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Ing. Jesús Bretado Rodríguez TRIASO, S.A. DE C.V. LA INFLUENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONSTRUCCION marzo/2019
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Ing. Jesús Bretado RodríguezTRIASO, S.A. DE C.V.
LA INFLUENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONSTRUCCION
marzo/2019
Conocer los equipos de construcción es muy importante para su correcta aplicación.
También es importante dar a conocer varios mitos que se han divulgado de que algunos
equipos son culpables de tal o cual cosa cuando el verdadero problema de la deficiencia es
la mala operación o aplicación.
En lo que atañe a AMAAC, solamente nos enfocaremos en la maquinaria y equipo que se
utiliza desde la sub-base hasta la capa de rodadura.
Extendedora
Trituradora, Chancadora o
quebradora primaria de
quijada
Secundario o terciario
tipo cono montado con
criba
INFLUENCIA DE LOS EQUIPOS DE TRITURACIÓN
TRITURACION O CHANCADOProceso mediante el cual se disminuye el tamaño de las rocas por medio de equipos de
trituración (conocidas tambien como chancadoras) y molinos.
El material extraído pasa hasta por tres tipos de trituradoras (chancadoras); primario,
secundario y terciario, hasta llegara al tamaño deseado y con la dispersión
granulométrica adecuada.
Existen dos tipos de trituración, la PARCIAL y la TOTAL
PARCIAL: Se explota un banco de rocas de canto rodado y se tritura la parcialidad que
tiene sobretamaño, este tipo de trituración nos da gravas y arenas con una gran parte de
aristas de canto rodado.
TOTAL: Se explota un banco de rocas en donde las rocas se extrae por medio de
explosivos y mediante el proceso de trituración, se logra hacer una fragmentación de
piedras de 24” y es llevada a su reducción de diferentes tamaños hasta 0, en este caso
todas las aristas del agregado están facturadas y son de excelente calidad.
En la actualidad las normas nos exigen trituración total, ya que por no tener cantos
rectos o lizos es muy difícil que se deslicen las rocas entre ellas y se logra que soporten
mas esfuerzos cortantes las distintas capas de material.
Tipos de trituración
Existen dos tipos de trituración, la PARCIAL y la TOTAL
PARCIAL: Se explota un banco de rocas de canto rodado y se tritura la parcialidad que
tiene sobretamaño, este tipo de trituración nos da gravas y arenas con una gran parte de
aristas de canto rodado.
TOTAL: Se explota un banco de rocas en donde las rocas se extrae por medio de
explosivos y mediante el proceso de trituración, se logra hacer una fragmentación de
piedras de 24” y es llevada a su reducción de diferentes tamaños hasta 0, en este caso
todas las aristas del agregado están facturadas y son de excelente calidad.
En la actualidad las normas nos exigen trituración total, ya que por no tener cantos
rectos o lizos es muy difícil que se deslicen las rocas entre ellas y se logra que soporten
mas esfuerzos cortantes las distintas capas de material.
En la actualidad hay dos tipos de trituradoras
1.- Compresión
2.- Impacto
1.- Las de compresión se dividen en:
a.- Quijada de toggle sencillo o de doble toggle
b.- Cono de cabeza estandar o cabeza corta
c.- Conos areneros (Gyradisc)
d.- Rodillos
2.- Las de impacto las :
a.- HSI Horizontal shaft impactor (Trituradora de impacto horizontal) que se
dividen en muchos tipos
son muy productivas pero no soportan las rocas muy abrasivas y duras
b.- VSI Vertical shaft impactor (Trituradora de impacto vertical) son muy
productivas al producir arenas
pero no soportan las rocas muy abrasivas y duras, a menos que se usen las
tipo Barmac, pero este tipo de equipo requiere demasiada energía para funcionar
Quijada toggle simple
Quijada toggle doble
Cono
HSI Impacto horizontal VSI Impacto vertical
Las trituradoras de cono producen laja al triturar, sobretodo los conos de cabeza corta.
Producen hasta el 3% del volumen total cámara de trituración. Por lo que si un cono
trabaja:
.- Al 10% de la capacidad de cámara de trituración producirá el 30% de laja de la
producción total.
.- Al 100 % de la capacidad de la cámara de trituración solo el 3% es laja.
Cono lleno
La única forma de lograr que un cono trabaje lleno
es alimentar en forma constante, jamás intente
alimentar un cono arrancando y parando el
alimentador, este tipo de alimentación produce
mucha laja.
Cualquiera que sea el tipo de alimentador ya sea de
banda, de cadenas, reciprocante o vibratorio, use
un variador de velocidad para el motor para
asegurar la carga continua.
Las trituradoras de impacto no tienen este problema pero en rocas duras como el granito o
el basalto, se hacen pedazos… por lo que resulta muy caro la producción de agregados
por tanto tiempos muertos y reposición de acero de desgaste
El desafío de las lajas en la trituración
Cuando se inicia la explotación de un banco de roca,
las capas superiores están intemperizadas, el sol, la
lluvia, el calor, los congelamientos, los rayos UV, etc.
han degradado la roca. Por otro lado es común
encontrar los bloques de la roca fracturados por lo
que con la lluvia les penetran arcillas. Entonces es
muy recomendable separar los tamaño de roca
menores a 3” y manejarlos como “desperdicio” hasta
que el banco de material se consolide, cosa que
ocurre cuando se ha explotado hasta 1.5 de
profundidad.
El desafío de la plasticidad en la trituración
La mejor forma de lograr esa separación es
utilizando un alimentador con grizzly con los
dientes abiertos 3” y así separar y desechar el
producto denominado como despolve que va de
menos de 3” a finos.
Dientes del grizzly
No importa que tipo o marca de trituradora o chancadora se use,
siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos:
1.- La granulometría exacta
2.- Lo mínimo posible de laja, aún estando dentro de la norma
3.- Lo mínimo de plasticidad, aún estando dentro de la norma
Cuales equipos estan relacionados en la trituración?
Dependiendo del nivel de producción, se tienen
presentes los siguientes equipos:
• Trituradora (que incluye transportadores para
acomodo de materiales procesados).
• Equipos de perforación (Track drill) para extracción
con dinamita.
• Voltéos de diferentes capacidades.
• Excavadoras y bulldozers (p/extraer material en
breña).
• Cargadores frontales de diferentes capacidades.
• Retroexcavadoras.
INFLUENCIA DE LOS
EQUIPOS EN LA
ELABORACIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA
La calidad, integra todo!
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Calidad en las investigaciones para determinar y proponer
la mezcla asfáltica específica para el proyecto +
calidad de los agregados pétreos +
Calidad de los productos asfálticos +
Calidad en el procedimiento elaboración de mezcla+
Calidad en el Transporte, el tendido y la compactación +
Calidad en la verificación de cumplimiento a
especificaciones
= Excelente Satisfacción de expectativas.
Lograr un buen pavimento requiere vigilar varios puntos
Antes de elaborar la mezcla…
1.- Un buen banco de
materiales pétreos(1)
3.- Un buen laboratoriocertificado(5) que diseñe lamezcla
2.- Un buen proveedor deasfaltos(2), de asfaltos modificados(3)
y de materiales asfálticos gradoPG(4)
Tipos de plantas de asfalto• Clasificadas por su tipo de producción:
• Plantas de producción continua
• Plantas de producción discontinua
Continua
Discontinua
Flujo paralelo
Contraflujo
Denominada como planta de Bachas
Fijas
Móviles
Fijas
Planta de asfalto de flujo paralelo.
Planta de asfalto de Contraflujo.
Planta de asfalto de Contraflujo.
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Tambor mezclador a contraflujo
Sistemas de álabes de secado, calentamiento y mezclado con grandes diferencias
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Métodos de mezclado muy distintos
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Planta de asfalto de producción continua de flujo paralelo
Plantas de asfalto de producción continua de contraflujo
Plantas de asfalto de producción continua de contraflujo
Plantas de asfalto de producción discontinua de bachas
▪ Entregan la mezcla en 30 segundos
en vez de 10-20 minutos, con lo que
se evita su enfriamiento, oxidación y
segregación.
▪ Favorece la continuidad del tendido de
la carpeta, con lo que se evitan los
surcos transversales en el pavimento.
▪ Deben contar con una bacha superior
para evitar la segregación, además de
su bacha inferior.
Elevador
Compuerta
de
despacho
Mezcla
asfáltica
Bacha
Silos de almacenamiento y entrega
Silo
EL EQUIPO DE TRANSPORTE
Remolques para acarreo de
mezcla asfáltica con descarga de
fondo
Camión para acarreo de mezcla
asfáltica con descarga trasera
Descargando mezcla asfaltico desde un silo de almacenamiento al camión
La oxidación es el proceso de combinar o de causar la combinación de una sustancia
dada con oxígeno. La formación de herrumbre en el hierro es resultado de la combinación
del hierro con oxígeno.
El envejecimiento del asfalto con la reducción simultánea en los niveles de penetración es
resultado de la combinación del asfalto con oxígeno.
La combinación de asfalto y oxígeno produce resultados que generalmente pueden
predecirse usando las reacciones conocidas del oxígeno con moléculas pequeñas de
hidrocarburos. Las conclusiones siguientes se basan en tal tipo de conocimiento químico,
al igual que el conocimiento práctico y la experiencia en la industria de mezcla caliente.
1. Cuando el asfalto se expone al oxígeno, reacciona químicamente (se oxida) a
prácticamente todas las temperaturas.
2. La tasa de reacción es extremadamente sensible a la temperatura, doblándose por
cada 14° que la temperatura suba por encima de los 93°C. Por ejemplo, la reacción entre
el asfalto y el oxígeno se produce dos veces más rápidamente que a 135°C (Figura 1).
Por lo que es sumamente importante evitar que la mezcla asfáltica caliente entre en
contacto con el oxigeno, en resumen siempre cubrir la mezcla durante el transporte.
PETROLIZADORAS PARA
TRABAJOS PREVIOS
PetrolizadoraLa petrolizadora impacta directamente en la construcción de la carpeta asfáltica ya que
culmina la preparación de la superficie donde se colocará la mezcla asfáltica
TENDIDO Y COMPACTACIÓN
Pavimentadora
▪ Los camiones deben cubrir la mezcla con una lona para evitar el enfriamiento y
oxidación en el transporte.
▪ Al llegar a la pavimentadora se debe usar un vehículo de transferencia (shuttle buggy) ,
ya que éste corrige tanto la segregación granulométrica como la térmica.
Lona en camión
Vehículo de
transferenciaPavimentadora
Transporte y tendido
Variación de temperaturasfotos captadas con cámara termográfica
▪ Los colores más rojos son los puntos más calientes, los colores más azules son puntos más fríos.
▪ En la operación de compactación las partes más calientes quedan bien compactadas, las áreas frías no
se compactan bien
▪ Las áreas frías, que no se compactan bien, quedan muy porosas (baja densidad) por lo que cuando
llueva se va a formar un bache.
Segregación térmica
Los vehículos de transferenciare-homogeneizan la segregación granulométrica y la segregación térmica, y la mezcla vuelve a
quedar perfecta
▪ Al utilizarse un vehículo de transferencia se observa claramente la homogeneidad de la
temperatura de la mezcla durante el tendido.
▪ También se observa claramente la homogeneidad de la temperatura al momento de
compactar.
▪ Esta carpeta va a durar años y años y años….2
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EQUIPOS DE COMPACTACIÓN
BARREDORAS
EQUIPO DE VERIFICACIÓN DE CALIDAD
Mu meter
Perfilógrafo
Conclusiones
Es sumamente importante tener presente que el proceso de elaboración de mezclas asfálticas requuieren de verificacion constante tanto de equipos asi como proceso y
procedimientos a fin de asegurar la calidad de todas las mezclas
INTERMEDIO
VIGILANCIA DE PUNTOS CRÍTICOS
Al elaborar la mezcla…
Se debe utilizar una planta de asfalto que cumpla con lasnormas de la SCT(6) y que además cuide los siguientesaspectos que son claves para una mezcla de calidad y duradera:
1. La oxidación
2. Entrada de aire indeseable al tambor
3. El precalentador
4. La segregación
5. La casa de bolsas
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La oxidación: Desafío ▪ Es una de las principales causas de que un pavimento asfáltico termine
prematuramente su vida útil.
▪ Lo endurece y lo vuelve quebradizo hasta que se fractura y se desprende.
▪ La oxidación del asfalto en su elaboración ¡se duplica cada 14 °C! cuando los gases calentados dentro del tambor rebasan los 93 ºC.
▪ Así, partiendo de 135°, la oxidación es el doble a 149° y el cuádruple a 163°.
▪ Al salir la mezcla de la planta, su oxidación equivale a llevar colocada ya varios años, y muchos más si el sobrecalentamiento fue alto.
Tambor mezclador de flujo paralelo El pavimento durará varios años menos
Flujo de materiales pétreos
Flujo de gases de escape
▪ El problema de oxidación sólo se presenta en los tambores de flujo paralelo, en los
tambores de contraflujo dicha oxidación no sucede porque los gases calientes jamás pasan
por la zona de mezclado con el asfalto.
▪ Las carpetas elaboradas en tambores de contraflujo durarán mucho más.
▪ Sin embargo, en México aún se permite el uso de plantas de flujo paralelo en muchísimas
obras.
La oxidación: Solución con plantas de contraflujo
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Zona de mezclado
sin oxidación
Zona de secado y
calentamiento
FlamaSalida de
mezcla asfáltica
Inyección de
asfaltoVeleo de material
Entrada de
materiales pétreos
El aire indeseable: Desafío por oxidación▪ Aire indeseable es todo el que pasa a través de la planta y que no se aprovecha en la
combustión.
▪ Este aire, al contener oxígeno, propicia una mayor oxidación.
▪ Es imposible evitar al 100% el aire indeseable, pero sí se puede minimizar enormemente con
un tambor mezclador sin entradas de aire fuera del quemador y con sellos continuos en el
ensamble del tambor rotativo con los elementos fijos.
▪ Todos los modelos de los tambores a flujo paralelo de nuestra marca, hechos en México,
cumplen con esto.
Puntos críticos donde es muy común la entrada de aire indeseable.
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▪ En las plantas de contraflujo la entrada de aire indeseable no tiene tanta
importancia, ya que los gases de escape no pasan por la zona de mezclado con el
asfalto.
El aire indeseable: Solución
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▪ ¡La mezcla no se oxida!
Zona de mezclado
sin oxidaciónZona de secado y
calentamiento
Casa de bolsas
Quemador
Flama
Zona de posible
condensación
▪ Los quemadores actuales de plantas de asfalto están diseñados para combustibles de baja
viscosidad.
El precalentador: Desafío por viscosidad del combustible
▪ El diésel es de baja viscosidad, se quema fácilmente, pero es muy caro.
▪ Mientras más barato sea el combustible, más difícil será de quemar.
▪ Para quemar eficientemente combustibles baratos es necesario calentarlo antes de quemarlo
para disminuir su viscosidad, ‘precalentarlo’.
▪ No precalentarlo causa que no se atomice correctamente y que muchas microgotitas no se
quemen.
Combustible
Precalentador
Sin precalentador Con precalentador
Microgotitas de
combustible sin
quemar
Humo por combustión
incompletaCombustión completa
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Los combustibles baratos no precalentados causan y aumentan los siguientes problemas
graves ya tratados:
▪ Las microgotitas no quemadas se suman en un gran desperdicio de combustible.
▪ La mezcla asfáltica queda contaminada con el combustible no quemado.
▪ Esto causa que el pavimento asfáltico termine prematuramente su vida útil.
▪ Además se contamina la atmósfera con los gases de la combustión incompleta.
El precalentador: Desafío por viscosidad del combustible
Microgotitas de combustible
Humo por
combustión
incompleta
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▪ Sólo las marcas con tecnología de punta ofrecen precalentadores, y generalmente como opción adicional cara.
▪ Esta es una contribución para abatir los problemas de contaminación y aumentar la duración de las carreteras.
Consideramos que este tipo de acciones son la mejor inversión.
El precalentador: Solución para viscosidad del combustible
La segregación: Desafío
Segregación: Separación natural de los agregados en partículas gruesas y finas cuando la
elaboración y el manejo de la mezcla son inadecuados.
▪ Después de tender una carpeta se pueden llegar a notar en la superficie como “manchones” brillantes
o de textura abierta.
▪ Sin embargo no se puede esperar notar la segregación a simple vista. En Estados Unidos la
segregación se mide con densímetros nucleares, si la mezcla tiene una densidad mayor o menor al
2.5 % del diseño, no se acepta.
▪ Generalmente llega a manifestarse en la superficie muchos meses después de colocada.
▪ Un manchón de segregación causará un bache o una rodera porque la mezcla pierde sus
características de durabilidad por granulometría
Textura abierta
Manchones brillantesManchones brillantes
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La segregación: Desafío
▪ La segregación también ocurre al
usar una banda transportadora en la
salida de la mezcla del tambor, por
la adherencia de las partículas mas
chicas a la banda, y porque los
agregados gruesos son lanzados
mas lejos que los pequeños.
▪ La segregación también ocurre al usar un
elevador de paletas, por el “hidroplaneo” de
las paletas de arrastre que se despegan del
piso por su poco peso o por no estar
presionados hacia abajo por rieles. Una
mayor verticalidad del elevador agudiza este
problema.
Partículas finas
adheridas a la banda
Segregación
gruesos
finos
Hidroplaneo
Mezcla con
deficiencias
de finos
Montón de finos
separados
Los
agregados se
separan
▪ La segregación también ocurre en los elevadores de arrastre si no se capta el material
que sale con una bacha, debido a que en el material lanzado las partículas más grandes
tienden a caer más lejos y a rodar separadas.
Elevador con bacha
La casa de bolsas: Solución a la contaminación
▪ Las lavadoras de polvo de las plantas de flujo
paralelo son un componente económico, pero
ya obsoletas para esto. Sólo purifican
parcialmente, y sus lodos residuales son muy
contaminantes.
Finos y residuos depositados en la fosa para
lodos
Aire con partículas de polvo
Expulsión de aire limpio a la
atmósfera
Retorno de los finos a la
mezcla
▪ Las casas de bolsas de las plantas de contraflujo
son un componente más caro, pero son la mejor
solución a nivel mundial contra la contaminación.
Planta de contraflujo con casa de
bolsas
Planta de flujo paralelo con
lavadora
Bolsas
▪ Los finos (polvo) y los gases residuales de la combustión deben ser atrapados antes de ser expulsados para
evitar contaminar la atmósfera.
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3
Expulsión de finos y residuos a la
atmosfera
La casa de bolsas: A favor de la salud
▪ Las casas de bolsas son utilizadas en muchas otras industrias para cumplir con las normas contra la
contaminación, pero en cada industria cambian los parámetros de diseño.
▪ Las partículas de tamaño menor a 10 micrones
(µm) que flotan en el aire y son aspiradas por las
personas llegan hasta el interior de los pulmones.
▪ Las casas de bolsas, cuando están bien diseñadas, son capaces de atrapar hasta el 99.99% de partículas
iguales o menores a 1 micrón (µm)
Partículas ≤ a
10µm
▪ Las de menos de 2.5 micrones (µm) se introducen
en los alveolos pulmonares y hasta la sangre.
Estas partículas son la causa de las más graves
enfermedades respiratorias.
1
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1
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La casa de bolsas: Solución a la duración del pavimento
▪ Las normas de la SCT(1) especifican la incorporación del material que pasa la malla 200 (tamaño menor a 75
micrones), al que se le llama ‘filler’. Este filler, por ser tan pequeño, es fácilmente arrastrado por los gases de
escape, por lo que hay que atraparlo y retornarlo a la mezcla de manera uniforme para evitar la segregación.
▪ Esto sólo es posible con casas de bolsas correctamente dimensionadas. Son muy comúnes las plantas
extranjeras con casas de bolsas reducidas, que al ser muy pequeñas no retornan los finos de manera uniforme,
y producen mezcla con mucha segregación. El pavimento asfáltico terminará prematuramente su vida útil.
Casa de bolsas
Gases de escape
limpios
Retorno de filler a la mezclaArrastre de filler por gases de escape
Gases de escape con filler
Recolección de filler
Planta de contraflujo con casa de
bolsas
La casa de bolsas: Solución al consumo de asfalto▪ Las casas de bolsas son muy eficientes para atrapar y reincorporar a la mezcla los finos más pequeños, de
hasta medio micrón. Dentro de los finos reincorporados, los de menos de 15 micrones (µm) que quedan dentro
de la película de asfalto ahorran mucho asfalto.
▪ La película de asfalto que cubre los agregados y
mantiene la mezcla aglutinada tiene un espesor
mayor a 15 micrones, por lo tanto, toda partícula
menor a este tamaño cabe dentro de la película,
por lo que desplaza al asfalto y provoca que
aumente el volumen de aglutinante.
Finos ≤15µmAsfalto (espacios negros)
1 Kg de asfalto 1 Kg de finos menores a 15 micrones
2 Kg de aglutinante 16
▪ Por esta razón, las plantas de contraflujo con
casa de bolsas ahorran mucho asfalto … y una
disminución en el costo de elaboración.
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El futuro ya está en muchos países …
▪ El cambio climático mundial es innegable y muy grave. Muchos países tratan de ayudar a revertirlo.
Algunos con mucha responsabilidad y otros no. México lo intenta, pero va muy lento.
▪ Una de las acciones que ayudan a frenar el cambio climático es el reciclaje.
▪ En la construcción de carreteras el reciclaje consiste en remover el pavimento viejo y reciclarlo
volviéndolo a colocar como parte del nuevo pavimento.
▪ A este pavimento reciclado se le llama RAP (Recycled asphalt pavement).
RAP
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▪ La utilización de RAP con calidad sólo es posible con una planta de contraflujo, y se logran muchas ventajas:
– Menor consumo de asfalto nuevo al aprovecharse el del RAP.
– Menor consumo de agregados al aprovecharse los del RAP.
– Aprovechamiento de los polímeros modificadores que contiene el asfalto del RAP.
– Menor costo en la construcción y mantenimiento de carreteras.
– Aprovechamiento del gran volumen de RAP acumulado al lado de muchas carreteras, altamente
contaminante.
Tolva para
dosificar RAPEntrada de RAP
a tambor
Planta de contraflujo capaz de utilizar arriba del 30% de RAP, y sin contaminar
Pavimentos con RAP: Desafío posible con plantas de contraflujo
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▪ La tecnología actual para pavimentos nuevos con RAP está muy avanzada en los países de primer mundo.
▪ Las plantas de contraflujo son necesarias para procesar con calidad el RAP dentro de una nueva mezcla.
▪ El equipamiento necesario aumenta a medida que aumenta el porcentaje de RAP a incorporar.
▪ Triaso equipa en forma estándar sus plantas de contraflujo para incorporar con calidad hasta un 25% de RAP, y
con la opción de pugmill hasta más del 50%, de acuerdo a las normas vigentes en EU.
▪ En México aún no hay normas sobre el equipamiento y procedimientos necesarios para incorporar diferentes
porcentajes de RAP. Esto, por supuesto, afecta negativamente la calidad y duración de estos pavimentos.
▪ El pugmill es indispensable para mezclas con más del 25% de RAP, ya que asegura la remoción del asfalto viejo
para que reaccione con el nuevo y así evitar una doble cubierta de asfalto en los agregados.
Doble cubierta
de asfalto
Cubierta uniforme
Pugmill doble flecha
RAP
RAP
Asfalto virgen
Asfalto virgen
No importa que tipo o marca de planta de asfalto se use, solo
tiene que cumplirse lo siguiente:
1.- Que logre una granulometría exacta y homogénea
2.- Que la mezcla se elabore a la menor temperatura posible
3.- Que no contamine
4.- Que no oxide la mezcla
5.- Que no segregue la mezcla
6.- Que retorne a la mezcla todos los finos
