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Fábrica de asfalto

De RitchieWikies

Equipo de construcción
Este artículo también está disponible en Francés y en Inglés.
Central de hormigonado portátil Cedarapids H60CE 6,000 libras 265 TPH 1984
Una fábrica de asfalto es una máquina diseñada para la producción masiva de mezcla asfáltica caliente (HMA). Hay dos tipos de plantas: la central y el tambor hormigonero. Ambos producen la misma mezcla esencialmente, pero mediante diferentes procesos.

Una fábrica de asfalto se puede fijar en un emplazamiento que necesite un flujo constante de mezcla asfáltica caliente. Esto es necesario porque la flexibilidad del asfalto se basa en su temperatura. El transporte puede hacer que la mezcla asfáltica caliente se refresque, volviéndola inútil. Sin embargo, puede ser absolutamente costoso mantener una fábrica de asfalto en un sitio. Entonces, si solamente una pequeña cantidad de asfalto es necesaria, es mejor transportarla de una facilidad fuera del emplazamiento.[1]

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[editar] Historia

[editar] Aplicaciones tempranas del asfalto

Es asombroso que la producción en masa no tomara lugar hasta finales del siglo XIX siendo que el asfalto era utilizado en el desarrollo de caminos desde 625 a.C. La palabra asfalto viene de la palabra Griega “asphaltos,” la cual significa “asegura.”[2]

Inicialmente, el asfalto fue utilizado en cantidades mínimas, conjuntamente con otros materiales, para proporcionar estabilidad. Los Romanos lo utilizaron para sellar sus baños, depósitos, y acueductos, mientras que el explorador Inglés Sir Gualterio Raleigh utilizó el asfalto para calafatear sus naves.

[editar] El desarrollo del alquitrán

Cientos de años más tarde, el asfalto fue utilizado para pavimentar los caminos. El desarrollo moderno de caminos comenzó en el siglo XVIII. El Inglés John Metcalf y el Escosés Thomas Telford construyeron centenares de millas de camino con grandes piedras. El ingeniero compañero John Loudon McAdam mejoró los caminos de sus contemporáneos agregando alquitrán para enlazar a las piedras rotas. Este nuevo material de camino fue llamado pavimento de “alquitrán”.[3]

[editar] Asfalto de alquitrán de brea

El asfalto de alquitrán de brea comenzó a ser utilizado en los Estados Unidos en los 1860s en las aceras, veredas, e incluso pavimentos. Sin embargo, el primer asfalto verdadero que se vertió en los Estados Unidos fue en 1870 delante del ayuntamiento en Newark, New Jersey. Un químico Belga llamado Edmund J. DeSmedt diseñó el asfalto. Su mezcla fue basada en un pavimento de asfalto natural usado para una carretera Francesa en 1852. DeSmedt cambió de proyecto a uno mucho más grande. Él pavimentó la Avenida Pennsylvania en Washington, D.C. con 54,000 yardas cuadradas (45.151 m2) de microaglomerado.

[editar] Compañías competidoras entran al mercado

Hasta la vuelta del siglo XX, los depósitos naturales de asfalto en el Lago Trinidad y el Lago Bermúdez en Venezuela proporcionaron la mayor parte del asfalto usado en los Estados Unidos. Eventualmente, los asfaltos de petróleo refinado fueron agregados para ablandar el asfalto natural. Para 1907, el asfalto refinado había sobrepasado el uso del asfalto natural.

Después de vivir el éxito del asfalto, muchas compañías más se incorporaron al mercado. De hecho, “hasta hace 70 años, las marcas exclusivas competidoras de mezcla asfáltica caliente fueron pregonadas, importunadas, y vendidas al por menor con todo el entusiasmo que ahora se utiliza para hacer publicidad de refrescos.”[4] Las patentes fueron preparadas rápidamente, pero éstas no parecían limitar la competencia. De hecho, esta competencia permitió que las ciudades recibieran un asfalto de más alta calidad a un precio más razonable. Efectivamente, la calidad creciente y el mejor valor significó que ciudades más grandes, como Nueva York, comenzaron a usar pavimentado de asfalto en lugar de los pasados bloques de ladrillos, granito, y madera. Las compañías también ofrecían garantías. Esto probó ser desastroso para sus negocios porque “no reconocieron las fallas del pavimento causadas por factores más allá del control del contratista de asfalto.”[5] Muchas compañías fueron llevadas a bancarrota.

[editar] El progreso de las instalaciones de asfalto

Esta competencia, junto con la aparición de la popularidad de los automóviles, aumentó la demanda de más caminos pavimentados. Estos progresos resultaron en el diseño de producción mecanizada mezcla asfáltica caliente (HMA). Las primeras unidades de producción de mezcla asfáltica caliente consistieron en las llanas bandejas de hierro calentadas sobre los fuegos de carbón abiertos. El operador era enteramente responsable de la calidad del asfalto. Él secaba el agregado en una bandeja, vertiendo el asfalto caliente encima, y revolvía la mezcla a mano. Estas unidades no eran muy productivas, tardando cerca de cuatro horas para terminar un lote.

Las primeras instalaciones centrales de mezcla caliente en los Estados Unidos fueron establecidas por Cummer Co. en 1870. No mucho tiempo después, las instalaciones en todo el mundo fabricaban plantas de asfalto portátiles o montadas sobre carriles, pero éstas eran más “costosas e incómodas.”[6] Estas unidades eran bastante limitadas en sus capacidades en comparación a unidades modernas.

La primera instalación de asfalto moderna fue construida en 1901 por los Hermanos Warren de East Cambridge, Massachusetts. Para 1910 los tambores mezcladores y los tambores secadores-mezcladores habían sido adaptados a las hormigoneras Portland. Durante los años 1920s, las unidades portátiles habían mejorado con el implemento de los sistemas de alimentación-fría. En los años 1930s se introdujo los dosificadores vibratorios y los sistemas de inyección de presión.

Fábrica de asfalto Hotmix Industries HMI130SP 130 THP 2002

[editar] El asfalto en demanda

En 1939, J.S. Helm, presidente del Instituto de Asfalto, dijo, el “asfalto es un material esencial en casi cada forma de construcción y mantenimiento de carreteras. En los cuatro años de 1934 a 1937, el asfalto se incorporó en la construcción de más de cuatro-quintos del kilometraje de carreteras terminadas en esos años bajo la dirección del estado.”[7]

La demanda de asfalto incrementó con la Segunda Guerra Mundial, que forzó la tecnología a desarrollar un ritmo de paso mayor. El asfalto fue utilizado para pavimentar los cauces de los aviones militares gigantes, por lo que éste requería manejar cargas pesadas. Después de la guerra ciudadanos Estadounidenses comenzaron a trasladarse a los suburbios en manadas. Esto creó todo un nuevo mercado para los caminos desde y hacia las ciudades principales. De hecho, en 1956 el Congreso de los Estados Unidos pasó el Acta de Carreteras del Estado, que asignaba $51 billones para el desarrollo de caminos.

[editar] Adelantos modernos en fábricas de asfalto

Los adelantos en las fábricas de asfalto fueron hechos para cubrir la demanda que era cada vez mayor. Las fábricas de asfalto de los años 1950s eran máquinas sucias y polvorientas que consistieron en un secador, una torre con una explanadora y un mezclador. Los años 1960s trajeron nuevas preocupaciones por el ambiente, llevando a la introducción de los depuradores húmedos y las casas de bolsas. Las fábricas también fueron equipadas con compartimientos de contención y almacenaje, permitiendo que produzcan cantidades más grandes y que almacenen el exceso. Previamente, los lotes eran hechos y cargados inmediatamente en vehículos de transporte. Estos nuevos compartimientos permitían que el exceso de asfalto fuera almacenado por tres a cuatro días hasta que fuera necesitado.

Los adelantos modernos más importantes fueron el resultado de las preocupaciones ambientales. “Cuando yo comencé, la última tecnología era una instalación de hormigón que era sucia, que usted podía ver generalmente desde tres millas de distancia,” dijo el miembro de NAPA Don Brock, presidente de Astec Industries, Tennessee. “Hemos gradualmente progresado de esto a la limpieza de éstas con arandelas húmedas y casas de bolsas a ser invisibles hoy en día. Hoy, necesitamos construir una central que usted no pueda ver, que usted no pueda oír, y que usted no pueda oler.”[8]

Una crisis de energía de los años 1970s forzó a la industria de asfalto a incorporar el reciclaje. Ambos cursos de base y superficiales comenzaron a incluir una cantidad mayor de asfalto de pavimento reciclado (recycled asphalt pavement - RAP) en sus mezclas.

[editar] Características/cómo funciona

[editar] Centrales de hormigón

Los componentes más importantes de una central de hormigón incluyen al sistema de alimentación-fría, al sistema de suministro de cemento asfáltico, el secador de agregado, la torre de mezcla, y el sistema de control de emisiones. La torre de la central incluye un elevador caliente, una criba múltiple, compartimientos calientes, una tolva pesadora, un cangilón pesador de cemento asfáltico, y un amasadero.

El agregado se almacena en reservas, y después es colocado en los compartimientos de alimentación-fría, que lo iguala en tamaño. El agregado entonces se transporta en una cinta transportadora acumuladora hacia una cinta transportadora de carga, que la levanta hacia una grande secadora. Esta secadora opera mediante un proceso contracorriente, significando que el agregado se mueve en dirección opuesta al flujo de calor. El agregado es incorporado al extremo superior de la secadora y bajado al tambor rotativo. El quemador está situado en el extremo inferior del tambor. Mientras que el material agregado se mueve a través del tambor secador hacia el quemador que es calentado, removiendo toda la humedad. El agregado caliente y seco sale de la secadora y se incorpora al elevador de cangilones que lo levanta hacia la cima de la torre de mezcla.

Una vez que el elevador de cangilones alcanza la cima de la torre el agregado es tratado por un sistema de dosificadores vibratorios y contenido en compartimientos calientes. Los agregados de diversos tamaños son proporcionados y después alimentados en la tolva pesadora. En otro tanque, se vierte y prepara el cemento asfáltico para mezclarlo con el agregado grueso en el amasadero.

Primero, el agregado caliente y seco se vierte en el amasadero y se comienza la mezcla-seca. Pocos segundos después, el asfalto se vierte y se mezcla con el agregado. La mezcla continúa hasta que todas las partículas agregadas se cubren con una cinta fina de material de cemento asfáltico. Esto no debe tomar más que 25 a 35 segundos. Un amasadero puede mezclar un solo lote de 2 a 6 toneladas.

Cuando se termina la mezcla, las entradas en la parte inferior del amasadero se abren para lanzar la mezcla asfáltica caliente. Ésta se puede cargar directamente en un vehículo de transporte como también se puede mover en un dispositivo transportador hacia un silo de almacenaje.

La instalación también se equipa con un equipo de control de emisiones primario y uno secundario. Un colector-seco o una caja primaria de golpeo recogen partículas de polvo para que no se dispersen en el aire. Un depurador-húmedo o una casa de bolsas son usados frecuentemente como una medida secundaria para quitar las macro-partículas de los gases de escape que fluyen del secador y envían aire limpio hacia la atmósfera.

Frecuentemente el pavimento asfáltico reciclado (RAP) se incluye en la mezcla. Si éste es el caso, se almacena en un separado de compartimiento de alimentación-fría y se agrega a la mezcla en una de tres etapas: la parte inferior del elevador caliente; los compartimientos calientes; o, más frecuentemente, la tolva pesadora.

[editar] Instalaciones de tambores de mezcla de fluido-paralelo

Las instalaciones de tambores de mezcla de fluido-paralelo consisten en un sistema de alimentación-fría, el sistema de suministro de cemento asfáltico, el mezclador de tambor, silos de almacenaje y compensación, y equipo del control de emisiones. Compartimientos de alimentación-fría proporcionan el agregado. La cantidad de agregado extraída de cada compartimiento es controlada por el tamaño de la abertura en la parte inferior del compartimiento y la velocidad del alimentador de cinta. El agregado entonces se transporta en un transportador acumulador con un cedazo, y después se transfiere a un transportador de carga.

El transportador de carga es capaz de pesar el agregado y de determinar la velocidad de la cinta. Juntos, estos dos valores ayudan a establecer el peso en fresco del agregado en toneladas por hora. Esto ayuda a descifrar cuánta mezcla de cemento asfáltico será necesaria para la mezcla.

El agregado después entra en el mezclador de tambor, que trabaja con un sistema de flujo paralelo, significando que los gases de escape y el movimiento del agregado se mueven en la misma dirección. Esencialmente el quemador está enfrente del mezclador, donde el agregado entra en la máquina. Mientras que viaja con ella es calentado, removiendo toda la humedad.

Si el pavimento asfáltico reciclado (RAP) se utiliza en la mezcla éste entra en el tambor de mezcla en un punto intermedio, para que no sea golpeado por el calor extremo del quemador. Esto es importante porque si se recalienta el RAP será dañado y hecho humo.

Mientras que el RAP combinado y el agregado llegan a la parte posterior del tambor de mezcla, el cemento asfáltico se bombea hacia adentro. Los materiales se mezclan y salen por la parte posterior del tambor de mezcla sobre un transportador para el transporte del asfalto a un silo de almacenaje.

El equipo de control de emisiones es sujetado a la parte posterior del tambor de mezcla.

[editar] Instalaciones de tambores de mezcla contracorrientes

Las instalaciones de tambores de mezcla contracorrientes combinan los procesos de las instalaciones de tambor y de hormigón. El agregado se incorpora a la parte superior del secador/mezclador con la fuente de calor en la parte inferior, moviéndose hacia ella, calentando y removiendo la humedad. La mezcla con el cemento asfáltico no ocurre dentro de la porción secadora del tambor, sino que por el contrario se mezcla con el agregado detrás o por debajo del quemador.

[editar] Fabricantes conocidos

[editar] Referencias

  1. Popescu, Calin and Phaobunjong, Kan and Ovararin, Nuntapong. Estimating Building Costs. CRC Press: 2003. 621.
  2. History. Hot Mix. 2008-09-23.
  3. History. Hot Mix. 2008-09-23.
  4. Gillespie, Hugh. A Century of Progress: The History of Hot Mix Asphalt. National Asphalt Pavement Association: 1992.
  5. History. Hot Mix. 2008-09-23.
  6. History. Hot Mix. 2008-09-23.
  7. History. Hot Mix. 2008-09-23.
  8. History. Hot Mix. 2008-09-23.

[editar] Recursos adicionales