02 - agregados y asfaltado
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Informe2/4asfaltopavimentadoraONICA,ubicadaenelVigíaEstadoMérida
TECHNICALREPORT·SEPTEMBER2014
DOI:10.13140/RG.2.1.3355.9200
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OsmanVielma
UniversityoftheAndes(Venezuela)
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Agregados, Mezclas y Asfaltado 1
Agregados y Asfaltado al Sur del Lago de Maracaibo, Pavimentadora ONICA
Informe de Pasantías. Semana 2
br. Osman E. Vielma. V.- 14.917.826. [email protected]
Universidad de Los Andes, Mérida
Agregados, Mezclas y Asfaltado 2
Resumen
En el siguiente informe se trata en profundidad el proceso de obtención de agregados
minerales y su posterior inclusión en el proceso de la producción de mezcla asfáltica en caliente
por medio de la planta de mezclado continuo y el complejo triturador de piedra ubicados en la
planta Pavimentadora ONICA del municipio Alberto Adriani del estado Mérida.
También se introducen los procesos de transporte y colocación del material mezclado así
como el resto del proceso de asfaltado de un tramo de 200 metros de vía rural y agrícola del
municipio Francisco Javier Pulgar del estado Zulia.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 3
Agregados, Mezclas Asfálticas y Asfaltado al Sur del Lago de Maracaibo, Estado Zulia
El proceso de producción de mezcla asfáltica y sus componentes agregados, así como su
utilización en el proceso de pavimentación de las vía agrícolas del sur del Lago de Maracaibo,
cuenta con sus etapas de producción y control de calidad, así como su procedimiento de
transporte y colocación en el campo de la construcción y reparación de vías.
En este informe se revisa con detenimiento los procesos necesarios para la puesta en
marcha de la operación de producción de agregados minerales para su posterior mezcla y
producción de la mezcla asfáltica que será transportado grandes distancias hasta su lugar de
utilización al sur del Lago de Maracaibo.
El campo de la construcción y rehabilitación de vías pavimentadas es inagotable, y los
procesos de captación de agregados minerales, así como el estudio de los diferentes mecanismos
y maquinarias de producción, así como el personal capacitado para llevar a cabo con satisfacción
la misión productiva de la interconexión de los distintos poblados y centros urbanos del
occidente del país, son la base fundamental para avanzar hacia una comprensión más científica y
experta de los pormenores de la actividad constructiva de las distintas e importantes obras de la
ingeniería civil.
De esta manera nos ponemos en marcha hacia el estudio especializado de la disciplina del
estudio de las carreteras y el proceso de control y ejecución de todas las labores afines y conexas
a la industria del asfalto y vial.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 4
El Cemento Asfáltico
El cemento asfáltico es obtenido de la refinación del petróleo y representa, en conjunto
con los agregados minerales, los componentes fundamentales de las mezclas asfálticas. Este
componente se clasifica según su grado de resistencia a la penetración ó viscosidad.
La normativa venezolana COVENIN 1670:1997, especifica los parámetros de calidad
vigentes a cumplirse para los cementos asfálticos que se comercializan en Venezuela.
La antigua nomenclatura se refería al cemento asfáltico, según su banda de penetración
(mínima/máxima) resultante del ensayo de penetración de una muestra de asfalto de 100gr a
25ºC, penetrada por una aguja calibrada y medido en décimas de milímetro. De esta manera un
cemento asfáltico cuya banda de penetración máximo/mínimo es de 60/70 se le denominaba
antiguamente CAP PEN 60/70 (cemento asfáltico de petróleo, penetración 60min/70max). A
partir de la normativa COVENIN 1670, se reformula la nomenclatura para hacer referencia sobre
su parámetro de Viscosidad absoluta a 60ºC, medida en centenas de Poises. De esta manera, un
cemento asfaltico de 2000 Poises de viscosidad absolutamente (aproximadamente 60/70 décimas
de milímetro de penetración) pasa a ser conocido como Cemento Asfáltico A-20.
En las siguientes tablas podemos ver los valores requeridos por la normativa COVENIN
y los resultados del análisis de laboratorio del Centro de Refinación Paraguaná.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 5
Tabla 1 - COVENIN 1670:1997 - Cementos asfálticos.
Tabla 2 - Certificado de Calidad expedido por PDVSA
Agregados, Mezclas y Asfaltado 6
Agregados Minerales
Los agregados conforman entre el 90 y el 95% del total del peso de la mezcla asfáltica. Sus
características físicas y mecánicas son muy importantes ya que la resistencia total de la mezcla
depende, fundamentalmente, del aporte de los agregados minerales.
Entre los 3 tipos de rocas (sedimentarias, ígneas y metamórficas), son de especial interés
las denominadas como Canto Rodado y Gravas de Rio, ya que se encuentran abundantemente
disponibles en las adyacencias de la planta productora de agregados y asfalto, a 5 Km en un
trayecto plano, hasta los bancos de las orillas del rio Chama, situados a 40 Km al sur del Lago de
Maracaibo, en las coordenadas 208922 m E, 957481 m N, Zona 19 P, a 74 m.s.n.m.
Figura 1 - Ruta Planta - Cantera rio Chama - 4.7 Km
Agregados, Mezclas y Asfaltado 7
Tipos de Agregados
Agregados naturales, procesados y artificiales conforman los 3 principales tipos a
considerar, siendo de especial importancia el agregado procesado, ya que al triturar la piedra
natural de rio por medio de una serie de maquinaria de trituración de impacto, resulta en un
agregado filoso, de forma considerablemente volumétrica (dimensiones similares en sus 3 ejes),
lo cual aumenta la fricción entre partículas, aumentando así la resistencia, la durabilidad, la
cohesión y el desempeño de la mezcla.
El agregado natural es cargado en camiones transportadores tipo volteo de 15 a 20
toneladas de capacidad, los cuales transportan el material hasta los almacenes de la planta, de los
cuales son tomados y cargados hacia la primera máquina cribadora de 5’ x 20’, la cual separa la
arena del resto de la grava. Luego la grava continúa su proceso hacia la trituradora tipo
mandíbula, marca Hewitt Robins, Grizzly King, de 12" x 36”, la cual produce 54 toneladas de
piedra picada de 2” por hora, o 82 toneladas por hora de piedra 3”, o 110 toneladas por hora de
piedra 4”, según los requerimientos de producción y el funcionamiento del complejo triturador.
Luego del triturado inicial a través de la Jaw Crusher (trituradora mandíbula), el agregado
continúa su recorrido hasta llegar a una trituradora tipo cono (Rollercone) de 54”, la cual a su vez
la tritura a diámetros menores para ser transportada a una segunda máquina cribadora Allis-
Chalmers Vibrating Screen, de dimensiones 5’ x 14’, la cual tamiza y separa los agregados en 4
diámetros diferentes, tomando el más grueso en un lazo de retroalimentación de vuelta a una
segunda máquina trituradora tipo cono de 54”, la que a su vez hace circular su producto de la
trituración de nuevo hacia la máquina cribadora central Allis-Chalmers de 5x14 pies de
dimensión.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 8
Figura 2 - Rendimiento trituradora tipo mandíbula, 12"x 36"
Figura 3 - Cribadora primaria y trituradora mandíbula
Agregados, Mezclas y Asfaltado 9
Figura 8 - Panorámica picadora. Cribado central y cuarto de control
Figura 5 - Arena separada en el cribado inicial Figura 4 - Trituradora Rollercone 54" y cribado central
Figura 7 - Complejo triturador Figura 6 - Tres agregados adicionales
Agregados, Mezclas y Asfaltado 10
Mezcla de Pavimento Asfáltico
Los agregados producidos por la trituradora de piedra, Arena, Piedra 1”, Piedra 3/4”, y
Polvo de Roca; son cargados por transportadores a ruedas tipo Payloader CAT-970F, equipados
con pala de 4m3, hasta ser depositado en las 4 tolvas en frio correspondientes para los 4 tipos de
agregados disponibles de la producción de la trituradora de roca adyacente, ubicada a 20 metros
de distancia.
Estas tolvas en frio de abertura fija de aproximadamente 4”, son controlada por 4
motores, los cuales dosifican la alimentación de los distintos agregados a la correa transportadora
y elevadora que los conduce hasta el tambor de mezclado de la planta mezcladora de asfalto
masca Stansteel Allis-Chalmers de 35 años de antigüedad.
El panel de control, operado por Humberto Ateliz, ofrece información de pesado del
material sobre la correa transportadora elevadora, así como los distintos diales de control para
operar la velocidad de descarga de los materiales en las distintas tolvas en frio.
Un mechero de alta potencia en la entrada del tambor mezclador eleva la temperatura de
los agregados hasta 750 ºC, lo q permite secarlos y posteriormente, en el extremo alejado del
tambor, donde las temperaturas disminuyen hasta 160 ºC se mezcla con el cemento asfáltico
proveniente de la refinación petrolera. Frecuentemente es utilizado el asfalto AC-20.
Un filtro de polvo y una transportadora de mezcla en caliente completan el circuito de
mezclado, impidiendo que el polvo de roca ultra-fino escape a la atmósfera, siendo mezclado con
agua por medio de una bomba de alta potencia. La transportadora de mezcla en caliente eleva es
Agregados, Mezclas y Asfaltado 11
producto terminado hasta su lugar de acumulación tipo silo, con capacidad de hasta 50 toneladas
de material.
Figura 9 - Esquema general planta de mezclado continuo
Figura 10 - Planta Stansteel Allis-Chalmers, ONICA
Agregados, Mezclas y Asfaltado 12
Trasporte del Material
Luego de llenado el silo, los transportes tipo camión con capacidad para 16 toneladas de
mezcla asfáltica se ubican en la zona de descarga del material. El operador de la planta activa el
sistema neumático que abre las compuertas del silo, descargando hasta 16 toneladas de material
en la tolva de los camiones, los cuales posteriormente hacen su circuito de salida de la planta,
dirigiéndose hasta la estación de cubierta de carga, en la cual se tapa el material con una lona
aislante que impida el enfriamiento excesivo del material. Luego de arropada la carga, los
transporte tipo camión volteo, se dirigen a la estación de pesado y control de despacho, en la cual
se deberán hacer las mediciones pertinentes para verificar el peso de la carga así como de su
temperatura de despacho.
De esta manera los transportes reciben su nota de despacho y comienzan su recorrido de
100 Km y 3 horas, hasta las carreteras locales y agrícolas del estado Zulia al sur del Lago de
Maracaibo.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 13
Figura 12 - Llenado del transporte Figura 11 - Arropado de la carga
Figura 14 - Pesado de la carga Figura 13 - Encontrados, Zulia
Agregados, Mezclas y Asfaltado 14
Asfaltado en Encontrados, Estado Zulia
Al llegar al lugar de destino, los camiones hacen una fila para descargar el material. En el
sitio una cuadrilla de 13 trabajadores espera. 5 paleros, 3 maquinistas, 2 para el cisterna de
imprimación y adherencia, 2 banderilleros y 1 caporal.
El procedimiento comienza con la descarga o el vaciado del material transportado en los
camiones tipo volteo, en montones de 2 y 3 toneladas cada 3 metros de distancia. De esta manera
se descargan 14 camiones con 210 toneladas de mezcla asfáltica las cuales han servido para
pavimentar 200 metros de vía en 1 día de trabajo.
Los montones de mezcla asfáltica vaciada por los camiones volteo son luego
manipulados por la maquinaria en campo, a saber, una moto-niveladora tipo patrol, una
aplanadora tipo rodillo, una compactadora a ruedas tipo Tampo, un camión cisterna contentivo
de asfalto líquido de curado rápido tipo RC-250 para riego de imprimación y adherencia, y 3
trabajadores con rastrillos y palas para las labores que requieran mayor precisión.
El patrol inicia las labores de nivelación, pasando 6 veces hasta lograr la uniformidad
deseada de poco menos de 5cm en promedio. Luego pasa la compactadora tipo aplanadora de
rodillo liso 6 veces hasta lograr la compactación deseada para finalmente darle paso a la
compactadora a ruedas tipo Tampo el cual le da el acabado final a la superficie de la vía.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 15
Figura 16 - Riego de imprimación y adherencia Figura 15 - Patrol nivelando la mezcla
Figura 18 - Aplanadora de rodillo liso Figura 17 - Compactadora a ruedas
Figura 20 - Condiciones de la via (despues)Figura 19 - Condiciones de la via (antes)
Agregados, Mezclas y Asfaltado 16
Conclusiones
Una operación compleja con muchos factores humanos y técnicos, hacen del proceso de
producción de agregados, mezcla asfáltica y de el asfaltado en campo, una actividad de
complejidad ilimitada.
Numerosos son los factores que influyen en este proceso:
• El control a puerta cerrada del peso de la carga y de la temperatura de despacho
• La ausencia del control de espesor y de temperatura de compactación de la mezcla
• Condiciones de seguridad e higiene industrial disminuidas en planta
• Residuos acumulados del filtro de polvo
• Manguera inyectora de asfalto de petróleo con fuga de alta presión
• No disponibilidad de equipos de seguridad ni de uniforme de trabajo
• Riesgos de accidentes en la vía mientras se pavimenta
• Maquinaria compactadora a ruedas sin mecanismo de lubricación
• Disparidad entre maquinaria presupuestada y la utilizada en campo
Factores que se deben analizar más detalladamente y determinar su influencia positiva o
no de la calidad del asfaltado así como la integridad y rentabilidad de la empresa Pavimentadora.
Agregados, Mezclas y Asfaltado 17
Contenido
Agregados y Asfaltado al Sur del Lago de Maracaibo, Pavimentadora ONICA ................ 1
Resumen .............................................................................................................................. 2
Agregados, Mezclas Asfálticas y Asfaltado al Sur del Lago de Maracaibo, Estado Zulia . 3
El Cemento Asfáltico .......................................................................................................... 4
Agregados Minerales .......................................................................................................... 6
Tipos de Agregados ........................................................................................................ 7
Mezcla de Pavimento Asfáltico ........................................................................................ 10
Trasporte del Material ....................................................................................................... 12
Asfaltado en Encontrados, Estado Zulia ........................................................................... 14
Conclusiones ..................................................................................................................... 16
Agregados, Mezclas y Asfaltado 18
Tabla de Figuras
Figura 1 - Ruta Planta - Cantera rio Chama - 4.7 Km ........................................................ 6
Figura 2 - Rendimiento trituradora tipo mandíbula, 12"x 36" ............................................ 8
Figura 3 - Cribadora primaria y trituradora mandíbula ...................................................... 8
Figura 8 - Panorámica picadora. Cribado central y cuarto de control ................................ 9
Figura 4 - Trituradora Rollercone 54" y cribado central .................................................... 9
Figura 5 - Arena separada en el cribado inicial .................................................................. 9
Figura 6 - Tres agregados adicionales ................................................................................ 9
Figura 7 - Complejo triturador ............................................................................................ 9
Figura 9 - Esquema general planta de mezclado continuo ............................................... 11
Figura 10 - Planta Stansteel Allis-Chalmers, ONICA ...................................................... 11
Figura 11 - Arropado de la carga ...................................................................................... 13
Figura 12 - Llenado del transporte .................................................................................... 13
Figura 13 - Encontrados, Zulia ......................................................................................... 13
Figura 14 - Pesado de la carga .......................................................................................... 13
Figura 15 - Patrol nivelando la mezcla ............................................................................. 15
Figura 16 - Riego de imprimación y adherencia ............................................................... 15
Figura 17 - Compactadora a ruedas .................................................................................. 15
Figura 18 - Aplanadora de rodillo liso .............................................................................. 15
Figura 20 - Condiciones de la via (antes) ......................................................................... 15
Figura 19 - Condiciones de la via (despues) ..................................................................... 15
Agregados, Mezclas y Asfaltado 19
Tablas
Tabla 1 - COVENIN 1670:1997 - Cementos asfálticos. ..................................................... 5
Tabla 2 - Certificado de Calidad expedido por PDVSA ..................................................... 5