Universidad Tecnológica de Panamá

Ing. Transportes II

Semestre II

ContenidoINTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3

NEUMATICOS FUERA DE USO.............................................................................................................4

1.1 Antecedentes...............................................................................................................................4

1.3 EL NEUMÁTICO.............................................................................................................................7

1.4 EL POLVO DE CAUCHO..................................................................................................................9

1.4.1 Reciclado de los neumáticos fuera de uso.................................................................................9

1.4.1.1 Trituración mecánica............................................................................................................10

PROCESO DE TRITURACION..............................................................................................................10

1.4.1.2 Etapa de Raspado.................................................................................................................11

1.4.1.3 Etapa de Trituración.............................................................................................................11

1.4.1.4 Etapa de Granulación y Separación de componentes..........................................................12

1.4.1.5 Molienda y producto final....................................................................................................13

1.5 UTILIZACIÓN DE POLVO DE CAUCHO EN MATERIALES BITUMINOSOS...................................13

1.5.1 Las Técnicas De Incorporación De Polvo De Caucho En Materiales Bituminosos....................14

1.5.1.2 Vía Seca................................................................................................................................15

1.6 EFECTOS DEL POLVO DE CAUCHO EN LAS MEZCLAS BITUMINOSAS...........................................16

1.7 CONSIDERACIONES AMBIENTALES.............................................................................................18

EMPLEO DE CAUCHO EN MATERIALES BITUMINOSOS EN CAPAS DE RODADURA...........................20

2.1 Las mezclas bituminosas en caliente..........................................................................................21

2.1.3 Mezclas semidensas y densas.................................................................................................22

PUESTA EN OBRA.............................................................................................................................23

3.2. Extensión...................................................................................................................................23

3.3. Juntas........................................................................................................................................24

3.4. Compactación............................................................................................................................25

CONCLUSIONES................................................................................................................................27

TABLA DE REFERENCIAS...................................................................................................................28

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, se ha venido produciendo una importante evolución tecnológica tanto de los métodos y procedimientos de construcción de capas de firmes, como en el empleo, utilización y o reutilización de una gran variedad de materiales. Así, debido a las necesidades actuales de aprovechamiento y reutilización de todo tipo de materiales, y la importancia cada vez mayor del impacto medioambiental que generan los materiales, es necesario estudiar diferentes procedimientos y métodos para poder utilizar estos materiales, y que a su vez cumplan las especificaciones técnicas necesarias, para su empleo y utilización en la obra.

La constante evolución y la necesidad de incrementar la competitividad de los pavimentos, hace necesario mejorar las características de las mezclas bituminosas mediante el uso racional y técnica de los modificadores.

Desde hace más de dos décadas ha habido una época de apogeo de los betunes modificados con polímeros, especialmente en Europa, y actualmente se ha ido implementando en América. Se han empleado sobre todo en capas de rodadura, particularmente en mezclas porosas y en microaglomerados en caliente de granulometría discontinua para capas delgadas. Actualmente el polvo de caucho se ha empezado a implementar en países como España, México y Estados Unidos como modificador de betunes.

A continuación presentare un informe detallado de la problemática que representan los neumáticos en desuso y bajo que técnicas se puede obtener el polvo de caucho. Además presentare los métodos para adicionar dicho polímero, los tipos de asfaltos que se pueden obtener y las medidas necesarias a la hora que la puesta en práctica.

NEUMATICOS FUERA DE USO

1.1 Antecedentes

La masiva fabricación de neumáticos y las dificultades para hacerlos desaparecer una vez usados, constituye uno de los más graves problemas medioambientales de los últimos años en todo el mundo. Un neumático necesita grandes cantidades de energía para ser fabricado (medio barril de petróleo crudo para fabricar un neumático de camión) y también provoca, si no es convenientemente reciclado, contaminación ambiental al formar parte, generalmente, de vertederos incontrolados. Existen métodos para conseguir un reciclado coherente de estos productos pero faltan políticas que favorezcan la recogida y la implantación de industrias dedicadas a la tarea de recuperar o eliminar, de forma limpia, los componentes peligrosos de las gomas de los vehículos y maquinarias. Un gran porcentaje se deposita en vertederos controlados sin tratar, otro porcentaje se deposita después de ser triturado, y, el resto no está controlado.

Para eliminar estos residuos se usa con frecuencia la quema directa que provoca graves problemas medioambientales ya que produce emisiones de gases que contienen partículas nocivas para el entorno, aunque no es menos problemático el almacenamiento, ya que provocan problemas de estabilidad por la degradación química parcial que éstos sufren y producen problemas de seguridad en el vertedero.

En la actualidad se pueden utilizar diversos métodos para la recuperación de neumáticos y la destrucción de sus componentes peligrosos. Las operaciones de reutilización, recauchutado y reciclado de neumáticos usados representan una importante oportunidad para la creación de industria y tecnología.

En cuanto a la reutilización, múltiples son los ejemplos en los cuales pueden utilizarse, bien los neumáticos totalmente enteros o sus flancos y banda de rodamiento: barreras anti-ruidos, taludes de carretera, estabilización de zonas anegadas, pistas de carreras, controlar la erosión, etc.

Una aplicación realmente interesante para caucho granulado obtenido de la trituración mecánica de los neumáticos, es la aplicación como parte de los componentes de las capas asfálticas que se usan en la construcción de carreteras, con lo que se consigue disminuir la extracción de áridos en canteras.

El caucho procedente de los neumáticos usados puede utilizarse como parte del material ligante o capa selladora del asfalto (caucho asfáltico) o como árido (hormigón de asfalto modificado con caucho). Dependiendo del sistema adoptado se pueden emplear entre 1000 y 7000 neumáticos por kilómetro de carretera de dos carriles, cifras tan elevadas

colocan a la reutilización en pavimento asfáltico como una de las grandes soluciones para emplear los neumáticos fuera de uso. [REF1]

1.2 Historia Y Evolución Del Reciclaje De Neumáticos

La producción masiva de neumáticos y la dificultad que representa hacer que desaparezcan luego de gastados, es un problema medioambiental de los más graves en las últimas décadas alrededor de todo el mundo. Esto sucede ya que un neumático necesita grandes cantidades de energía para ser fabricado (medio barril de petróleo crudo) y también provoca, si no es convenientemente reciclado, contaminación ambiental al formar parte, generalmente, de vertederos incontrolados.

1.2.1 Incineración y Deposición en VertederosLa quema de neumáticos, producen humo que contiene partículas nocivas para el entorno, contaminando el aire y generando un material aceitoso que contamina el agua y los suelos. Por otra parte el acopio trae consigo el riesgo de incendios en caso de almacenarlos en condiciones inadecuadas, genera problemas de estabilidad, debido a la degradación química parcial de los neumáticos, la dificultad de manipulación, su volumen y forma ayudan al almacenamiento de agua. [REF1]

1.2.2 Gestión de los Neumáticos de los vehículos al final de su vida útil en PanamáActualmente debido al auge de la industria automovilística en Panamá, de manera paralela se ha incrementado el uso de neumáticos y de igual manera la disposición desordenada de los mismos. Solo en Cerro Patacón se vierten más de 2000 llantas mensuales, eso sin tomar en cuenta el aumento reciente que ha habido en Arraiján y la Chorrera en cuanto a la proliferación de llantas debido al alza en el costo por botar las llantas por parte de la empresa EMAS, el cual antes era de 0.25 por llantas chicas y de 0.50 por las grandes, pero de forma inconsulta, las subió a 0.50, 1.00 y 2.00. [REF 4 y 6]

También hay quienes aseguran que Panamá se ha convertido en un vertedero de llantas privado para los países industrializados, ya que los mismos tienen problemas para deshacerse de las llantas usadas y han encontrado que el vertedero más fácil son países como Panamá. Esto se ve claramente reflejado, ya que en los últimos años ha habido un leve incremento en la importación de llantas usadas. [REF 2] Claro está que un enfoque positivo es que las mismas representan un ahorro considerable para aquellos que no cuentan con los recursos para comprar llantas nuevas; sin embargo a principios del actual año (2012) se propuso el anteproyecto de ley 437 que dicta normas sobre manejo de llantas de desecho.

Negligencia. En la autopista, La Mitra y en Puerto Caimito se han detectado llantas tiradas.

En cuanto a las medidas para encargarse de la disposición adecuada de los neumáticos, en Panamá no se cuenta con ningún tipo de legislación (ya que todavía no se aprueba el proyecto de ley); sin embargo entre las escasas medidas que se implementan para la reutilización de las llantas se puede mencionar el reencauchado.

Para tener idea de lo escasa que es la implementación de este método, les puedo mencionar que de cada 100 llantas nuevas que se venden en Panamá para autobuses o camiones, solo 12 regresan a una planta para ser reencauchadas. Ese porcentaje es inferior al de otros países de la región, como Costa Rica (60%), Colombia (35%) y Brasil (80%), es mas, en Estados Unidos se reencaucha “el 110% de las llantas, o sea se reencauchan más llantas de las que se venden nuevas.

En mi opinión esto se debe al desconocimiento que hay de que se ha demostrado que un neumático reencauchado tiene el mismo promedio de vida de uno nuevo, si se mantiene la presión de aire establecida.

Otra opción interesante es la que ofrece la empresa Urbalia [REF 5] Panamá, encargada del relleno sanitario en Cerro Patacón, la misma adquirió en junio, una trituradora de llantas que permitirá alargar la vida y el espacio del relleno sanitario.

Ahora, las más de cinco toneladas de llantas que llegan a diario al relleno son trituradas y colocadas en un espacio de siete metros cuadrados, mientras que anterior a este proceso las dimensiones determinadas para ubicar los desechos plásticos, en este caso las llantas, eran de unos 100 metros cuadrados.

También me parece relevante mencionar que un grupo de inversionistas venezolanos, han planteado una propuesta de reciclaje. [REF 7]

Rolando Arturo Márquez, socio del Consorcio 3T, informó que en una primera etapa de esta propuesta y con una inversión de cerca de $15 millones buscan establecer una planta de procesamiento de llantas usadas en el país y, a la vez, una de productos derivados. Indicó también, que esta iniciativa forma parte de un plan maestro que abarca desde el procesamiento de llantas, pasando por la recuperación de metano en los vertederos a cielo abierto, el procesamiento de la basura y el aprovechamiento de los desechos orgánicos para diversos propósitos, entre ellos generación de energía y para fertilizantes.

Sin embargo, quieren empezar con la instalación de esta planta, ya que el caucho es utilizado para la fabricación de accesorios viales, como reductores de velocidad (policías muertos) demarcadores de vía y de estacionamientos, así como generación de energía calórica y en parques o zonas deportivas.

1.3 EL NEUMÁTICO

Antes de centrarnos en la problemática del residuo, objeto de esta investigación, que no es otro que el neumático usado, vayamos al origen para conocer el producto de partida: el neumático.

Un neumático es básicamente un elemento que permite a un vehículo desplazarse en forma suave a través de superficies lisas. Consiste en una cubierta principalmente de caucho que contiene aire el cual soporta al vehículo y su carga. Su invención se debe al norteamericano Charles Goodyear quién descubrió, accidentalmente en 1880, el proceso de vulcanización (proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre,

con el fin de volverlo más duro y resistente al frío), con el que se da al caucho la resistencia y solidez necesaria para fabricarlo. [REF 1]

`

El principal componente es el caucho, que es casi la mitad de su peso y puede ser de distintos tipos: natural o sintético. Las proporciones son variables dependiendo del destino o la aplicación que vaya a tener el neumático.

Durante la fabricación del neumático, los cauchos se someten al proceso de vulcanización consistente en entrelazar las cadenas de polímeros con moléculas de azufre mediante la acción de altas presiones y temperaturas. Los enlaces así formados son muy estables lo que hace que el proceso de desvulcanización sea difícil.

Otro componente que entra en proporciones altas es el negro de humo como carga de refuerzo y mejoras de la resistencia de los cauchos a la oxidación. El acero y material textil constituyen el tercer y cuarto componente en magnitud del neumático, con la misión de ser el esqueleto del mismo y soportar y transmitir las cargas y esfuerzos que sobre él se producen durante la circulación de vehículos. El oxido de zinc como catalizador de la reacción de vulcanización y otra serie de productos químicos que actúan como plastificantes, adhesivos, etc., terminan de darnos la composición de un neumático.

La clasificación de los neumáticos puede hacerse según el tipo de vehículos que los utiliza. Los de automóvil o camioneta generalmente tienen un radio de hasta 600 mm de diámetro exterior y pesan aproximadamente unos 8 kg mientras que los de camiones tienen un diámetro hasta 1400mm y pesan aproximadamente unos 65 kg.Los neumáticos de motocicleta, bicicleta y otros tipos de vehículos cabría clasificarlos en apartado distinto.

La diferenciación entre neumáticos de turismo y camión es debida al distinto contenido de caucho. En los turismos el contenido de caucho natural es del orden del 65 % del caucho total y en los neumáticos de camión es aproximadamente del 72 %. [REF 8]

1.4 EL POLVO DE CAUCHO

El polvo de caucho reciclado se obtiene triturando los neumáticos enteros hasta el tamaño deseado y separando los metales y tejidos que puedan incorporar. La forma de trituración, la granulometría de las partículas y el contenido remanente de contaminantes metálico y textil afectan a las propiedades del polvo de caucho obtenido.

Una aplicación realmente interesante para caucho granulado es la aplicación como parte de los componentes de las capas asfálticas que se usan en la construcción de carreteras, con lo que se consigue disminuir la extracción de áridos en canteras. Las carreteras que usan estos asfaltos son mejores y más seguras.

El caucho procedente de los neumáticos usados puede utilizarse como parte del material ligante o capa selladora del asfalto (caucho asfáltico) o como árido (hormigón de asfalto modificado con caucho). Dependiendo del sistema adoptado se pueden emplear entre 1000 y 7000 neumáticos por kilómetro de carretera de dos carriles, cifras tan elevadas colocan a la reutilización en pavimento asfáltico como una de las grandes soluciones para emplear los neumáticos fuera de uso.

La utilización en mezclas bituminosas precisa que el caucho reciclado esté en forma de partículas finas de tamaños inferiores a 2 mm, ó 0,5 mm, según las aplicaciones. [REF 8]

1.4.1 Reciclado de los neumáticos fuera de uso

Como aprovechamiento de los materiales, se puede señalar que existen diversos procedimientos para anular las características elásticas de los desperdicios del caucho, dotándoles nuevamente de propiedades plásticas como las del caucho no vulcanizado.

1.4.1.1 Trituración mecánica

Es un proceso puramente mecánico y por tanto los productos resultantes son de alta calidad limpios de todo tipo de impurezas, lo que facilita la utilización de estos materiales en nuevos procesos y aplicaciones. La trituración con sistemas mecánicos es, el paso previo en los diferentes métodos de recuperación de los residuos de neumáticos. [REF 10]

Este concepto incluye la fragmentación del neumático en gránulos (GTR, Caucho de Ruedas Granulado) y separación de componentes (acero y fibras) y desvulcanización o no.Ejemplos de uso son: materiales de relleno en productos de caucho, modificadores de asfalto, superficies de atletismo y deportes, y productos moldeados y calandrados. Lo que se pretende es incrementar la calidad y consistencia del GTR, y ello conducirá a un reciclado del material mucho más extenso.

PROCESO DE TRITURACION

1.4.1.2 Etapa de Raspado

Cada neumático que ingresa a la planta es colocado en el puente grúa que lo transporta horizontalmente hasta el raspador donde mediante cuchillas especiales se retira el caucho hasta el afloramiento del metal. Los gránulos de caucho obtenidos por el raspado están libres de otros componentes y son llevados directamente a la etapa de molienda (refino), mediante correas. El neumático raspado, que contiene acero y tela, es cortado en trozos para su posterior tratamiento en la etapa de trituración.

1.4.1.3 Etapa de Trituración

Los trozos provenientes del raspado son transportados al triturador primario mediante correas transportadoras. El triturador primario (potencia de 75 kW y velocidad de rotación

de 15 rpm) reduce el material a trozos de tamaño máximo de 300 mm mediante un mecanismo de cuchillas dentadas. El material triturado cae por gravedad a una cinta transportadora que lo deriva al triturador secundario.

A través de un procedimiento similar al anterior, el triturador secundario, de iguales características que el primario, reduce el tamaño de los trozos de neumáticos hasta 150 mm.

1.4.1.4 Etapa de Granulación y Separación de componentes

Los trozos provenientes de la etapa de trituración ingresan mediante correas transportadoras al granulador primario, de potencia de 160 kW y de velocidad de rotación del molino de 250 rpm, el cual disminuye el tamaño de los trozos hasta aproximadamente 50 mm. El grano obtenido alcanza dimensiones que permiten una desmetalización para extraerle el acero contenido.La desmetalización corresponde a la recuperación del acero de los neumáticos mediante cintas imantadas. El acero recuperado es dispuesto en contenedores metálicos, los que se almacenan temporalmente bajo techo a un costado del galpón hasta su comercialización.Los trozos libres de metal, son posteriormente sometidos a un proceso de aspirado, de tal manera de eliminar la tela que permanecía en estos trozos de neumáticos. La tela recuperada mediante la aspiración es dispuesta en sacos Big Bag, los que se almacenarán temporalmente dentro del galpón, a un costado de la planta, para su posterior comercialización.En las Figuras 2.5 y 2.6 se muestran los equipos de granulación, desmetalización y aspirado de la tela.

Los trozos de neumáticos, libres de metal y tela, son transportados a un segundo granulador, donde serán reducidos a un tamaño de 2 mm.

1.4.1.5 Molienda y producto final

Los granos de caucho provenientes de la etapa de granulación y separación son transportados a través de correas transportadoras al molino, donde se realiza la molienda definitiva que entrega como producto un caucho fino de tamaño de 0,6 mm. Este grano es dispuesto en maxi sacos tipo Big Bag, capaces de almacenar mil kilos, que son trasladados por una grúa horquilla hacia el sector de acopio temporal antes de su comercialización.[REF 11]

Equipo de Granulación

1.5 UTILIZACIÓN DE POLVO DE CAUCHO EN MATERIALES BITUMINOSOS

La incorporación de polvo de caucho a una mezcla bituminosa modifica sus propiedades reológicas y mejora sus prestaciones como material para carreteras.

Según diversas investigaciones [Ref. 8] cuando el polvo de caucho se incorpora a un betún a elevada temperatura, las partículas del caucho se reblandecen, absorben los componentes más ligeros del betún y se hinchan. La reacción no termina con una fusión del polvo en el betún, sino que se puede asimilar a la de una esponja seca, dura y comprimida que se coloca en un baño de agua. A medida que la esponja absorbe agua se hincha y ablanda. El polvo de caucho se comporta de una manera similar: a medida que interacciona con el betún se va hinchando y ablandando también. Y, además, las partículas que han reaccionado se hacen más pegajosas y desarrollan una cierta capacidad adhesiva.Con el hinchamiento disminuye la distancia entre partículas y el ligante se hace más viscoso, lo que es deseable para algunas aplicaciones de los betunes. Este fenómeno de hinchamiento se suele denominar “digestión o maduración”.

Una forma de controlar el proceso es midiendo la viscosidad aunque hay que tener en cuenta que es la mezcla entre un sólido y un líquido.

Los mismos investigadores aseguran que la mezcla de betún con polvo de caucho es inestable y para que el caucho no se segregue la mezcla de betún y caucho debe estar en continua agitación.

1.5.1 Las Técnicas De Incorporación De Polvo De Caucho En Materiales Bituminosos

La incorporación de polvo de caucho a una mezcla bituminosa modifica sus propiedades reológicas mejora sus prestaciones como material para carreteras.

Hay dos variantes de mezclado dependiendo dependiendo de como se hace la incorporación del caucho:

1.5.1.1 Vía húmedaUna de ellas es la mezcla previa del polvo de caucho con el betún para su posterior empleo como ligante en la mezcla bituminosa. La mezcla betún-caucho de neumático reciclado es inestable, para que el caucho no se segregue la mezcla ha de estar en continua agitación, por eso se fabrica in situ en el lugar de la obra.

Esta forma de incorporación del polvo de caucho a las mezclas bituminosas por adición previa al betún se conoce como “vía húmeda”.

De acuerdo con el manual de CEDEX [REF 9] se han definido tres clases de ligantes que incorporan polvo de caucho denominados: “betún mejorado con caucho (BC)”, “betún modificado con caucho (BMC)”, y “betún modificado de alta viscosidad con caucho (BMAVC)”. Se ha pretendido así establecer tres niveles de incorporación de polvo de caucho y recoger prácticamente toda la gama de posibilidades de obtención de betunes con polvo de caucho que se utilizan en la fabricación de mezclas bituminosas, tanto fabricados en central como in situ.

Los betunes mejorados con caucho (BC) presentan características empíricas mejores que las de los betunes asfálticos y el porcentaje de polvo de caucho suele estar comprendido entre un 8 y 12%. Los betunes modificados con caucho (BMC) presentan propiedades empíricas similares a las de los betunes modificados con polímeros y la cantidad de polvo de caucho es generalmente mayor del 12% e inferior al 15%. Finalmente los betunes modificados de alta viscosidad con caucho (BMAVC) se fabrican con una mayor proporción de polvo de caucho (generalmente entre 15-22%).

1.5.1.2 Vía Seca El segundo procedimiento consiste en introducir el polvo de caucho directamente

en el mezclador de la central de fabricación de mezclas bituminosas, junto con el betún y los áridos. El polvo de caucho actúa en parte como árido, pero las partículas más finas interaccionan con el betún modificando sus propiedades, consiguiéndose así mejorar el comportamiento de la mezcla bituminosa. Con este procedimiento se obtiene una “mezcla bituminosa modificada con polvo de caucho”. Esta forma de modificación en la que el polvo de caucho se incorpora

directamente como un componente más de la mezcla bituminosa, se conoce como “vía seca”.

1.6 EFECTOS DEL POLVO DE CAUCHO EN LAS MEZCLAS BITUMINOSAS

Las modificaciones que el polvo de caucho procedente de NFU produce cuando se incorpora a un betún asfáltico depende del tipo y naturaleza del betún, de la granulometría y del proceso de obtención del polvo de neumático, de la composición química del aditivo o aditivos (si los lleva), de las proporciones relativas de estos componentes, del sistema de fabricación y de las condiciones operatorias (temperatura, tiempo, etc), entre otros.

Para los BMAVC, que son los empleados habitualmente en el estado de California en la fabricación de mezclas abiertas y discontinuas, la guía de utilización CALTRANS [REF 9] recoge las ventajas, beneficios y efectos que esta técnica tiene tanto en el betún como en las mezclas, que son los siguientes:La adición de polvo de caucho a un betún o una mezcla bituminosa tiene dos efectos principales:

El polvo de caucho actúa como espesante, aumentando la viscosidad del ligante. En las mezclas bituminosas esto permite envolver los áridos con películas más gruesas de betún sin que se produzcan escurrimientos o exudaciones.

La adición de polvo de caucho modifica la reología de los betunes, de manera que aumentan su elasticidad y resiliencia a temperaturas elevadas y disminuye la

Mezclador de Central de Fabricación

susceptibilidad térmica. La modificación reológica es menor que la de los elastómeros nuevos.El efecto conjunto de estas modificaciones permite conseguir en las mezclas bituminosas:

Mejor resistencia a las roderas que las mezclas que utilizan betún convencional, por su elevada viscosidad, punto de reblandecimiento y resiliencia (ligante más elástico y viscoso a las temperaturas altas de servicio).

Menor susceptibilidad a la temperatura que las mezclas bituminosas fabricadas con betún convencional.

Mayor resistencia al agrietamiento, tanto por fatiga como por reflexión de las capas inferiores, que las mezclas fabricadas con betún convencional, debido a los elevados contenidos de ligante que permite esta técnica.

Mayor resistencia al envejecimiento y a la oxidación que las mezclas convencionales, por el potencial de utilizar mayores dotaciones de ligante y por la presencia de los antioxidantes del caucho de neumáticos.

Mediante el empleo de las mezclas bituminosas fabricadas con BC y BMC se consigue mejorar las características de las mezclas, con la consiguiente reducción de costes de mantenimiento y de interrupción del tráfico por reparaciones en el firme. Los BC presentan características mejores que las de los betunes asfálticos convencionales, pero inferiores a las de los BMC. Estos últimos tienen características empíricas similares a las de los betunes modificados con polímeros, aunque tal similitud no presupone necesariamente que las prestaciones de ambos ligantes deban ser idénticas, puesto que su estructura y micromorfología es distinta.

Otra ventaja que se deriva del empleo de los ligantes modificados/mejorados, desde la óptica de la seguridad vial, es que mantienen durante más tiempo el contraste con las marcas viales debido a que permiten introducir más betún y dura más el color negro de la superficie. Si bien con los ligantes modificados convencionales se consiguen ventajas similares que con los ligantes modificados/mejorados con caucho, conviene tener en cuenta las siguientes peculiaridades:

Con los precios actuales, los betunes con caucho permiten aumentar la viscosidad de una manera más económica que los polímeros nuevos, de manera que se hace posible la aplicación de betunes muy viscosos, con los que no se contaba hasta ahora por cuestión de precio.

Si se emplean en el rango de viscosidades medias, usuales de los ligantes modificados convencionales, los betunes con caucho no alcanzan el grado de modificación reológica de estos ligantes.

1.7 CONSIDERACIONES AMBIENTALES

Las principales ventajas ambientales que se derivan del empleo de polvo de neumático en los materiales bituminosos son las siguientes:

Se cumple el principio ambiental de jerarquía, reutilizando y reciclando los residuos, y se reduce el volumen de neumáticos fuera de uso destinados a recuperación energética, o depositados en vertederos. El empleo de residuos permite a su vez ahorros en recursos naturales. En la técnica de las mezclas fabricadas con BMAVC, se estima un aprovechamiento de 350 neumáticos de turismo por kilómetro de carril y por cada centímetro de espesor de mezcla bituminosa. Esta cifra es del orden de 75 a 150 en las otras técnicas.

Su empleo en mezclas bituminosas permite reducir el nivel sonoro de rodadura. En distintos países europeos, así como en EEUU y Canadá, se ha medido un menor nivel sonoro con el empleo de mezclas con betún caucho.Las reducciones observadas son del orden de 3 a 4 dB(A) respecto a las mezclas bituminosas convencionales, aunque todavía queda la duda de cuánto tiempo persiste esta reducción. Las primeras medidas de sonoridad de la rodadura sobre superficies que contienen BMAVC realizadas en España están en línea con estas experiencias. Así, el CEDEX realizó medidas del ruido de rodadura en diversos tramos de una autopista mediante el método de proximidad (CPX). Los resultados obtenidos indican que la mezcla bituminosa fabricada con un ligante tipo BMAVC presenta reducciones del nivel de presión sonoro Lp (A) de entre 2 dB (para v = 50 km/h) y 4 dB (para v = 110 km/h). [REF 9]

Por otro lado, en el empleo de neumáticos fuera de uso en materiales bituminosos hay una serie de aspectos que hay que considerar:

Las altas temperaturas empleadas en algunos procesos de vía húmeda podrían aumentar las emisiones (humos y partículas) durante la fabricación y extensión de los materiales bituminosos. Sin embargo, en estudios realizados en New Jersey, Michigan, Texas y California se obtuvo como resultado que las emisiones medidas durante la fabricación del betún caucho eran aproximadamente las mismas que en la fabricación de mezclas convencionales y que las emisiones de componentes

peligrosos y de partículas se encontraban dentro de los límites autorizados. Las emisiones, por otro lado, parecen estar más relacionadas con la temperatura de la central, el combustible empleado en la misma y el betún de base que con el empleo de caucho. Además, el polvo de caucho no contiene productos químicos extraños que presenten riesgos para la salud.

Está formado por distintos tipos de caucho y otros hidrocarburos, negro de carbono, aceites plastificantes y cargas inertes. La mayor parte de los compuestos químicos que contienen se encuentran también presentes en los ligantes bituminosos, aunque en proporciones diferentes.

Por otro lado, el empleo de caucho no parece presentar riesgos para la salud de los operarios de la central de fabricación o de las extendedoras o compactadores. Entre 1989 y 1991 se llevó a cabo un estudio en California para valorar los efectos de la exposición a las emisiones cuando se utilizaba caucho, en el que se midieron emisiones y se hizo un seguimiento de la salud de los trabajadores.

Se comprobó con claridad que los riesgos asociados al empleo de caucho eran despreciables y que las emisiones no eran diferentes a las que se producían cuando se utilizaba betún convencional. También en EEUU, el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacionales (NIOSH) en colaboración con la Administración Federal de carreteras, realizaron diversos estudios llegándose a las mismas conclusiones que los estudios de California.

En España se ha realizado una evaluación de exposición de agentes químicos en trabajadores dedicados a la preparación de betún modificado de alta viscosidad con caucho. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que, tanto la concentración de polvo de caucho como de vapores orgánicos es lo suficientemente pequeña como para que no represente un “riesgo para su salud”.

Las mezclas bituminosas fabricadas con polvo de caucho pueden reciclarse en el futuro, cuando se agote su capacidad de servicio. En España no hay experiencia en este campo, pero sí la hay en EEUU, desde 1987, con numerosos tramos reciclados, tanto con mezclas fabricadas por vía húmeda como por vía seca. Los resultados de estos estudios indican que las mezclas con caucho pueden reciclarse en caliente mediante los procedimientos usuales. También se indica que, tanto los niveles de emisiones

Reciclado de Asfalto con partículas de NFU’s

durante el reciclado como el comportamiento de las mezclas recicladas, fueron similares a las de las mezclas recicladas que no incorporaban caucho.[REF 9]

EMPLEO DE CAUCHO EN MATERIALES BITUMINOSOS EN CAPAS DE RODADURA

Como se ha mencionado con anterioridad, se pueden obtener mejoras técnicas y medioambientales con la aportación de polvo de caucho a las mezclas bituminosas en caliente. El grado en que se alcancen dichas mejoras depende de la técnica de incorporación que se utilice para el polvo de caucho, del tipo de mezcla bituminosa fabricada, y de su situación en el firme.Las mezclas bituminosas se emplean en capas de rodadura, intermedia o de base, y se colocan sobre otras mezclas bituminosas, materiales granulares o sobre materiales tratados con cemento.

Las mezclas bituminosas se pueden clasificar según la temperatura a la que se extienden y compactan en:

Mezclas en caliente, con temperaturas de puesta en obra y compactación superiores a 100 ºC.

Mezclas en frío, que se extienden y compactan a temperatura ambiente o ligeramente superiores a ésta.

Las técnicas de incorporación del polvo de caucho que se han puesto a punto hasta ahora se han dirigido a las mezclas bituminosas en caliente, aunque es posible fabricar emulsiones bituminosas con polvo de caucho y por tanto no hay limitación para su empleo en las mezclas en frío.

Planta de Mezcla Asfáltica en Caliente

2.1 Las mezclas bituminosas en caliente

Las mezclas bituminosas en caliente que se utilizan habitualmente en España son las siguientes:

2.1.1 Mezclas drenantes

Son mezclas bituminosas para capa de rodadura con un contenido muy bajo de mortero, un gran contenido de huecos (superior al 20%) y un contenido elevado de ligante en comparación con las mezclas abiertas convencionales (4,5%).

Estas mezclas son muy adecuadas para mejorar la seguridad en momentos de lluvia, al absorber el agua superficial y drenarla hacia los arcenes. También contribuyen a la seguridad cuando la superficie está seca, por su gran macrotextura.

Además, reducen el ruido de rodadura de los vehículos. No obstante, las propiedades drenantes y de baja sonoridad se reducen según se va produciendo la colmatación del material, lo que generalmente ocurre en un plazo comprendido entre 3 y 6 años.Por otro lado, las mezclas drenantes son más sensibles que otras mezclas a los desprendimientos de partículas en superficie, y no es conveniente utilizarlas en zonas donde se producen frecuentes paradas o giros de los vehículos, como en semáforos, glorietas, calles o tramos con fuertes curvas. Tampoco son recomendables en zonas susceptibles a las heladas, porque exigen una mayor frecuencia de intervención. Además, su capacidad estructural es menor que la de las mezclas convencionales.

La adición de caucho en mezclas drenantes producen una disminución del porcentaje óptimo de asfalto de 5.1% (asfalto convencional) a un 4.6% (asfalto modificado). Además eleva la estabilidad en un 25%, sin presentar diferencias considerables en las otras propiedades. Se puede afirmar que la adición de caucho mediante el proceso por vía húmeda permite mejorar la resistencia a las cargas producidas por el tráfico, utilizando una menor proporción de ligante [REF 9].

2.1.2 Mezclas discontinuas

Son mezclas bituminosas, las que poseen una discontinuidad en la granulometría de los áridos. La discontinuidad elimina los áridos de tamaños intermedios, con lo que se consigue un esqueleto mineral en el que los gruesos se apoyan entre sí y los finos rellenan los huecos dejados por estos. Como resultado se obtiene una mezcla bituminosa de gran macrotextura y resistente a las roderas aún con elevadas dotaciones de betún, lo que las convierte en una buena solución para capa de rodadura.

Las mezclas discontinuas se pueden aplicar en firmes de nueva construcción, en rehabilitaciones superficiales para corregir zonas deslizantes, superficies envejecidas, para reducir el ruido, o como capa de rodadura en rehabilitaciones estructurales. Son muy útiles en aplicaciones urbanas en zonas en las que no se quiera elevar excesivamente la cota de la superficie o para reducir el ruido de rodadura, como alternativa a las mezclas drenantes. Necesitan un riego de adherencia espeso, especialmente en las capas más delgadas o en las más abiertas.

El objetivo de la modificación de mezclas discontinuas con polvo de neumáticos es dotarlas de mayor cohesión, resistencia a la fatiga y resistencia a las deformaciones plásticas, análogamente a lo que tradicionalmente se ha pretendido con los betunes modificados con polímeros. [REF. 8]

2.1.3 Mezclas semidensas y densas

Las mezclas de tipo hormigón asfáltico, semidensas y densas, tienen una granulometría continua y un contenido moderado de ligante (entre el 4,5 y el 5%). Se utilizan con tráficos pesados como capas intermedias, bajo una rodadura drenante o discontinua, y como capas de rodadura o intermedias para el resto de los tráficos. También se pueden utilizar como base, aunque en esta capa está más generalizado el empleo de mezclas gruesas.

Como capa de rodadura las mezclas densas y semidensas tienen la ventaja de poseer mayor capacidad estructural que el resto de las mezclas bituminosas, pero su textura no las hace muy adecuadas para tramos en los que se circula a velocidad elevada. Se utilizan en firmes de nueva construcción y en rehabilitaciones. Se colocan en capas de 5 ó 6 cm, en función del tráfico de la vía.

La modificacion con residuos de caucho mejora las propiedades de las mezclas asfálticas convencionales, en cuanto a estabilidad de la muestra compactada, flujo y rigidez Marshall. [REF. 12]

3. PUESTA EN OBRA

A continuación se presentan los aspectos característicos de la puesta en obra de las mezclas bituminosas con adición de polvo de caucho, fabricadas por vía seca o vía húmeda. [REF. 9]

3.1. Transporte

El transporte de las mezclas con polvo de caucho fabricadas por vía seca o húmeda puede hacerse en los camiones convencionales para el transporte de mezcla bituminosa. Estas mezclas son más sensibles a la disminución de la temperatura, por ello los camiones deben ir siempre cubiertos, excepto para distancias muy cortas.Al igual que con otras mezclas bituminosas, si se utilizan líquidos antiadherentes en la caja de los camiones, estos deben ser del tipo agua jabonosa o emulsiones de silicona, pero nunca deben contener disolventes o fuel.

3.2. Extensión

La puesta en obra de las mezclas bituminosas que incorporan polvo de caucho por vía seca o vía húmeda se realiza con extendedoras convencionales. Las únicas precauciones a adoptar son las de extremar las medidas que eviten el enfriamiento prematuro de la mezcla bituminosa, ya que su elevada viscosidad hace muy difícil la compactación a temperaturas inferiores a 120ºC, a las que algunas mezclas convencionales son todavía manejables.

Las mezclas con polvo de caucho únicamente deben extenderse cuando las condiciones climáticas sean favorables. La temperatura del soporte también debe ser adecuada (superior a 10ºC). Si la temperatura del soporte es baja o el tiempo frío y con viento intenso, la mezcla se enfriará muy rápidamente y será muy difícil su puesta en obra. Este

aspecto debe cuidarse más, si cabe, que en las mezclas con betunes convencionales, y es más crítico con las mezclas bituminosas más viscosas, es decir las fabricadas por vía húmeda que incorporan ligantes más duros o más viscosos, o por vía seca en aquellas que tengan una mayor dotación de polvo de caucho.La mezcla que entre en la extendedora debe fluir libremente, ser homogénea y no deben apreciarse segregaciones ni arrastres o escurrimientos de ligante.

El material debe suministrarse de manera que la extendedora pueda trabajar sin paradas. De lo contrario, el material bajo la regla se enfría muy rápidamente y se puede formar una ondulación que luego es muy difícil eliminar.

El material que se retire de las juntas debe eliminarse en vez de volver a extenderlo sobre el pavimento.

3.3. Juntas

Las juntas longitudinales en las capas de rodadura, si se hacen en frío, se deben cortar siempre e imprimarse antes de extender el carril adyacente. Si se deja el material frío, sin compactar, se puede deteriorar muy rápidamente con el paso del tráfico.

3.4. Compactación

La compactación se puede hacer con los equipos convencionales de rodillos metálicos y de neumáticos, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

Con mezclas abiertas o discontinuas no debe utilizarse vibración. Las mezclas con caucho tienen una mayor adherencia a los compactadores que las

convencionales por lo que es imprescindible el empleo de líquidos antiadherentes. Con las mezclas de contenido elevado de caucho no deben utilizarse

compactadores de neumáticos, ya que tienden a levantar el material.

El número de compactadores es función de la producción de la central de fabricación, ancho de extendido, espesor de la capa y temperatura ambiente, de la superficie de extendido y de los materiales; así como del tipo de mezcla.

La compactación debe iniciarse lo antes posible y con la mezcla a temperatura elevada, a unos 160ºC con BMAVC, y a unos 150ºC con BMC, BC o con mezclas modificadas por la vía seca, para que se alcance la densidad requerida mientras la mezcla está suficientemente caliente, antes de que se rigidice demasiado. Los compactadores deben ir tan próximos a la extendedora como sea posible, sin que se produzcan levantamientos del material u ondulaciones de la mezcla al paso del rodillo. La compactación principal debe estar finalizada cuando se alcancen los 130ºC y la de superficie cuando se alcancen los 115ºC.Usualmente, con mezclas tipo semidenso, es suficiente con dos a cuatro pasadas con un rodillo vibratorio a alta frecuencia y baja amplitud, aunque las condiciones de compactación pueden variar con la granulometría y los componentes de las mezclas.

En las mezclas fabricadas por la vía seca con elevado contenido de caucho suele ser necesario que el compactador continúe su trabajo hasta que la temperatura de la mezcla bituminosa sea inferior a los 80ºC. Como el caucho sólo ha reaccionado parcialmente, el material de la capa compactada continúa la reacción al encontrarse a temperaturas elevadas. La reacción hace que la mezcla aumente de volumen y se expanda. La compactación adicional mantiene la densidad de la tongada hasta que el aumento de viscosidad del ligante pueda contrarrestar el potencial decreciente del material a expandirse. Estos efectos son menores cuanto más fino sea el polvo de caucho añadido, en menor dotación se encuentre y mayor tiempo de espera haya transcurrido entre la fabricación y la compactación, de manera que en algunos casos no es necesario variar las pautas de compactación con respecto a otras mezclas. En cualquier caso, es necesario establecer el procedimiento más adecuado de compactación en el tramo de prueba. Hay que tener en cuenta que el mayor tiempo de compactación suele exigir la utilización de un rodillo adicional.

Si el material extendido debe abrirse al tráfico antes de que se enfríe completamente, puede ser conveniente extender un arenado antes de la apertura del tráfico.

 Para la segunda compactación se considera preferible los rodillos neumáticos, que deben seguir a la compactación inicial tan de cerca como sea posible y

 Para la segunda compactación se considera preferible los rodillos neumáticos, que deben seguir a la compactación inicial tan de cerca como sea posible y

Compactación Final: La compactación final debe realizarse con rodillos tandem de dos ruedas o tres, mientras que el material es aún suficientemente trabajable para permitir suprimir las huellas de los rodillos.

CONCLUSIONES

TABLA DE REFERENCIAS

NOTA: Las referencias citan a lo largo del documento. Se señala el autor y fecha, además se le coloca el número de superíndice que corresponde a las que se detallan a continuación.

1. Castro, G. (2007). Reutilización, Reciclado y Disposición final de los neumáticos. Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingeniería Mecánica.http://materias.fi.uba.ar/6715/Material_archivos/Material%20complementario%2067.17/Reutilizacion%20,%20Reciclado%20y%20Disposicion%20final%20de%20Neumatico.pdf

2. http://www.prensa.com/impreso/economia/%C2%B4panama-un-vertedero-de-llantas%C2%B4/49475

3. http://www.prensa.com/impreso/panorama/trituran-500-llantas-por-hora-en-el-vertedero/99269

4. http://www.panamaamerica.com.pa/notas/932370-crisis-en-recolecci%C3%B3n-de-llantas-por-alza-de-tarifa

5. http://www.elsiglo.com/mensual/2012/06/11/contenido/522662.asp

6. http://www.elsiglo.com/mensual/2011/08/01/contenido/398887.asp

7. http://www.panamaamerica.com.pa/notas/1210341-reciclaje-costaria-unos-15-millones-

8. Joseph, M. (2009). Efecto De La Utilización De Mezclas Bituminosas Con Polvo De Neumático Sobre Las Características Funcionales Del Pavimento.http://upcommons.upc.edu/pfc/handle/2099.1/8434

9. Manual De Empleo de Caucho de NFU en Mezclas Bituminosas. CEDEXhttp://www.cedex.es/castellano/home/datos/Manual_NFU.pdf

10. http://www.samaraez.com/archivos/KnowHow.Reciclaje_Neumaticos_.E_I_.pdf

11. http://www.e-seia.cl/archivos/DIA_Trituracion_Neumaticos.pdf

12. http://portalweb.ucatolica.edu.co/easyWeb2/files/17_8693_mdc-2-modificada-.pdf