lo anterior tenemos que la capacidad real de la criba es de:

Capacidad nominal del fabricante, Criba de 1 Vi" = 2.70 TPH. / pie2

Corrección de capacidad:

2.70 x 0.80 x 0.90 = 1.95 TPH / pie2

Para 70 TPH de régimen de producción necesitamos:

70THP/1.95THP = 35.8 pies2.

Por lo que usaremos una criba de:

4' x 9' = 36 pies2, con estas medidas se obtiene una anchura mayor que la longitud de las quijadas.

Para la corrección de capacidad de la segunda cubierta de cribas con abertura de 1" tenemos:

Corrección de cubierta: 90 %. Corrección de capacidad nominal:

Ajuste de trituradora a 2 Vi\ abertura de criba 1", mitad del tamaño de la abertura '/;" De la gráfica de producción obtenemos: 23 % pasa en Vz\ es decir, 23% < V% tamaño (1'"). Por lo que la efectividad es de: Efectividad = 50% + 23% = 73 %

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Corrección por material voluminoso:

Del material con ajuste de 2 Vz" retenido en 1" es de = 62 %. pero el material retenido en la cubierta superior de 1 Vz" es de 46%. por lo que lo retenido en esta criba es de 16%. el factor de ajuste es de 1.0

Por lo tanto la capacidad de la criba es:

2.10 TPH/pie2 x 0.90 x 0.73 xl.O = 1.38 TPH/pies2

La criba mínima requerida es de:

38 TPH / 1.38 TPH /pies2 - 27.5 pies2

criba de 4' x 7'.

6.- Para la parte de la criba de 1", situada debajo de la trituradora de rodillos:

Cubierta superior, por lo que el factor de cubierta es 1.0 Mitad del tamaño = 46%, por lo que el factor de mitad de tamaño 0.96. Voluminosidad = 15 % por lo que el factor de voluminosidad = 1.0

Por lo tanto la capacidad de la criba es de : 2.1 x 1.0 x 0.96 x 1.0 = 2.07 TPH/pie2.

La criba mínima requerida es de : 32 TPH / 2.07 = 15.45 pies2

3'x5".

3.2. Instalación de la planta de trituración.

Hay que ser muy cuidadoso para determinar el sitio de instalación de la planta. Un sitio puede parecer ideal un día. pero al día siguiente se convierte en una ciénaga de lodo.

Siempre hay que hacer todo lo posible para colocar la planta en una superficie de terreno en alto, con las condiciones adecuadas de drenaje para evitar que el tráfico propio en la planta se atasque. Debemos recordar que el peso de una planta debe estar soportado por una superficie de terreno resistente y que sus características sean constantes en cualquier época del año.

Para la instalación de una planta de tratamiento, se debe evitar los terrenos irregulares o con muchos bordos, con el objeto de facilitar las operaciones de trabajo y de instalación por realizar. Si un lugar favorable no se puede encontrar, entonces es aconsejable, que el lugar elegido sea nivelado, en un área suficiente de acuerdo a las necesidades de la planta.

Las necesidades de amplitud para la instalación de una planta son grandes. Por que se prefiere que esta se instale en el mismo lugar o muy cercano a la cantera o banco de roca, con el objeto de evitar acarreos largos. Se deberá tomar en cuenta esta observación para elegir el sitio de instalación, se debe tener en cuenta la seguridad del equipo, por lo que deberá estar fuera del alcance de las detonaciones y de los derrumbes del material, una práctica constante es colocar lo suficientemente lejos el equipo dentro del mismo banco o protegerlo con el mismo cerro que se está explotando, colocando la máquina por un lado o de tras de él.

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En resumen para la colocación de cualquier planta de tratamiento, se deben considerar también las áreas ocupables para otras actividades, como por ejemplo:

Frente o frentes del banco. Area de derrumbe y almacenamiento de roca producto de la explotación. Zona para moneo de fragmentos de roca grandes. Zona de instalación de polvorines, lo suficientemente alejados del área de trabajo, pero dentro de los terrenos de la mina. Rampas de acceso a las plantillas de barrenación, las cuales se tienen que in formando conforme se va explotando el banco. Zona de maniobras de carga y acarreo de los fragmentos de roca, así como los caminos para transportar el material a la trituradora. A.rea para la instalación de la trituradora, considerando la altura del alimentador. Zona de almacenamiento de 2 a 4 productos de trituración. Area de almacenamiento de maquinaria y equipo. Zona para la ubicación de oficinas, laboratorio, almacén, talleres, etcétera. Entradas y salidas de la mina, así como el circuito de circulación de vehículos de todo tipo dentro de la misma.

Hay que hacer mención, que así como es conveniente instalar la planta de trituración dentro del banco de roca, también los es, para instalar en el mismo lugar la planta de asfalto, por lo que la planeación deberá considerar desde un principio el espacio para estas actividades.

El flujo de las diferentes producciones dentro del banco de agregados, deberá ser de atrás hacia delante, es decir, de la parte más profunda hacia la entrada de la mina.

El flujo ideal seria: Explotación de cantera.

Trituración y cribado de material.

Elaboración de mezcla asfáltica.

Salida al tramo, para tendido de carpeta.

Lo importante de este flujo, es no tener retornos de material de un proceso a otro, para evitar el acarreo doble de dicho material, y por consiguiente un aumento en los costos.

Para el caso que nos refiere en este capítulo, la instalación de la planta de trituración, como primer paso debemos de conocer los componentes de la planta y las dimensiones de los equipos, así como del conjunto, con el objeto de delimitar las fronteras del terreno. Las dimensiones criticas son la altura de alimentación y el área de descarga de la producción, por lo que se deberán verificar las alturas máximas de trabajo así como también los anchos de la planta con sus necesidades de descarga (almacenamiento) ya que la producción es constante y no es deseable, parar el equipo por saturación de material.

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a Altura maxima de 4 95 m Altura maxima 4 27 m

; V E F .

13 60 m 19 14 m

Variable de 30' a 80'

Se deberá tomar en cuenta el área de chorreo de los alimentadores de acuerdo a su altura y un area por aparte para el almacenamiento de material en stock, es decir, material, que se produce y no se utiliza de inmediato, dicha área se utilizará cuando se sature el área de almacén de los transportadores.

Una vez ubicada el área de instalación se deberá hacer un esquema de movimientos y procedimientos de los trabajos que se efectúan, con el objeto de que todas las actividades que se realizan no se interpongan unas con otras.

Así mismo se deberán verificar los vientos predominantes en la zona, con el objeto de colocar las instalaciones adyacentes a la planta como lo son: oficinas, almacenes, laboratorios, fuentes de poder, etcétera, y con esto evitar que el polvo propio que suelta el material por la trituración y cribado vaya a parar a estos lugares y provocar malestar en el personal y en los equipos que se tuviesen.

Energía eléctrica, ya sea acometida Cía Luz o Grupo electrógeno

Rampa para carga

ZONA DE DESCARGA DE MATERIAL

Ins alacranes

ZONA DE DESCARGA DE MATERIAL

Vientos Predominantes

y\ Nota, hacia el frente de la planta l^T debe haber un espacio mayor para

descarga de material, que el de los costados, así como para el paso de vehículos, hacia el otro extremo de la planta.

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Un factor importante a considerar, ya mencionado, es la altura de la planta ya que estos equipos miden de 3 a 5 metros de altura dependiendo las condiciones de nivelado, y el alimentador de la planta tiene esa misma altura. Por lo que pueden tener dos opciones, la primera es colocar la planta en un frente en donde haya una diferencia de niveles suficiente para que el equipo de transporte llegue y descargue en su nivel de piso o el de construir una rampa de dimensiones suficientes para asegurar la integridad del equipo y que este con todo y carga suba sin problema alguno, contemplando que los equipos de acarreos pueden ser desde camiones volteo de 15 toneladas, camiones fuera de carretera de 45 ton y equipo de cargas como lo son los cargadores frontales. Por lo que surge la necesidad de construir un muro de contención para este frente libre.

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sHt$;i Con^rucción de rampáí-aprovechamiento de desnivel con pendiente lo suficientemente suave para que cualquier vehículo pueda alimentar la planta.

Muro de contención

Como se puede mostrar en el dibujo, la planta portátil, viene montada en dos chasis, los cuales son jalados cada uno por un por tracto camión, haciendo las veces de trailer, por lo que el lugar de instalación deberá de considerar el espacio necesario para maniobrar para la colocación de las dos partes de la planta de trituración.

Es importante proporcionar a la planta una superficie de apoyo resistente, por lo que de preferencia se deberán construir cimientos de concreto o manipostería para que cada apoyo de la planta descanse en estos y evitar que la planta sufra variaciones de nivel considerables por el asentamiento diferencial del terreno.

Así mismo es importante que entre los cimientos y los apoyos de la planta se coloquen tramos de madera resistentes, como lo son los durmientes de madera para las vías de ferrocarril. Esto se hace para absorber las vibraciones propias del equipo sin perjudicar el nivel del equipo y la estructura del mismo. No se deberán usar durmientes muy delgados, ni de metal, así como aquellos durmientes que se astillen fácilmente con el peso de la planta.

Los mayores esfuerzos desarrollados en la planta son longitudinalmente, por lo que los durmientes de inicio y de la corona, deberán estar colocados en esta dirección.

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Además es aconsejable quitar los neumáticos, para evitar algún posible daño, ya sea por el mismo material en proceso o por la intemperie.

Para el correcto funcionamiento de todas y cada una de las partes integrantes de la planta, esta deberá nivelarse, a través de su chasis a lo largo y ancho de este. Para esta actividad es necesario contar con un nivel de carpintero de 90 cm de longitud como mínimo, con el cual se verificara la nivelación, en diferentes puntos del chasis.

Las plantas generalmente están diseñadas para proveer un ángulo de inclinación de 20° para la vibración de sus elementos, dicha inclinación esta en las vigas principales del chasis. Cuando la inclinación correcta este en un ángulo de 20°, las patas soportes de la planta estarán perfectamente verticales y a plomo.

Transportadores de banda.

Debido a las restricciones de dimensiones para el transporte, algunas de las secciones de los transportadores vienen plegadas y aseguradas con soportes. Por lo que, antes de poner en operación la planta de triturados, todos los pliegues de los transportadores deben desplegarse y asegurar su posición mediante pernos y tirantes para prevenir accidente y posibles daños al equipo.

Una vez que las secciones de los transportadores han sido aseguradas, será necesaria ajustar las tensiones de operación de las bandas, lo cual se logra gracias al mecanismo de ajuste de bandas del mismo transportador. Con la herramienta adecuada se quitara la protección de los tornillos de ajuste y se le darán las vueltas necesarias para mover deslizar el ensamble por encima de la estructura.

Una correcta tensión de la banda requerirá el mínimo de potencia para arrancar. Así mismo el riesgo de daño a la banda por la caída del material se reduce gracias a la adecuada tensión de la misma. La tensión de las bandas depende básicamente de la carga, ancho de la banda, y la pendiente del transportador.

Cuando se aprieta la banda, hay que recordar que esta tensión en la conducción decrece de un máximo desde la polea motriz o principal a un mínimo en la polea de retorno.

Cuando el equipo se encuentra en tiempo ocioso debe permitirse aflojar la tensión de las bandas para que estas se contraigan.

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En lo referente a las condiciones ideales para el funcionamiento de los transportadores de banda, es verificar el alineamiento de la misma sin material y la correcta formación del cauce del canal formado, así mismo el giro libre de los rodillos de carga y de retorno.

Para la correcta instalación de los transportadores deberán observarse ciertos procedimientos, la banda es fabricada en una longitud un poco mayor a la requerida, para poder así poner las puntas en escuadra y permitir un ensamblaje correcto de las mismas para formar el cinturón.

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Por último se deberá hacer una revisión física de las partes de la máquina para verificar que no haya sufrido algún daño durante su transporte y su instalación.

El equipo y personal necesario para la instalación de la planta será prácticamente el misma que se utilice para la operación:

Ingeniero residente de producción. Sobrestante de la planta. Técnico electricista. Operador de la planta. Operador de grúa. Operadores de tracto camiones (quintas ruedas). llaves, Chofer. etcétera. 5 ayudantes.

2 Quintas ruedas. 1 grúa hidráulica. 1 Camión volteo. 1 Malacate. Nivel de carpintero. Herramienta varia. desarmadores.

1 cargador frontal.

juego pinzas.

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3.3. Operación y mantenimiento de ¡a planta de trituración. ^ " ^ TT Y € ~^

Operación B I B L I O T E C A En este caso la primera parte de la trituradora consta de un alimentador vibratorio con criba

longitudinal, así como de la trituradora primaria de quijadas, banda transportadora del producto triturado, así como de otra banda con criba separadores de polvos y arcillas, cuenta con una plataforma de controles para paro y arranque de cada elemento situada el la parte superior para poder observar todos los movimientos.

Tolva de alimentación. Alimentador vibratorio con criba. Plataforma de controles

Motor para "foración del alimentador

Motor ji polea de trituradora para la quijada móvil.

Hacia la criba

\ Chasis 'ii soportes. Trituradora de Quijadas

Banda transportadora del material triturado

El proceso de trituración comienza con la alimentación del material a volteo sobre la tolva del alimentador, la función de esta es la de amortiguar el golpe de la caída del material para que afecte este lo menos posible al alimentador, así como la de dar un área mayor de descarga y evitar derramamiento de material.

Una vez entregado el material a la planta, se acciona la vibración de la placa del alimentador. con el objeto de distribuir el material y dirigirlo hacia la criba de vigas perteneciente al mismo alimentador. esta criba tiene la función de eliminar el material de menor tamaño al ajuste de la trituradora, con el objeto de darle mayor rapidez al material que no requiere ser cribado primariamente y aliviar al mismo tiempo el trabajo de la trituradora.

Desde la plataforma de controles, se encontrará el operador de la planta accionando el alimentador de acuerdo al suministro del material, cuando exista un fragmento de roca que a su criterio sea mayor que la abertura de la trituradora este parará el alimentador para evitar que esta roca se atasque en las quijadas.. Así mismo tendrá la responsabilidad de no saturar la trituradora para evitar de nuevo el atascamiento de la misma, por lo que ira administrando la trituradora.

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Por supuesto, y para evitar los supuestos señalados en el párrafo anterior, con anterioridad el responsable de las voladuras conoce el tamaño máximo de alimentación por lo que sus acciones serán encausadas a lograr este, además de que el operador del cargador de la mina, deberá de seleccionar las rocas de mayor tamaño y separarlas para su posterior moneo, ya que los paros de esta índole son innecesarios y además costosos en tiempo y dinero.

Una vez que el material ha sido cribado en el alimentador y triturado, ambas partes se depositan en el transportador de banda, ubicado por debajo del ajuste de la trituradora, el cual tiene la función de entregar el material a la segunda fase de la planta de trituración ubicada en el otro chasis, esta banda siempre estará y en dado caso de paro será la última en pararse con el objeto de desalojar todo el material en proceso y evitar atascamientos en la trituradora o en la misma banda.

A continuación se ilustra el diagrama de flujo de esta primera parte de la operación:

ALIMENTADOR

TRITURADORA DE QUIJADAS

TRANSPORTADOR PRINCIPAL

El personal y equipo necesario para desarrollar las operaciones de esta parte de la trituración

sera:

l Operador de esta sección de la trituradora.

1 Ayudante, que tendrá la función de guiar a los camiones que vienen de reversa hacia el alimentador, así mismo este puede ocuparse a la vez como checador de material, es decir, llevara la contabilidad del número de camiones que alimentan la máquina así como la capacidad de estos.

2 Ayudantes generales, que tendrán la función de limpiar el alrededor de la máquina el polvo que se va acumulando por la misma trituración, mantener libres de estos a los motores y de más partes en movimiento, revisar las bandas transportadoras y auxiliar en las necesidades del operador, como lo son los atascamientos de roca.

1 Cargador frontal con operador, de tamaño suficiente para que pueda cargar los fragmentos de roca máximos que acepte la trituradora.

1 ó varios camiones de volteo o fuera de carretera, dependiendo la distancia de acarreo y la capacidad de trituración de la planta, por lo que se deberán verificar los ciclos de estos para determinar su cantidad.

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El tipo de equipo portátil que se este usando y el análisis de alimentación del material a la planta, puede variar la capacidad de la misma, la cual depende de factores como: tipo de alimentación, tamaño, fracturabilidad, dureza, humedad y el tipo de operación. Con un adecuado diseño de alimentación y un buen mantenimiento, una eficiencia de operación del 85% es razonable. Por ejemplo, una trituradora diseñada para producir 400 TPH, podrá producir:

(400 TPH) x (0.85) x (8 hr/día) = 2,720 Ton/día. Para obtener programas de rendimientos más precisos, tendremos que recurrir al inciso de

tipos de trituradoras en donde tenemos las tablas de capacidades por tamaño de trituradoras y los porcentajes de los posibles tamaños producidos por la máquina viendo la gráfica de producciones.

La segunda parte del proceso de trituración y cribado de la planta, se clasifica el material y se reduce el material voluminoso todavía mediante un cribado secundario, el cual recicla el material para su clasificación y entrega final.

Criba vibratoria de una cubierta

de material triturado, del tamaño producto terminado "material tino" máximo requerido y de intermedios respectivamente.

El transportador principal recibe por medio de una tolva el material triturado en la primera sección de la planta, este los conduce hasta la parte trasera de la criba vibratoria, para que esta con su vibración e inclinación, vaya aventando el material hacia retenido hacia el cono.

La criba vibratoria viene equipada para colocar hasta 4 niveles de mallas, la primera de esta sirve para separar todo aquel material mayor al tamaño requerido y funciona como alimentador de la trituradora de reducción. La segunda cubierta retendrá los agregados triturados del tamaño máximo requerido y por medio de la vibración e inclinación los transportará hacia la tolva de salida la cual se comunica por un costado de la planta con un transportador radial de banda para depositar el material en la zona de producción final. La siguiente cubierta retendrá los tamaños intermedios y dejara pasar lo finos los cuales y de la misma forma que la cubierta anterior entregará su producción. Por último, los finos se depositarán en la banda que pasa por debajo de la criba para entregar este material al frente de la planta.

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Por supuesto el número de cubiertas lo determinarán las necesidades de la producción, ya que estas son movibles e intercambiables, ya que van atornilladas a la estructura de la criba y soportadas por una estructura de ángulos metálicos longitudinales a la misma criba y algunos travesanos en la misma, que a su vez entre estos y las cubiertas llevan unas protecciones de hule llamadas cañuelas para evitar el golpeteo de metal con metal de estos con las mallas, debido a la vibración.

Ya que el material ha sido clasificado, el material voluminoso entra a la trituradora de reducción o secundaria, que en este caso es de cono, al cual, tritura el material hasta el tamaño de ajuste requerido, que será el tamaño máximo requerido de producción y lo desalojara por la parte inferior de la misma, el material caerá en la banda de retorno y esta a su vez lo entregará a la banda principal para mezclarlo con el material de trituración primaria y volverlo a cribar, hasta lograr la reducción deseada.

Las ventajas obtenidas al seleccionar y clasificar el material antes de pasarlo por la trituradora secundaria, mediante una combinación de cribas y transportadores, compensan el costo del equipo y la eficiencia del mismo. El material suministrado a la trituradora secundaria deberá ir libre de toda partícula fina y no debe contener material más pequeño que el de la abertura o ajuste de descarga. Las partículas finas en la alimentación provocan la formación de una especie de colchón en la cámara de trituración, que por lo general resulta en una activación excesiva del mecanismo de seguridad y de una mayor necesidad de fuerza. El mecanismo de seguridad se refiere al sistema que contienen todas las trituradoras de dejar pasar algo de material no triturable, que como mencionamos en el inciso 4.1 generalmente es de un 15% y tiene el objeto de evitar dañar el sistema de trituración. Esta condición también provoca un mayor desgaste de las muelas y por consiguiente, gastos mayores de operación y mantenimiento.

A continuación se ilustra el diagrama de flujo de esta primera parte de la operación:

TRANSPORTADOR PRINCIPAL CRIBA VIBRATORIA

BANDA DE RETORNO PARA RECICLAJE DE MATERIAL

TRITURAOORA SECUNDARIA

- IA. CUBIERTA .2A. CUBIERTA

3A. CUBIERTA

\

SALIDA DE PRODUCCIÓN i TRANSPORTADORES

El personal requerido en esta sección de la planta es mínimo, ya que parte la controla generalmente el propio sobrestante o encargado de la planta, debido a que no requiere de una máxima atención, puesto que trabaja en un circuito continuo de material y la alimentación de la trituradora es continua y con material de granulometría adecuada, sin querer decir con esto que no debe tenérsele la atención adecuada a su operación. Por lo que queda reducido a la necesidad de dos ayudantes debidamente adiestrados para identificar y avisar de cualquier anomalía en la operación, sus funciones principalmente son la de revisar que los transportadores de material no se atoren con el mismo material y de limpieza en general, así como el movimiento radial de los transportadores para obtener un área mayor de almacenamiento.

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Por último viene el complemento de la planta de trituración, nos referimos a la entrega de la producción, generalmente realizada por medio de transportadores de banda de diferentes longitudes de acuerdo a las necesidades de producción.

El material triturado y cribado es entregado a tolvas que se comunican por los costados o el frente de la planta, que a su vez dejan caer el material sobre la tolva del transportador, a cual, ayuda a amortiguar el golpe sobre la banda.

El material debe cargarse sobre la banda de tal manera que el punto más alto que se forme de material se ubique en el centro de la banda transportadora, cuando el material cae fuera de dicho centro provoca que la banda se mueva trasladándose de un lado u otro, lo que en consecuencia trae, la caída de material por los lados y el daño que se pueda propiciar a la banda.

Si el transportador con aportación de carga acelera su velocidad, provoca una acción de resbalón entre el material y la banda, lo cual daña a esta última por lo abrasivo del material, este tipo de daño se puede evitar regulando la velocidad y la dirección del material recibido.

Los transportadores elevan el material a través de la banda otorgando un flujo continuo, lo que significa que cualquier paro ó avería en este detendría toda la actividad de la planta, por lo que se recomienda ser muy cuidadoso con el trato que se le da al mismo.

Los transportadores son radiales, es decir, vienen equipados con neumáticos que se colocan transversalmente para poder moverlo, quedando fija prácticamente la tolva de carga y trasladando la polea de salida, logrando una gran capacidad de almacenaje en todo el radio de alcance.

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Colocación de transportadores y almacenamiento de los diferentes materiales

La fuente de energía de la planta generalmente también es portátil y se genera a través de un grupo electrógeno de 300 KW, o en su defecto se le hacen arreglos a la planta para que a través de una acometida eléctrica y un transformador suministrar la fuerza necesaria.

Un factor importante es que todas las instalaciones eléctricas vayan ocultas, es decir se entierren, para evitar accidentes con el personal y equipo que se encuentren trabajando.

Este tipo de plantas generalmente en obra trabaja dos turnos, para acortar tiempos en programa o para alcanzarlos, por lo que se deberá realizar en la planta un alumbrado general, el cual ilumine en particular todos y cada uno de los componentes de la planta, así como los alrededores para efecto de tránsito de vehículos, obviamente este sistema de alumbrado será alimentado por el propio grupo electrógeno de la planta.

Mantenimiento.

Para que la planta sea eficaz debe funcionar en la forma para la cual fue diseñada. Debe observarse que al no trabajar por descompostura, no solo se pierde el dinero que deja de generar, resulta muy costoso si se toman en cuenta los operadores y demás empleados así como los equipos interdependientes relacionados con su operación. Por estas razones, es esencial mantener el equipo en buenas condiciones de trabajo, lo cual constituye el propósito de un buen mantenimiento. La importancia económica del mantenimiento es indiscutible, ya que una reparación mayor y los ajustes generales del equipo son muy costosos.

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Un mantenimiento preventivo comprende el procedimiento para seguir las medidas correctas para conservar el equipo en buenas condiciones. Se dice que un mantenimiento es "proteger constantemente, limpiar perfectamente, inspeccionar frecuentemente, lubricar eficientemente y reparar inmediatamente"

Debe protegerse el equipo para evitar que las partes se oxiden o se deterioren, se recomienda limpiar frecuentemente para prevenir el desgaste de las partes criticas y poder detectarlo oportunamente. La necesidad de una inspección diaria se justifica para la detección de fallas en alguna parte del equipo, antes de que presente un paro muy costoso, la lubricación es el concepto más importante, ya que evita el rozamiento de las partes móviles y por consiguiente su desgaste; y por último las reparaciones deben ser inmediatas para evitar que una falla afecte a otra parte de la máquina y esta se propague a otras.

El mantenimiento del que hablaremos es el preventivo, es decir, aquel mantenimiento que se le realiza a las máquinas todos los días sin excepción. Tenemos que recordar y hacer saber a todos y cada uno de nuestros colaboradores que este equipo es muy costoso y único en la obra, es decir, no se puede remplazar fácilmente por otro debido a los costos. Por lo que se les debe adiestrar para entablar una rutina de revisión y acondicionamiento diariamente.

Como ya vimos con anterioridad la planta cuenta con muchas partes, todas ellas importantes para el buen funcionamiento de la máquina, pero en general, todas tienen los mismos sistemas de lubricación, enfriamiento, arranque, paro, etcétera. Es importante resaltar que el mantenimiento va ligado íntimamente con la seguridad de la planta, por lo que se deberá poner énfasis en este rubro.

SEGURIDAD.

Se requiere cualquier número de aditamentos especiales de seguridad, como lo son: casco, zapatos con casquillos y antiderrapantes. anteojos o gafas de seguridad, guantes, protección para los oídos, etcétera.

La ropa floja puede ser atrapada en alguna parte en movimiento, mantenga su ropa abotonada y asegurada. Los relojes y pulseras pueden ser peligrosos. Mantenga sus bolsas libres de objetos que puedan salirse.

No permita que se consuman bebidas alcohólicas antes o mientras se este trabajando y prevenga el uso de medicamentos, tranquilizantes u otras drogas que puedan hacer que el personal dormite o este menos alerta.

Lea todos los manuales que se le entregaron con su máquina para aprender su operación y sus características de mantenimiento, capacidades y limitaciones. Conozca la localización y la función de todos los controles, indicadores y aparatos de alerta, así como las instrucciones de precaución.

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AREA DE TRABAJO.

Aprenda de antemano, mucho acerca de sus áreas de trabajo. Sea un buen casero, mantenga limpio el piso, libre de aceite, grasa, trapos, cables, cadenas, baldes, rocas y otros riesgos, mantenga las herramientas sueltas en una caja. Use solamente para limpiar soluciones inflamables.

Conozca la resistencia del suelo para cualquiera de las operaciones. Conozca el espacio en el área de trabajo. Un pequeño tiempo utilizado para checar los lados y lo alto del espacio, incluyendo líneas de electricidad, puede salvar problemas posteriores. Tenga cuidado con el polvo, humo o niebla, los cuales pueden obscurecer la visión en la operación.

Una planificación, estar alerta, la sensibilidad del operador y su voluntad podrán evitar lesiones en el personal y daños accidentales en el equipo. Si en un momento de negligencia se produce una emergencia, se deberá reaccionar rápidamente con las herramientas y la habilidad personal. Conozca la localización de donde y como usar los extinguidores de fuego y el botiquín de primeros auxilios. Así como en donde se puede obtener asistencia rápida, teniendo teléfonos de emergencia a la mano.

Estas son tan solo sugerencias de seguridad, no limite su programa de seguridad a esto, verifique a conciencia las necesidades especificas de las condiciones de trabajo y de su equipo en particular, por lo que puede requerir precauciones adicionales.

ANTES DE EMPEZAR CHEQUE.

El equipo no preparado adecuadamente para funcionar es inseguro. Arranque cuidadosamente y cheque el inicio de su turno. Si encuentra algo que necesite atención, piense dos veces antes de decidir dejarlo. El menor defecto mecánico puede provocar lesiones y accidentes al personal.

1. - No permita que personal no autorizado opere la planta o cualquier otro equipo. 2. - Asegúrese de que todos los dispositivos de seguridad se encuentren en su lugar y sin

daños. 3. - Verificar que todos los fijadores tales como pernos y tuercas, estén bien apretados. 4. - Inspeccionar que todas las tuberías de aceite y mangueras estén apretadas y conectadas

adecuadamente. 5. - Cheque los sistemas de fluidos, que contengan el nivel correcto y libres de goteo. 6. - Cheque todas las válvulas de drenaje y pruébelas para asegurar su funcionamiento. 7. - La pérdida de presión por bajos niveles en los fluidos puede dejar serias fallas

hidráulicas. 8. - El atascamiento de la máquina se debe a la falta de aceite o grasa, el cual es un problema

que puede causar accidentes. 9. - Nunca ajuste la presión de las válvulas de alivio para obtener una presión alta de

operación. La presión recomendada por el fabricante garantiza la larga vida del equipo. 10. - Nunca altere los aparatos de seguridad. 11.- Verificar que todos los fijadores tales como pernos y tuercas, estén bien apretados. 12. - Inspeccionar que todas las tuberías de aceite y mangueras estén apretadas y conectadas

adecuadamente.

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I J . - Inspeccione su máquina de acuerdo al manual del operador y las instrucciones del supervisor.

14. - Cheque el sistema completamente para defectos visibles tales como goteos, partes gastadas, aflojadas o dañadas.

15. - Antes de empezar camine completamente alrededor de su máquina. Asegúrese de que no hay nadie, cerca, debajo o arriba de la máquina y abierta a todo el personal que están empezando.

Iniciando con seguridad.

1. - Cheque en el equipo todas las tarjetas de seguridad, que estén en buen estado y visibles. 2. - Antes de accionar el sistema cheque los medidores e instrumentos para estar seguro de

que todo funciona correctamente. 3. - Apague de inmediato la máquina si alguna lectura es inadecuada. 4. - Pruebe todos los controles para verificar su funcionamiento adecuado. 5. - Ponga atención y escuche si existen ruidos inusuales. 6. - Revise las alarmas y los otros sistemas de seguridad. 7. - Nunca se pare en la trituradora, alimentador u otros componentes de la planta.

permanezca solo en la cabina del operador o en las plataformas de acceso a la planta. (S. - Nunca se para en el alimentador mientras la trituradora este funcionando. 9. - Nunca pase por alto cualquier defecto de la máquina.

Inspeccione su máquina diariamente, cheque partes flojas, gastadas o dañadas. Reporte o corrija cualquier condición de inseguridad inmediatamente y no opera la planta mientras se encuentre en reparación.

Cierre del circuito eléctrico para servicio.

1.- Siempre cierre todos los controles eléctricos antes de realizar cualquier tipo de mantenimiento en la planta. Provea al personal de mantenimiento un candado y una llave. o .

Equipo.

1. - Use las herramientas adecuadas, herramientas de mango para las partes sensiblemente pesadas.

2. - Mantenga todas las herramientas y equipo libre de suciedad, aceite o grasa. 3. - Use equipo de izaje para levantar partes pesadas. Salve su espalda. 4. - Prevenga resbalones, enjuague y limpie palancas y botones de aceite o grasa. 5. - No use los riñes de las llantas como escalones o peldaños. 6. - Cheque las bandas si están rotas o ruidas. 7. - Revise para encontrar partes rotas, defectuosas o faltantes. Mantenga el equipo limpio y

libre de suciedad y aceite y podrá localizar las partes flojas o defectuosas. 8. - Cuando use cables para mover una carga, asegúrese de que sean del tamaño adecuado y

reemplácelo si esta gastado, raído, roto o retorcido. Revise las conexiones deterioradas.

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Riesgo de Fueizo. Je>

1. - No fume mientras este abasteciendo o este manejando contenedores de combustible. 2. - Apague el motor cuando abastezca combustible y sea precavido sí el motor esta

caliente. 3. - Cuando cargue el tanque de combustible, ponga a tierra el embudo de vaciado contra el

cuello del llenado, para evitar electricidad estática y por consiguiente un chispazo. 4. - No use combustibles de gasolina o diesel para limpiar las partes. Debe usarse un buen

solvente inflamable de preferencia. 5. - No fume mientras use los solventes para limpieza. 6. - No deje trapos grasosos o con aceite acumulado en un cuarto con poca ventilación. 7. - Nunca use una flama abierta para checar el combustible, electrolitos de batería u otros

niveles, o para mirar goteras del hidráulico en cualquier parte del equipo. Use una lámpara.

8. - Conozca en donde se encuentran los extinguidores de fuego, así como su manejo, de la misma manera asegúrese que estén cargados y en buenas condiciones.

Información general de mantenimiento.

Cuando realice cualquier trabajo de mantenimiento en la planta, las siguientes precauciones generales deben tomarse en cuenta:

1. - Cuando remueva partes de la maquinaria o mueva superficies que puedan oxidarse, estas deberán ser aceitadas o cubiertas con un antioxidante, si estas permanecerán fuera de la operación por un largo periodo de tiempo.

2. - Ponga especial atención cuando maneje partes que tengan movimiento en las superficie o con máquinas de la superficie que tengan tolerancias muy cerradas.

3. - Cuando desensamble cualquier parte con movimiento o máquina de la superficie, proteja esta superficie del contacto con la tierra, usando un bloqueador.

4. - Las partes movibles deben ser manejadas con extremo cuidado, excesivo golpeteo puede causar torceduras en cada parte.

5. - Limpie completamente y aceite todas las partes de la máquina antes de instalarlas. 6. - La mayoría de los movimientos generados en la planta se producen por medio de

motores eléctricos de banda, esta última es la causante de muchas de las fallas, desgastes o daños a las partes del equipo, por no hacerle una simple revisión, la tensión de cada una de las bandas sí están flojas o demasiado apretadas pueden causar excentricidad en el movimiento de la flecha que transmite la potencia del motor lo que provoca daños a la misma flecha o al elemento que esta en movimiento, así como una ineficiente operación.

3.4. Verificación de la calidad de la producción.

La verificación principal que debe hacérsele a la producción de la trituradora, será básicamente la granulometría del material y la forma de las partículas, ambas características dadas por la propia trituración del material, todas las características físicas ya fueron verificadas en las pruebas previas a la explotación del banco (ver capítulo I), y las únicas pruebas en las que el resultado puede ser modificado son las ya mencionadas.

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Las muestras que se obtengan de la planta de trituración deberán ser fielmente representativas del material de que se trate.

Para el muestreo en las plantas de trituración, este se puede obtener de dos formas principales, una de los almacenamientos de la producción y la otra del chorro de material que cae de la banda transportadora.

En el muestreo de materiales almacenados, si la sección del almacén es trapezoidal, el muestreo deberá efectuarse tanto en los taludes como en la parte superior. El muestreo de los taludes se hará tomando con una pala material a diferentes alturas de manera de abarcar todo el talud en una zona angosta (1 o 2 metros de ancho), y dando un espaciamiento entre zonas continuas de muestreo de unos 10 metros. El material así obtenido deberá ser mezclado y cuarteado para obtener mezclas individuales con peso no menor de 50 kilogramos.

En la parte superior del depósito, las muestras deberán obtenerse del material extraído de excavaciones o sondeos hechos a la mayor profundidad posible, y a un espaciamiento no mayor de 10 metros, si la muestra obtenida es mayor a 50 kilogramos se procederá a reducir el material por medio de cuarteos hasta la cantidad especificada.

En el caso de almacenamientos de sección piramidal, como lo son los de la descarga de una banda transportadora, el muestreo se hará en la forma indicada en los taludes en el caso anterior. Cuando el almacenamiento esta en proceso de formación, el muestreo se hará de preferencia en la descarga de la planta trituradora.

El muestreo en la zona de descarga de la banda transportadora será interceptando la corriente de material con un recipiente adecuado a intervalos regulares. Estas fracciones de muestra de unos 10 kilogramos aproximadamente, deberán tomarse a cada 15 minutos y deberán mezclarse para formar una muestra de 50 kilogramos que representará la producción durante el lapso en que se efectúo el muestreo.

Debe obtenerse una muestra por turno cuando la producción de la planta sea igual o inferior a 150 m3. Si la producción es mayor a la indicada deberá obtenerse una muestra por cada medio turno.

Las muestras deberán ser preparadas de acuerdo al capítulo I mediante secado, disgregado y cuarteo, para posteriormente efectuarles las pruebas de determinación de la humedad, densidad, peso volumétrico y de su granulometría y de las características que por su aspecto físico se tengan dudas, todas estas pruebas ya fueron descritas en el capítulo I.

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CAPITULO IV.- ASFALTOS.

4.1. Características de asfalto AC-20para la elaboración de concreto asfáltico.

El desarrollo de las vías terrestres y de los vehículos de transporte, puede decirse que se deben en gran parte a la aparición del asfalto. México es uno de los principales productores de petróleo, por lo que la disponibilidad de los asfaltos ha sido un factor decisivo en el progreso de la Nación, a través del avance de las comunicaciones.

El asfalto puede definirse como un material de color oscuro, con cualidades aglutinantes, sólido o semi-sólido a las temperaturas ambientes ordinarias y se licúa gradualmente al calentarse. El asfalto es parte integrante del petróleo. Cuando el petróleo se refina se separan las fracciones volátiles y el residuo que queda es el asfalto.

El asfalto es un material fuertemente cementante, altamente adhesivo, impermeable y durable. Es una sustancia termoplástica. que imparte flexibilidad controlable a las mezclas de agregados minerales con los cuales se combina. Como ya dijimos, puede ser licuado aplicándole calor. Disolviéndolo en derivados del petróleo de distinta volatilidad o bien, emulsificándolo con agua.

A continuación se muestra un esquema de la obtención del petróleo y del proceso de destilación a que se somete en las refinerías para obtener los diferentes materiales asfálticos.

POZO PETROLERO

á fc\ Estación de Almacena­

j e bombeo m lento —¿^ Almacenamiento

Destilación fraccionada

Conden­sador r** Destila

cion

Destilados Ligeros

vHw

Destilados Medios, .Destilados Pesados,

=#

Unidad de Procesamineto

.Cementos Asfálticos"

Destilación

Gasolinas Kerosmas Aceite Diesel Aceites Lubricantes

Fraguado Lento RÍbfados f raguado Medio

Fraguado Rápido

„ Planta de Emulsion

Amónicas Oationicas

Astaltos oxidados

Petróleo

Arena y Agua

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El petróleo crudo se hace circular a gran presión y velocidad por una tubería situada en el interior de un horno que alcanza elevadas temperaturas. Calentándolo a las temperaturas apropiadas se le introduce en una torre de destilación en donde se vaporizan los componentes más ligeros o más volátiles, que son extraídos y sometidos a un proceso de condensación y refinación, para obtener de ellos naftas, gasolinas, kerosinas. aceites ligeros y una gama muy amplia de otros productos.

Cuando el residuo reúne buenas características para producir asfalto de propiedades adecuadas para los trabajos de pavimentación, y que generalmente es la mayor cantidad, se somete a un proceso de refinación posterior para obtener el cemento asfáltico, que es, por decirlo así, el asfalto básico para la elaboración de los demás materiales asfálticos utilizables en la construcción, por lo que es común designar al asfalto como cementos asfálticos, asfaltos rebajados y emulsiones asfálticas.

Los asfaltos rebajados son mezclas de cemento asfáltico con fracciones ligeras de petróleo. Estas fracciones se denominan generalmente solventes o diluentes y dependiendo el tipo de solvente podemos obtener con nafta o gasolina asfaltos rebajados de fraguado rápido, con kerosina asfaltos rebajados de fraguado medio y con aceites ligeros obtenemos asfalto rebajado de fraguado lento, que en sí es el producto de la primera destilación referida del petróleo.

Las emulsiones asfálticas son dispersiones de diminutos glóbulos de asfalto en agua. Generalmente se requiere una pequeña cantidad de un agente activador de superficie o emulsificante, para ayudar a la referida dispersión. Se fabrican comercialmente dos tipos de emulsiones asfálticas: las emulsiones aniónicas y las emulsiones catiónicas, los dos tipos se elaboran a partir de cementos asfálticos.

Cemento asfáltico AC-20

En el caso que nos ocupa que es el de cementos asfálticos para la elaboración de mezclas de concreto asfáltico, con anterioridad existían cuatro tipos o grados de cementos asfálticos, designados con los números 3.6,7 y 8, enumerados de mayor a menor grado de dureza y esta se definía por la prueba de penetración (100 gr, 25°C, 5 seg). Ahora tenemos que el cemento asfáltico se clasifica de acuerdo a su viscosidad absoluta. Por lo regular se realiza una prueba que comprende el tiempo requerido para hacer pasar, mediante un cierto vacío, un volumen fijo de líquido por un tubo capilar diseñado especialmente, a una temperatura de 60°C.

La viscosidad absoluta se determina al multiplicar el tiempo de flujo, en segundos, por el factor de calibración del viscosímetro.

Los grados y valores correspondientes a la viscosidad son:

GRADO DE CEMENTO ASFÁLTICO

AC 2.5 AC 5 AC 10

AC 30 AC 40

VISCOSIDAD, 60°C

250 +/- 50 500 +/- 100 1000 +/- 200

3000 +/- 600 4000 +/- 800

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La fabricación, colocación y compactación del concreto asfáltico implica un trabajo cuidadoso. que requiere un control preciso, sobre todo de temperaturas, que son las que rigen la viscosidad adecuada del cemento asfáltico en cada etapa del proceso. La temperatura de aplicación del cemento asfáltico al hacer la mezcla debe de ser de 120 a 160 °C. misma temperatura a la que debe someterse al agregado pétreo, con el objeto de que al contacto con el asfalto caliente se mantenga la temperatura y por ende las propiedades de viscosidad del asfalto.

En México se emplea el cemento asfáltico AC-20, que se ha encontrado que es adecuado a las condiciones climáticas generales del País y para características de resistencia de la mezcla.

Los agentes del intemperismo con el tiempo, producen cambios en la estructura físico - química de los asfaltos, haciendo que los aceites contenidos se transformen en resinas y estas en asfáltenos, lo cual conduce al endurecimiento del producto. La luz solar favorece la oxidación de los constituyentes del asfalto y acelera el proceso de transformación de los mismos.

Al producirse esta alteración del asfalto, lo que a veces se denomina "envejecimiento'', el material se vuelve quebradizo y es causa de fallas en las mezclas asfálticas debido a que se originan grietas al paso de las cargas de los vehículos, que si no son atendidas oportunamente, pueden llevar a la falla total del pavimento, por infiltraciones posteriores de agua a las capas subyacentes.

Las medidas que se toman para evitar o por lo menos retardar lo más posible este fenómeno, es la de elegir adecuadamente el producto asfáltico que se emplee, de acuerdo con las condiciones climáticas de la región.

El riego de sello que se coloca sobre las carpetas, entre otras de sus funciones es la de proteger el asfalto de la mezcla de la acción directa del intemperismo, haciéndola más durable. En una carpeta envejecida y rígida, un riego ligero de algún asfalto rebajado o de emulsión puede mejorar sus condiciones, a darle una nueva vida al producto colocado.

4.2. Diseño Marshall, para mezclas de concreto asfáltico.

Necesidades de Diseño.

Para diseñar las mezclas asfálticas se deberá establecer en forma preliminar la dosificación, tanto de los materiales pétreos como de éstos con los materiales asfálticos y preparar una mezcla inicial, sea solamente de material pétreo o bien integrada ya con el asfalto, a efecto de someterla a pruebas del diseño en donde se verificará si dicha mezcla cumple con los requisitos establecidos, y de no ser así, se efectuarán los ajustes necesarios en los materiales, proporciones, procedimientos de elaboración, etcétera, a fin de lograr que la mezcla diseñada satisfaga los requisitos previamente fijados.

Se considerará que en general el material pétreo para mezclas asfálticas está constituido en su mayor parte por grava, teniendo una menor proporción de arena y una cantidad mínima de finos no plásticos o filler, cuyos porcentajes se hacen variar para obtener las propiedades requeridas en la mezcla asfáltica.

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Las dos propiedades principales de una mezcla asfáltica son la estabilidad y la durabilidad. Se entiende por estabilidad la propiedad de la mezcla compactada que le permite soportar esfuerzos que le impone el movimiento de la carga sobre ruedas sin sufrir una deformación considerable y permanente. La falta de estabilidad en una carpeta ocasiona el desplazamiento del pavimento terminado, o roderas sobre este (surcos ocasionados por los neumáticos). "Durabilidad" es la propiedad de la mezcla compactada que le permite resistir los efectos perjudiciales del aire, agua y cambios de temperatura. Para que un pavimento sea aceptable debe ser tanto durable como estable durante toda su vida útil.

Tanto la estabilidad como la durabilidad, están íntimamente relacionadas con la densidad de la mezcla. Con frecuencia, la densidad de una mezcla se expresa en términos de los huecos en la mezcla, lo que significa la cantidad de poros que en la mezcla no se llenan con el agregado o con ei asfalto, es decir, están llenos de aire. El concepto implícito es que las mezclas que tienen una densidad alta (pocos huecos), tendrán también una estabilidad alta y en consecuencia también serán durables.

Además de la estabilidad y durabilidad, una mezcla asfáltica bien diseñada deberá ser antiderrapante. la falta de esta característica se asocia con un exceso de material asfáltico.

En general, para las mezclas asfálticas se busca conseguir agregados bien graduados de gruesos a finos, este tipo de materiales producen mezclas más densas y requieren un contenido de asfalto mínimo para obtener resultados satisfactorios. El concepto básico es que un material bien graduado, cada tamaño más pequeño del agregado sirve para llenar huecos en el tamaño mayor siguiente, garantizando una mezcla muy densa.

Una mezcla con un alto contenido de agregado grueso, con toda seguridad será áspera y difícil de colocar y terminar, ya que estará sujeta a la disgregación por el alto contenido de vacíos que tendrá, en caso contrario, una mezcla con alto contenido de finos se apelmazara y será difícil de colocar y tendrá el problema que se convertirá en quebradiza y expuesta a fracturas por el cambio de temperaturas.

Otro de los factores importantes en el diseño de las mezclas asfálticas es el contenido del aglutinante, es decir, del asfalto. Al agregarse asfalto a la mezcla de los agregados, este le proporcionará un incremento en la estabilidad de la misma, la acción del asfalto es la de cubrir el total de las superficies de las partículas con el objeto de que exista una liga entre ellas, así mismo, el asfalto llenará los espacios vacíos entre las partículas, lo cual, provocará de nuevo un incremento en la densidad y la estabilidad de la mezcla.

La adición de cualquier otra cantidad de asfalto provocará un efecto contrario de decremento en la estabilidad, ya que el exceso de asfalto ocasionará la separación de las partículas.

Así, parecería que el contenido de asfalto deseable seria el que llenase de manera exacta los vacíos de la mezcla; sin embargo cabe aclarar que el asfalto se expande al incrementarse la temperatura, es decir, si los huecos de la mezcla quedan perfectamente tapados en la aplicación de la mezcla, al incrementarse la temperatura ocasionara un ensanchamiento del pavimento y la consecuente perdida de estabilidad. De la misma manera la acción del trafico sobre la mezcla podrá propiciar un incremento en la densidad de la mezcla hasta llegar a exceder la densidad de diseño. lo cual provocaría nuevamente un exceso de material asfáltico. Por lo tanto, para la elección del contenido óptimo de asfalto, se deberá considerar un cierto contenido mínimo de vacíos, así como a su vez deberá considerarse un contenido máximo de los mismos, para garantizar una densidad adecuada y por la tanto una estabilidad alta.

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En resumen, los objetivos del diseño de mezclas de concreto asfáltico son seleccionar \ proporcionar materiales que produzcan una mezcla que tenga:

1. - Suficiente asfalto para asegurar un pavimento durable. 2. - Suficiente estabilidad en la mezcla para cumplir con las exigencias del tránsito sin

distorsión o desplazamiento. 3. - Suficientes vacíos en la mezcla totalmente compactada para permitir un ligero aumento

de la compactación adicional por el tránsito sin que haya ensanchamiento ni pérdida de estabilidad, pero que sea suficientemente baja para evitar la entrada de aire y humedad dañinas.

4. - Suficiente trabajabilidad para permitir la colocación eficiente de la mezcla sin segregación.

Granulometría.

Las especificaciones de granulometría para mezclas de concreto asfáltico elaboradas en caliente. ya las mencionamos en capítulo número I, las cuales fueron fijadas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, y se simplifica a los límites de la siguiente gráfica, ya ampliamente explicada en el mencionado capítulo.

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Por lo que la dosificación preliminar de que hablamos en un principio en este capítulo deberá oscilar dentro de los límites de esta gráfica, procurando estar lo suficientemente lejos de sus extremos para dar oportunidad a que exista tolerancia en la mezcla de trabajo propuesta, es decir, cuando se agregue o quite un agregado de la mezcla, este no caiga fuera de los limites especificados, lo cual por supuesto se logra mediante tanteos.

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Determinación del contenido óptimo de asfalto.

Los pasos restantes en el proceso de determinación de la fórmula de la mezcla de trabajo para una carpeta de concreto asfáltico dada, están encaminadas a la determinación del contenido óptimo de asfalto que se utiliza en la mezcla.

El procedimiento utilizado en laboratorio será el de encontrar el contenido mínimo de asfalto de acuerdo a la prueba del mismo nombre descrita en el capítulo I, y con este se prepararan muestras de ensayo, utilizando los agregados seleccionados y diferentes porcentajes de asfalto de acuerdo a la prueba mencionada. Cada una de las muestras de ensayo estará preparada para que asegure una densidad alta. Después, se determinan la densidad, la estabilidad y las otras propiedades de cada mezcla de ensayo y se tablearan los resultados, entonces, se usaran los criterios aplicables para determinar el contenido óptimo de asfalto.

Diseño Marshall.

El método de Diseño Marshall se utiliza para el proyecto y control de mezclas elaboradas con tamaño máximo de agregado de 25 mm (1") y cemento asfáltico en caliente. El procedimiento consiste en elaborar especímenes cilindricos a los cuales se les determinará su peso volumétrico, porcentaje de vacíos, estabilidad en sentido diametral y deformación al alcanzarse la máxima resistencia, estas dos ultimas determinaciones se harán bajo condiciones desfavorables de humedad y temperatura.

En este método el análisis de los parámetros mencionados permite conocer o controlar las condiciones más favorables de impermeabilidad y durabilidad de la mezcla, con los que se pueden fijar márgenes para evitar el exceso o escasez del aglutinante (asfalto).

El valor de estabilidad es un índice de resistencia estructural de la mezcla asfáltica compactada y el flujo es un indicador de su flexibilidad y pérdida de resistencia a la deformación; ambas propiedades ayudan por otra parte a juzgar las características de forma y superficie del material pétreo que integra la mezcla.

Para el diseño de mezclas asfálticas se elaboran especímenes con diferentes porcentajes de asfalto a fin de conocer cuales son los que proporcionan condiciones favorables y de ellos seleccionar el contenido óptimo de asfalto o el más conveniente, para el material pétreo con la granulometría propuesta.

El equipo y material necesarios para realizar esta prueba son:

Seis moldes metálicos para compactación, con diámetro interior de 10.16 cm +/- 0.1 mm y altura de 8.73 cm.

Extensión o collarín y una placa de base en los dos extremos de los moldes.

Pedestal de compactación, sujeto firmemente al piso, consistente en un bloque de madera de 20 x 20 cm y de 45 cm de alto, llevando sujeta en su cara superior una placa metálica cuadrada de30x30x2.5 cm.

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Sujetador metálico para los moldes de compactación, que permita mantener firmemente en posición sobre el centro del pedestal, los cilindros montados con su base y collarín.

Pisón de compactación con superficie circular de apisonado de 9.84 cm de 0 . teniendo una pesa deslizante de 4,536 gramos, con altura de caída de 45.72 cm.

Máquina de prueba Marshall con capacidad de 3,000 kilogramos accionada con motor eléctrico, equipada con mordazas semicirculares para aplicar cargas a los especímenes a una velocidad constante de deformación de 5.08 cm / minuto y provista de un dinamómetro de anillo calibrado para cargas, con sensibilidad de 10 kilogramos.

Extensómetro para medir la deformación vertical o flujo del espécimen, con carrera de 2.54 cm (1") y aproximación de 0.1 mm.

Dispositivo para extraer los especímenes del molde.

Mezclador mecánico, con tazones de 2 litros de capacidad como mínimo y agitadores de espátula, que cuente con dispositivo termostático adecuado para mantener la temperatura de mezclado.

Tanque de agua para saturación con control termostático que mantenga la temperatura entre 20°C y 80 °C, con aproximación de 0.5 °C, profundidad mínima de 15 cm. falso fondo perforado y dimensiones mínimas aproximadas de 42 x 32 x 18 cm.

Horno con temperatura controlable hasta 200 °C y aproximación de 1 °C.

Parrilla eléctrica con capacidad de calentar hasta 150 °C. con control termostático.

Balanza de 2 kilogramos de capacidad con aproximación de 0.1 gramo.

Balanza de 20 kilogramos de capacidad con aproximación de 1 gramo

Termómetro con cubierta de metal para registrar temperaturas de 10 °C a 200 °C con aproximación de 2 °C.

Termómetro para el baño de agua que registre temperaturas de 20 °C a 70 °C y aproximación de 0.2 °C.

Calibrador tipo Máuser, con aproximación de 0.1 mm.

Equipo de uso general como lo son: charolas, cuchara de albañil, cucharones, espátulas, pinzas para vasos, guantes de hule y de asbesto, etcétera.

Estearato de zinc, parafina, crayones, así como papel filtro de forma circular con diámetro ligeramente menor que el del molde de compactación.

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La preparación de muestras de la prueba se realiza con un control cuidadoso de la granulometría propuesta del agregado y la calidad del asfalto. También, se debe tener cuidado en la ejecución de las pruebas de laboratorio, es decir, que los resultados de aquellas sean confiables y reproducibles.

Las pruebas se llevan a cabo incrementando Vi por ciento del contenido de asfalto, cuando menos deberán manejarse dos valores arriba y dos abajo del óptimo:

Contenido óptimo aproximado, menos uno punto cero por ciento (-1.0%) Contenido óptimo aproximado, menos cero punto cinco por ciento (-0.5%) Contenido óptimo aproximado. Contenido óptimo aproximado, más cero punto cinco por ciento (+ 0.5%) Contenido óptimo aproximado, más uno punto cero por ciento (+ 1.0%) Contenido óptimo aproximado, más uno punto cinco por ciento (+ 1.5%) Contenido óptimo aproximado, más dos punto cero por ciento (+ 2.0%)

Paso I. Primeramente se procederá a calentar los materiales por separados, a la temperatura en que se

realizará la mezcla para el asfalto deberá será de 175°C, para los materiales pétreos se calentarán a 120°C, obteniendo una humedad inferior a 1%, con el objeto que al terminar la mezcla de los materiales se obtenga la temperatura de compactación mínima de 110°C.

Paso 2. Se coloca la mezcla en el molde, previamente calentado a 90°C. en la base del molde se

colocará el papel filtro, posteriormente se vaciará el material acomodándolo con la espátula introduciendo esta en el material unas 15 veces en la parte cercana al fondo del molde y 10 veces en el centro del mismo, sin que la mezcla se clasifique, por último, se acomoda la parte superior del espécimen procurando dejarle la superficie ligeramente abombada, sobre la cual se coloca otra hoja de papel filtro. A continuación se coloca el molde con su base y collarín en la base de madera y se aseguran con el sujetar provisto en dicha base, se procede a la compactación mediante el pisón de la prueba, y se aplican 50 golpes para mezclas asfálticas proyectadas a recibir presiones que no excedan 7 kg./cm2 (100 lbs/pulg2) o 75 golpes para mezclas proyectadas para presiones de 7 a 14 kg./cm2 (100 a 200 lbs/pulg2), dependiendo lo que se especifique en el proyecto para el tipo de trafico considerado, una vez aplicados la compactación se procederá a voltear el molde y se le aplicará de la misma manera la cantidad de golpes a la otra cara del espécimen.

Paso 3. Se determina con el calibrador la altura del espécimen dentro del molde y se anota ésta en

milímetros en la columna "'t", en la hoja de registro que se muestra más adelante. La altura del espécimen deberá ser de 63 +/- 3 milímetros, en caso contrario deberá repetirse el proceso con una mezcla nueva, ya que en ningún caso la muestra deberá recalentarse.

Paso 4. Se separará el molde que contiene la muestra y se sumergirá en agua durante unos dos (2)

minutos, con el objeto que al extraer la muestra y que esta no sufra deformaciones. Una vez fría se extraerá la muestra y se dejará en reposo en una superficie plana y horizontal durante 24 horas a temperatura ambiente.

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De la misma forma se moldean sucesivamente cada uno de los especímenes restantes para cada uno de los contenidos de asfalto considerados.

Paso 5 Transcurrido el tiempo de enfriamiento, se determina el peso volumétrico de cada uno de los

especímenes de prueba, utilizando el método de la parafina:

Primeramente se tomará el peso del material húmedo obteniendo "Pw", se espolvorean con estearato de zinc y posteriormente se cubrirá con una capa delgada de parafina líquida, se dejara enfriar y se registrará el peso, en gramos, del espécimen cubierto con parafina "Pa". Se sujetará de un hilo la muestra dejando un lado libre para suspenderla de la balanza. Se deberá colocar un recipiente con suficiente agua por debajo de la balanza y se sumergirá completamente el espécimen que esta suspendido de la balanza sin que toque las paredes ni el fondo del recipiente. Y se registrará el peso en estas condiciones "Pp "

v P - - pP - P w

Dp

Siendo: Vp = Volumen de la parafina, en cm3. Dp = Densidad de la parafina = 0.97 (aproximadamente).

Se calculara el volumen del espécimen sin parafina con la fórmula siguiente:

V = P p - P a - V p

Siendo: V = Volumen del espécimen, en cm3.

La diferencia de "Pp" - "Pa" representa el peso en gramos del agua desalojada por el espécimen cubierto con la parafina, que para fines prácticos representa el volumen en centímetros cúbicos.

Para calcular el peso volumétrico (&w) se aplicará la siguiente fórmula:

_ Pw V

Deberá determinarse la humedad de acuerdo al procedimiento indicado en él capítulo II y se calculará el peso volumétrico seco "&s " por medio de una de las siguientes fórmulas:

&s = —Í7WZ x 1 0° 100 + vv

o bien: Pw

V (100 + w)

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Puso 6. Para obtener los valores de estabilidad y flujo se sumergirán todos los especímenes en un tanque

de agua para su saturación a una temperatura de 60°C +/- 1°C, durante un lapso de 30 a 42 minutos. La determinación de la estabilidad y flujo se iniciará a los 30 minutos de inmersión, por lo que se irán sustrayendo los especímenes del tanque de saturación, debiendo sacar y probar el último a los 42 minutos, de haber sido introducido en el tanque.

Mientras tanto se lubrican las guías de los cabezales de prueba, las superficies interiores y se mantienen estos a una temperatura de 35°C +/- 3°C. Se verificará que el extensómetro del anillo de carga instalado en la máquina de compresión marque cero (0) cuando no se esté aplicando carga.

Se saca un espécimen del tanque de saturación y se elimina la humedad superficial, se coloca sobre el cabezal inferior y se centra en el mismo; se coloca sobre el espécimen el cabezal superior y en esta forma se lleva en conjunto a la máquina de compresión, en donde se coloca y se centra. Se instala sobre la varilla guía el extensómetro para medir el flujo, se ajusta a cero y durante la aplicación de la carga se sujeta por el casquillo, oprimiéndolo contra el cabezal.

Se aplica la carga al espécimen a una velocidad de deformación constante de 50.8 mm por minuto, hasta que presente la carga máxima, o sea, la necesaria para producir la falla del espécimen a la temperatura de la prueba; dicha carga es el valor de estabilidad Marshall y se anota en kilogramos en la columna "u"' de la hoja de registro. Como antes se indico mientras la carga se este aplicando se sostiene el extensómetro medidor de flujo sobre la varilla guía y al presentarse la carga máxima se toma la lectura correspondiente y se registra con aproximación de 0.1 milímetro. La deformación del espécimen en milímetros es el valor del flujo, el cual se anota en la columna "y" de la hoja de registro. Todo el período para efectuar las pruebas de estabilidad y flujo deberá completarse en un período de 30 segundos a partir del momento en que el espécimen se retire del tanque de saturación.

Se determinan sucesivamente la estabilidad y flujo de cada uno de los especímenes restantes del contenido de asfalto con que se inicio la prueba y posteriormente se hará lo mismo con los demás contenidos de asfalto considerados en el estudio

Se verificará en forma sucesiva en cada espécimen del estudio el porcentaje del asfalto que realmente contiene, por medio de los procedimientos del colorímetro o centrifugado (los cuales se detallaran en el control de calidad de la producción de la planta de asfalto, ver capítulo V) o bien, de no requerirse mucha precisión, se restará 0.3 % a cada uno de los contenidos de asfalto considerados al elaborar las mezclas, para corregir dichos contenidos por pérdidas durante el mezclado. Los contenidos del cemento asfáltico se anotarán en la columna "'a' de la hoja de registro.

La determinación de la influencia del agua en la estabilidad y flujo de las mezclas elaboradas con cemento asfáltico, queda incluida como parte del procedimiento del diseño correspondiente.

Paso 7. En esta prueba se determina y se calcula lo siguiente:

Se determina el peso específico teórico máximo de cada una de las mezclas asfálticas consideradas en el estudio, este peso específico teórico es el que considera como si no existieran vacíos entre las partículas de la mezcla y su valor depende solamente de los pesos específicos aparentes del material asfáltico y del material pétreo.

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Por lo anterior, calcularemos el porcentaje de agregado pétreo retenido en la malla de [A". el porcentaje de material que pasa la malla de lA" y el porcentaje del peso del asfalto, todos referidos al peso total de la mezcla. Así se determinará el peso específico teórico del agregado pétreo mayor de W". el peso específico teórico del material menor a lA".

El peso específico teórico o densidad relativa aparente del material mayor a 'A'" ya lo habíamos determinado en las pruebas descritas en el capitulo II. pero lo recordaremos brevemente:

El material retenido en la malla de '/T se saturará en agua durante 24 horas y se secará superficialmente después de dicho lapso. El peso del material en estas condiciones se pesará y se registrará "Pv". dicho material se sumergirá con cuidado en un picnómetro lleno de agua que ha sido llevado hasta el nivel de derrame, el material desalojado por el material, se recogerá con una probeta graduada y se medirá el volumen en ella.

Se procederá a extraer el material del picnómetro y se secará en un horno a temperatura constante desde 100°C a 110°C, durante 20 horas, se dejara enfriar el material hasta que alcance la temperatura ambiente y se registrará el peso "Ps ".

La densidad relativa aparente, o el peso específico teórico se calculará con la fórmula:

Vt + Dw En donde:

Dr = Densidad relativa aparente. Ps = Peso seco de la muestra, en gramos. Vt = Volumen desalojado, en cm3. Dw = Densidad absoluta del agua = 1 gr/cm3.

También se determinará el peso específico teórico del material menor a 'A".

Por lo que necesitaremos un matraz con aforo de 500 cm3 lleno de agua destilada hasta el mismo, el cual se llevara hasta una temperatura aproximada de 20°C. el matraz se secará y se pesara registrando el peso "Pl". También tomaremos aproximadamente 100 gramos del material que pasa la malla '/T y que se retiene en la malla núm. 4, al cual se le determinará su humedad y se obtendrá el peso seco "Ps" de acuerdo al procedimiento marcado en el capítulo I. Se introducirá la muestra de material en el matraz vacío y se le agregara agua destilada hasta la mitad de su capacidad. Se colocará el matraz en una parrilla y se llevará hasta su ebullición a fin de expulsar el aire atrapado (1 hora aproximadamente), posteriormente se llevará el matraz a un tanque de enfriamiento y se terminará de Henar hasta el aforo del mismo y se mantendrá en el tanque el tiempo necesario hasta que alcance la misma temperatura que se le dio al principio con el agua destilada, aproximadamente 20°C. retírese el matraz del tanque seqúese superficialmente y registre su peso "P2". calcúlese la densidad relativa aplicando la fórmula:

Dr - Ps + P l ' -P2 " 0 ' 0 1

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en donde: C I I C

B I B L I O T E C A Dr = Densidad relativa aparente. P1 = Peso del matraz lleno de agua hasta el aforo. Ps - Peso seco del material. P2 = Peso del matraz conteniendo el material y el agua hasta el aforo. 0.01 = La densidad absoluta del agua es 1 gr./cm3 a 4°C, y como la prueba se lleva a

cabo aproximadamente a 20°C, con este valor, se corrige el posible error en la densidad del agua.

- Por último, la densidad del asfalto para fines prácticos se considerara de 1.03

Por lo que el peso específico teórico máximo de la mezcla se calculara por medio de la siguiente fórmula y se anotara en la columna "k" de la hoja de registro:

100 &tm

Pg Pf Pa Dg Df Da

en donde:

D = Densidad o peso específico teórico máximo. Pg = % del material pétreo retenido en la malla Vi", con relación al peso de la mezcla. Pf = % del material pétreo que pasa la malla Vi", con relación al peso de la mezcla. Pa = % de asfalto, con relación al peso de la mezcla. Dg = Densidad relativa del material pétreo que se retiene en la malla de Vi" Dg = Densidad relativa del material pétreo que pasa la malla de Vi" Dg = Densidad del asfalto.

Paso (V.

Se calculará el porcentaje de vacíos en la mezcla asfáltica con la fórmula siguiente y se anotará en la columna "n" de la hoja de registro:

100 (D - &) % V = — D

en donde:

%V = Por ciento de vacíos en el espécimen de la mezcla asfáltica. D = Densidad o peso específico teórico máximo de la mezcla asfáltica. & = Peso volumétrico del espécimen determinado en el punto 5 de esta prueba.

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Así también se determinará el porcentaje de vacíos del material pétreo en la mezcla compactada con la fórmula siguiente:

en donde: VAM A &dc Sp &o 1.000

VAM = 100x( 1 -A&dc

1000 Sp&w

Por ciento de vacíos del material pétreo en la mezcla. Peso del material pétreo en la mezcla, en por ciento. Peso volumétrico de la mezcla compactada, en kg/cnr5 (punto 5). Densidad aparente del material pétreo. Peso especifico del agua , 1 gr/cm3. Factor de conversión para hacer homogéneos los valores de &dc y &o.

Paso 9 Se corrigen los valores de estabilidad de los especímenes que hayan resultado con altura

diferente de 63.5 mm. utilizando para ello la tabla de corrección y el resultado se anotara en la columna "w" de la hoja de registro.

ALTURA APROX. DEL ESPÉCIMEN (mm).

50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

FACTOR DE ¡ CORRECCIÓN. :

1.51 1.46 1.41 1.36 1.32 1.27 1.23 1.20 1.16 1.13 1.10 1.07 1.04 1.01 0.99 0.96 0.94 0.91 0.89 0.87 \ 0.85 !

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Paso 10. Se desecharán los especímenes que no cumplan con las siguientes tolerancias, con respecto cié

los promedios correspondientes a cada serie:

a) +/- 5 % del contenido de asfalto. b) +/- 2 % del peso volumétrico. c) +/- 10 % de la estabilidad. d) -W- 20 % del flujo.

Paso II. Utilizando el promedio de los valores que no excedan las tolerancias indicadas, se dibujan las

gráficas que a continuación se indican:

1) Peso volumétrico - Proporción de asfalto. 2) Por ciento de vacíos de la mezcla - Proporción de asfalto. 3) Por ciento de vacíos del material pétreo - Proporción de asfalto. 4) Estabilidad - Proporción de asfalto. 5) Flujo - Proporción de asfalto.

De cada gráfica se define cual es el contenido de asfalto que mejor satisface los requisitos Je proyecto para cada una de las características que se granearon y se promedian dichos contenidos.

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T E S I S P R O F E S I O N A L ELABORACIÓN DE CONCRETO \SFALTICO ELABORADO EN C VLIE.NTE

JULIO ALEJANDRO MEDINA CALDERÓN

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN.

PRUEBA MARSHALL

OBRA:

LOCALIZACION:

ENSAYEN0..

FECHA DE RECIBO:

FECHA INFORME:

MATERIAL PARA CAPA DE:

UBICACIÓN DE LA PLANTA:

OBJETIVO DEL ENSAYE. ESTUDIO ( ) REVISION (

5.0 5.5 60 6.5 7.0 7.5 8.0 3.5 ¿AI'J

5.0 5 5 60 6 5 7.0 7.S 8.0 3.5

5.0 5 5 6 0 6.5 7.6 7 5 8.0 3.5

% i.A. EN PESO RESPECTO AL AGREGADO.

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7 5 8.0 3.5

5.0 5.5 6.0 6.5 7 0 7.5 8.6 3 5

% C.A. EN PESO RESPECTO AL AGREGADO.

CARACTERÍSTICAS

CONTENIDO OPTIMO DE C.A. %

PESO VOLUMÉTRICO (kg/an3)

VACÍOS (%)

V A. M. ( % ).

ESTABILIDAD ( kg).

FLUJO (kg ).

ESPÉCIMEN COMPACTAD<

GOLPES DEL PISÓN POR C

DE

DATOS OBTENIDOS

NORMAS

3 - 5

14 min.

700 mm

2 - 4

3 CON:

ÍARA A LA TEMPERATURA

EL LABORATORISTA EL JEFE DE LABORATORIO Vo. Bo.

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CAPITULO V.- PLANTA DE ASFALTO PORTÁTIL ESTACIONARIA. PARA LA ELABORACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO EN CALIENTE.

5.1. Características principales de las plantas de asfalto.

El concreto asfáltico se deberá elaborar en plantas estacionarias que deben constar de:

Tolvas para almacenar y suministrar el material pétreo para la producción de la mezcla, dichos materiales deben estar ya previamente clasificados, y la capacidad de las tolvas debe ser tal que asegure la operación de la planta cuando menos durante 15 minutos, sin ser alimentadas; deberán estar divididas en compartimentos para almacenar por tamaños los materiales.

Dispositivos que permitan dosificar los materiales pétreos, de preferencia por peso y sólo en casos excepcionales por volumen. Los dispositivos deberán permitir un fácil ajuste de la mezcla en cualquier momento, para poder obtener la curva granulométrica de proyecto.

Secador con inclinación ajustable, con capacidad suficiente para secar una cantidad de material pétreo igual o mayor que la capacidad de producción de concreto asfáltico de la planta, así como contener un dispositivo para tomar la temperatura del agregado.

Equipo para calentar, en forma controlada, el cemento asfáltico, que garantice que este no será contaminado, provisto con un termómetro con graduación de 20°C a 210°C.

Dispositivos que permitan dosificar el cemento asfáltico, con una aproximación de 2% en más o en menos que la cantidad fijada.

Mezcladora, equipada con un dispositivo para el control del mezclado.

Recolector de polvo.

Tanques de almacenamiento de asfalto con dispositivos para mantener caliente el asfalto, para garantizar la continuidad de la producción de la planta.

Tolva de almacenamiento y descarga de la mezcla asfáltica, con el objeto de no detener la producción por falta de desalojo de la misma.

Como observamos las plantas asfálticas son instalaciones de cierta complejidad que se utilizan para la fabricación de materiales para revestimientos de carreteras y autopistas, aeropuertos, calles. etcétera.

Estas instalaciones responden a la necesidad de grandes producciones de mezclas asfálticas debido a la demanda del producto, así como a las exigencias de alta calidad, incluyendo la perfecta y exacta dosificación de las formulaciones correspondientes a las diferentes variantes que pueden ofrecer los materiales, para que las características específicas de cada uno de ellos, sean constantes y no sufran alteración o modificación alguna.

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Los tipos de plantas asfálticas se determinan de acuerdo al tipo de mezcladora que se use, y que determina el tipo de producción ya sea discontinua o de bachas y la de producción continua.

En el primero de estos tipos, se alimenta la unidad mezcladora de la planta, con las cantidades correctas de agregados y de asfalto, determinadas por peso; entonces se mezclan los materiales y se descarga en camiones antes de que se introduzcan a la mezcladora materiales adicionales. En las plantas de producción continua, los agregados se proporcionan antes de entrar a la mezcladora por medio de bandas transportadoras de precisión que controlan la cantidad de cada agregado que entra. La mezcladora no solamente seca el agregado, sino que también lo mezcla con el asfalto y descarga la mezcla por un flujo continuo en un deposito dosificador, en donde se almacena temporalmente para luego cargarse en camiones.

Plantas por peso o bachas o de producción discontinua.

El secador es una de las unidades básicas contenida en muchas de las plantas para mezclas asfálticas. Esta unidad es una parte necesaria en todas las plantas de mezcla en caliente. El secador está formado fundamentalmente, por un gran cilindro giratorio (de 0.90 a 3.0 metros de diámetro y de 6.0 a 12.0 metros de longitud), que esta ocupado por una unidad calentadora en un extremo, que por lo regular es un sistema de atomización de aire a baja presión, que emplea aceite combustible. El secador esta montado con un cierto ángulo con la horizontal, con el elemento calentador localizado en el extremo más bajo. Los gases calientes pasan desde el quemador en el extremo inferior, hasta el cilindro y salen por el extremo superior. Los llamados agregados fríos se alimentan por el extremo superior del secador, son elevados por ángulos de acero o un conjunto de hojas en la cara interior del cilindro, y dejados caer en vuelos a través de la flama del quemador y de los gases calientes, moviéndose hacia abajo del cilindro debido a la acción rotatoria y a la fuerza de gravedad.

Después se descarga el agregado caliente por el extremo inferior del secador, generalmente sobre una banda transportadora abierta a un elevador caliente cerrado, que lo transporta a la tolva de depósito montada junto a la unidad mezcladora.

El material se hace pasar por cribas vibratorias que lo separa en el número deseado de fracciones, por lo regular de dos a cuatro. Cada fracción se hace llegar a un recipiente de almacenaje o a una tolva, listo para usarse en la mezcla. Cada tolva está equipada con una puerta de descarga localizada directamente sobre el recipiente llamado caja de pesado. En el proporcionamiento del material en este tipo de planta, se coloca el peso requerido de cada tamaño de agregado en la caja de pesado. Cuando se obtiene la carga de los agregados deseada, se descarga en la mezcladora.

Se debe contar también con las instalaciones para el almacenamiento y proporcionamiento del asfalto, que va a formar parte de la mezcla. El material asfáltico se calienta en un tanque de almacenamiento, generalmente por medio de vapor, aceite caliente o calentadores eléctricos. Se cuenta de los dispositivos necesarios para la medida y control de temperaturas del material asfáltico. Este material asfáltico pasa a la caja de pesado de asfalto que garantiza la cantidad correcta en peso de asfalto para la mezcla proyectada y posteriormente este cubo se vacía en la unidad mezcladora junto con el material pétreo.

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La unidad básica final es la mezcladora. La de más uso común, es una de doble molino mezclador. En una planta para mezclas por peso, esta unidad se monta directamente debajo de la caja de pesado y del cubo para el pesado del asfalto, a una altura suficientemente como para poder descargar la mezcla en un camión de volteo. Los agregados y el asfalto se vacían de golpe en la mezcladora, por la parte superior y posteriormente se cierra. El proceso de mezclado se realiza por medio de unas hojas mezcladoras montadas sobre dos flechas, las cuales giran en direcciones opuestas. La mezcla se realiza por el tiempo previamente establecido y posterior mente se descarga a un camión volteo, para poder cargar nuevamente los materiales y realizar el mismo procedimiento de mezclado.

Plantas de mezcla continua.

Las plantas de mezcla continua han reemplazado a las plantas de producción por peso, ya que son más baratas con sistemas especiales de control que permiten la producción de diferentes tipos de mezclas.

Desde un punto de vista simplificado las plantas de mezcla continua con desecador es un proceso en el que se producen mezclas de asfalto en una planta sin cribas de graduación del agregado, ni tolvas calientes ni molino mezclador. La planta básicamente consta de:

1. Tolvas de alimentación de agregados en frío. 2. Banda sinfín y sistema para pesar agregados. 3. Secador y Mezcladora. 4. Tanque de almacenamiento de asfalto líquido y bomba. 5. Transportador de la mezcla en caliente. 6. Tolva dosificadora de la mezcla. 7. Caseta de control. 8. Sistema recolector de polvo.

En este tipo de plantas la granulometría del agregado se controla antes de que entre en la mezcladora. Esto se logra con un sistema de tolvas múltiples de alimentación en frío, equipadas con bandas alimentadoras de precisión que controlan la cantidad de cada agregado. Con base en un análisis granulométrico del agregado en cada tolva, el operador puede calibrar el sistema de alimentación para determinar la velocidad de la banda y de las aberturas de compuerta apropiadas que producirán la mezcla deseada de agregado.

Por lo general, las plantas de producción continua tienen un sistema continuo para pesar en las bandas sinfín de alimentación en frío. Como el agregado que se alimenta a la mezcladora no está seco, es necesario medir con precisión el contenido de humedad y determinar el peso seco del agregado, para asegurar que la cantidad de asfalto enviada a la mezcladora sea la apropiada para la cantidad de agregado seco.

La banda sinfín alimenta el agregado frío a la mezcladora, en donde se seca y se calienta, este es un sistema de secador mezclador, el cual de la misma manera que la planta de bachas o por peso, se coloca con cierta inclinación con respecto a la horizontal, pero el quemador esta colocado en la parte superior del cilindro, que propiamente es la parte que seca el material, misma parte por donde se alimenta el agregado frío. Con escalones especialmente diseñados fijos en el interior del cilindro se recogen los agregados y se lanzan a vuelo uniforme a través de la flama del quemador. Se agrega asfalto líquido en la parte inferior del cilindro que es en sí la mezcladora, en la cual se mezclan los agregados y el asfalto.

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La planta de producción continua, produce un flujo de mezcla asfáltica continuo, que se almacena temporalmente en una tolva dosifícadora, de donde pasa por medio de compuertas a la carga de los camiones.

Los instrumentos de la caseta de control monitorean y controlan la operación de las plantas de mezcla continua.

5.2. Ins tai ación de plantas portátiles de asfalto de producción continua.

Son instalaciones portátiles, que pueden trasladarse donde convenga, montándose en obras de cierta importancia durante un cierto tiempo. Estas plantas se pueden considerar de tipo mixto, porque aún siendo proyectadas como equipos transportables, pueden dejarse en instalación fija durante largos períodos.

La movilidad de una planta asfáltica portátil es relativa, ya que para su puesta en marcha requiere del montaje de una compleja instalación de tuberías, que además necesitan de un aislamiento adecuado, como ocurre con las instalaciones de asfalto, combustible, aceite, gas y eléctricas.

Las instalaciones van montadas sobre resistentes bastidores elaborados como chasis y son jaladas por medio de tractocamiones conocidos como quintas ruedas, quedando armado un trailer para su transportación.

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El lugar de ubicación de las plantas portátiles de asfalto de producción continua, a parte de ser vital para la operación de la misma es de suma importancia económica, esto debido principalmente a los acarreos de suministro de los materiales, así como a los acarreos de mezcla al tramo en construcción.

El sitio ideal para la instalación de una planta de asfalto es junto a la planta de trituración o de producción de agregados, obviamente respetando las áreas de operación y almacenamiento de materiales de cada una de ellas, el porque de esta situación es simple, se evita una carga de material, un acarreo y descarga, un almacén y por consecuencia el equipo necesario para este fin, todo esto debido a que al estar suficientemente cerca una planta de la otra el cargado o equipo que alimenta la planta de asfalto lo hará directamente de los almacenes de la trituradora.

Como ya lo habíamos mencionado en él capítulo III de trituración, la colocación de los equipos debe hacerse en forma sucesiva de acuerdo al flujo de producción, es decir primeramente y al fondo el bando de materiales, posteriormente la planta de trituración y por último y en la salida del área la planta de asfalto, con el objeto de evitar sobreacarreos dobles y realizar una producción económicamente más barata.

En lo que respecta a las condiciones del terreno de instalación, este debe ser lo suficientemente resistente para soportar el peso y las vibraciones de la máquina, debe ser una superficie pareja sin grandes protuberancias, con el objeto de que las plataformas en que están montadas las partes de la planta y los tractocamiones que las transportan puedan maniobrar para colocarlas en su posición, así como para el funcionamiento y la nivelación de la planta sean de la forma correcta y de la manera más simple.

Los espacios necesarios a considerar en su instalación son:

La longitud de la planta desde las tolvas de alimentación, pasando por el tambor hasta el extractor de finos y la bomba de asfalto, estos elementos forman una línea recta de aproximadamente unos 35 metros de longitud, aunado a estos elementos tenemos la caldera deposito del asfalto y los tanques de almacenamiento del mismo material, considerando para esto, aproximadamente unos 25 metros, teniendo una longitud total de la planta de 60 metros solamente para la planta.

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En lo que respecta al ancho de la planta, en este sentido tenemos por colocar, el elevador de mezcla caliente, la tolva dosifícadora y la caseta de control, así mismo consideremos los tanque de almacenamiento de combustible y la fuentes de poder para la planta que generalmente es un grupo electrógeno, aproximadamente esta medida es de 25 metros.

Ambas medidas varían de acuerdo a las dimensiones y capacidades de cada planta.

Así mismo se debe contar con dos áreas para almacenamiento de materiales, tanto agregados pétreos en frío como de producción de la planta.

Existe también la necesidad de construcción de rampas de acceso tanto para alimentar las tolvas de agregados fríos como para descargar por gravedad en caldera o tanque de almacenamiento los tanques que transportan el asfalto a utilizar, aquí principalmente en la rampa de descarga de asfalto se debe considerar el tamaño de los trailers, así como la pendiente adecuada para que estos puedan subir sin contratiempo o esfuerzo extraordinario a descargar.

n Almacén de Agregados trios

Tanques de almacenamente

de . sralto

Caldera del Astalto

Almacén de Producción.

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Tolvas de alimentación

| i f Elevador de | I S producción

\

Depósito de almacenamiento temporal.

Caseta de control

caminos de operación

¿ / Labo

Almwén

Oficia

átono

Los caminos de acceso a la planta así como los caminos de operación de la misma deben estar lo suficientemente nivelados y anchos para que los vehículos que transitan puedan maniobrar, hay que recordar que todos los vehículos traen consigo cargas muy pesadas y que por lo tanto se debe facilitar su tránsito.

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Espacio para la fosa de captura de finos expulsados por la planta, para prevenir contaminación.

En general, las actividades a desarrollar en la instalación son:

Construcción de caminos de acceso, con poca pendiente para facilitar la subida de los vehículos, así como un ancho suficiente para que transiten dos vehículos (ida y vuelta) o en su defecto, la construcción de salientes para que uno de los vehículos el de menor dimensión se orille para que pase el otro.

Desmonte y despalme del área de instalación y almacenamiento, así como también su nivelación.

Trazo y construcción de cimentación de manipostería o concreto simple de la planta, así como de obras complementarias como lo son los muros que soportarán las rampas de acceso a las tolvas de alimentación de agregados fríos como para la descarga de asfalto. Estos muros deben mantener su lado exterior de la rampa alineado y apaño de la planta con el objeto de poder alimentar sin contratiempos la planta.

Construcción de terraplenes para la formación de las rampas de carga y descarga, con materiales de préstamo de banco, dichas rampas deben ser construidas y compactadas mínimo con las especificaciones de un terraplén de terracerias de carretera, ya que van a estar en uso continuo y que quedará estático por algunos minutos u horas.

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Muro de contención

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X Rampa de carga agregados fríos.

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Tolvas de alimentación

La superficie en este momento estará lista para recibir todas las partes de la planta, la cual se instalará con sus apoyos que proporciona el propio chasis de la máquina sobre la cimentación previamente construida, que al igual que la planta de trituración se deberá colocar durmientes dé madera resistente, entre los cimientos y el apoyo del chasis con el objeto de absorber las vibraciones existentes de la máquina como protección para la misma.

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Ensamble e instalación de circuitos eléctricos, electrónicos, tuberías de combustible y asfaltos. La instalación de alumbrado de la planta en la cual se deberá cuidar de alumbra a la perfección todas las partes en movimiento de personal de la máquina como lo son los almacenes, las tolvas de alimentación y descarga de producción, la rampa de descarga de asfalto. Todas las instalaciones deberán ir ocultas con el objeto de evitar accidentes con las mismas.

También debe tenerse cuidado con el drenaje pluvial de la planta con el objeto de evitar encharcamientos y lodo en la zona de tránsito de los vehículos, por lo que debe considerarse un lugar de instalación en alto.

El personal y equipo necesarios para la correcta instalación de la planta son:

Ingeniero residente de producción. Sobrestante de la planta. Técnico electricista. Operador de la planta. Operador de grúa. Operadores de tracto camiones (quintas ruedas). llaves, Chofer. etcétera. 5 ayudantes.

2 Quintas ruedas. 1 grúa hidráulica. 1 Camión volteo. 1 Malacate. Nivel de carpintero. Herramienta varia. desarmadores.

1 cargador frontal.

juego pinzas.

Es la misma cantidad de personal y equipo que se utilizó para la instalación de la- planta de trituración, aunque obviamente con experiencia en plantas de asfalto.

En resumen las actividades de instalación son:

Localizar el terreno. Trazar. Colocar. Nivelar. Ensamblar. Asegurar las partes. Conectar. Probar.

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5.3.Operación y mantenimiento.

Empezaremos con describir el flujo de material y los diferentes procesos que se suscitan en él para llegar a ser mezclado con el asfalto y posteriormente cargarlo al camión de volteo.

Almacén de agregados

Tolvas alimentadoras de agregados fríos.

Bandas dosificadoras con sistema de pesado de material

Tanques de almacenamiento de asfalto

Tanque Caldera de Asfalto de la planta.

Pequeña

Banda transportadora hacia ei secador

Como se observa en el diagrama existen dos flujos de materiales que convergen en un punto después de haber tenido varios procesos.

Bomba de asfalto

Tambor Secador - Mezclador

Sistema de alimentación de agregados fríos.

El alimentador de agregados en frío se puede disponer en varios tamaños y números de tolvas. El número de tolvas usadas depende del número de tamaños del agregados pétreo que se va usar en la mezcla. Debajo de cada tolva se encuentra una banda alimentadoras, el conjunto de estas reciben la descarga de los agregados de cada tolva y regulan el flujo para juntarlo con los demás materiales en la banda transportadora colectora, situada por debajo y a todo lo largo de las bandas de cada tolva.

Elevador de la mezcla

Tolva depósito de mezcla

El flujo de material de cada tolva es controlado por ajustes en la velocidad de la banda en cada una de las tolvas, usualmente por el uso de un sistema de mezclado automático, al juntarse los materiales de cada transportador entonces se entrega la mezcla seleccionada, con la granulometría correcta al secador - mezclador.

Carga a camión volteo

Tolvas Agregado 1

Tolvas Agregado 2

Tolvas Agregado 3

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Cilindro Secador - Mezclador.

Expulsion de finos

Producción Mezcla Asfáltica

Esta fase de la planta de asfalto de producción continua, tiene una doble función, primeramente la de secar los materiales pétreos, es decir, eliminar la humedad y la elevar la temperatura de estos mismos; y posteriormente la de mezclar los pétreos con el cemento asfáltico para la realización de la mezcla.

Esta sección del equipo consta con una banda transportadora, un quemador, el cilindro o tambor denominado Secador - Mezclador y la bomba del asfalto.

El cilindro o tambor debe nivelarse dándole una pendiente con respecto a la horizontal con el mismo sentido del flujo del material, es decir, la entrada al tambor será la más alta, por aquí entrará el material pétreo el cual es recogido por la banda transportadora colocada por debajo del chorro de la banda colectora de las tolvas. El sistema del tambor es de giro o rotación continua, para que por medio de este movimiento y la gravedad, el material vaya pasando por los escalones los cuales moverán el material impulsándolo a vuelo en donde tienen contacto directo con la flama, la cual es suministrada por medio de combustible atomizado por medio de una turbina, dicho quemador se enciende con un piloto de gas, como si fuera un calentador de agua común, tanto el piloto como la flama tienen controladores que reportan alarmas en la cabina de control, como el caso que el piloto se apague, o que en el conducto del combustible por quemar se tape, etcétera; la flama del quemador esta situada por el mismo lado en que se suministra el pétreo, con este sistema se logra el secado y la elevación de la temperatura de 120 a 160°C.

Al mismo tiempo el material va descendiendo en el tambor hacia la parte baja, en la cual se dosifica por medio de una bomba el asfalto líquido a temperaturas de 120 a 160°C; con el mismo sistema de rotación y cajones del tambor se mezclan los materiales para obtener el concreto asfáltico. El material así mezclado sale del cilindro para pasar a un ventilador de aspas, el cual tiene la función de succionar el material fino, es decir el material que por su propio tamaño se encuentre todavía flotando sin incorporarse a la mezcla, dicho material es extraído y desalojado por medio de una chimenea de finos.

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Por supuesto todos los movimientos, temperaturas y dosificaciones que se llevan acabo tienen consoladores electrónicos que se reportan a la cabina de control, desde donde pueden manipular las funciones de todos y cada uno de las partes integrantes de la planta.

El material fino desalojado por la chimenea se debe controlar, ya que dicho material contamina el ambiente ya que puede afectar los terrenos de sembradíos, casas y a las propias personas de los poblados aledaños a la planta, ya que este polvo con el viento puede viajar grandes distancias. En la actualidad, la Secretaría del Medio Ambiente regula la expulsión de este material, que aunque en sí no es un contaminante, por su diminuto tamaño puede causar las molestias ya mencionadas.

Por lo que las plantas de asfalto deben de contar con un recuperador de finos, el cual puede consistir por medio de filtros colocados en la chimenea que no permiten la expulsión al aire libre del polvo; o la utilización de albercas de lodo, que su función principal es la de que por medio de conductos guiar el polvo hasta una fosa con agua y depositarlo en ella, el agua mitiga y absorbe el polvo convirtiéndolo en un lodo e impidiendo que el polvo quede suelto en el ambiente.

Elevador y deposito provisional de producción.

Descarga al depósito £

Elevador de Producción. Por medio de canillones suietos a una cajfena v dentro de un cajón de Placa de acero

Carga del material

JB1

Una vez realizada la mezcla de concreto asfáltico, esta debe caer en un dispositivo continuo que la eleve a una altura tal para que sea depositada en un almacén provisional para su carga posterior a los camiones. Este sistema se usa debido a que como la producción es continua, esta no puede esperar a que un camión u otro medio de transporte realice sus maniobras para colocarse a cargar, por lo que la tolva de almacenamiento provisional, tiene la suficiente capacidad para almacenar la producción necesaria en el tiempo que requiere un camión para colocarse debajo de la misma.

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En el punto en donde el material sale del mezclador para caer al elevador, es en donde deberán tomarse las muestras de material para laboratorio, ya que como mencionaremos más adelante es el lugar en donde el material no sufre de clasificación o contaminación.

El elevador de material es un cajón de placas de acero forrado con laminas de acero de alta resistencia, esto con el objeto de salvaguardar la integridad del propio cajón, ya que el material que se maneja a parte de estar a altas temperaturas 140 a 160°C, es abrasivo.

El elevador generalmente es de cangilones, en forma de ángulo y fabricados también con placa de acero. Los cuales están situados sucesivamente sobre una cadena, la cual se proyecta desde la punta del elevador hasta la parte mas baja y realiza un circuito completo para recoger el material y llevarlo hacia el depósito.

La descarga de la tolva se realiza por medio de compuertas situadas por debajo de la misma, el llenado de la tolva se detecta por medio de una alarma que avisa a la caseta de control que el deposito esta lleno y debe vaciarse, para este entonces el camión u otro medio de carga debe estar situado por debajo de las compuertas de la tolva.

En esta sección de la planta se encuentra ubicada la caseta de control, que es la parte en donde todos los sistemas reportan su funcionamiento, y en los que es necesario reportar también sus temperaturas y dosificación.

Caldera v depósitos de almacenamiento del asfalto.

Tanques de \ almacenamiento',

de asfalto \

Rampa para descarga de

asfalto AC-20

7

/ - \ E orrfca de

Esta sección de la planta es la encargada de suministrar y mantener en condiciones el material asfáltico,

El asfalto es transportado a la planta por medio de camiones tanque, con capacidades de 30,000 a 40,000 litros generalmente, dichos camiones en sus tanques tienen un sistema de calentamiento a base de quemadores de gas butano, cuya flama se introduce por la parte posterior del tanque y pasa a través de unos tubos a todo lo largo del mismo tanque para posteriormente desalojar gases y calor por una chimenea que sale por la parte superior y delantera del tanque.

Caldera del Asfalto

Esta actividad es necesaria debido a que los trayectos de los tanques - pipas, generalmente son largos, ya que en México el asfalto se obtiene solamente de las refinerías de PEMEX ubicadas en Salamanca. Gto. centro embarcador 620; Ciudad Madero, Tmpas. centro embarcador 681; Salinacruz, Oax. centro embarcador 652; Tula, Hgo. centro embarcador 691 y Cadereyta. Nvo. León centro embarcador 602. Y como hemos visto el asfalto pasa de un estado sólido a uno líquido de acuerdo a su temperatura y como el traspalearlo de los tanques a los depósitos de almacenamiento, esto se realiza por gravedad y por medio de canaletas, es necesario que el asfalto se encuentre en estado líquido.

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Los tanques de almacenamiento y la caldera tienen el mismo sistema de calentamiento del asfalto, en algunos casos, si los tanques pueden tener serpentines alrededor y a todo lo largo por los cuales se hace circular un aceite llamado térmico el cuai eleva la temperatura del asfalto o la sostiene para efectos de poder bombear el asfalto hacia el tambor mezclador.

El dispositivo de alimentación y dosificación del asfalto es de volumen. El control por volumen, base de bombas de medida puede alcanzar idéntica exactitud que con el sistema de pesada, pero requiere que se garantice durante la operación, que la densidad del asfalto permanezca prácticamente constante. Para conseguirlo hay que contar con las calderas correspondientes de las que ya hablamos.

Para poner en movimiento y operación la planta requiere de energía, esta energía es eléctrica y se puede suministrar por medio de una acometida de electricidad de una línea de transmisión cercana o como sucede en la mayoría de los casos por medio de un generador de electricidad llamada grupo electrógeno.

Este es un motor de combustión que funciona por medio de diesel y produce electricidad en diferentes capacidades que varían desde 8 hasta 600 KW y producen voltajes de 220 y 440. para una planta de asfalto dependiendo de sus necesidades y su tamaño se requiere como mínimo un generador de 300 KW.

Productividad de las plantas de asfalto.

La producción en una planta de asfalto puede expresarse como tonelada por hora (THP) o en volumen (mVlir.) con la suposición usual de que la mezcla en caliente pesa 1.7 ton/m3, puede hacerse una conversión fácil de una base de productividad a otra, pero debe verificarse el peso volumétrico suelto real de la producción. Dependiendo del tamaño de la planta de asfalto, actualmente existen plantas que producen desde 70 TPH hasta 400 TPH

Las partes móviles de una planta de asfalto tienen sus respectivas capacidades de diseño, dichas capacidades son las máximas para la alimentación de fríos, el tambor secador - mezclador y el elevador de producción, las cuales para lograr un proceso ideal deben estar balanceados razonablemente. Solo la capacidad del elevador de producción es prácticamente fija, está generalmente especificada para una productividad de alrededor del doble de la capacidad media de la unidad que rige el proceso, bajo estas bases el elevador hará que se puede trabajar a la capacidad óptima con relación a las demás unidades y no provocará problemas de paro o de atrasos. La unidad que rige la capacidad de la planta de asfalto es el tambor secador - mezclador.

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Es importante verificar para un rendimiento adecuado el suministro suficiente de los materiales, que en el caso de los agregados se resuelve en caso de producirlos nosotros mismos, pero en el asfalto tendremos que verificar la cantidad de material que utilizamos diariamente y el suministro diario.

En general, sin ser esto una regla, y lo cual se verifica en el Diseño Marshall, la cantidad de asfalto que se utiliza en las mezclas es del 6% en peso, por lo que si una planta produce 100 TPH. lo que requerimos para producir una tonelada es 60 kilos de asfalto y si el peso volumétrico del asfalto es de 1.04 grs/cm3 y haciendo la conversión tenemos que el asfalto tiene 1.04 kg./lt. entonces requeriremos 62.4 litros de asfalto por tonelada de mezcla, si en una hora la planta produce 100 toneladas, en una jornada de 10 horas producirá 1,000 toneladas por lo que requeriremos 62,400 litros. Por lo que es importante tener una capacidad de almacenamiento de asfalto de por lo menos turno y medio es decir 90.000 litros para esta capacidad de planta, evitando con esto paros innecesarios y continuos por la falta del aglutinante.

De la misma manera se debe contar con los depósitos de capacidad suficiente para el suministro de diesel, tanto para el generador como para la flama del quemador, y del gas para los quemadores de los tanques de almacenamiento del asfalto. Como ya habíamos mencionado con anterioridad se pueden usar otros tipos de combustible dependiendo la instalación de la planta como lo son el combustoleo y el aceite térmico para calentar el asfalto.

El personal y el equipo adecuado para la operación y mantenimiento de la planta por turno son:

PERSONAL

Ingeniero Residente de producción. Sobrestante de producción. Técnico electricista con conocimientos en electrónica. Operador de la planta. Operador de cargador. 5 ayudantes generales.- Los cuales desarrollaran el trabajo de limpieza general. engrasado de la planta, revisión de sistemas de sujeción, como lo son tornillos, pernos. etc.; y apoyo en la descarga de materiales como lo son pétreos, asfaltos y combustibles. 2 Caldereros (con turnos de 12 horas diarias y alternando fines de semana (sábados y domingos) los que estarán al pendiente de mantener la temperatura del asfalto en la caldera y en los tanques de almacenamiento).

EQUIPO

Planta de asfalto.

Cargador frontal de neumáticos. - En caso de que por momentos en la planta no se cuente con la presencia del camión volteo para descargar la tolva de depósito provisional de producción de la planta, esta actividad la puede realizar el cargador, llenando previamente a toda su capacidad las tolvas de alimentación de pétreos y colocando posteriormente el bote por debajo de las compuertas de salida del depósito de almacenamiento provisional. De la misma manera en caso de existir un almacén de la mezcla el mismo cargador puede realizar la carga del mismo a los camiones volteo.

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Camión volteo. - Su función esencial es desalojar el material de la tolva de almacén provisional de producción de la planta, e ir formando un almacén en contiguo con la mezcla para que posteriormente el payloader lo cargue a los camiones del acarreo. Flotilla de camiones para acarreo de material.- Su función obviamente es acarrear la producción a la zona de tiro o construcción de la carpeta asfáltica, la cantidad de estos depende de la distancia de tiro y de la producción de la planta, sería deseable que para cada descarga de la planta de asfalto estuviera un camión del acarreo para evitar el mencionado almacén contiguo y al mismo tiempo evitar la contaminación de la mezcla.

Tractocamiones tanque para transporte de asfalto.

Adicionalmente a las instalaciones de la planta de asfalto ya mencionadas debe tenerse un almacén de partes o refacciones, en el cual es deseable tener las partes de mayor consumo en el funcionamiento de la planta como lo son: aceites tanto de motor como hidráulicos y en su caso térmico, filtros de aceite, aire, combustibles, etc.; bandas de motores, un par de motores de repuesto, bandas para transportadores, rodillos para los transportadores y en si las partes identificables de desgaste común en las plantas.

De la misma manera se debe contar con un taller mecánico que contenga como mínimo, una soldadora, equipo de corte oxigeno - acetileno, un malacates y la herramienta de mano necesaria para poder manipular las partes en revisión o corrección.

Así mismo como complemento debe existir un laboratorio de verificación de calidades de la producción, este laboratorio como mínimo y en todos los turnos deberá verificar el contenido asfáltico, de la mezcla, su granulometría y su temperatura de producción.

Mantenimiento.

Como ya lo habíamos mencionado en el capítulo de la planta de trituración, la pianta debe funcionar en la forma en la que fue diseñada, es decir debe evitarse al máximo trabajar el equipo con alguna deficiencia que merme el funcionamiento de la misma, ya que este pudiera ocasionar otras fallas al no desarrollarse completamente.

La energía puede ser eléctrica, mecánica, hidráulica o neumática. Algunas veces la energía es provisionada, tal como golpe, vapor o presión de aire o líquidos. De cualquier manera la energía puede ser un serio riesgo de seguridad, especialmente si viene o se libera inesperadamente mientras se le da mantenimiento al equipo.

He aquí el porque, la seguridad debe desarrollarse con etiquetas preventivas y de corte de energía, este simple procedimiento de indicar el cierre de energía mientras se da mantenimiento al equipo puede evitar que sea electrocutado, golpeado, cortado, aplastado o cualquier otro daño durante el mantenimiento o reparación del equipo.

Elabore un plan de servicio o mantenimiento del equipo y délo a conocer a sus empleados, de la misma manera coloque los avisos por medio de letreros de que la máquina esta fuera de servicio y siga los tres siguientes pasos:

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1. - Desconecte y cierre el circuito eléctrico. 2. - Libere y cierre la energía de las partes de la planta. 3. - Drene y cierre todas las tuberías de líquidos y materiales.

Un modo efectivo de asegurase de que nadie va accionar el equipo mientras se esta en mantenimiento o reparación es colocar candados en las cajas de switch de circuitos, válvulas, etc. Debe considerarse responsabilizar a una sola persona de cerrar y abrir los circuitos antes y después de una reparación, con el objeto de que el este totalmente alerta de la situación en que se encuentre la máquina en todo momento, este persona puede ser el operador.

Un procedimiento efectivo para cerrar toda clase de energía para mantenimiento o reparación es:

Un empleado debe estar autorizado para poner fuera de servicio la máquina, siguiendo estrictamente los siguientes pasos:

1. - Preparándose para apagar. Debe conocer que tipo de energía usa la máquina. Identificar los riesgos potenciales. Encontrar los apagadores, válvulas u otros aparatos de control de energía y necesita cerrar todos.

2. - Avisar a todos los empleados. Los demás empleados deben saber que se están cerrando todas las fuentes de energía, se debe colocar una etiqueta de avisando la situación de los circuitos y la razón del porque se encuentran cerrados.

3. - Apagar la máquina o el equipo.

4. - Localizar y aislar todas las fuentes de energía. Eliminar todo suministro de energía de golpe, hidráulica o de aire a presión, se deben bloquear, drenar o ventilar para estar seguros de que no ocurrirá ningún movimiento en las partes de la máquina.

5. - Cerrar con candado las cajas de control y switches, y poner todos en posición de apagado.

6. - Realizar una prueba de operación a los controles. Se debe estar seguro de que todos los controles no funcionen, por lo que deberán accionarse y verificar que no llega energía a ellos y posteriormente deberán colocarse nuevamente en posición de apagado.

7. - Desarrolle el servicio o mantenimiento planeado.

Con estos pasos se asegura que no existirá ningún riesgo de accionamiento de la máquina durante la realización del servicio.

Recomendaciones generales de lubricación.

Nunca intente dar servicio a ninguna pieza del equipo, sino ha cerrado los circuitos de energía, el no tomar en cuenta esta advertencia puede causar serias heridas, muerte y/o pérdidas de partes personales.

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Algunos componentes como lo son los baleros requieren un engrasado en varias ocasiones mientras no se muevan, como quiera un tiempo extra empleado en esta situación reduce los riesgos de accidentes.

Aunque la planta es de piezas resistentes, estas pueden ser arruinadas rápidamente por falta de lubricación. La teoría general de lubricación, tiene determinado que la mejor lubricación es colocar una película de aceite o grasa tan delgada como sea posible. Las plantas de asfalto de todas maneras tienen algunas condiciones especiales para prevenir la corrosión, como sellos para evitar el polvo.-aún así un ejercicio eficiente para evitar que de todas formas se introduzca el polvo es el de colocar grasa alrededor. Antes de aplicar la grasa la parte debe estar libre de la grasa anterior y de polvo.

Lógicamente el equipo se utiliza en lugares donde existe polvo. Por esta situación se recomienda realizar los servicios de aceite y grasa con dos propósitos. Uno es el de lubricar el contacto de las superficies de metal, reduciendo la fricción y la energía requerida para el movimiento. El otro es de sellar y dejar fuera el abrasivo polvo de las articulaciones metálicas. Por lo tanto, es una buena política lubricar constantemente, ya que bajan los costos considerablemente y el tiempo de desgaste de las partes.

Generalmente por las altas temperaturas o altas velocidades, la grasa llega a endurecerse por lo que en cada revisión, cada parte debe limpiarse perfectamente para proceder a engrasarla de nuevo, con esto se evita el desgaste de las piezas.

Los tipos de aceites y grasas se especifican en los manuales de cada equipo y de la misma manera se recomienda un periodo de tiempo para mantenimiento y cambio de los mismos así como las cantidades.

ANTES DE EMPEZAR CHEQUE.

El equipo no preparado adecuadamente para funcionar es inseguro. Arranque cuidadosamente y cheque el inicio de su turno. Si encuentra algo que necesite atención, piense dos veces antes de decidir dejarlo. El menor defecto mecánico puede provocar lesiones y accidentes al personal.

1. - No permita que personal no autorizado opere la planta o cualquier otro equipo. 2. - Asegúrese de que todos los dispositivos de seguridad se encuentren en su lugar y sin

daños. 3. - Verificar que todos los fijadores tales como pernos y tuercas, estén bien apretados. 4. - Inspeccionar que todas las tuberías de aceite y mangueras estén apretadas y conectadas

adecuadamente. 5. - Cheque los sistemas de fluidos, que contengan el nivel correcto y libres de goteo. 6. - Cheque todas las válvulas de drenaje y pruébelas para asegurar su funcionamiento. 7. - La pérdida de presión por bajos niveles en los fluidos puede dejar serias fallas

hidráulicas. 8. - El atascamiento de la máquina se debe a la falta de aceite o grasa, el cual es un problema

que puede causar accidentes. 9. - Nunca ajuste la presión de las válvulas de alivio para obtener una presión alta de

operación. La presión recomendada por el fabricante garantiza la larga vida del equipo. 10. - Nunca altere los aparatos de seguridad. 11.- Verificar que todos los fijadores tales como pernos y tuercas, estén bien apretados. 12. - Inspeccionar que todas las tuberías de aceite y mangueras estén apretadas y conectadas

adecuadamente.

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13.- Inspeccione su máquina de acuerdo al manual del operador y las instrucciones del supervisor.

14. - Cheque el sistema completamente para defectos visibles tales como goteos, partes gastadas, aflojadas o dañadas.

15. - Antes de empezar camine completamente alrededor de su máquina. Asegúrese de que no hay nadie, cerca, debajo o arriba de la máquina y abierta a todo el personal que están empezando.

Iniciando con seguridad.

1. - Cheque en el equipo todas las tarjetas de seguridad, que estén en buen estado y visibles. 2. - Antes de accionar el sistema cheque los medidores e instrumentos para estar seguro de

que todo funciona correctamente. 3. - Apague de inmediato la máquina si alguna lectura es inadecuada. 4. - Pruebe todos los controles para verificar su funcionamiento adecuado. 5. - Ponga atención y escuche si existen ruidos inusuales. 6. - Revise las alarmas y los otros sistemas de seguridad. 7. - Nunca se pare en la trituradora, alimentador u otros componentes de la planta:

Permanezca solo en la cabina del operador o en las plataformas de acceso a la planta. 8. - Nunca se para en el alimentador mientras la trituradora este funcionando. 9. - Nunca pase por alto cualquier defecto de la máquina.

Inspeccione su máquina diariamente, cheque partes flojas, gastadas o dañadas. Reporte o corrija cualquier condición de inseguridad inmediatamente y no opere la planta mientras se encuentre en reparación.

5.4. Verificación de la calidad de la producción.

Para la verificación de la calidad de las mezclas de concreto asfáltico, primeramente como en todos los casos anteriores, debe tomarse una muestra de material, es condición indispensable que las muestras obtenidas de mezclas asfálticas. Sean representativas del conjunto muestreado.

Muestreo.

El muestreo de las plantas estacionarias para el caso general de control de producción de la planta, cuando no sea necesario obtener resultados inmediatos de las pruebas verificadas en una muestra, ya sea para hacer ajustes a las proporciones de los diferentes constituyentes o para verificar control de la estabilidad de la misma deberá hacerse de la siguiente manera:

En la planta de producción continua, el muestreo se hará interceptando en la descarga de la corriente de la mezcla, para tomar fracciones de muestra en intervalos regulares de 10 minutos. Para este objeto se empleará una charola y las fracciones de muestras obtenidas en un período no menor de una hora, se mezclarán y cuartearán para obtener una muestra representativa de la producción de dicho período.

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Cuando el muestreo sea en almacenamientos de mezcla asfáltica, sobre el talud de la mezcla almacenada, deberá eliminarse la costra intemperizada para después, haciendo un canal, extraer la muestra de mezcla asfáltica que deberá ser cuarteada para tener un peso no menor de 3 kilogramos. Por cada 30 m3 de mezcla almacenada deberá obtenerse una muestra. Se podrá formar una sola muestra de una zona del almacenamiento, combinando hasta cinco de las muestras anteriores, o bien, se podrán constituir muestras individuales.

Determinación del contenido asfáltico de la producción.

Esta prueba se utiliza para el control de la elaboración de mezclas asfálticas, en donde deberá implantarse como sistema rutinario, para verificar el contenido de asfalto presente en la mezcla, como para obtener el agregado pétreo necesario para la comprobación de su granulometría.

Determinación por extracción de asfalto.

En la determinación del contenido asfáltico por extracción del asfalto, habrá que tener presentes los siguientes puntos:

Un extractor de tipo centrífugo (rotarex 500 gr de capacidad). Una balanza de 500 grs. con aproximación de 0.1 gr Un horno de temperatura controlable. Tetracloruro de carbono, u otro disolvente adecuado del asfalto.

Paso l. Una muestra representativa de la mezcla asfáltica se colocará en un horno a una temperatura de

100 - 110 °C, y se mantendrá así durante 24 horas a fin de eliminar el agua y los solventes volátiles que pudieran estar presentes en la muestra. Se pesará una cantidad de 500 gramos, anotándose dicho peso inicial "Pi".

Paso 2. Se colocará la muestra en la taza del extractor y se agregaran 150 cm3 del solvente

(tetracloruro), dejándolo algunos minutos en contacto con la mezcla para que se vaya efectuando la disolución del asfalto. Se colocará un filtro anular de papel sobre el labio superior de la taza, y se fijará la tapa.

Paso 3. Se colocará un recipiente adecuado para recoger el asfalto disuelto en la descarga del extractor.

y se pondrá este en movimiento haciéndolo girar de manera de ir aumentando gradualmente la velocidad hasta que el asfalto disuelto sea forzado a través del filtro por la acción de la fuerza centrifuga. Se suspenderá el movimiento y se añadirán otros 150 cm3 de tetracloruro a través del orificio del embudo que sirve para fijar la tapa de la taza, y se repetirá el proceso. Se harán adiciones sucesivas del solvente hasta lograr la disolución total del asfalto, lo que se comprobará cuando el solvente salga cristalino.

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Paso 4

Se removerá la taza y, cuando el solvente se haya evaporado totalmente, se vaciará el agregado pétreo juntándolo con el que pudiera haber quedado adherido al filtro o a la tapa, para ser pesado. La diferencia con el peso inicial será la cantidad de asfalto presente en la muestra, que se expresará como porcentaje en peso del material pétreo.

El agregado pétreo al que le haya sido extraído el asfalto se utilizará para verificar la prueba de granulometría. La mezcla de asfalto y solvente se conservará para recuperar este último, haciéndole una destilación para eliminar el asfalto.

SOLVENTE PAPEL FILTRO

SOLUCIÓN DE ASFALTO'

EXTRACCIÓN DE ASFALTO POR MEDIO DEL ROTARE*

Granulometría.

La prueba de granulometría deberá efectuarse de acuerdo al procedimiento descrito en el capítulo II en los incisos de especificaciones, y su curva deberá quedar comprendida entre la gráficas para mezclas asfálticas y deberá ser parecida a la proyectada en el diseño Marshall.

Estabilidad y flujo.

Para la verificación de estas condiciones se deberán preparar especímenes de la producción de la planta, tal y como se prepararon los especímenes para la prueba de Diseño Marshall y deberán ser determinadas las densidades máximas teóricas y de la mezcla de la misma manera que en el mencionado diseño y por último los especímenes deberán ser probadas en la máquina de compresión Marshall determinando su estabilidad y flujo respectivo.

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Sr Obra Material Ensaye N°

Procedencia

Fecha de Muestreo

INFORME DE ENSAYE DE CONCRETO ASFÁLTICO

OBRA LOCALIZACION

(CIUDAD CAMINO TRAMO KILÓMETRO ORIGEN DEL CAOENAMIENTO ETC)

ENSAYE N° -FECHA DE RECIBO

FECHA DE INFORM

o ° Q ce DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL TRATAMIENTO PREVIO AL MUESTREO CLASE DE DEPOSITO MUESTREADO UBICACIÓN DEL BANCO DE DONDE PROCEDE EL MATERIAL PÉTREO

PARA USARSE EN

VIAJE N° TENDIDO EN km TEMP DE LA MEZCLA AL SALIR DE LA PLANTA

A km °C EN EL TENDIDO

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CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA

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Carnmi© ¥1

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B I B L I O T E C A CAPITULO VI- TENDIDO DE MEZCLA ASFAL TICA

6.1. Equipo necesario para el acarreo y tendido de la mezcla asfáltica.

Las actividades principales en la colocación de la carpeta de concreto asfáltico son:

Carga, acarreo y descarga del material. Tendido y nivelación de la capa de mezcla asfáltica (incluye riego de liga). Compactación y terminado final de la capa.

Los equipos utilizados para realizar todas y cada una de estas actividades deberán estar relacionados en cuanto a su forma, tamaño y capacidades, con el objeto de que no existan discrepancias entre ellos, lo cual, puede causar algún daño para el equipo o en el menor de los males retraso en el procedimiento de construcción.

En general, el equipo utilizado para el tendido de mezcla de concreto asfáltico es el siguiente:

Acarreo Camiones volteo, de los denominados rabones con capacidad de 14 a 16 toneladas o de 6 m3 a 8 m3. Camiones volteo, de los denominados tortón con capacidad de 23 a 25 tono de 14 a 16 m3.

Tendido

Compactación

Personal

Herramienta

Camión petrolizadora, con capacidad de 6,000 litros Extendedora o niveladora de mezcla asfáltica, denominada comúnmente como FINISHER (terminadora).

Compactador tándem de rodillos metálicos con capacidad de 8 a 12 toneladas. Compactador neumático con capacidad de 12 a 14 toneladas. Compactador de tres ruedas o triciclo, con capacidad de 12 a 18 toneladas. Camión pipa con capacidad de 8,000 a 12,000 litros.

1 Sobrestante de pavimentación. 4 Rastrilleros. 2 Tornilleros. 2 ayudantes. Operadores para las máquinas. Nota: el personal aquí mencionado es el generalmente usado, pero varía de acuerdo a la capacidad de la máquina extendedora y a los sistemas de control de la misma.

5 rastrillos. 3 palas carboneras. 2 escantillones de tornillo. 2 carretillas grandes. 2 botes alcoholeros. 1 checador de viajes y registro de avance. Nota: las cantidades de herramientas podrán variar de acuerdo a la cantidad de personal utilizado.

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Equipo de Acarreo.

El medio más comúnmente usado para el transporte de la mezcla de concreto asfáltico de la planta de producción al lugar de tendido, es el camión volteo llamado también rabón, sus características físicas de tamaño y de disponibilidad en cualquier lugar lo hacen el más útil para este trabajo.

Los equipos para la pavimentación como lo son las propias plantas de producción así como las extendedoras de asfalto, se han diseñado en un principio para los anchos de las cajas de este tipo de transporte, ya que por sus dimensiones es de fácil de acceso a los bancos de material y no tiene problema alguno para circular sobre carreteras en operación.

Un camión para poder trabajar en el tiro de carpeta de concreto asfáltico, debe estar en buenas condiciones, ya que el material que transporta además de ser muy pesado tiene una temperatura elevada entre 110°C a 160°C, lo cual puede producir fallas en los gatos hidráulicos de levante de las cajas de volteo así como voladura de neumáticos debido a la temperatura y la presión que se ejerce por la carga, estas dos son las características más comunes de fallas del transporte en este tipo de acarreo.

La importancia de garantizar un transporte adecuado para la mezcla es, como punto número uno que se trata de un material muy elaborado, costoso y que su tratamiento debe ser a temperaturas elevadas, mínimo 110°C, ya que menos de esta temperatura el material comienza a fraguar y forma terrones lo cual perjudica la calidad de la capa de mezcla asfáltica, por lo que, cualquier retraso en la entrega del material puede ser costoso económicamente hablando.

Para la carga de los camiones, con anterioridad deben tenerse ciertos cuidados como lo son la limpieza de la caja de volteo, la cual, debe estar libre de polvo o cualquier otra sustancia extraña, que pueda impregnarse a la mezcla y afecte el contacto entre las partículas de la misma en el tendido, así mismo la lubricación de la caja del camión, con el objeto de que el material no se adhiera a la misma, generalmente en la práctica, esta actividad se realiza con diesel por su facilidad de obtención en la obra, pero se debe tener cuidado con la cantidad utilizada, ya que el diesel actúa como solvente y diluye el asfalto provocando la separación del asfalto con el agregado, lo adecuado será rociar una ligera capa de agua de cal. jabón en solución o alguna sustancia similar para impedir que se pegue la mezcla.

La carga de los camiones se realiza de dos formas: directamente de la tolva de la planta de asfalto, colocándose el camión por debajo de la misma y recibiendo la descarga de la producción o mediante el cargado por medio de cargadores generalmente frontales, que cargan el material almacenado en piso de la planta. Aunque la capacidad del camión es generalmente de 7 m3 o 14 toneladas, en el tiro de mezcla asfáltica los camiones cargan aproximadamente 6 m3 o de 10 a 12 toneladas, esto debido a lo pesado del material y al cuidado que debe tenérsele al camión.

El vaciado del material se realiza en la tolva receptora de la extendedora de asfalto, por lo que el camión deberá colocarse por delante de la extendedora en el mismo sentido de dirección y acercarse a la tolva en reversa, hasta chocar con los rodillos de empuje con los que cuenta la extendedora, posteriormente sin avanzar levantará su caja para vaciar el material, el cual dependiendo la capacidad de la máquina esta recibirá todo el material o solo parte, en cuyo caso el camión deberá permanecer con la caja levantada y esperar que la extendedora avance extendiendo el material y empujando el camión para poder seguir recibiendo el material restante, en este momento es importante recalcar que el camión no deberá avanzar por si solo, ya que si lo hace puede tirar el material fuera de la tolva y detener él

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proceso de tendido, por lo que solo deberá ir aplicando su freno de acuerdo a la fuerza de empuje de la extendedora dejando avanzar su vehículo a la velocidad que marque la máquina, una vez vaciado el camión, el checador le indicará y el camión podrá avanzar hacia delante bajando su caja volteo y podrá retirarse, para volver a realizar el ciclo de acarreo.

Los camiones denominados tor ton con capacidades de 14 a 16 toneladas, realizan exactamente las mimas actividades que los camiones rabones, con la única ventaja de que transportan mayor cantidad de material, pero con la desventaja que no pueden ser utilizados en tramos con sobre elevaciones muy fuertes como lo son la curvas, debido a que por su tamaño y sus dimensiones de longitud, este tipo de vehículos al levantar su caja con la pesada carga tienden a voltearse, por lo que se deberá tomarse en cuenta dicha advertencia.

Equipo de tendido del material.

Camión petrolizadora. - La utilización fundamental de este equipo es la de realizar un riego de liga sobre la capa en donde se tendera la mezcla asfáltica, con el objeto de proporcionar una superficie aglutinante entre ambas capas.

La petrolizadora es un tanque metálico provisto de un mecanismo de calentamiento por medio de quemadores de diesel o petróleo que regula la temperatura del material contenido, así mismo contiene un motor auxiliar o moto bomba, que bombea el material por medio de una barra aspersora y boquillas en la parte posterior, la cual debe medir como mínimo 3.0 metros con objeto de en una pasada cubra el ancho estándar de las extendedoras. Esta máquina llamada petrolizadora riega el material asfáltico a presión sobre la capa por donde circula, la cantidad de material aplicado generalmente se controla por medio del tacómetro del camión, es decir, por medio de la velocidad de aplicación, conociendo la anchura de la barra regadora, los litros impulsados por la revolución de la bomba y la velocidad de esta, obtendremos la velocidad a la que debe conducirse el camión para aplicar la dosificación deseada, todos estos dispositivos van montado en un camión de 14 toneladas.

Extendedora de asfalto.

Para formar un pavimento se usan equipos de diseño especial, los cuales extienden la mezcla en caliente de materiales asfálticos que reciben de los camiones de carga por un extremo. Estos equipos se conocen como pavimentadoras, extendedoras o terminadoras. El material se recibe por medio de una tolva, la cual envía el material al fondo de la máquina por medio de un transportador plano. La placa conformadora es la parte más importante de una extendedora, ya que debe extender el material uniformemente y con exactitud para obtener una superficie lisa y homogénea. La conformadora extiende el ancho de pavimento que se esta poniendo, la mezcla caliente enviada por el transportador a la parte trasera de la pavimentadora se distribuye lateralmente a lo ancho de la conformadora por medio de miembros giratorios en forma de tornillo sin fin.

La placa conformadora es regulable en su altura o en el espesor de la capa que conforma, dicha regulación se realiza por medio de tornillos colocados en los extremos de dicha placa los cuales se mueven manualmente por el personal denominado tornillero o en un caso más avanzado, estas máquinas vienen provistas de sensores los cuales detectan la configuración del terreno en donde se viene tendiendo la mezcla y regulan automáticamente el espesor de la capa.

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Equipo de Compactación.

La compactación no es otra cosa más que el aumento del peso volumétrico de la capa de material tendido, con el objeto de aumentar la densidad, disminuir los vacíos y por consecuencia obtener una mayor resistencia.

En otros procedimientos constructivos de compactación de capas de material, esta se logra tan solo con una máquina, pero en el caso de la carpeta de concreto asfáltico es necesario, recurrir a tres tipos de equipo para lograr la compactación requerida, esto es debido a las siguientes condiciones:

a) La temperatura a la que se inicia la compactación, la cual provoca corrimiento de la mezcla.

b) La textura de terminación y compactación que debe dársele a la capa, por ser una superficie de rodamiento.

c) El grado de compactación que se debe obtener en la capa.

Compactador tándem 2 rodillos.

Este equipo es utilizado para solventar la necesidad del inciso a), la compactación de la mezcla de concreto asfáltico se inicia cuando menos a los 110°C, temperatura en la cual, el asfalto todavía no solidifica y puede dársele un acomodo a la mezcla, por lo que se realiza el procedimiento conocido como armado de la mezcla, en el cual, se le da el acomodo a las partículas de material pétreo con el asfalto, dicha actividad se realiza con un compactador ligero de 8 al2 toneladas y ruedas metálicas, si se usara un compactador de mayor peso o de neumáticos la mezcla por la fluidez del asfalto a esta temperatura se correría y se agrietaría por la separación del elemento liquido del sólido.

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Compactador de neumáticos.

Este tipo de compactador da una compactación de tipo amasado, con lo cual, se logra en las carpetas una densidad más uniforme y consecuentemente una mayor resistencia, de la misma forma los neumáticos antiderrapantes y lisos ayudan a dar el terminado de la textura, cerrando todas las grietas que se hayan formado en la compactación de armado, provocando una superficie lisa. Los neumáticos están colocados de tal forma que las huellas de los neumáticos delanteros no se cruzan con las huellas de los neumáticos traseros, obteniendo una compactación en todo el ancho de la máquina

Compactador de triciclo o tres ruedas.

Este es un compactador de tres ruedas metálicas la rueda del frente va colocada en el centro y es de menor diámetro pero de mayor longitud que las ruedas traseras, las ruedas están colocadas de tal forma que abarcan todo el ancho de la maquina, es decir, las ruedas traseras compactan una porción más de terreno y no se cruzan con la rueda delantera. Este compactador produce una carga estática y se utiliza al final por su gran peso para alcanzar la compactación final especificada.

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Todos los compactadores cuentan con barras raspaduras y dispositivos de aspersión de agua. Esto impide que los rodillos o neumáticos arrastren material en una vuelta completa y que por lo tanto se produzcan irregularidades adicionales durante la compactación.

Aquí es en donde interviene el camión pipa, el cual tiene la función de acarrear agua a la obra v suministrarla a los tanques de los compactadores para la aspersión de la misma y evitar que se pegue el material a las ruedas, así mismo los compactadores de ruedas metálicas, se pueden lastrar con agua en las ruedas para aumentar el peso de la máquina y por consiguiente su capacidad de compactación.

6.2. Procedimiento constructivo de tendido y compactado de la carpeta.

Paso l. Antes de proceder a la construcción de la carpeta, la base deberá estar debidamente preparada e

impregnada. Se deberá dar un ruego de liga, con petrolizadora, en toda la superficie que quedará cubierta con la carpeta, dejando transcurrir el tiempo necesario para que el material asfáltico regado adquiera la viscosidad adecuada.

Antes de aplicar el riego de liga sobre la base impregnada, ésta deberá ser barrida para dejarla exenta de materias extrañas y polvo; además, no deberá haber material asfáltico encharcado.

Paso 2. El concreto asfáltico deberá transportarse en vehículos de caja metálica, cubierto con una lona

que lo preserve del polvo, materias extrañas y de la perdida de calor durante el trayecto. La superficie interior de la caja deberá estar siempre libre de residuos de concreto asfáltico, para evitar que la mezcla se adhiera a la misma.

Se procederá a realizar un manteo con la mezcla sobre el riego de liga, con el objeto de cubrirlo y evitar que este se levante cuando el camión lo pise para colocarse en posición de descarga en la Finisher. Dicho manteo se hará a mano, subiendo a dos ayudantes a la caja del camión volteo y con palas echaran mezcla espolvoreada sobre el riego, el camión ira avanzando en reversa sobre el manteo hasta cubrir toda la zona ligada.

Paso 3. El concreto asfáltico deberá tenderse con una máquina especial para este trabajo, de propulsión

propia, con dispositivos para ajustar el espesor y el ancho de la mezcla tendida, y dotada de un sistema que permita la repartición uniforme sin que la mezcla presente segregación.

La mezcla deberá vaciarse dentro de la tolva de la máquina y ser inmediatamente tendida por esta. La velocidad de la máquina debe regularse de manera que el tendido siempre sea uniforme en espesor y acabado. Aún cuando la extendedora deberá dejar una textura uniforme y lisa, deberán colocarse rastrilleros. es decir, personal con rastrillos para que conformen a mano las zonas que hayan quedado defectuosas, así como deberán eliminar el material que se haya clasificado, extrayéndolo con el rastrillo hacia las orillas y tirándolo hacia un lado con una pala.

Las juntas de construcción longitudinales, en caso de que el tendido se haga en 2 ó más franjas o fajas, con intervalo de más de un día entre faja y faja, deberán ligarse de preferencia con cemento asfáltico o con un producto asfáltico de fraguado rápido antes de proceder ai tendido de la siguiente

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faja. Las juntas transversales deberán cortarse aproximadamente a 45° al terminar el tendido del turno, de la misma manera estas deberán ligarse antes de proceder con la continuación de la faja, la liga de estas juntas deberá hacerse de preferencia a mano para garantizar que se cubra toda el área en cuestión. Así mismo de la misma manera a mano se deberá rastrillear la junta con el objeto de conformarla y dejarla al mismo nivel.

En los casos en que la textura de la conformación de la extendedora este quedando demasiado abierta por la clasificación de material, se deberá tomar una palada de mezcla de la extendedora y se manteara la capa con el objeto de que el material fino se deposite en los huecos observados, el material grueso de este manteo se rastrillará hacia la orilla para eliminarlo.

Deberá tenerse cuidado de contemplar la capacidad del equipo de compactación para determinar las longitudes del tendido de las fajas, será conveniente regresar a tender la faja adyacente a la ya tendida para evitar grandes traslados del equipo de compactación y consecuentemente el enfriamiento de la mezcla, así también se evitará lo más posible tener juntas frías en el tramo.

El concreto asfáltico deberá tenderse a una temperatura mínima de 110°C.

Paso 4. Después del tendido de la mezcla asfáltica, inmediatamente deberá plancharse uniforme y

cuidadosamente la carpeta, por medio de una aplanadora tándem de rodillo liso, adecuada para dar un acomodo inicial a la mezcla; este planchado deberá efectuarse longitudinalmente a media rueda.

A continuación se compactará el concreto asfáltico utilizando un compactador de neumáticos, adecuado para alcanzar el grado mínimo de la compactación y posteriormente se empleará una plancha de rodillos lisos para borrar las huellas que dejen los compactadores neumáticos.

La forma de compactación deberá ser en el sentido longitudinal del tendido, realizando el recorrido de las orillas de las carpetas hacia el centro en las rectas o tangentes; y del lado interior o más bajo hacia el exterior o más alto en las curvas.

En aeropistas. adicionalmente al recorrido señalado, el equipo deberá pasarse en dirección perpendicular y oblicuas con respecto al eje de la pista.

La temperatura del concreto asfáltico al iniciarse la compactación deberá ser de 100°C a 110°C: en general, la compactación de la carpeta deberá terminarse a una temperatura mínima de 70°C.

Paso 5. En las orillas de la carpeta se formará un chaflán cuya base será igual a 1.5 veces el espesor de

la carpeta; para ello se utilizará concreto asfáltico adicional colocado inmediatamente después del tendido; o bien, haciendo los ajustes necesarios a los extendedores. El chaflán se compactará con un rodillo compactador manual o con pisón de mano.

No se deberá tender la mezcla asfáltica sobre una base húmeda, encharcada o cuando este lloviendo; en caso de encharcamientos se recomienda utilizar un compresor con un tubo conectado a las mangueras, para que con el aire a presión desalojar el agua de la faja que se va a tender.

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6.3. Control de tendido y verificación de la calidad.

Una vez terminado el tendido de la carpeta, así como su compactación y su enfriamiento a temperatura ambiente se podrá verificar la calidad de la misma, por lo que se le deberán, efectuar una serie de pruebas como lo son:

Porcentaje de vacíos. De permeabilidad. El alineamiento. El perfil. El espesor La compactación.

El muestreo de especímenes en carpetas de concreto asfáltico se realizará por medio de una máquina muestreadora para obtener corazones, en los puntos que se indicarán más adelante para efectos de realizar las pruebas de laboratorio de espesor y compactación.. El espécimen deberá ser identificado colocándole una tarjeta con los datos de la obra, la ubicación del sondeo, número de la muestra, espesor de la carpeta, fecha y nombre del laboratorista.

Porcentaje de vacíos.

La determinación de los porcentajes de vacíos se hará sobre los especímenes obtenidos por sondeos de acuerdo al procedimiento de prueba que se indico en el capítulo IV de Diseño Marshall.

De permeabilidad.

Esta prueba tiene gran importancia, ya que sus resultados indican si existe la posibilidad de que el agua proveniente de lluvias o escurrimientos superficiales, penetre a través de las grietas o intersticios que presenta la carpeta asfáltica, provocando un humedecimiento de la base de pavimento, con el consiguiente descenso del poder de soporte de esta última, o bien un desprendimiento de la película de asfalto en el interior de la carpeta, cuando los materiales que la forman presentan características hidrófilas.

Paso 1.

El equipo necesario será:

Un anillo de lámina de 25 cm. 0 interior y 5 cm. de altura. Un cono de bronce de 2.54 cm. de altura (1") y un diámetro en la base de 3/T. Probetas graduadas de 200 mi. y de 1.000 mi. Parafina, mastique o plastilina. Una estufa de gasolina o cualquier otra fuente de calor. [ Ina espátula. Un recipiente con agua.

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El procedimiento de prueba es como sigue: en el sitio escogido para hacer la prueba, se colocará sobre la carpeta el anillo de lámina. Entre la pared exterior del anillo y la carpeta se colocará un cordón de 2 cm de diámetro el material que va a ser utilizado para sellar (parafina, mastique o plastilina) y se presionará con los dedos para que obture los huecos que quedan entre el anillo y la carpeta y se impidan fugas de agua que se colocará posteriormente en el anillo. En el centro del deposito se colocará el cono metálico, y se vaciará rápidamente hasta el nivel marcado por el vértice del cono. Una vez lleno el depósito hasta la altura indicada se agregará agua de la probeta graduada, para compensar la pérdida habida por filtración, en la cantidad necesaria para mantener constante el nivel por un período de 10 minutos, que se contarán a partir del momento en que alcanza por primera vez la altura especificada.

Paso 2.

El volumen total del agua que se filtra a través de la carpeta, expresado como porcentaje del volumen del depósito, representará el índice de permeabilidad de la carpeta.

Vf índice de permeabilidad = x 100 = 0.08 Vt

en donde:

Vf = Volumen filtrado durante el tiempo de prueba 10 minutos, en cm3. Vt = Volumen total del depósito = 1,247 cm3, para las dimensiones especificadas.

Paso 3.

Las siguientes son causas probables de error:

Que no se empiece a contar el tiempo de duración de la prueba exactamente cuando se termina de llenar el depósito, ya que la velocidad de filtración es mayor al iniciarse la prueba.

Pérdidas de agua por fugas durante el tiempo en que dura la prueba, en caso de que se presenten fugas, la prueba deberá ser desechada.

Que se haya escogido para verificar la prueba, un sitio que no sea representativo de las condiciones generales de la carpeta, por presentar mayor número de grietas, o bien una textura que no sea predominante en la carpeta. Si por defectos de construcción, se presentan zonas de clasificación de material, es conveniente verificar pruebas en las zonas defectuosas donde existan probabilidades de falla.

Paso 4

La permeabilidad de la carpeta no deberá exceder de un diez por ciento (10 %), en caso contrario deberá aplicarse un riego de sello sobre la misma.

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De alineamiento y Perfil

El alineamiento de la carpeta se checará midiendo el ancho de la misma, del eje de trazo a la orilla en ambos lados de la carpeta, la tolerancia máxima permitida en carreteras y aeropistas será de +/- 2 cm.

El peril 1 de la carpeta será verificado por medio de las mediciones de la profundidad de las depresiones, las cuales se observarán colocando una regla de 3 m. de longitud para carreteras y de 5 m. de longitud para aeropistas. paralela y normalmente al eje, la tolerancia máxima para carreteras y aeropistas en sus depresiones será de 0.5 cm.

De espesor v compactación.

En espesores para carreteras y aeropistas. la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de las diferencias calculadas restando al espesor real obtenido en cada punto de prueba, el espesor real promedio correspondiente a todos los puntos de prueba, siempre deberá ser igual o menor que 0.11 centesimos del espesor real promedio de la carpeta; además, el valor absoluto de la diferencia entre los espesores reales y de proyecto, correspondiente al 93% como mínimo, de las determinaciones realizadas para la carpeta, siempre deberá ser igual o menor al 20% de los espesores del proyecto.

(ei-er + (ei-e)2 + + (en-e)2 —

— < o.n e \ n

para carpeta. \ I er - e I < 0.2 e

el 93% de los casos como mínimo,

en donde:

Q = Espesor de proyecto.

Q\ Qz. Cn = er. Espesores reales encontrados al efectuar los sondeos y nivelaciones.

é = (GI - e-2-e-n) / n = Espesor real promedio correspondiente a todos los puntos de prueba.

11 = Número de verificaciones del espesor real hechas en el tramo. La longitud de cada tramo sera de 1 kilómetro o menos.

La distribución de los puntos en donde se lleven a cabo los sondeos para las verificaciones de espesor y compactación y en aquellos en donde se determinen los niveles para fines de espesores y tolerancia, deberá se la indicada en las siguientes figuras:

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*J .1 ¡ B ! 3 L i ú

j

200 m

20 rñj~

:.U m -*

1 1 1 1

r - r r t r f •!• ,f if if if if

I L-1/101

Además se comprendidas entre constructivo o de ii

ti

PUNTOS DE VERIFICACIÓN EN CAPAS ASFÁLTICAS DE

AEROPISTAS

' — Orilla de carpeta

400m

• Puntos de nivelación

•s> Puntos de sondeo

L= .Ancho de la capa asfáltica en metros

20 m

400 m

0 70m

PUNTOS DE VERIFICACIÓN ,? EN CAP AS ASFÁLTICAS DE *• CARRETERAS

Orilla de carpeta

— —

i

20

20

'

0 rn

c_ 0

• Puntos de sondeos

• Puntos de nivelación

0 70 m

harán sondeos y se determinarán los niveles necesarios para controlar las fracciones las separaciones indicadas y las que se originaron por razones de procedimiento

en la obra. interrupciones

Para los sondeos, no se deberá dañar la parte contigua a los mismos y se deberá rellenar el hueco en cada uno de los sondeos, usando el mismo tipo de material de carpeta, compactándolo hasta obtener el grado fijado en proyecto y se deberá enrasar la superficie con la original de la carpeta.

En las nivelaciones la verificación de los espesores, se hará nivelando la corona de la base terminada, usando la plantilla indicada en las figuras arriba ilustradas. Una vez terminada la carpeta se volverá a seccionar la misma plantilla y a partir de las cotas de ambos seccionamientos se obtendrán los espesores de la carpeta compactada.

Para obtener el grado de compactación de la carpeta basta con dividir los peso volumétrico del espécimen entre el peso volumétrico teórico máximo obtenido en el capítulo IV de Diseño Marshall y multiplicarlo por 100 para obtener el porcentaje de compactación.

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