Post on 12-Jan-2016
description
Tecnología del asfalto Mario Orozco - M. Sc (c) Civil Engineer
Contenido
• Capitulo 1: Generalidades.
• Capitulo 2: Materiales que componen un pavimento
asfaltico.
• Capitulo 3: Control de calidad que conforman un
pavimento asfaltico.
• Capitulo 4: Diseño y control de mezclas asfálticas.
Competencias • Capitulo 1
Conocer los orígenes del material asfáltico.
Interpretar las características y los conceptos básicos de la
producción de asfalto.
• Capitulo 2
Analizar y comprender las propiedades químicas y físicas de los
materiales que conforman la mezcla asfáltica.
• Capitulo 3
Establecer el control de calidad de los materiales que conforman un
pavimento asfáltico.
• Capitulo 4
Diseñar mezclas asfálticas, utilizando el método Marshall.
Realizar controles de calidad a los diseños de las mezclas asfálticas.
Desarrollar técnicas de control para mezclas asfálticas.
Evaluación
• Primer corte: Capitulo 1 y 2
• -Asistencia 10% -Tareas y Talleres 10 %
-Examen escrito 10% (9 de marzo de 2015)
• Segundo corte: Capitulo 3 -Asistencia 10%
-Tareas y Talleres 10 %
-Examen escrito 10%
• Tercer corte: Capitulo 4 -Asistencia 10%
-Tareas y Talleres 10 %
-Examen escrito 10%
-Exposiciones aleatorias artículos científicos.
Artículos científicos
• Mezclas asfálticas modificadas con
polímeros
• Promotores de adherencia en mezclas
asfálticas
• Pavimentos asfalticos reciclados (RAP)
• Emulsiones asfálticas
Capitulo 1: Generalidades
• ¿Qué es el asfalto?
Es un material de color oscuro, que presenta propiedades
ligantes y aglutinantes, conformado por una serie de
elementos y compuestos en los que sobresalen los
hidrocarburos; presenta consistencia semisólida a
temperaturas ambientes ordinarias pero tiende a la liquidez
al incrementarse la temperatura.
Resumen histórico
Prehistoria.
Se han encontrado esqueletos de animales
prehistóricos conservados intactos hasta nuestros
días en depósitos superficiales de asfalto en el pozo
La Brea, en Los Angeles, California.
3200 a 540 a. C. Excavaciones arqueológicas recientes indican el
amplio uso del asfalto en Mesopotamia y en el valle
del Indo como aglomerante para albañilería y
construcción de carreteras y para capas de
impermeabilización en estanques y depósitos de
agua.
300 a. C.
El asfalto se emplea extensamente en
Egipto en los embalsamamientos.
1802 d. C. En Francia se emplea roca asfáltica
para pavimentación de suelos, puentes y aceras.
Resumen histórico
1838 d. C.
En Filadelfia se emplea roca asfáltica importada en la
construcción de aceras.
1870 d. C.
(aproximadamente)
Construcción del primer pavimento asfáltico en Newark,
Nueva Jersey, por el profesor E. J. DeSmedt, químico
belga.
1876 d .C.
Construcción del primer pavimento de tipo sheet asphalt
en Washington D. C., con
asfalto de lago importado.
1892 d. C.
En los Estados Unidos se obtienen de la destilación del
petróleo aproximadamente 20 000 t de asfalto por año.
A partir de 1924
El asfalto de petróleo producido anualmente en Estados
Unidos ha crecido constantemente desde 3 millones de
toneladas en 1924 a unos 9 millones de toneladas en 1946.
A partir de esta fecha, se ha más que duplicado, llegando a
unos 19 millones de toneladas en 1956.
Petróleo
• Proviene del latín petra: roca y oleum: aceite, que significa
“aceite de roca”. Es un liquido mas o menos espeso, de
densidad inferior a la del agua, muy viscoso y formado por
una mezcla diversa de hidrocarburos líquidos. Mediante la
destilación fraccionada del petróleo se obtiene: gasolina,
bencina, parafina, asfalto y muchos otros productos
derivados que tienen importantes aplicaciones
industriales.
Proceso de formación del
petróleo
Existen numerosas teorías que buscan explicar el proceso
de formación del petróleo, estas pueden agruparse en dos
categorías:
• Teorías Inorgánicas o de origen mineral: Suponen la
existencia debajo de la superficie de la tierra de carburos
metálicos que se descomponen en contacto con el agua,
produciendo hidrocarburos que se condensan en los
estratos superiores mas fríos, dando como resultado el
petróleo.
Proceso de formación del
petróleo
• Teorías Orgánicas: es una de las mas aceptadas,
afirma que el petróleo inició su formación hace millones
de años por la acumulación de microorganismos que
constituían el plancton marino. Estos, empujados por las
corrientes marinas hacia las zonas ribereñas, morían y se
depositaban en el fondo, quedando recubiertos por
sucesivas capas de arena, limo y arcilla. Este residuo de
materia orgánica, al quedar aprisionada, experimentó una
descomposición provocada por bacterias en ausencia de
aire, lo que unido a los factores de presión y temperatura
dio lugar a los diversos hidrocarburos que componen el
petróleo crudo.
Localización
• Por lo general el petróleo se encuentra en las rocas
sedimentarias, pocas ocasiones son las que se ha
desplazado de su ambiente a rocas ígneas adyacentes.
Las rocas que tienen los yacimiento comerciales son
arenas, areniscas, conglomerados, calizas y dolomitas
porosas, y en menos proporción esquistos fisurados.
• El petróleo no forma bolsas en sentido de lagos
subterráneos, si no que se impregna o embebe en una
roca, como agua en una esponja
Búsqueda sondeo y
exploración
• La localización de una trampa petrolífera es una tarea larga y
complicada la cual tiene varias fases.
• 1.Estudios detallados de los mapas geologicos donde se
presume puede haber petróleo. Estos mapas proporcionan
información sobre la estructura del subsuelo como los
fenómenos que tuvieron lugar hace millones de años
2. Si los estudios preliminares resultan favorables se da inicio a la
prospección geofísica del terreno para obtener ayor seguridad sobre la
existencia de trampas que puedan contener hidrocarburos. Para esto
se utilizan aparatos muy sensibles capaces de medir pequeñas
variaciones de ondas sísmicas, con lo cual es posible elaborar mapas
de las capas enterradas y determinar si se encuentran o no trampas
estructurales.
Búsqueda, sondeo y
exploración
• 3. Una vez localizada la trampa, comienza el proceso de
perforación, el cual es el único método con el que se cuenta
para saber a ciencia cierta si hay o no petróleo.
• 4. Una vez descubierto el petróleo, se recubre la perforación
para evitar derrumbes, se miden los caudales de producción,
variaciones de presión se evalúa el porcentaje de gas que
presenta; factores necesarios para determinar la rentabilidad de
su explotación.
• 5. evaluada la trampa se procede con la extracción que puede
ser de natural o artificial. Natural cuando a causa de la presión
el petróleo mezclado con gas o agua que impregna a la roca
asciende a través de los tubos de producción. Artificial cuando
no sucede de la anterior forma y se procede a bombear el
petróleo a la superficie
Clasificación de los crudos
• Una forma de clasificar los petróleos es
conociendo el contenido de facciones destilables
y de betún residual. Para ello, se recurre a
pruebas físicas sencillas como la densidad
expresada de un modo arbitrario, tal como los
grados API (American Petroleum Institute). La
densidad o grados API.
• La densidad o grados API esta definida por la
siguiente expresión:
API=(14,5/PE)-131,5
Donde PE: peso especifico del crudo.
Clasificación de los crudos
De acuerdo con la densidad
Aceite crudo
Densidad
( g/ cm3)
Densidad
grados API
Extrapesado >1.0 10.0
Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3
Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1
Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39
Superligero < 0.83 > 39
Clasificación de los crudos
Según el contenido de bitume
Petróleos de base asfáltica o nafténica, los cuales se caracterizan
por tener altos contenidos de betún y algunas trazas de parafina y en
su composición predominan los hidrocarburos nafténicos.
Petróleos de base no asfáltica o parafínicos, los cuales no
contienen asfalto, pero si cantidades apreciables de parafina solida,
están compuestos por hidrocarburos parafínicos. De estos se
obtienen lubricantes de buena calidad.
Petróleos de base mixta o semiasfáltica o semiparafínica,
contienen cantidades moderadas de asfalto y parafina solida;
presentan en su composición hidrocarburos parafínicos y nafténicos y
ciertas proporciones de aromáticos
Clasificación de los crudos
Según su composición química.
Petróleos de base parafínica, contienen elevadas proporciones de
compuestos sencillos parafínicos y de ceras asfálticas del alto peso
molecular.
Petróleos de base asfáltica , contienen proporciones muy pequeñas
de los compuestos predominantemente aromáticos y nafténicos de
muy elevado peso molecular que producen el asfalto original
Petróleos de base mixta o intermedios, presentan caracteristicas
de amobos crudos.
Proceso de
refinación El proceso de refinación del
crudo es otra variable que tiene
que ver con la calidad del asfalto
producido, aunque la fuente de
crudo sigue siendo el factor mas
importante
Composición química
Los principales componentes químicos de los crudos del petróleo son
lo hidrocarburos, unidos a ellos se encuentran otros materiales que
afectan el desempeño del producto de refinación como ligante
asfaltico. Entre los principales se encuentran:
• Azufre ( 1 a 7%)
• Oxigeno (0.25 a 2%)
• Vanadio (100 a 1500 ppm)
• Níquel (20 a 200 ppm)
• Nitrógeno (0,5 a 3%)